Паралельний проти Послідовний процесор

Паралельна та послідовна обробка описують, чи може комп’ютерна система розбити обчислювальні завдання для використання кілька процесорів або ядер одночасно або якщо це залежить від виконання завдань за допомогою одного процесора ядро. Усі індивідуальні споживчі комп’ютерні процесори були послідовними процесорами до середини 2005 року, коли Intel представила перший споживчий двоядерний процесор. Кілька одноядерних процесорів можуть працювати разом, щоб обробляти послідовну обробку через мережеві паралельні комп’ютерні кластери або запускати декілька процесорів на одній материнській платі.

Типовий сучасний комп’ютер виконує від десятків до сотень завдань у будь-який момент часу; однак кожне ядро ​​одночасно працює лише над одним процесом. Процесор постійно стрибає між різними «потоками» обробки або «потоками інструкцій», щоб запустити кілька одночасних програм в ілюзії реального часу, яка називається паралельністю. Комп’ютер в кінцевому підсумку витрачає цикли процесора під час перемикання між завданнями і не працює з оптимальною ефективністю під час багатозадачності.

Середовище паралельної обробки може обробляти завдання швидше, якщо програми розроблені для використання паралельної обробки. Послідовні програми вибудовують усі інструкції в послідовному порядку та взаємодіють із процесором за допомогою одного потоку. Паралельні програми працюють, розбиваючи завдання на окремі частини, які можна розділити між кількома ядрами процесора і знову зібрати як виконані завдання. Паралельні процесори можуть збільшити потужність обробки послідовних процесорів з однаковою тактовою частотою за допомогою правильно написаного коду. Однак послідовний процесор з більш високою тактовою частотою може перевершити паралельні процесори при роботі з одним потоком.

Програми, написані для послідовної обробки, використовують лише одне ядро ​​за раз і обробляють завдання в послідовному порядку. Послідовний процесор дуже схожий на наявність дюжини відкритих касових доріжок у продуктовому магазині з одним касиром, який працює між різними доріжками, перевіряючи всіх одночасно. Касир, або центральний процесор, стрибає з рядка на смугу, перевіряючи кілька позицій за раз, перш ніж перейти до наступного з метою одночасного виконання всіх замовлень.

Ідея паралельних процесорів полягає в тому, що більше ядер, які працюють разом, призведуть до кращої продуктивності. Паралельний процесор поводиться так, ніби більше одного касира обслуговує десяток касових доріжок. Якщо програма налаштована на використання переваг паралельної обробки, «клієнт» може розбити своє замовлення на менші групи та використовувати кілька касових смуг одночасно.

У 2007 році Nvidia вперше застосувала паралельну обробку для розвитку графічних технологій. Графічні обробні пристрої використовують паралельну обробку на рівні, який знижує продуктивність послідовної обробки під час виконання невеликих обчислень. У той час як центральні процесори, як правило, мають кількість ядер, які можна легко підрахувати, графічні процесори можуть мати тисячі ядер з меншою потужністю, які краще підходять для виконання простіших одночасних обчислень. Графічні процесори зазвичай використовуються для графіки, але можуть виконувати інші обчислення для таких речей, як сортування та матрична алгебра.