Τι εννοείς με το παράλληλο σύστημα υπολογιστών;

Ένα παράλληλο σύστημα ηλεκτρονικών υπολογιστών είναι ένα σύστημα ηλεκτρονικών υπολογιστών με περισσότερους από έναν επεξεργαστή που εργάζεται ταυτόχρονα για την επίλυση ενός προβλήματος. Αντί να βασίζεται σε έναν μόνο επεξεργαστή για την εκτέλεση οδηγιών διαδοχικά, ένα παράλληλο σύστημα διαιρεί το πρόβλημα σε μικρότερα μέρη, αναθέτοντας κάθε τμήμα σε διαφορετικό επεξεργαστή. Αυτοί οι επεξεργαστές λειτουργούν ταυτόχρονα, συνδυάζοντας τα αποτελέσματά τους για να παράγουν την τελική λύση. This allows for significantly faster processing than a single-processor system, especially for computationally intensive tasks.

Ακολουθεί μια κατανομή βασικών πτυχών:

* Πολλαπλοί επεξεργαστές: Το βασικό χαρακτηριστικό είναι η παρουσία πολλαπλών μονάδων επεξεργασίας (CPU, GPU κ.λπ.) που συνεργάζονται. Αυτό μπορεί να κυμαίνεται από μερικούς πυρήνες μέσα σε ένα μόνο τσιπ (επεξεργαστή πολλαπλών πυρήνων) έως χιλιάδες επεξεργαστές σε ένα μεγάλο υπερυπολογιστή.

* ταυτόχρονη εκτέλεση: Πολλαπλοί επεξεργαστές εκτελούν διάφορα μέρη του ίδιου προγράμματος ή διαφορετικά προγράμματα ταυτόχρονα. Αυτό έρχεται σε αντίθεση με τη σειριακή επεξεργασία όπου οι οδηγίες εκτελούνται το ένα μετά το άλλο.

* Επικοινωνία: Η αποτελεσματική επικοινωνία μεταξύ των επεξεργαστών είναι κρίσιμη. Πρέπει να ανταλλάξουν δεδομένα και να συγχρονίσουν τις λειτουργίες τους για να παράγουν ένα συνεκτικό αποτέλεσμα. Η μέθοδος επικοινωνίας ποικίλλει ανάλογα με την αρχιτεκτονική (π.χ. κοινή μνήμη, περάσει μηνύματος).

* Παράλληλος προγραμματισμός: Το λογισμικό πρέπει να σχεδιαστεί ειδικά για παράλληλη εκτέλεση. Αυτό συνεπάγεται τη διαίρεση του προβλήματος σε διαχειρίσιμα καθήκοντα, την ανάθεση τους στους επεξεργαστές, τη διαχείριση των εξαρτήσεων των δεδομένων και τον χειρισμό των γενικών εξόδων επικοινωνίας.

Τύποι παράλληλων συστημάτων υπολογιστών:

Τα παράλληλα συστήματα μπορούν να κατηγοριοποιηθούν με διάφορους τρόπους, όπως:

* Κοινή μνήμη: Οι επεξεργαστές μοιράζονται τον ίδιο χώρο μνήμης. Αυτό απλοποιεί την επικοινωνία, αλλά μπορεί να οδηγήσει σε προβλήματα συγχρονισμού εάν δεν διαχειριστεί προσεκτικά.

* Μεταφορά μηνύματος: Οι επεξεργαστές έχουν τη δική τους ιδιωτική μνήμη και επικοινωνούν με την ανταλλαγή μηνυμάτων. Αυτό είναι πιο κλιμακωτό, αλλά απαιτεί ρητές μηχανισμούς επικοινωνίας.

* SIMD (ενιαία οδηγία, πολλαπλά δεδομένα): Όλοι οι επεξεργαστές εκτελούν ταυτόχρονα τις ίδιες οδηγίες σε διαφορετικά σύνολα δεδομένων. Αυτό είναι κατάλληλο για εξαιρετικά παράλληλες εργασίες όπως η επεξεργασία εικόνας.

* MIMD (πολλαπλές οδηγίες, πολλαπλά δεδομένα): Οι επεξεργαστές μπορούν να εκτελέσουν διαφορετικές οδηγίες σε διαφορετικά σύνολα δεδομένων ταυτόχρονα. Αυτός είναι ο πιο γενικός τύπος παράλληλης πληροφορικής.

Στην ουσία, τα παράλληλα συστήματα υπολογιστών προσφέρουν σημαντικές επιταγές για εφαρμογές που μπορούν να παραλληλιστούν αποτελεσματικά. Ωστόσο, εισάγουν επίσης πολυπλοκότητες στον προγραμματισμό και τη διαχείριση της αλληλεπίδρασης μεταξύ πολλαπλών επεξεργαστών.