Paralel vs. Procesor serial

CPU pe placa de baza

Prim-plan al unui cip de procesor pe placa de bază a unui computer

Credit imagine: Riccardo_Mojana/iStock/Getty Images

Procesarea paralelă și în serie descriu dacă un sistem informatic poate descompune sarcinile de calcul de utilizat mai multe procesoare sau nuclee simultan sau dacă se bazează pe finalizarea sarcinilor cu un singur procesor miez. Toate procesoarele individuale pentru computere de consum erau procesoare seriale înainte de mijlocul anului 2005, când Intel a introdus primul procesor dual-core pentru consumatori. Mai multe procesoare cu un singur nucleu pot lucra împreună pentru a gestiona procesarea în serie prin clustere de computere paralele în rețea sau rulând mai multe procesoare pe o singură placă de bază.

Calculatoarele sunt mașini multitasking

Un computer modern tipic rulează de la zeci până la sute de sarcini la un moment dat; cu toate acestea, fiecare nucleu lucrează doar la un proces deodată. Procesorul sare în mod constant între diferitele „file” sau „fluxuri de instrucțiuni” de procesare pentru a rula mai multe programe concurente sub o iluzie în timp real numită concurență. Computerul ajunge să irosească ciclurile procesorului în timp ce comută între sarcini și nu funcționează la o eficiență optimă atunci când faceți mai multe sarcini.

Videoclipul zilei

Executarea sarcinilor în paralel

Un mediu de procesare paralelă poate procesa sarcini mai rapid atunci când programele sunt proiectate să utilizeze procesarea paralelă. Programele seriale aliniază toate instrucțiunile în aranjament în serie și interacționează cu procesorul folosind un singur fir. Programele paralele funcționează prin împărțirea sarcinilor în părți individuale care pot fi împărțite între mai multe nuclee de procesor și reasamblate ca sarcini finalizate. Procesoarele paralele pot multiplica puterea de procesare a procesoarelor seriale cu tac similar cu un cod scris corect. Cu toate acestea, un procesor serial cu o viteză de ceas mai mare poate depăși procesoarele paralele atunci când lucrează cu un singur fir.

Procesarea în serie în acțiune

Programele scrise pentru procesare în serie folosesc doar un nucleu la un moment dat și procesează sarcinile în ordine secvențială. Un procesor serial funcționează la fel ca să ai o duzină de benzi de casă deschise la un magazin alimentar, cu un casier care rulează între diferitele benzi, verificând pe toată lumea în același timp. Casiera, sau CPU, sare din bandă în bandă verificând câteva articole la un moment dat, înainte de a trece la următorul, cu scopul de a finaliza toate comenzile în același timp.

Procesare paralelă în acțiune

Ideea din spatele procesoarelor paralele este că mai multe nuclee care lucrează împreună vor duce la o performanță mai bună. Un procesor paralel se comportă ca și cum ar avea mai mult de un casier care operează o duzină de benzi de casă. Dacă un program este configurat pentru a profita de procesarea paralelă, „clientul” își poate împărți comanda în grupuri mai mici și poate folosi mai multe benzi de casă simultan.

Procesoarele paralele extind posibilitățile

În 2007, Nvidia a folosit pentru prima dată procesarea paralelă pentru a avansa tehnologia grafică. Unitățile de procesare grafică folosesc procesarea paralelă la un nivel care scapă performanța procesării în serie atunci când fac calcule mici. În timp ce procesoarele tind să aibă un număr ușor de numărat de nuclee, GPU-urile pot avea mii de nuclee cu putere redusă, care sunt mai potrivite pentru a rula calcule simultane mai simple. GPU-urile sunt utilizate în mod obișnuit pentru grafică, dar pot face alte calcule pentru lucruri precum sortarea și algebra matriceală.