18新利最新登入并行处理是如何工作的

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计算能力都可以归结为处理器。
美联社照片/杰LaPrete

如果一个电脑是人类,那么它的中央处理单元(CPU)将其大脑。CPU是一个微处理器——一个芯片上的计算引擎。而现代微处理器很小,他们也非常强大。他们可以解释每秒数以百万计的指示。尽管如此,有一些计算问题这么复杂,一个强大的微处理器需要多年来解决这些问题。

计算机科学家使用不同的方法来解决这个问题。一个潜在的方法是推动更强大的微处理器。通常这意味着要想办法适应更多晶体管微处理器芯片。计算机工程师已经与晶体管建立微处理器只有几十个纳米宽。18新利最新登入纳米是多小?这是一米的1000000000。血红细胞的直径2500纳米——现代晶体管的宽度是这种规模的一小部分。

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建立更强大的微处理器需要一个强烈的和昂贵的生产过程。一些需要数年时间来解决计算问题即使有一个更强大的微处理器的好处。部分原因是这些因素,计算机科学家有时使用一种不同的方法:并行处理

一般来说,并行处理意味着至少两个微处理器处理部分的总体任务。这个概念很简单:将一个复杂的问题划分为计算机科学家组成部分使用特殊软件专门设计的任务。他或她然后分配每个组成部分专用处理器。每个处理器解决其整体计算问题的一部分。该软件将数据达到原来的复杂问题的最终结论。

这是一个高科技的说法更容易完成工作如果你能分担负载。你可以把负载在不同处理器位于同一台计算机,也可以多台计算机网络协同工作,将加载在所有。有几种方法可以实现相同的目标。

并行处理的不同方法是什么?在下一节中找到。

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并行处理方法

要理解并行处理,我们需要看一下四个基本的编程模型。计算机科学家定义基于两个因素:这些模型的数量指令流的数量数据流计算机处理。指令流算法。设计一个算法仅仅是一系列步骤来解决一个特定问题。数据流是信息从电脑内存用作输入值的18luck手机登录算法。处理器的数据流的值插入到从指令流算法。然后,它开始操作获得的结果。

单指令单数据(SISD)电脑有一个处理器来处理一个算法使用一个数据源。计算机处理每个任务和流程,所以有时人们使用“顺序”来形容SISD电脑。他们不能够自己执行并行处理。

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多个指令,单一的数据(MISD)计算机有多个处理器。每个处理器使用不同的算法,但是使用相同的输入数据共享。MISD电脑可以分析同一组数据同时使用几种不同的操作。操作的数量取决于处理器的数量。没有多少实际的例子MISD电脑,部分是因为MISD计算机可以计算的问题是罕见的和专业的。

单指令多数据(SIMD)电脑有几个处理器遵循相同的指令集,但是每个处理器将不同的数据输入指令。SIMD计算机运行不同的数据通过相同的算法。这可以用于分析大量数据基于相同的标准。许多复杂的计算问题不适合这个模型。

多个指令,多个数据(多指令多数据)计算机有多个处理器,每个能接受自己的指令流独立于别人。每个处理器也把数据从一个单独的数据流。多指令多数据的计算机可以执行不同的流程。多指令多数据计算机比SIMD或MISD电脑更灵活,但它更难以创建复杂的算法,使这些电脑工作。单个项目,多个数据(SPMD多指令多数据的一个子集)系统。SPMD计算机结构就像一个多指令多数据,但它运行相同的所有处理器的指令集。

这四个,SIMD和多指令多数据电脑是最常见的模型在并行处理系统。尽管SISD电脑并不是自己能够执行并行处理,可以几个在一起成一个网络集群。每台计算机的CPU可以作为处理器在一个更大的并行系统。在一起,电脑就像一个超级计算机。这种技术有它自己的名字:网格计算。像多指令多数据的计算机网格计算用正确的软件系统可以非常灵活。

18新利最新登入并行处理系统解决计算问题如何?在下一节中找到。

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并行处理的计算

个人,每个处理器一样的其他工作微处理器。处理器指令编写的汇编语言。基于这些指令,数据从处理器上执行数学运算计算机内存。处理器也可以将数据移动到不同的内存位置。

在连续系统中,这不是一个问题,如果数据值改变处理器操作的结果。处理器可以将新值合并到未来的流程和继续。在并行系统中,价值观的改变可以是有问题的。如果多个处理器正在从相同的数据,但数据的值随时间变化,价值观冲突可能会导致系统停滞或崩溃。为了防止这种情况,许多并行处理系统使用某种形式的消息传递在处理器之间。

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处理器依靠软件来发送和接收消息。该软件允许处理器信息到其他处理器通信。18luck手机登录通过交换消息,处理器可以调整数据值并保持同步。这是很重要的,因为一旦所有处理器完成他们的任务,CPU必须重组所有单独的解决方案到最初的计算问题的整体解决方案。认为它像一个谜,如果所有的处理器保持同步,这个谜团无缝地组合在一起。如果处理器不同步,拼图的碎片可能根本就不适合在一起。

有可能影响系统性能的两个主要因素:延迟带宽。延迟是指的时间量处理器传输结果返回给系统。还不是很好,如果需要处理器运行一个算法的时间减少,而不是传播产生的信息反馈给整个系统。18luck手机登录在这种情况下,一个顺序电脑系统可能更合适。带宽是指多少数据处理器可以在特定的时间传18新利最新登入输。一个好的并行处理系统将低延迟和高带宽。

有时,并行处理不超过连续计算。如果它花费的时间太长计算机的CPU重组所有单独的并行处理器的解决方案,一个连续的电脑可能是更好的选择。随着计算机科学家改进并行处理技术和程序员编写有效的软件,这可能变得不那么的一个问题。

要了解更多关于并行处理,执行下一个页面上的链接。

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  • 布朗,马丁。“比较传统网格高性能计算”。IBM. Jun 13, 2006. http://mcslp.com/gridpdfs/gr-tradhp.pdf
  • 迪茨,汉克。“Linux并行处理HOWTO。”18新利最新登入Aggregate.org. Jan. 5, 1998. Retrieved March 29, 2008. http://aggregate.org/LDP/19980105/pphowto.html
  • “并行处理。”搜索DataCenter. March 27, 2007. Retrieved March 29, 2008. http://searchdatacenter.techtarget.com/sDefinition/0,,sid80_gci212747,00.html
  • “编程模型”。Tommesani。2008年3月29日检索。http://www.tommesani.com/ProgrammingModels.html。
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