Vilka är de olika typerna av parallellbehandlingsteknik?
Parallell bearbetning är en typ av datorbehandling där stora datoruppgifter delas in i mindre deluppgifter som sedan bearbetas samtidigt, eller parallellt, snarare än i följd. Denna teknik används ofta i modern datoranläggning, särskilt för avancerade problem som de som behandlas inom naturvetenskapen. Exempel på parallellbehandlingsteknik inom en enda anordning inkluderar symmetrisk multiprocessering och multikärnbearbetning. Flera datorer kan också kopplas samman för att arbeta parallellt genom metoder som distribuerad dator, datorkluster och massivt parallella datorer.
En symmetrisk multiprocessor är en dator med ett enda gemensamt huvudminne och operativsysteminstans kopplad till flera identiska processorer. Processorerna har samma kapacitet och är kopplade till ett gemensamt minne, så att uppgifter enkelt kan tilldelas eller omfördelas efter behov för att balansera arbetsbelastningen mellan dem. Vid bearbetning med flera kärnor innehåller varje processor minst två centrala bearbetningsenheter (CPU), kallade kärnor, som är ansvariga för att läsa och utföra instruktioner. I huvudsak är en flerkärnig processor faktiskt flera processorer i en enda integrerad komponent. Detta möjliggör snabbare och effektivare kommunikation mellan processorkärnor jämfört med multiprocessordatorer där varje CPU är en separat komponent.
Multiprocessor-datorer används ofta i vetenskapliga och affärsapplikationer. Det är mindre vanligt i persondatorsystem, som vanligtvis är uniprocessor-design, även om multiprocessorer har blivit vanligare på konsumentmarknaden. Datorprogramvara måste vara speciellt utformad för multiprocessordatorer för att dra full nytta av de fördelar den kan ge, och denna typ av programvara har ofta prestandaproblem på en dator med en processor. På samma sätt får program som är skrivna med en enda processor i åtanke vanligtvis endast begränsade fördelar med multiprocessering eftersom de inte är utformade för att dra nytta av det.
Distribuerad parallellbehandlingsteknik använder flera, annars oberoende datorer som arbetar på olika delar av ett problem parallellt, kopplade samman via Internet eller ett internt nätverk så att de kan kommunicera med varandra. Denna typ av parallellbehandlingsteknik kan användas med datorer som är fysiskt avlägsna från varandra, men detta är inte nödvändigtvis alltid fallet. Tillsammans bildar de länkade datorerna det som kallas ett beräkningsnät.
Beräkningsnät kan vara mycket stora och potentiellt innehålla tusentals datorer som kan spridas över hela världen. Dessa datorer kanske också arbetar med problem som inte är relaterade på samma gång, med uppgifter som hanteras av nätet distribuerat mellan datorer beroende på hur stor reservbehandlingsförmåga varje har för tillfället. Grid computing skiljer sig från de flesta andra moderna parallella datorer eftersom ett enda rutnät ofta innehåller en mängd olika datorer med olika kapacitet, snarare än en grupp av identiska enheter.
Datorkluster är en form av parallellbehandlingsteknik där flera länkade datorer, vanligtvis med identiska kapaciteter, arbetar tätt tillsammans som en enhet. Till skillnad från symmetrisk multiprocessering, som använder flera processorer som delar ett gemensamt minne och operativsystem, är varje enskild enhet i ett kluster en komplett fristående dator. Dessa är vanligtvis på samma geografiska plats och är anslutna till ett lokalt nätverk. Vissa datorer är byggda specifikt för användning i datorkluster, men kluster kan också bildas genom att länka datorer som ursprungligen var utformade för att fungera autonomt.
Massivt parallella datorer har vissa likheter med klusterdatorer, eftersom de också består av flera datorer som är sammanfogade, men de är mycket större och innehåller vanligtvis hundratals eller tusentals noder. De har också sina egna specialkomponenter som kopplar samman de enskilda datorerna som består av den, medan datorkluster förenas av standard, hårdvara som ofta kallas varukomponenter. De mest avancerade massivt parallella datorerna kan vara riktigt kolossala och innehåller tiotusentals enskilda datorer som fyller tusentals kvadratmeter utrymme, alla arbetar tillsammans. De flesta av världens avancerade superdatorer, som används för komplexa beräkningar inom områden som astrofysik och global klimatmodellering, är av denna typ.