עיבוד מרובה: ממה הוא מורכב, סוגים, דרישות, יתרונות - טֶכנוֹלוֹגִיָה - 2025

המעבד הרב- תכליתי , המופעל על המחשב, הוא סוג פעולה של מחשב בו הוא פיזית יותר ממעבד אחד. המטרה היא להיות מוכנים להריץ חלקים שונים בתוכנית בו זמנית.

יחידות עיבוד מרכזיות מרובות אלה (CPU) נמצאות בתקשורת צמודה, ומשתפות את האוטובוס, הזיכרון והתקנים היקפיים אחרים של המחשב. מכיוון שמעבדים מרובים זמינים, מספר תהליכים יכולים לפעול בו זמנית.

מקור: Khazadum

מעבד מרובה מתייחס יותר למספר יחידות ה- CPU ולא למספר התהליכים הפועלים בו זמנית. אם החומרה מספקת יותר ממעבד אחד, זה מעבד רב. זו היכולת של המערכת לרתום את כוח המחשוב של מספר מעבדים.

מערכת הרב-עיבוד היא שימושית מאוד כאשר ברצונך לקבל מהירות גבוהה מספיק כדי לעבד מערכת גדולה של נתונים. מערכות אלה משמשות לרוב ביישומים כמו חיזוי מזג אוויר, בקרת לוויין וכו '.

מערכת מעבד רב-סוגית זו הופיעה לראשונה במחשבים גדולים או במסגרות ראשיות, לפני שהפחיתה את עלותה כדי להבטיח את הכללתה במחשבים אישיים.

מהו ריבוי עיבוד?

בעזרת תמיכה של מערכת מעבד רב, ניתן לבצע מספר תהליכים במקביל.

נניח שתהליכים Pr1, Pr2, Pr3 ו- Pr4 מחכים לביצוע. במערכת מעבד בודדת, תהליך אחד יפעל תחילה, אחר-כך אחר-כך, אחר, וכן הלאה.

עם זאת, בעזרת עיבוד מרובה ניתן להגדיר כל תהליך למעבד מסוים לעיבוד.

אם מדובר במעבד בעל ליבה כפולה, עם שני מעבדים, ניתן לבצע שני תהליכים בו זמנית וכך הם יהיו מהירים פי שניים. באופן דומה, מעבד מרובע ליבות יהיה מהיר פי ארבע ממעבד בודד.

מכיוון שמוקצה פונקציה מסוימת שתבוצע על ידי כל מעבד, הם יוכלו לבצע את עבודתם, למסור את מערך ההוראות למעבד הבא ולהתחיל לעבוד על מערך הוראות חדש.

לדוגמא, מעבד גדול יותר יכול להשתמש במעבדי "עבדים" כדי לבצע משימות ניקוי שונות, כגון ניהול זיכרון.

באופן דומה ניתן להשתמש במעבדים שונים לניהול תקשורת נתונים, אחסון זיכרון או פונקציות חשבון.

ההבדל בין ריבוי עיבוד לתכנות מרובה

מערכת עובדת רב-עיבוד על ידי מחזיקה של יותר ממעבד אחד באופן פיזי, והיא יכולה להיות תכנות רב-תכלית כאשר יש לה מספר תהליכים הפועלים בו זמנית.

לפיכך, ההבדל בין עיבוד מרובה לעיבוד רב הוא שמעבדים מרובים מריצים מספר תהליכים בו זמנית על מספר מעבדים, בעוד שעיבוד מרובה שומר בתוכניות מרובות בזיכרון הראשי ומריץ אותם בו זמנית באמצעות מעבד יחיד.

כלומר, עיבוד מרובה מתרחש באמצעות עיבוד מקביל, ואילו תכנות מרובה מתרחשת כאשר מעבד יחיד עובר מתהליך אחד למשנהו.

דרישות

על מנת להשתמש במערכת המעבד בצורה יעילה, מערכת המחשבים חייבת להיות כדלקמן:

תמיכה במעבד

עליכם להתקין מערך של מעבדים שיש להם את היכולת להשתמש בהם במערכת רב-עיבוד.

סוגר לוח האם

לוח אם המסוגל להכיל ולטפל במספר מעבדים. המשמעות היא שקעים או חריצים נוספים לשבבים נוספים.

תמיכה במערכת הפעלה

כל משימת הרב-עיבוד מנוהלת על ידי מערכת ההפעלה, המקצה את המשימות השונות שיש לבצע על ידי המעבדים השונים במערכת.

יש לומר כי יישומים שתוכננו לשימוש במעבד מרובה הם תפור, מה שאומר שהם מחולקים לשגרה קטנה יותר הניתנת להפעלה עצמאית.

זה מאפשר למערכת ההפעלה לאפשר לחוטים אלה לפעול על יותר ממעבד אחד בו זמנית, וכתוצאה מכך מעבד רב וביצועים טובים יותר.

סוגי מעבדים מרובים

עיבוד רב סימטרי

בסוג מעבד רב-סוג זה, לכל המעבדים יש קשר הדדי באותה רמה של שוויון, כלומר אין ביניהם יחסי מאסטר-עבדים.

כל המעבדים מתקשרים זה עם זה, מכיוון שכל אחד מהם מכיל עותק של אותה מערכת הפעלה.

דוגמה למערכת המעבד הסימטרית היא גרסת הדרן של יוניקס למחשב Multimax.

עיבוד רב אסימטרי

בסוג זה של מעבד רב יש מעבד ראשי שנותן הוראות לכל המעבדים האחרים, ומקצה לכל אחד משימה שהוגדרה בעבר. זוהי האפשרות החסכונית ביותר, שמירה על יחסי מאסטר-עבדים בין המעבדים.

סוג מעבד רב-תכליתי זה קיים רק עד להכנסת מעבדים מרובים סימטריים.

יתרון

פרודוקטיביות גבוהה יותר

עם מעבד רב יושלמו לך יותר משימות בפרק זמן קצר בהרבה.

אם מספר מעבדים עובדים יחד, ביצועי המערכת גדלים על ידי הגדלת מספר התהליכים המבוצעים ליחידת זמן.

אמינות גבוהה יותר

כאשר מעבד נכשל, מעבד רב מתגלה כאמין יותר, מכיוון שבמצב זה המערכת תאט, אך היא לא תתרסק. יכולת זו להמשיך לעבוד למרות כישלון מכונה השפלה חיננית.

לדוגמה, אם מעבד כלשהו ייכשל מתוך חמישה סה"כ שיש להם, אז העבודה לא תיכשל, אך ארבעת המעבדים הנותרים ישתפו בעבודה של המעבד שנכשל. לכן המערכת תפעל באטיות של 20% במקום להתרסק לחלוטין.

לחסוך כסף

מערכות אלה יכולות לחסוך כסף לטווח ארוך על פני מערכות מעבד יחיד מכיוון שהמעבדים יכולים לחלוק ספקי כוח, התקנים היקפיים והתקנים אחרים.

אם ישנם מספר תהליכים שמשתפים נתונים, עדיף לתכנת אותם במערכות מעבדים מרובים כדי לשתף את הנתונים, במקום שיהיו מערכות מחשב שונות עם מספר עותקים של אותם נתונים.

חסרונות

עלות רכישה גבוהה יותר

למרות שמערכות מעבד רב זולות יותר בטווח הארוך מאשר שימוש במערכות מחשב מרובות, הן עדיין יקרות למדי.

הרבה יותר זול לקנות מערכת פשוטה עם מעבד יחיד מאשר מערכת מעבד רב.

מערכת הפעלה מורכבת

מערכת הפעלה מורכבת יותר נדרשת במערכות מעבד רב.

הסיבה לכך היא בכך שיש לי מספר מעבדים החולקים זיכרון, מכשירים וכו '. חלוקת המשאבים לתהליכים מורכבת יותר מאשר אם היה רק ​​מעבד אחד.

דרוש כמות גדולה של זיכרון

כל המעבדים במערכת הרב-עיבוד חולקים זיכרון ראשי. לכן, דרושה מאגר זיכרון גדול בהרבה בהשוואה למערכות מעבד בודדות.

הפניות

1. דינש תאקור (2019). הגדרת מערכת הפעלה מרובת מעבד. הערות מחשב אלקטרוני שנלקחו מ: ecomputernotes.com.
2. נקודת הדרכות (2019). ההבדל בין ריבוי משימות, ריבוי פעולות מרובות ועיבוד רב. נלקח מ: tutorialspoint.dev.
3. אנציקלופדיה בריטניקה (2019). מעבד רב. נלקח מ: britannica.com.
4. Techopedia (2019). מעבד רב. לקוח מ: ceilingpedia.com.
5. כריסטי קסטרו (2018). מערכות מעבד. נקודת הדרכות. נלקח מ: tutorialspoint.com.