Quels sont les différents types de technologie de traitement parallèle?
Le traitement parallèle est un type de traitement informatique dans lequel de grandes tâches informatiques sont divisées en sous-tâches plus petites, qui sont ensuite traitées simultanément ou en parallèle plutôt que séquentiellement. Cette technologie est largement utilisée dans l'informatique moderne, en particulier pour les problèmes avancés tels que ceux traités en sciences naturelles. Les exemples de technologie de traitement parallèle au sein d'un seul périphérique incluent le multitraitement symétrique et le traitement multicœur. Plusieurs ordinateurs peuvent également être reliés entre eux pour travailler en parallèle via des méthodes telles que l'informatique répartie, les clusters d'ordinateurs et les ordinateurs massivement parallèles.
Un multiprocesseur symétrique est un ordinateur avec une seule mémoire principale commune et une instance de système d'exploitation reliées à plusieurs processeurs identiques. Les processeurs ont les mêmes fonctionnalités et sont connectés à une mémoire commune. Ainsi, les tâches peuvent être facilement attribuées ou réaffectées selon les besoins pour équilibrer la charge de travail entre elles. Dans le traitement multicœur, chaque processeur contient au moins deux unités centrales, appelées cœurs, chargées de la lecture et de l’exécution des instructions. Essentiellement, un processeur multicœur est constitué de plusieurs processeurs dans un seul composant intégré. Cela permet une communication plus rapide et plus efficace entre les cœurs de traitement, par rapport aux ordinateurs multiprocesseurs dans lesquels chaque CPU est un composant distinct.
Les ordinateurs multiprocesseurs sont largement utilisés dans les applications scientifiques et commerciales. Il est moins courant dans les systèmes informatiques personnels, qui sont généralement des conceptions à un seul processeur, bien que les multiprocesseurs soient devenus plus courants sur le marché grand public. Les logiciels informatiques doivent être spécifiquement conçus pour les ordinateurs multiprocesseurs afin de tirer pleinement parti des avantages qu’ils peuvent offrir. En conséquence, ce type de logiciel présente souvent des problèmes de performances sur un ordinateur monoprocesseur. De même, les programmes écrits avec un seul processeur à l'esprit n'obtiennent généralement que des avantages limités du multitraitement, car ils ne sont pas conçus pour en tirer parti.
La technologie de traitement parallèle distribué utilise plusieurs ordinateurs, sinon indépendants, travaillant en parallèle sur différentes parties d'un problème, reliés entre eux via Internet ou un réseau interne afin de pouvoir communiquer entre eux. Ce type de technologie de traitement parallèle peut être utilisé avec des ordinateurs physiquement distants les uns des autres, bien que ce ne soit pas toujours le cas. Ensemble, les ordinateurs liés forment ce qu’on appelle une grille de calcul.
Les réseaux informatiques peuvent être très volumineux et incorporer éventuellement des milliers d'ordinateurs répartis dans le monde entier. Ces ordinateurs peuvent également travailler simultanément sur des problèmes non liés, les tâches traitées par la grille étant réparties entre les ordinateurs en fonction de la capacité de traitement inutilisée de chacun à ce moment. Le calcul en grille diffère de la plupart des autres méthodes de calcul parallèles modernes, car une seule grille comprend souvent un ensemble varié d'ordinateurs aux capacités variées, plutôt qu'un groupe d'unités identiques.
Les clusters d’ordinateurs sont une forme de technologie de traitement parallèle dans laquelle plusieurs ordinateurs liés, généralement dotés de fonctionnalités identiques, fonctionnent en étroite collaboration en une seule unité. Contrairement au multitraitement symétrique, qui utilise plusieurs processeurs partageant une mémoire et un système d'exploitation communs, chaque unité d'un cluster est un ordinateur autonome complet. Celles-ci se trouvent généralement au même emplacement géographique et sont connectées à un réseau local. Certains ordinateurs sont conçus spécifiquement pour être utilisés dans des grappes d'ordinateurs, mais des grappes peuvent également être formées en reliant des ordinateurs conçus à l'origine pour fonctionner de manière autonome.
Les ordinateurs massivement parallèles présentent certaines similitudes avec les ordinateurs en cluster, car ils sont également composés de plusieurs ordinateurs reliés entre eux, mais ils sont beaucoup plus grands et contiennent généralement des centaines, voire des milliers, de nœuds. Ils possèdent également leurs propres composants spécialisés reliant les ordinateurs individuels qui le composent, tandis que les grappes d’ordinateurs sont reliées par un matériel standard standard, souvent appelé produit standard. Les ordinateurs massivement parallèles les plus avancés peuvent être vraiment colossaux, contenant des dizaines de milliers d’ordinateurs individuels occupant des milliers de mètres carrés, travaillant tous ensemble. La plupart des superordinateurs avancés du monde, utilisés pour des calculs complexes dans des domaines tels que l'astrophysique et la modélisation du climat mondial, sont de ce type.