Крупен план на процесорен чип на дънна платка на компютъра
Кредит на изображението: Riccardo_Mojana/iStock/Getty Images
Паралелната и серийната обработка описват дали една компютърна система може да раздели изчислителните задачи за използване няколко процесора или ядра едновременно или ако се разчита на изпълнение на задачи с един процесор ядро. Всички индивидуални потребителски компютърни процесори са били серийни процесори преди средата на 2005 г., когато Intel представи първия потребителски двуядрен процесор. Няколко едноядрени процесора могат да работят заедно, за да се справят със серийна обработка чрез свързани в мрежа паралелни компютърни клъстери или работещи с няколко процесора на една дънна платка.
Компютрите са многозадачни машини
Един типичен съвременен компютър изпълнява десетки до стотици задачи по всяко време; обаче всяко ядро работи само върху един процес наведнъж. Процесорът постоянно прескача между различните обработващи „нишки“ или „потоци от инструкции“, за да стартира няколко едновременни програми под илюзия в реално време, наречена едновременност. Компютърът губи цикли на процесора, докато превключва между задачи и не работи с оптимална ефективност при многозадачност.
Видео на деня
Паралелно изпълнение на задачи
Средата за паралелна обработка може да обработва задачите по-бързо, когато програмите са проектирани да използват паралелна обработка. Серийните програми подреждат всички инструкции в серийно подреждане и взаимодействат с процесора с помощта на една нишка. Паралелните програми работят, като разделят задачите на отделни части, които могат да бъдат разделени между няколко процесорни ядра и повторно сглобени като завършени задачи. Паралелните процесори могат да умножат процесорната мощност на серийни процесори с подобен такт с правилно написан код. Въпреки това, сериен процесор с по-висока тактова честота може да превъзхожда паралелните процесори, когато работи с една нишка.
Серийната обработка в действие
Програмите, написани за серийна обработка, използват само едно ядро в даден момент и обработват задачите в последователен ред. Серийният процесор работи много като да има дузина отворени касови платна в хранителния магазин с един касиер, който работи между различните платна, проверявайки всички едновременно. Касиерът, или CPU, скача от лента на лента, проверявайки няколко артикула наведнъж, преди да премине към следващия с цел да завърши всички поръчки едновременно.
Паралелна обработка в действие
Идеята зад паралелните процесори е, че повече ядра, които работят заедно, ще доведат до по-добра производителност. Паралелният процесор се държи като повече от един касиер, работещ с дузина касови платна. Ако програма е настроена да се възползва от паралелната обработка, "клиентът" може да раздели поръчката си на по-малки групи и да използва няколко платна наведнъж.
Паралелните процесори разширяват възможностите
През 2007 г. Nvidia за първи път използва паралелна обработка за усъвършенстване на графичната технология. Графичните процесори използват паралелна обработка на ниво, което унищожава производителността на серийната обработка при извършване на малки изчисления. Докато процесорите са склонни да имат лесно преброим брой ядра, графичните процесори могат да имат хиляди ядра с по-ниска мощност, които са по-подходящи за извършване на по-прости едновременни изчисления. Графичните процесори обикновено се използват за графики, но могат да правят други изчисления за неща като сортиране и матрична алгебра.
