موازية مقابل. معالج تسلسلي

تصف المعالجة المتوازية والمتسلسلة ما إذا كان بإمكان نظام الكمبيوتر تفكيك المهام الحسابية لاستخدامها عدة معالجات أو أنوية في وقت واحد أو إذا كانت تعتمد على إكمال المهام بمعالج واحد النواة. كانت جميع معالجات الكمبيوتر الفردية للمستهلكين معالجات تسلسلية قبل منتصف عام 2005 عندما قدمت إنتل أول معالج ثنائي النواة للمستهلك. يمكن للعديد من المعالجات أحادية النواة أن تعمل معًا للتعامل مع المعالجة التسلسلية من خلال مجموعات الكمبيوتر المتوازية المتصلة بالشبكة أو تشغيل عدة معالجات على لوحة أم واحدة.

يدير الكمبيوتر الحديث النموذجي عشرات إلى مئات المهام في أي وقت ؛ ومع ذلك ، فإن كل نواة تعمل فقط على عملية واحدة في وقت واحد. يتنقل المعالج باستمرار بين "خيوط المعالجة" المختلفة أو "تدفقات التعليمات" لتشغيل العديد من البرامج المتزامنة في ظل وهم في الوقت الحقيقي يسمى التزامن. ينتهي الكمبيوتر بإهدار دورات المعالج أثناء التبديل بين الوظائف ولا يعمل بكفاءة مثالية عند تعدد المهام.

يمكن لبيئة المعالجة المتوازية معالجة المهام بشكل أسرع عندما يتم تصميم البرامج لاستخدام المعالجة المتوازية. تقوم البرامج التسلسلية بمحاذاة جميع التعليمات بترتيب تسلسلي وواجهة مع المعالج باستخدام مؤشر ترابط واحد. تعمل البرامج المتوازية عن طريق تقسيم المهام إلى أجزاء فردية يمكن تقسيمها بين عدة أنوية للمعالج وإعادة تجميعها كمهام مكتملة. يمكن للمعالجات المتوازية أن تضاعف قوة المعالجة للمعالجات التسلسلية ذات التوقيت المتشابه برمز مكتوب بشكل صحيح. ومع ذلك ، يمكن للمعالج التسلسلي الذي يتميز بسرعة ساعة أعلى أن يتفوق على المعالجات المتوازية عند العمل باستخدام مؤشر ترابط واحد.

تستخدم البرامج المكتوبة للمعالجة التسلسلية نواة واحدة فقط في كل مرة وتقوم بمعالجة المهام بترتيب تسلسلي. يعمل المعالج التسلسلي إلى حد كبير مثل وجود عشرات الممرات المفتوحة للدفع في محل بقالة مع أمين صندوق واحد يعمل بين الممرات المختلفة ، ويفحص الجميع في نفس الوقت. ينتقل أمين الصندوق ، أو وحدة المعالجة المركزية ، من حارة إلى حارة للتحقق من بعض العناصر في كل مرة قبل الانتقال إلى العنصر التالي بهدف إنهاء جميع الطلبات في نفس الوقت.

تكمن الفكرة وراء المعالجات المتوازية في أن المزيد من النوى التي تعمل معًا ستؤدي إلى أداء أفضل. يتصرف المعالج الموازي وكأنه يمتلك أكثر من أمين صندوق يعمل على اثني عشر مسارًا للدفع. إذا تم إعداد برنامج للاستفادة من المعالجة المتوازية ، فيمكن "للعميل" تقسيم طلبه إلى مجموعات أصغر واستخدام العديد من ممرات الخروج في وقت واحد.

في عام 2007 ، استخدمت Nvidia المعالجة المتوازية لأول مرة لتطوير تقنية الرسومات. تستخدم وحدات معالجة الرسومات معالجة متوازية على مستوى يفقد أداء المعالجة التسلسلية عند إجراء حسابات صغيرة. بينما تميل وحدات المعالجة المركزية (CPU) إلى امتلاك عدد من النوى يمكن حسابه بسهولة ، يمكن أن تحتوي وحدات معالجة الرسومات على آلاف النوى منخفضة الطاقة والتي تكون مناسبة بشكل أفضل لتشغيل عمليات حسابية متزامنة أبسط. تُستخدم وحدات معالجة الرسومات بشكل شائع للرسومات ، ولكن يمكنها إجراء عمليات حسابية أخرى لأشياء مثل الفرز وجبر المصفوفة.