Τι επιτρέπει σε μια εφαρμογή να χρησιμοποιεί πολλαπλούς επεξεργαστές εάν προκύψει η ανάγκη για πρόσθετη ισχύ επεξεργασίας;

Η ικανότητα μιας εφαρμογής να χρησιμοποιεί πολλαπλούς επεξεργαστές (ή πυρήνες μέσα σε έναν επεξεργαστή), όταν χρειάζεται, βασίζεται σε αρκετούς βασικούς μηχανισμούς που συνεργάζονται:

1. Υποστήριξη λειτουργικού συστήματος: Το λειτουργικό σύστημα (OS) διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο. Παρέχει την υποδομή για τη διαχείριση πολλαπλών διαδικασιών και νημάτων και τον προγραμματισμό της εκτέλεσης τους σε διαθέσιμους επεξεργαστές. Αυτό περιλαμβάνει χαρακτηριστικά όπως:

* multitasking: Την ικανότητα να εκτελούν πολλαπλά προγράμματα ταυτόχρονα.

* multithreading: Η δυνατότητα διαίρεσης ενός προγράμματος σε πολλαπλά θέματα που μπορούν να εκτελούνται παράλληλα.

* Προγραμματισμός διαδικασιών: Αλγόριθμοι που αποφασίζουν ποια διαδικασία ή νήμα τρέχει σε ποιο επεξεργαστή ανά πάσα στιγμή.

* Επικοινωνία μεταξύ επεξεργασίας (IPC): Μηχανισμοί που επιτρέπουν διαφορετικές διαδικασίες ή νήματα να ανταλλάσσουν δεδομένα και να συντονίζουν τις δραστηριότητές τους.

2. Γλώσσα προγραμματισμού και βιβλιοθήκες: Η ίδια η εφαρμογή πρέπει να γράφεται με τρόπο που να επιτρέπει να εκμεταλλευτεί πολλαπλούς επεξεργαστές. Αυτό συνήθως περιλαμβάνει:

* Μοντέλα ταυτόχρονα: Παραδείγματα προγραμματισμού (όπως η πολλαπλή διάδοση ή η μετάδοση μηνυμάτων) που επιτρέπουν την παράλληλη εκτέλεση.

* Παράλληλες βιβλιοθήκες προγραμματισμού: Οι βιβλιοθήκες (όπως το OpenMP, το MPI ή το CUDA) που παρέχουν εργαλεία και αφαίρεση για τη γραφή παράλληλου κώδικα πιο εύκολα. Αυτές οι βιβλιοθήκες συχνά χειρίζονται την πολυπλοκότητα της διανομής των εργασιών σε πολλούς επεξεργαστές.

3. Υποστήριξη υλικού: Το υποκείμενο υλικό πρέπει να είναι ικανό για παράλληλη επεξεργασία. Αυτό σημαίνει:

* Πολλαπλοί επεξεργαστές/πυρήνες: Το σύστημα πρέπει να διαθέτει πολλαπλές μονάδες επεξεργασίας.

* Κοινή μνήμη (για μερικά μοντέλα): Για τις εφαρμογές πολλαπλών μειρών, η κοινή μνήμη επιτρέπει στα νήματα να έχουν εύκολη πρόσβαση και να τροποποιούν τα ίδια δεδομένα. Αυτό απαιτεί υποστήριξη υλικού για αποτελεσματική πρόσβαση μνήμης από πολλαπλούς πυρήνες.

* διασυνδέσεις: Οι διαδρομές επικοινωνίας υψηλής ταχύτητας (όπως ο δίαυλος του συστήματος) είναι απαραίτητες για την αποτελεσματική επικοινωνία μεταξύ των επεξεργαστών.

Στην ουσία, η ικανότητα της εφαρμογής να χρησιμοποιεί πολλαπλούς επεξεργαστές είναι μια συντονισμένη προσπάθεια. Το λειτουργικό σύστημα παρέχει το περιβάλλον, τη γλώσσα προγραμματισμού και τις βιβλιοθήκες προσφέρουν εργαλεία για να γράφουν παράλληλο κώδικα και το υλικό παρέχει την υποδομή ισχύος και επικοινωνίας. Εάν κάποιο από αυτά τα στοιχεία λείπει ή δεν επαρκεί, η εφαρμογή θα περιοριστεί στην ικανότητά της να εκμεταλλεύεται παράλληλη επεξεργασία.