Jakie są różne rodzaje technologii przetwarzania równoległego?

Przetwarzanie równoległe jest rodzajem przetwarzania komputerowego, w którym duże zadania obliczeniowe są podzielone na mniejsze poddziały, które są następnie przetwarzane jednocześnie lub równolegle, a nie sekwencyjnie.Technologia ta jest szeroko stosowana w nowoczesnych obliczeniach, szczególnie w przypadku zaawansowanych problemów, takich jak te, z którymi się zajmowali nauk przyrodniczych.Przykłady technologii przetwarzania równoległego w jednym urządzeniu obejmują symetryczne multiprocessing i przetwarzanie wielordzeniowe.Wiele komputerów można również połączyć, aby działać równolegle za pomocą metod, takich jak komputerowanie rozproszone, klastry komputerowe i masowo równoległe komputery.

Symetryczny wieloprocesor to komputer z pojedynczą wspólną pamięcią główną i instancją systemu operacyjnego połączonego z wieloma identycznymi procesorami.Procesory mają te same możliwości i są powiązane ze wspólną pamięcią, więc zadania można łatwo przypisać lub ponownie przypisać, aby zrównoważyć obciążenie między nimi.W przetwarzaniu wielordzeniowym każdy procesor zawiera co najmniej dwie centralne jednostki przetwarzania (CPU), zwane rdzeniami, które są odpowiedzialne za czytanie i wykonywanie instrukcji.Zasadniczo procesor wielorasowy jest w rzeczywistości wieloma procesorami w jednym zintegrowanym komponencie.Pozwala to na szybszą i bardziej wydajną komunikację między rdzeniami przetwarzania, w porównaniu z komputerami wieloprocesorowymi, w których każdy procesor jest osobnym komponentem.

Komputery wieloprocesorowe są szeroko stosowane w zastosowaniach naukowych i biznesowych.Jest to mniej powszechne w systemach komputerowych osobistych, które zwykle są projektami uniprocesorami, chociaż wieloprocesory stały się bardziej powszechne na rynku konsumenckim.Oprogramowanie komputerowe musi być specjalnie zaprojektowane dla komputerów wieloprocesorowych, aby w pełni wykorzystać korzyści, jakie może zapewnić, a ten rodzaj oprogramowania często ma problemy z wydajnością na komputerze z jednym procesorem.Podobnie, programy napisane z myślą o jednym procesorze zwykle zyskują jedynie ograniczone korzyści z multiprocessingu, ponieważ nie są one zaprojektowane tak, aby je wykorzystać.

Dystrybucja technologii przetwarzania równoległego wykorzystuje wiele niezależnych komputerów pracujących równolegle na różnych częściach problemu, połączone przez Internet lub sieć wewnętrzną, aby mogły się ze sobą komunikować.Ten rodzaj technologii przetwarzania równoległego można stosować z komputerami, które są od siebie odległe fizycznie, choć niekoniecznie tak jest.Razem połączone komputery tworzą tak zwaną siatkę obliczeniową.

Siatki obliczeniowe mogą być bardzo duże, potencjalnie zawierające tysiące komputerów, które mogą być rozpowszechniane na całym świecie.Komputery te mogą również pracować nad niepowiązanymi problemami w tym samym czasie, a zadania są pracowane przez sieć dystrybuowane między komputerami w zależności od tego, ile wolnych pojemności przetwarzania ma w tym momencie.Obliczanie siatki różni się od większości innych nowoczesnych równoległych obliczeń, ponieważ pojedyncza siatka często zawiera różnorodną gamę komputerów o różnych możliwościach, a nie grupę identycznych jednostek.

Klastry komputerowe są formą technologii równoległego przetwarzania, w której zwykle wiele połączonych komputerów,Przy identycznych możliwościach współpracuj ściśle razem jako pojedyncza jednostka.W przeciwieństwie do symetrycznego wieloprocesowego, które wykorzystuje wiele procesorów, które mają wspólną pamięć i system operacyjny, każda jednostka w klastrze jest kompletnym samodzielnym komputerem.Zwykle znajdują się w tej samej lokalizacji geograficznej i są połączone w sieci lokalnej.Niektóre komputery są budowane specjalnie do użytku w klastrach komputerowych, ale klastry można również tworzyć poprzez łączenie komputerów, które zostały pierwotnie zaprojektowane do autonomicznego działania.

Masowo równoległe komputery mają pewne podobieństwa do komputerów klastrowych, ponieważ składają się również z wielu komputerów połączonych razem, ale są znacznie większe i zwykle zawierają setkęs lub tysiące węzłów.Mają także własne wyspecjalizowane komponenty łączące poszczególne komputery obejmujące je razem, podczas gdy klastry komputerowe łączy się ze sobą standardowym, gotowym sprzętem często nazywanym komponentami towarowymi.Najbardziej zaawansowane masowo równoległe komputery mogą być naprawdę kolosalne, zawierające dziesiątki tysięcy poszczególnych komputerów wypełniających tysiące stóp kwadratowych przestrzeni, wszystkie razem.Większość zaawansowanych na świecie superkomputerów, wykorzystywanych do złożonych obliczeń w obszarach takich jak astrofizyka i globalne modelowanie klimatu, jest tego typu.