პარალელური vs. სერიული პროცესორი

პარალელური და სერიული დამუშავება აღწერს, შეუძლია თუ არა კომპიუტერულ სისტემას დაყოს გამოთვლითი ამოცანები გამოსაყენებლად რამდენიმე პროცესორი ან ბირთვი ერთდროულად ან თუ ის დამოკიდებულია ამოცანების შესრულებაზე ერთი პროცესორით ბირთვი. ყველა ინდივიდუალური სამომხმარებლო კომპიუტერის პროცესორი იყო სერიული პროცესორი 2005 წლის შუა რიცხვებამდე, როდესაც Intel-მა წარმოადგინა პირველი სამომხმარებლო ორბირთვიანი პროცესორი. რამდენიმე ერთბირთვიანი პროცესორს შეუძლია ერთად იმუშაოს სერიული დამუშავებისთვის ქსელური პარალელური კომპიუტერული კლასტერების მეშვეობით ან რამდენიმე პროცესორის გაშვება ერთ დედაპლატზე.

ტიპიური თანამედროვე კომპიუტერი ახორციელებს ათობით და ასობით ამოცანას ნებისმიერ დროს; თუმცა, თითოეული ბირთვი ერთდროულად მუშაობს მხოლოდ ერთ პროცესზე. პროცესორი გამუდმებით ხტება სხვადასხვა დამუშავების „ძაფებს“ ან „ინსტრუქციების ნაკადებს“ შორის, რათა აწარმოოს რამდენიმე კონკურენტი პროგრამა რეალურ დროში ილუზიის ქვეშ, რომელსაც ეწოდება კონკურენტულობა. კომპიუტერი კარგავს პროცესორის ციკლებს სამუშაოებს შორის გადართვისას და არ მუშაობს ოპტიმალური ეფექტურობით, როდესაც ასრულებს მრავალ ამოცანას.

პარალელური დამუშავების გარემოს შეუძლია ამოცანების უფრო სწრაფად დამუშავება, როდესაც პროგრამები შექმნილია პარალელური დამუშავების გამოსაყენებლად. სერიული პროგრამები აწყობს ყველა ინსტრუქციას სერიულ მოწყობაში და ინტერფეისს პროცესორთან ერთი ძაფის გამოყენებით. პარალელური პროგრამები მუშაობს ამოცანების ცალკეულ ნაწილებად დაყოფით, რომლებიც შეიძლება დაიყოს რამდენიმე პროცესორის ბირთვს შორის და ხელახლა შეიკრიბოს როგორც დასრულებული ამოცანები. პარალელურ პროცესორებს შეუძლიათ გაამრავლონ ანალოგიურად დატვირთული სერიული პროცესორების დამუშავების სიმძლავრე სწორად დაწერილი კოდით. თუმცა, უფრო მაღალი საათის სიჩქარის მქონე სერიულ პროცესორს შეუძლია აღემატებოდეს პარალელურ პროცესორებს ერთ ძაფთან მუშაობისას.

სერიული დამუშავებისთვის დაწერილი პროგრამები ერთდროულად იყენებენ მხოლოდ ერთ ბირთვს და ამუშავებენ ამოცანებს თანმიმდევრობით. სერიული პროცესორი მუშაობს ისევე, როგორც სასურსათო მაღაზიაში ათეული ღია საგადასახადო ზოლი, სადაც ერთი მოლარე მუშაობს სხვადასხვა ხაზებს შორის და ამოწმებს ყველას ერთდროულად. მოლარე, ან CPU, გადახტება ზოლიდან ზოლში და ამოწმებს რამდენიმე ელემენტს ერთდროულად, სანამ გადავა შემდეგზე, რათა დასრულდეს ყველა შეკვეთა ერთდროულად.

იდეა პარალელური პროცესორების უკან არის ის, რომ მეტი ბირთვი, რომელიც ერთად მუშაობს, გამოიწვევს უკეთეს შესრულებას. პარალელური პროცესორი იქცევა ისე, როგორც ერთზე მეტი მოლარე, რომელიც ამუშავებს ათეულ ხაზს. თუ პროგრამა დაყენებულია პარალელური დამუშავებით სარგებლობისთვის, „მომხმარებელს“ შეუძლია თავისი შეკვეთა დაყოს მცირე ჯგუფებად და გამოიყენოს რამდენიმე გადახდის ხაზი ერთდროულად.

2007 წელს Nvidia-მ პირველად გამოიყენა პარალელური დამუშავება გრაფიკული ტექნოლოგიის გასაუმჯობესებლად. გრაფიკული დამუშავების ერთეულები იყენებენ პარალელურ დამუშავებას იმ დონეზე, რომელიც არღვევს სერიული დამუშავების შესრულებას მცირე გამოთვლების გაკეთებისას. მიუხედავად იმისა, რომ პროცესორებს ჩვეულებრივ აქვთ ბირთვების ადვილად თვლადი რაოდენობა, GPU-ებს შეიძლება ჰქონდეთ ათასობით დაბალი სიმძლავრის ბირთვი, რომლებიც უკეთესად შეეფერება მარტივი ერთდროული გამოთვლების განხორციელებას. GPU-ები ჩვეულებრივ გამოიყენება გრაფიკისთვის, მაგრამ შეუძლიათ სხვა გამოთვლების გაკეთება ისეთი საგნებისთვის, როგორიცაა დახარისხება და მატრიცული ალგებრა.