[发明专利]并发调用方法及装置

说明书

本发明提供了并发调用方法及装置，在传统串行调用的基础上增加了并发调用的概念，向用户提供了基于同步并发调用和异步并发调用的新型并发程序设计方式。该方法规定了一系列逻辑接口与协作，使得用户在开发并发程序时只需关注这些语义的实现即可为不同平台生成高效的并发程序可执行代码，无论是共享内存的多核程序，还是CPU、GPU协同的并发程序，或者是工作在集群中的并发程序，均可使用该并发调用方法，在不以损耗性能为代价的前提下，使用户便捷地编写出更高效的并发程序成为可能。

技术领域

本发明涉及并发程序设计方法，尤其涉及一种并发调用方法及装置。

背景技术

摩尔定律是由英特尔创始人之一戈登·摩尔提出来的。其内容为：当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。虽然该定律的有效性已经超过半个世纪，然而已经在近十年的发展中，CPU主频的提升已经明显遇到了一些暂时无法突破的瓶颈。在目前的科技水平下，如果无法在物质分子层面以下进行工作，那么目前的单CPU主频已经接近理论极限。因此，摩尔定律在CPU的计算性能上可能已经失效[Sutter H.The free lunch is over:A fundamental turn towardconcurrency in software[J].Dr.Dobb’s journal,2005,30(3):202-210.]。

虽然长达半世纪的摩尔定律轰然倒地，但多核CPU在短短几年内迅速发展。从整体上看，专业服务器的内核总数甚至可以达到几百个。随着CPU技术进入多核时代，如何有效利用多核并发运算优势，提升设备的处理能力，满足用户对高性能的需求，已成为关注的焦点。多核处理器以其高性能、低功耗优势正逐步取代传统的单处理器成为市场的主流。[李燕.多核处理器的发展历程及其发展趋势[J].科技信息,2012(34):454-454.]

在科学、工程和商业计算领域，还有很多问题难以使用现有的超级计算机解决，如需要处理的海量数据资源分布在不同的地理压域，所需的特殊计算设施和输入输出设备等不是本地的。基于这种情况，网格计算技术被提了出来，它将网络上的各种资源，包括超级计算机、大规模存储系统、个人计算机各种设备等组织在一个统一的框架下，从而能够用非常方便的方法解决各种复杂的问题。这种方法又被称为元计算(Meta Computing)，无缝、可扩展计算(Seamless Scalable Computing)，全局计算(Global Computing)等。[肖连兵,黄林鹏.网格计算综述[J].计算机工程,2002,28(3):1-3.]

随着高性能计算机硬件结构的不断发展，传统的串行程序变得难以充分利用不同硬件结构下的计算资源，先进的硬件对于高性能并发程序的需求与日俱增。然而目前相对于传统的串行程序，高性能并发程序的开发成本是极高的，原因主要有下面几点：

1、性能方面，在不同并发级别下，不同并发算法往往在性能上差异较大；在不同平台中，对某些并发原语的支持度也不尽相同；在大规模并发程序设计，涉及不同类型执行方式的情况下，例如CPU和GPU处理器协同工作或是集群环境中，并发控制也更加复杂，例如需要考虑数据一致性、传输、调度等。

2、正确性方面，并发程序不仅难以开发，更难以调试，故其质量控制困难。同一个程序的运行结果具有一定的随机性，除非能从理论上证明程序的正确性，仅仅利用测试是很难断言程序是正确的。

3、开发效率方面，现有的并发程序设计工具或模式虽然在一定程度上为开发提供了很多便利，提升了开发效率，但本身存在很多限制，不同工具提供的功能也不尽相同。使用不同工具开发的并发程序往往很难移植，程序的性能瓶颈也往往被限制于使用的工具或模式。

发明内容

本发明的目的是提供并发调用方法及装置，旨在解决当前用户在开发并发程序时不同平台差异大、并发控制复杂、质量控制困难、开发效率不够高所造成的开发成本较高的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：