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2009/06/23
.NET 4.0的平行運算新功能（MSDN Flash六月號電子報預告）
.NET Framework 4.0首次內建平行運算之機制與架構，在這個平行運算架構下，可以充份發揮你電腦或伺服器的多核心與多執行緒效能，無端是４核心或8核心，或8執行緒乃至32執行緒，或者再多的核心與執行緒，Parallel Computing的平行運算都能夠充份利用。
平行運算架構圖之中主要包含三大功能區塊：
1.任務平行函式庫（Task Parallel Library，簡稱TPL）
2.PLINQ執行引擎（PLINQ Execution Engine）
3.資料結構協調（Data Structures for Coordination）
以上三大項在正式的電子報的文章有較為詳盡的說明，而我在使用TPL及PLINQ執行時，發現它可以充份利用多核心的運算力，也就是說，可以將兩個核心運算用到100%，完全平衡CPU、核心、執行緒的之間的負載，然後程式完全不必修改，可以隨著電腦硬體而自動成長。
以下是矩陳相乘的計算，並利用任務平行函式庫的程式來撰寫，計算時間可以大幅縮短；而計算的同時，所有核心可以100%完全滿載利用，不會有些些核心閒置，或利用率不足的情況發生。
1 static void MultiplyMatricesParallel(double[,] matA, double[,] matB, double[,] result)
2 {
3 int matACols = matA.GetLength(1);
4 int matBCols = matB.GetLength(1);
5 int matARows = matA.GetLength(0);
6
7 Parallel.For(0, matARows, i =>
8 {
9 for (int j = 0; j < matBCols; j++)
10 {
11 double temp = 0;
12 for (int k = 0; k < matACols; k++)
13 {
14 temp += matA[i, k] * matB[k, j];
15 }
16 result[i, j] = temp;
17 }
18 }); // Parallel.For
19 }
例如你用平行程式做計算，原本1個核心的計算工作，換成雙核心的來平行計算，時間可能縮短成只要60%時間，用四核心來計算又可以再大幅縮短，那如果你用Intel i7，或者多路的Xoen新一代伺服器，那運算力又大大加強。相同的程式，你給不同的客顧，他們用不同的伺體硬體，硬體高檔的，執行起來就自然很快。
不過，也許有的人看上面一段話，會覺得是廢話，多CPU跑相同的程式，自然較快！？雖然理論上是如此沒錯，但如果你程式是寫成單執行緒，OS作業也統也不可能將一個執行緒分散到多CPU，我想這是區別之一，那有的人可能會想，自己手動寫多執行緒，傳統是如此沒錯，不過多執行緒和平行運算仍有很大的距離，可以說多執行緒是平行運算的一個基礎元素，而平行運算可以自己決定要將程式分成幾個執行緒，再有效分配到CPU或多核心去運算，同時你也不必去管Thread或Lock的問題。
記得在教科書或技術文件中往往都會提醒，如果你寫了不好的多執行緒程式，不但不能先受其利，反倒先受其害，執行緒之間彼此搶資源、鎖定、無窮等待都是問題。所以若能夠交由.NET Framework 4.0的平行運算來負責，那你就可以不必傷腦筋這些事了。
我個人覺得.NET Framework4.0的平行運算新功能是個好東西，我個人會喜歡上它的，特別是在多核心的時代，當你有8個核心或32核心沒地方用時（或128核心也行），記得～找它就對了！:p
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