Paralelní vs. Sériový procesor

Paralelní a sériové zpracování popisuje, zda počítačový systém může rozdělit výpočetní úlohy a použít je několik procesorů nebo jader současně nebo pokud je závislý na dokončení úloh s jedním procesorem jádro. Všechny jednotlivé spotřebitelské počítačové procesory byly sériové procesory před polovinou roku 2005, kdy Intel představil první spotřebitelský dvoujádrový procesor. Několik jednojádrových procesorů může spolupracovat na zpracování sériového zpracování prostřednictvím síťových paralelních počítačových clusterů nebo provozu několika procesorů na jedné základní desce.

Typický moderní počítač spouští desítky až stovky úkolů v daném okamžiku; každé jádro však pracuje pouze na jednom procesu najednou. Procesor neustále přeskakuje mezi různými procesními „vlákny“ nebo „toky instrukcí“, aby spustil několik souběžných programů v iluzi v reálném čase nazývané souběžnost. Počítač při přepínání mezi úlohami plýtvá cykly procesoru a při multitaskingu neběží s optimální účinností.

Prostředí paralelního zpracování může zpracovávat úlohy rychleji, když jsou programy navrženy pro použití paralelního zpracování. Sériové programy seřadí všechny instrukce v sériovém uspořádání a rozhraní s procesorem pomocí jediného vlákna. Paralelní programy fungují tak, že úkoly rozdělují na jednotlivé části, které lze rozdělit mezi několik procesorových jader a znovu je sestavit jako dokončené úkoly. Paralelní procesory mohou znásobit výpočetní výkon podobně taktovaných sériových procesorů se správně napsaným kódem. Sériový procesor s vyšším taktem však může překonat paralelní procesory při práci s jedním vláknem.

Programy napsané pro sériové zpracování používají vždy pouze jedno jádro a zpracovávají úlohy v sekvenčním pořadí. Sériový procesor funguje podobně jako mít tucet otevřených pokladních pruhů v obchodě s potravinami, přičemž jeden pokladní běží mezi různými pruhy a kontroluje všechny současně. Pokladník, neboli CPU, přeskakuje z pruhu do pruhu a kontroluje několik položek najednou, než přejde k dalšímu s cílem dokončit všechny objednávky ve stejnou dobu.

Myšlenka paralelních procesorů spočívá v tom, že více jader, která spolupracují, povede k lepšímu výkonu. Paralelní procesor se chová jako více než jeden pokladní obsluhující tucet pokladních pruhů. Pokud je program nastaven tak, aby využíval výhody paralelního zpracování, mohl by „zákazník“ rozdělit svou objednávku na menší skupiny a použít několik pokladních pruhů najednou.

V roce 2007 Nvidia poprvé použila paralelní zpracování pro pokrok v grafické technologii. Jednotky grafického zpracování používají paralelní zpracování na úrovni, která při provádění malých výpočtů uhání výkon sériového zpracování. Zatímco CPU mívají snadno spočítatelný počet jader, GPU mohou mít tisíce jader s nižším výkonem, které jsou vhodnější pro spouštění jednodušších simultánních výpočtů. GPU se běžně používají pro grafiku, ale mohou provádět další výpočty pro věci, jako je řazení a maticová algebra.