Hva er de forskjellige typene parallell prosesseringsteknologi?

Parallell prosessering er en type datamaskinbehandling der store dataoppgaver blir delt inn i mindre underoppgaver som deretter behandles samtidig, eller parallelt, snarere enn sekvensielt. Denne teknologien er mye brukt i moderne databehandling, spesielt for avanserte problemer som de som håndteres i naturvitenskap. Eksempler på parallell prosesseringsteknologi i en enkelt enhet inkluderer symmetrisk flerbehandling og flerkjernebehandling. Flere datamaskiner kan også kobles sammen for å fungere parallelt gjennom metoder som distribuert databehandling, dataklynger og massivt parallelle datamaskiner.

En symmetrisk flerprosessor er en datamaskin med et enkelt felles hovedminne og forekomst av operativsystemer koblet til flere identiske prosessorer. Prosessorene har de samme mulighetene og er koblet til et felles minne, slik at oppgaver enkelt kan tildeles eller tilordnes om nødvendig for å balansere arbeidsmengden mellom dem. I prosessering med flere kjerner inneholder hver prosessor minst to sentrale prosesseringsenheter (CPUer), kalt kjerner, som er ansvarlige for å lese og utføre instruksjoner. I hovedsak er en prosessor med flere kjerner faktisk flere prosessorer i en enkelt integrert komponent. Dette muliggjør raskere og mer effektiv kommunikasjon mellom prosesseringskjerner, sammenlignet med multiprocessor-datamaskiner der hver CPU er en separat komponent.

Multiprosessordatamaskiner blir mye brukt i vitenskapelige og forretningsapplikasjoner. Det er mindre vanlig i personlige datasystemer, som vanligvis er uniprocessor-design, selv om multiprosessorer er blitt mer vanlig i forbrukermarkedet. Dataprogramvare må være spesielt designet for at flere prosessorcomputere skal dra full nytte av fordelene det kan gi, og denne typen programvare har ofte ytelsesproblemer på en datamaskin med én prosessor som resultat. På samme måte oppnår programmer som er skrevet med en enkelt prosessor i tankene bare begrensede fordeler ved multiprosessering fordi de ikke er designet for å dra nytte av det.

Distribuert parallell prosesseringsteknologi bruker flere, ellers uavhengige datamaskiner som jobber med forskjellige deler av et problem parallelt, koblet sammen via Internett eller et internt nettverk slik at de kan kommunisere med hverandre. Denne typen parallell prosesseringsteknologi kan brukes med datamaskiner som er fysisk fjernt fra hverandre, selv om dette ikke nødvendigvis alltid er tilfelle. Sammen danner de koblede datamaskinene det som kalles et beregningsnett.

Beregningsnett kan være veldig store og potensielt inkorporere tusenvis av datamaskiner som kan være spredt over hele verden. Disse datamaskinene kan også jobbe med ubeslektede problemer på samme tid, med oppgaver som blir jobbet på av nettet fordelt på datamaskiner i henhold til hvor mye ledig prosesseringskapasitet hver og en har i det øyeblikket. Grid computing skiller seg fra de fleste andre moderne parallelle databehandlinger fordi et enkelt rutenett ofte inkluderer et mangfoldig utvalg av datamaskiner med forskjellige evner, snarere enn en gruppe identiske enheter.

Dataklynger er en form for parallell prosesseringsteknologi der flere koblede datamaskiner, vanligvis med identiske evner, jobber tett sammen som en enhet. I motsetning til symmetrisk flerprosessering, som bruker flere prosessorer som deler et felles minne og operativsystem, er hver enkelt enhet i en klynge en komplett frittstående datamaskin. Disse er vanligvis på samme geografiske beliggenhet og er koblet til et lokalt nettverk. Noen datamaskiner er bygget spesielt for bruk i dataklynger, men klynger kan også dannes ved å koble sammen datamaskiner som opprinnelig var designet for å fungere autonomt.

Massivt parallelle datamaskiner har noen likheter med klyngedatamaskiner, fordi de også er sammensatt av flere datamaskiner som er koblet sammen, men de er mye større og inneholder vanligvis hundrevis eller tusenvis av noder. De har også sine egne spesialiserte komponenter som knytter sammen de individuelle datamaskinene som består av dem, mens dataklynger er samlet sammen av standard maskinvare som ofte kalles for råvarekomponenter. De mest avanserte massivt parallelle datamaskinene kan være virkelig kolossale, og inneholder titusenvis av individuelle datamaskiner som fyller tusenvis av kvadratmeter med plass, alt sammen jobber. De fleste av verdens avanserte superdatamaskiner, brukt til komplekse beregninger i områder som astrofysikk og global klimamodellering, er av denne typen.