Windows設(shè)計(jì)師：多核芯片要求全新操作系統(tǒng)

　　微軟Windows核心操作系統(tǒng)部門(mén)內(nèi)核設(shè)計(jì)師戴夫·普羅伯特(Dave Probert)表示，隨著處理器集成的內(nèi)核數(shù)量不斷增多，當(dāng)前操作系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)需要改變。

　　普羅伯特說(shuō)，當(dāng)前操作系統(tǒng)利用多核處理器處理能力的 方法非常復(fù)雜，不夠完美。關(guān)鍵問(wèn)題不是在并行編程方面投入更多資源，而是重新考慮操作系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)。目前的計(jì)算機(jī)并沒(méi)有充分發(fā)揮多核處理器的處理能力。

　　普羅伯特在微軟的工作是開(kāi)發(fā)新一代Windows，但他表示，這一觀點(diǎn)與其在微軟從事的工作沒(méi)有任何聯(lián)系，Windows內(nèi)核開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)的許多其他設(shè)計(jì)師不同意其觀點(diǎn)。普羅伯特稱(chēng)，新一代操作系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)不同于Windows或Unix。

　　目前，普通桌面計(jì)算機(jī)都能同時(shí)運(yùn)行多個(gè)軟件，例如在上網(wǎng)沖浪或編輯電子郵件時(shí)播放音樂(lè)。普羅伯特說(shuō)，“響應(yīng)速度最為重要，用戶(hù)非常重視響應(yīng)速度”，要解決響應(yīng)速度問(wèn)題，操作系統(tǒng)就必須了解哪個(gè)任務(wù)具有更高的優(yōu)先性。例如，用戶(hù)不希望因?yàn)榘踩浖趻呙柘到y(tǒng)就花數(shù)分鐘時(shí)間等待Word啟動(dòng)。大多數(shù)操作系統(tǒng)都部分采用優(yōu)先權(quán)調(diào)度算法，但算法仍然相當(dāng)粗糙。

　　芯片廠商在生產(chǎn)多核處理器時(shí)一廂情愿地認(rèn)為，軟件開(kāi)發(fā)者將為多核處理器開(kāi)發(fā)軟件。普羅伯特說(shuō)，問(wèn)題是目前的桌面系統(tǒng)軟件不能有效地利用多核處理器的處理能力。開(kāi)發(fā)者需要利用并行編程技術(shù)才能充分利用多核處理器的處理能力。除專(zhuān)業(yè)的科學(xué)計(jì)算軟件外，并行軟件并不普及，而且并行編程技術(shù)也相對(duì)難于掌握。

　　普羅伯特稱(chēng)，一種更好的方法是重新考慮操作系統(tǒng)管理多核處理器的方式，“問(wèn)題不在于并行編程，而在于操作系統(tǒng)如何管理處理器”。在計(jì)算技術(shù)發(fā)展的早期，一個(gè)處理器只運(yùn)行一個(gè)軟件。如果需要一個(gè)處理器運(yùn)行多個(gè)軟件，處理器就被分配給不同的進(jìn)程，使軟件“產(chǎn)生錯(cuò)覺(jué)”：它們各自獨(dú)占一個(gè)處理器。當(dāng)操作系統(tǒng)開(kāi)始管理同時(shí)運(yùn)行的多個(gè)軟件時(shí)，它就需要一個(gè)不受用戶(hù)和軟件干擾的受保護(hù)的空間，這就催生了內(nèi)核模式。內(nèi)核模式與用戶(hù)模式相互分離。普羅伯特說(shuō)，內(nèi)核模式和用戶(hù)模式將一個(gè)處理器模擬成兩個(gè)處理器。

　　虛擬處理器會(huì)爭(zhēng)奪物理處理器資源，在不同虛擬處理器間切換的“費(fèi)用”也會(huì)不斷增長(zhǎng)，并影響系統(tǒng)的響應(yīng)速度，特別是在配置多核處理器的系統(tǒng)中。普羅伯特指出，由于英特爾和AMD預(yù)計(jì)處理器內(nèi)核數(shù)量將繼續(xù)增長(zhǎng)，操作系統(tǒng)社區(qū)需要放棄一些觀念，例如內(nèi)核模式和用戶(hù)模式，“如果系統(tǒng)中的內(nèi)核足夠多，每個(gè)軟件都可以獲得一個(gè)內(nèi)核”。

　　在這種模式中，操作系統(tǒng)更像是一位“管理者”。在虛擬系統(tǒng)中，“管理者”是虛擬機(jī)和硬件間的一個(gè)中間層。普羅伯特表示，軟件將負(fù)責(zé)更多的資源管理工作。操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)將一個(gè)處理器內(nèi)核和一定量的內(nèi)存分配給一個(gè)軟件，軟件將利用編譯器產(chǎn)生的元數(shù)據(jù)充分利用獲得的資源。

　　普羅伯特表示，要對(duì)這種方法進(jìn)行測(cè)試很困難，因?yàn)樗蟠罅楷F(xiàn)有軟件，但這是值得的，“這種模式更靈活”。