מקביל לעומת מעבד טורי

עיבוד מקביל וטורי מתאר האם מערכת מחשב יכולה לפרק משימות חישוביות לשימוש מספר מעבדים או ליבות בו זמנית או אם הוא מסתמך על השלמת משימות עם מעבד בודד הליבה. כל מעבדי המחשב הצרכניים הבודדים היו מעבדים טוריים לפני אמצע 2005, כאשר אינטל הציגה את המעבד דו-הליבה הראשון לצרכן. מספר מעבדי ליבה בודדים יכולים לעבוד יחד כדי לטפל בעיבוד טורי באמצעות אשכולות מחשבים מקבילים ברשת או להפעיל מספר מעבדים על לוח אם אחד.

מחשב מודרני טיפוסי מפעיל עשרות עד מאות משימות בכל זמן נתון; עם זאת, כל ליבה עובדת רק על תהליך אחד בבת אחת. המעבד קופץ כל הזמן בין "חוטי העיבוד" או "זרמי ההוראות" השונים כדי להפעיל מספר תוכניות במקביל תחת אשליה בזמן אמת הנקראת במקביל. בסופו של דבר המחשב מבזבז מחזורי מעבד תוך כדי מעבר בין עבודות ואינו פועל ביעילות אופטימלית בעת ריבוי משימות.

סביבת עיבוד מקביל יכולה לעבד משימות מהר יותר כאשר תוכניות מתוכננות להשתמש בעיבוד מקביל. תוכניות טוריות מסדרות את כל ההוראות בסידור טורי ומתממשקות עם המעבד באמצעות חוט יחיד. תוכניות מקבילות פועלות על ידי פירוק משימות לחלקים בודדים שניתן לחלק בין מספר ליבות מעבד ולהרכיב מחדש כמשימות שהושלמו. מעבדים מקבילים יכולים להכפיל את כוח העיבוד של מעבדים טוריים בעלי שעון דומה עם קוד כתוב כהלכה. עם זאת, מעבד טורי עם מהירות שעון גבוהה יותר יכול להתעלות על מעבדים מקבילים כאשר עובדים עם חוט בודד.

תוכניות שנכתבו לעיבוד סדרתי משתמשות רק בליבה אחת בכל פעם ומעבדות משימות בסדר עוקב. מעבד סדרתי עובד הרבה כמו שיש לו תריסר נתיבי קופה פתוחים במכולת עם קופאית אחת שפועלת בין הנתיבים השונים, בודקת את כולם בו זמנית. הקופאי, או המעבד, קופץ מנתיב לנתיב בודק כמה פריטים בכל פעם לפני שהוא עובר לפריט הבא במטרה לסיים את כל ההזמנות בו-זמנית.

הרעיון מאחורי מעבדים מקבילים הוא שיותר ליבות שעובדות יחד יובילו לביצועים טובים יותר. מעבד מקביל מתנהג כמו שיש ליותר מקופאית אחת שמפעילה תריסר פסי קופה. אם תוכנית מוגדרת לנצל את היתרון של עיבוד מקביל, "הלקוח" יכול לחלק את ההזמנה שלו לקבוצות קטנות יותר ולהשתמש במספר נתיבי קופה בו-זמנית.

בשנת 2007, Nvidia השתמשה לראשונה בעיבוד מקביל כדי לקדם את הטכנולוגיה הגרפית. יחידות עיבוד גרפי משתמשות בעיבוד מקביל ברמה שמפיצה את ביצועי העיבוד הטורי בעת ביצוע חישובים קטנים. בעוד שלמעבדים נוטים להיות מספר ליבות שניתן לספור בקלות, למעבדי GPU יכולים להיות אלפי ליבות בעלות הספק נמוך יותר שמתאימות יותר להפעלת חישובים סימולטניים פשוטים יותר. GPUs משמשים בדרך כלל לגרפיקה, אבל יכולים לעשות חישובים אחרים עבור דברים כמו מיון ואלגברה מטריצת.