Parallelisierung, einfach anfangen ...

Moore's law

Entwicklung der Taktfrequenz

1990 hatte mein erster PC (Atari ST) eine Taktfrequenz von 8 MHz,
2005 hatte mein PC eine Taktfrequenz von ca. 3 GHz,
heute hat mein aktueller PC eine Taktfrequenz von ca. 3 GHz.
Bis 2005 hat sich die Taktfrequenz von PCs ungefähr alle zwei Jahre verdoppelt, seit 2005 stagniert die Taktfrequenz bei ca. 3 GHz.
Siehe A Fundamental Turn Toward Concurrency in Software.

Stagnation der Taktfrequenz

Moore's law handelt gar nicht von der Taktfrequenz, sondern von der Integrationsdichte. Bis 2005 korrelierte die Taktfrequenz mit der Integrationsdichte, danach jedoch nicht mehr. Diese Stagnation kann man sich folgendermaßen plausibel machen:
  • Die Wärmeleistung eines Prozessors steigt linear mit der Taktfrequenz (Leistungsaufnahme von Mikrocontrollern). Die Wärmeleistung pro Fläche ist bei einem Prozessor inzwischen sehr viel größer als bei einer Herdplatte (Mikroprozessor Kühlung).
  • Bei 3 GHz kann sich ein elektrisches Signal maximal 10 cm weit ausbreiten (Lichgeschwindigkeit).
In diesem Artikel geht es nicht um die Ursachen für die Stagnation der Taktfrequenz, sondern um die Folgen.

Speedup

Trotz der Stagnation der Taktfrequenz werden die Prozessoren weiterhin schneller. Es wird nicht mehr die Taktfrequenz erhöht, sondern die Anzahl der Prozessorkerne steigt (Multicore).

Bis 2005 profitierten alle Programme von der Hardware-Entwicklung. Von Multicore-Prozessoren profitieren Programme wenn sie verschiedene Sachen gleichzeitig machen. Ein Rechenprogramm macht im Allgemeinen aber nur eine Rechnung auf einmal. D.h. ein Rechenprogrammen läuft heute nicht wesentlich schneller als 2005, es sei denn es wird parallelisiert.