Java Multicore Programming: Lecture #1

Добрый день.
15 мая была проведен первый вебинар (из 16) курса «Multicore programming in Java» ^[1]. Вебинары, видео в записи, исходный код программ и проверка заданий доступны только записавшимся на курс (запись еще открыта, свяжитесь по контактам внизу страницы). Но тут я бы хотел опубликовать материалы, упоминавшиеся на лекции: ссылки на источники, термины, картинки, задание. Возможно кто-то сочтет их полезными для себя.

Введение

• Закон Мура, Moore’s law ^[2]
• Herb Satter, “The Free Lunch Is Over” ^[3]
• Закон Амдала, Amdahl’s law ^[4]

“Железо”

Стоит «посмотреть картинки» в следующих источниках

• «What Every Programmer Should Know About Memory» ^[5]
• «The Architecture of the Nehalem Processor and Nehalem-EP SMP Platforms» ^[6]
• «A Primer on Memory Consistency and Cache Coherence» ^[7]

Учебники

Maurice Herlihy, Nir Shavit, “The Art of Multiprocessor Programming” ^[8]: «Hardware Basics» page 469-482

«Картинки»

Memory hierarchy #1

Memory hierarchy #2

Memory hierarchy #3

Типичное время доступа к разным уровням памяти

Примеры регистров конкретного процессора

Схематичное взаимодействие контроллеров кэшей

False sharing: код

False sharing: эффект (отрицательная масштабируемость)

Плохое соответствие между ядрами, кэшами и данными

Хорошее соответствие между ядрами, кэшами и данными

Термины

Термины
CPU, core, multicore era, memory wall, memory hierarchy, registers, L1/L2/L3 caches, cache line, false sharing, memory padding, cache pollution, cache miss, SMP, NUMA, multisocket, thread affinity

Что читать по терминам
— Mechanical Sympathy: «CPU Cache Flushing Fallacy» ^[9]
— Mechanical Sympathy: «Memory Access Patterns Are Important» ^[10]
— Mechanical Sympathy: «False Sharing» ^[11]
— Mechanical Sympathy: «False Sharing && Java 7» ^[12]
— Руслан Черемин: «False sharing» ^[13]
— Руслан Черемин: «Cache coherency #3: false sharing» ^[14]
— Руслан Черемин: «How caching affects hashing» ^[15]

Задание к Лекции #1

Написать утилитарный класс (в варианте A или в обоих вариантах (А и В)), который возвращает следующие характеристики процессора
— размер кэш-линии
— количество и размеры кэшей (L1, L2, L3)
— количество ядер
— определяет SMP или NUMA архитектура
A) путем «постановки программных экспериментов». Рекомендуется прочитать статью «Gallery of Processor Cache Effects» ^[16] (на лекции #2 разберем примеры из статьи и наметим пути решения задачи)
B) путем использования JNA ^[17] для вызовов API операционной системы

public class HardwareSpy {
    public int cacheLineSize() {...}
    public int cacheL1Size() {...} // -1 если считается, что нет L1
    public int cacheL2Size() {...} // -1 если считается, что нет L2
    public int cacheL3Size() {...} // -1 если считается, что нет L3
    public int coreCount() {...}
    public int isSMP() {...}
    public int isNUMA() {...}
}

Контакты

skype: GolovachCources
email: GolovachCources@gmail.com

Автор: IvanGolovach

Источник ^[18]