MULTIPROCESARE: DIN CE CONSTĂ, TIPURI, CERINȚE, AVANTAJE - TEHNOLOGIE - 2025

Multiprocesare , aplicat la calculator, este o formă de funcționare a unui calculator în care este fizic mai mult de un procesor. Scopul este de a fi dispus să ruleze diferite părți ale unui program în același timp.

Aceste mai multe unități centrale de procesare (CPU) sunt în comunicare strânsă, partajând autobuzul, memoria și alte dispozitive periferice ale computerului. Deoarece sunt disponibile mai multe procesoare, mai multe procese pot fi rulate în același timp.

Sursa: Khazadum

Multiprocesarea se referă mai mult la numărul de unități CPU, decât la numărul de procese care rulează simultan. Dacă hardware-ul oferă mai mult de un procesor, atunci acesta este multiprocesare. Este capacitatea sistemului de a valorifica puterea de calcul a mai multor procesoare.

Sistemul de multiprocesare este foarte util atunci când doriți să aveți o viteză suficient de mare pentru a procesa un set mare de date. Aceste sisteme sunt utilizate mai ales în aplicații precum prognoza meteo, controlul prin satelit etc.

Acest tip de sistem de multiprocesare a apărut pentru prima dată în computere mari sau mainframe, înainte de a-și reduce costurile pentru a asigura includerea sa în computere personale.

Ce este multiprocesarea?

Cu suportul unui sistem de multiprocesare, mai multe procese pot fi executate în paralel.

Să presupunem că procesele Pr1, Pr2, Pr3 și Pr4 așteaptă să fie executate. Într-un singur sistem de procesare, un proces va rula mai întâi, apoi următorul, apoi celălalt și așa mai departe.

Cu toate acestea, cu multiprocesare, fiecare proces poate fi setat la un anumit procesor pentru procesare.

Dacă este un procesor dual-core, cu două procesoare, două procese pot fi executate simultan și astfel acestea vor fi de două ori mai rapide. În mod similar, un procesor quad-core va fi de patru ori mai rapid decât un singur procesor.

Cum o anumită funcție este atribuită de fiecare procesor, ei vor putea să-și execute munca, să livreze setul de instrucțiuni către următorul procesor și să înceapă să lucreze la un nou set de instrucțiuni.

De exemplu, un procesor mai mare ar putea folosi procesoare „sclave” pentru a efectua diverse activități de curățare, cum ar fi gestionarea memoriei.

În mod similar, diferite procesoare pot fi utilizate pentru a gestiona comunicațiile de date, stocarea memoriei sau funcțiile aritmetice.

Diferența dintre multiprocesare și multiprogramare

Un sistem este multiprocesat având mai mult de un procesor fizic și poate fi multiprogramat atunci când are mai multe procese care rulează simultan.

Prin urmare, diferența dintre multiprocesare și multiprocesare este că multiprocesarea rulează mai multe procese în același timp pe mai multe procesoare, în timp ce multiprocesarea păstrează mai multe programe în memoria principală și le rulează simultan printr-un singur procesor.

Adică multiprocesarea are loc prin procesare paralelă, în timp ce multiprogramarea are loc atunci când un singur procesor trece de la un proces la altul.

cerinţe

Pentru a utiliza sistemul de multiprocesare eficient, sistemul computer trebuie să aibă următoarele:

Suport procesor

Trebuie să aveți un set de procesoare care să aibă capacitatea de a le utiliza într-un sistem multiprocesare.

Prag de placă de bază

O placă de bază capabilă să conțină și să gestioneze mai multe procesoare. Aceasta înseamnă prize suplimentare pentru sloturi suplimentare.

Suport pentru sistemul de operare

Întreaga sarcină multiprocesare este administrată de sistemul de operare, care atribuie diferitele sarcini care trebuie executate de diferitele procesoare din sistem.

Se spune că aplicațiile proiectate pentru a fi utilizate în multiprocesare sunt cusute, ceea ce înseamnă că sunt împărțite în rutine mai mici care pot fi rulate independent.

Acest lucru permite sistemului de operare să permită aceste thread-uri să ruleze pe mai mult de un procesor simultan, ceea ce duce la multiprocesare și performanțe mai bune.

Tipuri de multiprocesare

Multiprocesare simetrică

În acest tip de multiprocesare, toate procesoarele au o relație reciprocă la același nivel de egalitate, adică nu există o relație maestru-sclav între ei.

Toate procesoarele comunică între ele, deoarece fiecare conține o copie a aceluiași sistem de operare.

Un exemplu de sistem de multiprocesare simetric este versiunea Encore a Unix pentru computerul Multimax.

Multiprocesare asimetrică

În acest tip de multiprocesare, există un procesor master care oferă instrucțiuni tuturor celorlalte procesoare, atribuind fiecăruia o sarcină definită anterior. Aceasta este cea mai economică opțiune, menținând o relație maestru-sclav între procesatori.

Acest tip de multiprocesare a existat doar până la introducerea multiprocesoarelor simetrice.

Avantaj

Productivitate mai mare

Cu multiprocesarea veți avea mai multe sarcini finalizate într-un timp mult mai scurt.

Dacă mai multe procesoare lucrează împreună, atunci performanța sistemului crește prin creșterea numărului de procese executate pe unitatea de timp.

O fiabilitate mai mare

Când un procesor nu reușește, multiprocesarea se dovedește a fi mai fiabilă, deoarece în această situație sistemul se va încetini, dar nu se va bloca. Această abilitate de a continua să lucreze în ciuda eșecului este cunoscută sub numele de degradare grațioasă.

De exemplu, dacă un procesor nu reușește dintr-un total de cinci, atunci lucrarea nu va eșua, dar restul de patru procesoare vor împărtăși activitatea procesorului eșuat. Prin urmare, sistemul va rula cu 20% mai lent, în loc să se prăbușească complet.

Economisind bani

Aceste sisteme pot genera economii de bani pe termen lung în sistemele cu un singur procesor, deoarece procesoarele pot partaja surse de alimentare, dispozitive periferice și alte dispozitive.

Dacă există mai multe procese care împărtășesc date, este mai bine să le programezi în sisteme de multiprocesare pentru a partaja datele, mai degrabă decât să ai sisteme computerizate diferite cu mai multe copii ale acestora.

Dezavantaje

Cost de achiziție mai mare

Deși sistemele de multiprocesare sunt mai ieftine pe termen lung decât utilizarea mai multor sisteme informatice, ele sunt totuși destul de costisitoare.

Este mult mai ieftin să cumpărați un sistem simplu cu un singur procesor decât un sistem multiprocesor.

Sistem de operare complex

Un sistem de operare mai complex este necesar în sistemele de multiprocesare.

Acest lucru se datorează faptului că prin mai multe procesoare care partajează memorie, dispozitive etc. distribuția resurselor către procese este mai complicată decât dacă ar exista un singur procesor.

Este necesară o cantitate mare de memorie

Toate procesoarele din sistemul de multiprocesare partajează memoria principală. Prin urmare, este necesar un grup de memorie mult mai mare în comparație cu sistemele cu un singur procesor.

Referințe

1. Dinesh Thakur (2019). Definiție Sistem de operare multiprocesor. Note de e-computer preluate de la: ecomputernotes.com.
2. Puncte tutoriale (2019). Diferența dintre multitasking, multithreading și multiprocessing. Luat de la: tutorialspoint.dev.
3. Encyclopaedia Britannica (2019). Multiprocesare. Luat de la: britannica.com.
4. Techopedia (2019). Multiprocesor. Preluat de la: plafonpedia.com.
5. Kristi Castro (2018). Sisteme multiprocesoare. Tutoriale Punct. Luat de la: tutorialspoint.com.