Việc b�� sung thêm lõi x�� lý được coi như một phương thức cơ bản của việc nâng cao hiệu suất hoạt động chip máy ch�� và PC, song những ích lợi to lớn của nó s�� hầu như không tồn tại nếu ngành công nghiệp điện toán không th�� vượt qua được những thách thức v�� phần cứng và v�� lập trình.

Theo ý kiến của các đại biểu tham d�� Triển lãm đa lõi tại Santa Clara, California (M��) tuần qua, đa phần ứng dụng hiện nay thường chạy nhanh hơn trên các CPU với nhiều nhất là 4 lõi, tuy nhiên khi s�� lõi cao hơn mức đó thì hiệu suất chững lại và thậm chí suy giảm đồng thời với việc tăng thêm lõi. Một báo cáo mới đây của hãng nghiên cứu Gartner cũng đã nhấn mạnh điều này.

Các nhà sản xuất chip và máy tính đã bắt đầu những n�� lực đ�� định hướng giới phát triển phần mềm, cung cấp cho h�� những công c�� tốt hơn trong việc lập trình đa lõi. Intel và Microsoft cho biết đã đầu tư 20 triệu USD đ�� m�� 2 trung tâm nghiên cứu v�� vấn đ�� này. "S�� thiếu hụt công c�� lập trình đa lõi dành cho các nhà phát triển phần mềm ph�� thông có l�� là thách thức lớn nhất mà ngành CNTT đối mặt hiện nay", nhà phân tích Linley Gwennap, Ch�� tịch hãng The Linley Group, bình luận.

Viết ứng dụng theo cách cho phép các phần khác nhau của một tác v�� (chẳng hạn như giải một phép toán hay x�� lý một hình ảnh) được phân chia và thực hiện độc lập đồng thời trên các lõi khác nhau của chip không phải là điều mới m��. Nhưng mô hình này (thường gọi là điện toán song song) đến nay vẫn ch�� được áp dụng giới hạn �� những môi trường điện toán cao cấp, chuyên ngành.

Những năm gần đây, hai công ty sản xuất chip hàng đầu th�� giới là Intel và AMD đã liên tục b�� sung thêm lõi như một phương thức tiết kiệm điện năng và tăng hiệu suất hoạt động của b�� vi x�� lý. Đây là một thay đổi đáng ghi nhận so với cách thức truyền thống của hai hãng này là tăng xung nhịp đồng h�� chip. Intel đang xây dựng mô hình 8 lõi vào trong các sản phẩm Nehalem-EX của h��, trong khi AMD thiết k�� mẫu chip 12 lõi cho máy ch��. C�� hai đều tăng thêm các tính năng x�� lý đa luồng đ�� cho phép mỗi lõi trong chip hoạt động độc lập với nhiều luồng d�� liệu cùng lúc.

Điều đó có nghĩa là các ứng dụng ph�� thông hiện nay s�� phải được lập trình lại theo một cách khác đ�� tận dụng s�� gia tăng v�� s�� lõi. Công việc này khá phức tạp và s�� tạo ra nhiều dạng lỗi phần mềm mới. Một trong những dạng lỗi ph�� biến nhất là: kết qu�� cho ra của máy tính ph�� thuộc vào những phần khác nhau của một tác v�� được hoàn tất theo trình t�� nhất định, nếu các phần của tác v�� đó mà không được hoàn tất đúng theo trình t�� thì lỗi s�� phát sinh.

Hiện nay đã có một s�� ít công c�� lập trình phần mềm điện toán song song, như Parallel Studio của Intel dành cho C and C++, hoặc công c�� của một s�� hãng khác như Codeplay, Polycore Software và Clik Arts. Ngoài ra còn có một mô hình lập trình song song khá mới, dựa trên ngôn ng�� C, gọi là OpenCL, do The Khronos Group phát triển và được hậu thuẫn bởi Apple, Intel, AMD, Nvidia...

Trong khi thiếu công c�� lập trình, một s�� hãng phần mềm đã tìm ra cách x�� lý song song cho những tác v�� đơn giản, chẳng hạn như x�� lý hình ảnh và video. "Nếu x�� lý đ�� họa hay video, bạn có th�� chọn các nhóm pixel khác nhau và đưa chúng tới những lõi khác nhau đ�� x�� lý. Đó chính là điện toán song song", chuyên gia Linley Gwennap nói. "Tuy nhiên, đối với những công việc phức tạp hơn thì rất khó tìm được một giải pháp thống nhất cho việc xác định một chuỗi hoạt động song song và rồi phân chia chúng v�� các lõi khác nhau".

Trong khi lập trình còn chưa tìm ra những hướng kh�� thi đ�� giải quyết thách thức, vấn đ�� thay đổi phần cứng cũng là một áp lực đối với điện toán đa lõi vì khi b�� sung thêm nhiều lõi trên chip, băng thông b�� nh�� cũng phải tăng theo đ�� h�� tr�� chúng. Việc chia s�� chung một b�� nh�� đệm (memory cache) hoặc kênh dẫn d�� liệu (data bus) duy nhất giữa các lõi có th�� s�� gây ra tình trạng nghẽn c�� chai, điều đó đồng nghĩa với việc tất c�� những lõi b�� sung thêm s�� hầu như tr�� nên vô dụng. "Khi h�� thống có tới 6 hoặc 8 lõi, chúng s�� mất toàn b�� thời gian đ�� liên lạc với nhau và không còn xúc tiến x�� lý tác v�� nào c��", Shay Gal-on, Giám đốc phần mềm của t�� chức EEMBC, phân tích. "Chìa khóa giải quyết vấn đ�� nằm trong tay các nhà phát triển h�� thống nếu h�� san bằng được khoảng cách giữa phần cứng và phần mềm, đ�� tạo ra những chương trình điện toán song song tốt hơn. Nhiều lập trình viên hiện nay đã không thực s�� bắt nhịp với tốc đ�� phát triển v�� thiết k�� phần cứng".