Paralelný vs. Sériový procesor

Paralelné a sériové spracovanie popisuje, či počítačový systém dokáže rozdeliť výpočtové úlohy na použitie niekoľko procesorov alebo jadier súčasne alebo ak sa spolieha na dokončenie úloh s jedným procesorom jadro. Pred polovicou roku 2005, keď spoločnosť Intel predstavila prvý spotrebiteľský dvojjadrový procesor, boli všetky jednotlivé procesory pre spotrebiteľské počítače sériové procesory. Niekoľko jednojadrových procesorov môže spolupracovať na spracovaní sériového spracovania prostredníctvom sieťových paralelných počítačových klastrov alebo spustenia niekoľkých procesorov na jednej základnej doske.

Typický moderný počítač spúšťa desiatky až stovky úloh v danom čase; každé jadro však pracuje naraz iba na jednom procese. Procesor neustále preskakuje medzi rôznymi „vláknami“ spracovania alebo „tokami inštrukcií“, aby spustil niekoľko súbežných programov v ilúzii v reálnom čase nazývanej súbežnosť. Počítač pri prepínaní medzi úlohami stráca cykly procesora a pri multitaskingu nepracuje s optimálnou účinnosťou.

Prostredie paralelného spracovania dokáže spracovať úlohy rýchlejšie, keď sú programy navrhnuté na používanie paralelného spracovania. Sériové programy zoraďujú všetky inštrukcie do sériového usporiadania a rozhrania s procesorom pomocou jedného vlákna. Paralelné programy fungujú tak, že rozdeľujú úlohy na jednotlivé časti, ktoré je možné rozdeliť medzi niekoľko jadier procesora a znova ich poskladať ako dokončené úlohy. Paralelné procesory dokážu znásobiť výpočtový výkon podobne taktovaných sériových procesorov so správne napísaným kódom. Sériový procesor s vyšším taktom však dokáže prekonať paralelné procesory pri práci s jedným vláknom.

Programy napísané na sériové spracovanie používajú naraz iba jedno jadro a spracovávajú úlohy v sekvenčnom poradí. Sériový procesor funguje podobne, ako keby ste mali v obchode s potravinami tucet otvorených pokladničných pruhov s jedným pokladníkom, ktorý beží medzi rôznymi pruhmi a kontroluje všetkých súčasne. Pokladník alebo CPU preskakuje z pruhu do pruhu a kontroluje niekoľko položiek naraz a potom prejde na ďalší s cieľom dokončiť všetky objednávky súčasne.

Myšlienka paralelných procesorov spočíva v tom, že viac jadier, ktoré spolupracujú, povedie k lepšiemu výkonu. Paralelný procesor sa chová ako viac ako jeden pokladník obsluhujúci tucet pokladničných pruhov. Ak je program nastavený tak, aby využíval výhody paralelného spracovania, „zákazník“ by si mohol rozdeliť svoju objednávku na menšie skupiny a využiť viacero pokladničných pruhov naraz.

V roku 2007 Nvidia prvýkrát použila paralelné spracovanie na pokrok v grafickej technológii. Jednotky grafického spracovania používajú paralelné spracovanie na úrovni, ktorá pri malých výpočtoch ubíja výkon sériového spracovania. Zatiaľ čo CPU majú tendenciu mať ľahko spočítateľný počet jadier, GPU môžu mať tisíce jadier s nižším výkonom, ktoré sú vhodnejšie na spustenie jednoduchších simultánnych výpočtov. GPU sa bežne používajú na grafiku, ale môžu robiť iné výpočty pre veci, ako je triedenie a maticová algebra.