MULTIPROCESING: Z ČEHO SE SKLÁDÁ, TYPY, POŽADAVKY, VÝHODY - TECHNOLOGIE - 2025

Vícenásobné, použity k počítači, je forma provozu počítače, kde je to fyzicky více než jeden procesor. Cílem je být ochoten provádět různé části programu současně.

Tyto více centrálních procesorových jednotek (CPU) jsou v úzké komunikaci, sdílejí sběrnici, paměť a další periferní zařízení počítače. Protože je k dispozici více procesorů, lze spustit více procesů současně.

Zdroj: Khazadum

Multiprocesing se týká spíše počtu jednotek CPU než počtu procesů probíhajících současně. Pokud hardware poskytuje více než jeden procesor, jedná se o multiprocesing. Je to schopnost systému využít výpočetní výkon více procesorů.

Multiprocesní systém je velmi užitečný, pokud chcete mít dostatečně vysokou rychlost pro zpracování velké sady dat. Tyto systémy se nejčastěji používají v aplikacích, jako jsou předpovědi počasí, satelitní ovládání atd.

Tento typ multiprocesního systému se poprvé objevil ve velkých počítačích nebo sálových počítačích, než se snížily jeho náklady, aby se zajistilo jeho zařazení do osobních počítačů.

Co je multiprocesing?

S podporou multiprocesního systému lze provádět několik procesů paralelně.

Předpokládejme, že procesy Pr1, Pr2, Pr3 a Pr4 čekají na provedení. V systému s jedním procesorem bude jeden proces spuštěn jako první, potom další, poté druhý a tak dále.

Avšak s vícenásobným zpracováním může být každý proces pro zpracování nastaven na konkrétní CPU.

Pokud se jedná o dvoujádrový procesor se dvěma procesory, lze dva procesy provádět současně, a proto budou dvakrát rychlejší. Podobně bude čtyřjádrový procesor čtyřikrát rychlejší než jediný procesor.

Protože je každému procesoru přidělena určitá funkce, budou moci vykonávat svou práci, doručovat sadu instrukcí dalšímu procesoru a začít pracovat na nové sadě instrukcí.

Například větší procesor by mohl používat „slave“ procesory k provádění různých úkolů čištění, jako je správa paměti.

Podobně lze různé procesory použít ke správě datové komunikace, ukládání paměti nebo aritmetických funkcí.

Rozdíl mezi multiprocesováním a multiprogramováním

Systém je multiprocessing tím, že fyzicky má více než jeden procesor, a může to být multiprogramování, když má současně spuštěno více procesů.

Rozdíl mezi multiprocesováním a multiprocesováním je proto v tom, že multiprocesing spouští více procesů současně na více procesorech, zatímco multiprocesing udržuje více programů v hlavní paměti a spouští je současně prostřednictvím jediného CPU.

To znamená, že multiprocesování probíhá paralelním zpracováním, zatímco multiprogramování nastává, když jeden CPU přepíná z jednoho procesu do druhého.

Požadavky

Aby bylo možné efektivně využívat systém pro více procesorů, musí mít počítačový systém následující:

Podpora procesoru

Musíte mít sadu procesorů, které mají schopnost je používat v multiprocesním systému.

Konzola základní desky

Základní deska schopná pojmout a zpracovávat více procesorů. To znamená další zásuvky nebo sloty pro přidané čipy.

Podpora operačního systému

Celý úkol víceúčelového zpracování je řízen operačním systémem, který přiřazuje různé úkoly, které mají provádět různé procesory v systému.

O aplikacích navržených pro použití v multiprocesu se říká, že jsou sešité, což znamená, že jsou rozděleny do menších rutin, které lze spustit nezávisle.

To umožňuje operačnímu systému umožnit, aby tato vlákna fungovala současně na více než jednom procesoru, což má za následek multiprocesování a lepší výkon.

Druhy vícenásobného zpracování

Symetrické multiprocesování

V tomto typu vícenásobného zpracování mají všechny procesory vzájemný vztah na stejné úrovni rovnosti, to znamená, že mezi nimi neexistuje žádný vztah master-slave.

Všechny procesory spolu komunikují, protože každý obsahuje kopii stejného operačního systému.

Příkladem symetrického multiprocesního systému je Encore verze Unixu pro počítač Multimax.

Asymetrické multiprocesování

V tomto typu vícenásobného zpracování existuje hlavní procesor, který dává pokyny všem ostatním procesorům a každému z nich přiřazuje předem definovanou úlohu. Toto je nejekonomičtější varianta, která udržuje mezi Master a Slave vztahy mezi procesory.

Tento typ multiprocesování existoval pouze do zavedení symetrických multiprocesorů.

Výhoda

Vyšší produktivita

S multiprocesem budete mít více úkolů dokončených za mnohem kratší dobu.

Pokud několik procesorů pracuje společně, zvyšuje se výkon systému zvýšením počtu procesů prováděných za jednotku času.

Vyšší spolehlivost

Pokud dojde k selhání procesoru, vícesměrné zpracování bude spolehlivější, protože v této situaci se systém zpomalí, ale nedojde k selhání. Tato schopnost pokračovat v práci i přes selhání se nazývá půvabná degradace.

Pokud například jeden procesor selže z celkem pěti, úloha se nezdaří, ale zbývající čtyři procesory budou sdílet práci neúspěšného procesoru. Proto systém poběží o 20% pomaleji, místo aby se úplně zhroutil.

Šetřit peníze

Tyto systémy mohou generovat dlouhodobé úspory peněz v systémech s jedním procesorem, protože procesory mohou sdílet zdroje napájení, periferní zařízení a další zařízení.

Pokud existuje více procesů, které sdílejí data, je lepší je naprogramovat v systémech pro vícenásobné zpracování, aby data sdílely, spíše než mít různé počítačové systémy s více kopiemi těchto dat.

Nevýhody

Vyšší pořizovací cena

Ačkoli jsou systémy pro vícenásobné zpracování z dlouhodobého hlediska levnější než používání více počítačových systémů, jsou stále poměrně drahé.

Je mnohem levnější koupit jednoduchý systém s jedním procesorem než systém s více procesory.

Složitý operační systém

V multiprocesních systémech je vyžadován složitější operační systém.

Je to proto, že má více procesorů, které sdílejí paměť, zařízení atd. rozdělení prostředků do procesů je složitější, než kdyby existoval pouze jeden procesor.

Vyžaduje se velké množství paměti

Všechny procesory v multiprocesním systému sdílejí hlavní paměť. Proto je ve srovnání s systémy s jedním procesorem vyžadován mnohem větší fond paměti.

Reference

1. Dinesh Thakur (2019). Definice Multiprocesorový operační systém. Poznámky k počítači Převzato z: ecomputernotes.com.
2. Výukový program Point (2019). Rozdíl mezi multitaskingem, multithreadingem a multiprocesem. Převzato z: tutorialspoint.dev.
3. Encyklopedie Britannica (2019). Multiprocesing. Převzato z: britannica.com.
4. Techopedia (2019). Multiprocesor. Převzato z: stroppedia.com.
5. Kristi Castro (2018). Multiprocesorové systémy. Cvičení Bod. Převzato z: tutorialspoint.com.