- การประมวลผลหลายขั้นตอนคืออะไร?
- ความแตกต่างระหว่างการประมวลผลหลายกระบวนการและการเขียนโปรแกรมหลายโปรแกรม
- ความต้องการ
- รองรับโปรเซสเซอร์
- ตัวยึดเมนบอร์ด
- รองรับระบบปฏิบัติการ
- ประเภทของการประมวลผลหลายขั้นตอน
- การประมวลผลหลายขั้นตอนแบบสมมาตร
- การประมวลผลหลายขั้นตอนแบบไม่สมมาตร
- ความได้เปรียบ
- ผลผลิตที่สูงขึ้น
- ความน่าเชื่อถือที่สูงขึ้น
- ประหยัดเงิน
- ข้อเสีย
- ต้นทุนการซื้อที่สูงขึ้น
- ระบบปฏิบัติการที่ซับซ้อน
- ต้องใช้หน่วยความจำจำนวนมาก
- อ้างอิง
การประมวลผลหลายขั้นตอนที่ใช้กับคอมพิวเตอร์เป็นรูปแบบหนึ่งของการทำงานของคอมพิวเตอร์ที่มีตัวประมวลผลมากกว่าหนึ่งตัว จุดมุ่งหมายคือยินดีที่จะเรียกใช้ส่วนต่างๆของโปรแกรมในเวลาเดียวกัน
หน่วยประมวลผลกลาง (ซีพียู) หลายหน่วยเหล่านี้อยู่ในการสื่อสารอย่างใกล้ชิดการแบ่งปันบัสหน่วยความจำและอุปกรณ์ต่อพ่วงอื่น ๆ ของคอมพิวเตอร์ เนื่องจากมีโปรเซสเซอร์หลายตัวจึงสามารถทำงานหลายกระบวนการพร้อมกันได้
ที่มา: Khazadum
Multiprocessing หมายถึงจำนวนหน่วย CPU มากกว่าจำนวนกระบวนการที่ทำงานพร้อมกัน หากฮาร์ดแวร์มีโปรเซสเซอร์มากกว่าหนึ่งตัวแสดงว่ากำลังประมวลผลหลายขั้นตอน เป็นความสามารถของระบบในการควบคุมพลังการประมวลผลของโปรเซสเซอร์หลายตัว
ระบบมัลติประมวลผลมีประโยชน์มากเมื่อคุณต้องการมีความเร็วสูงพอที่จะประมวลผลข้อมูลชุดใหญ่ ระบบเหล่านี้ส่วนใหญ่จะใช้ในการใช้งานเช่นการพยากรณ์อากาศการควบคุมดาวเทียมเป็นต้น
ระบบมัลติโปรเซสเซอร์ประเภทนี้ปรากฏครั้งแรกในคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่หรือเมนเฟรมก่อนที่จะลดต้นทุนเพื่อให้แน่ใจว่ารวมอยู่ในคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล
การประมวลผลหลายขั้นตอนคืออะไร?
ด้วยการสนับสนุนของระบบการประมวลผลหลายกระบวนการสามารถดำเนินการหลายกระบวนการควบคู่กันได้
สมมติว่ากระบวนการ Pr1, Pr2, Pr3 และ Pr4 กำลังรอให้ดำเนินการ ในระบบโปรเซสเซอร์เดียวกระบวนการหนึ่งจะทำงานก่อนจากนั้นกระบวนการถัดไปจากนั้นอีกกระบวนการหนึ่งและอื่น ๆ
อย่างไรก็ตามด้วยการประมวลผลหลายขั้นตอนแต่ละกระบวนการสามารถตั้งค่าเป็น CPU เฉพาะสำหรับการประมวลผลได้
หากเป็นโปรเซสเซอร์ดูอัลคอร์ที่มีโปรเซสเซอร์สองตัวจะสามารถดำเนินการสองกระบวนการพร้อมกันได้ดังนั้นสิ่งเหล่านี้จะเร็วขึ้นเป็นสองเท่า ในทำนองเดียวกันโปรเซสเซอร์ Quad-Core จะเร็วกว่าโปรเซสเซอร์เดี่ยวสี่เท่า
เนื่องจากฟังก์ชันเฉพาะถูกกำหนดให้โปรเซสเซอร์แต่ละตัวดำเนินการพวกเขาจะสามารถดำเนินการทำงานส่งมอบชุดคำสั่งไปยังโปรเซสเซอร์ถัดไปและเริ่มทำงานกับชุดคำสั่งใหม่
ตัวอย่างเช่นโปรเซสเซอร์ขนาดใหญ่สามารถใช้โปรเซสเซอร์ "ทาส" เพื่อดำเนินการทำความสะอาดต่างๆเช่นการจัดการหน่วยความจำ
ในทำนองเดียวกันโปรเซสเซอร์ที่แตกต่างกันสามารถใช้เพื่อจัดการการสื่อสารข้อมูลหน่วยความจำหน่วยความจำหรือฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์
ความแตกต่างระหว่างการประมวลผลหลายกระบวนการและการเขียนโปรแกรมหลายโปรแกรม
ระบบกำลังทำการประมวลผลหลายขั้นตอนโดยมีตัวประมวลผลมากกว่าหนึ่งตัวทางกายภาพและสามารถทำการโปรแกรมหลายโปรแกรมได้เมื่อมีหลายกระบวนการทำงานพร้อมกัน
ดังนั้นความแตกต่างระหว่างการประมวลผลแบบหลายกระบวนการและการประมวลผลหลายขั้นตอนคือการประมวลผลหลายกระบวนการทำงานหลายกระบวนการในเวลาเดียวกันบนโปรเซสเซอร์หลายตัวในขณะที่การประมวลผลหลายกระบวนการจะเก็บโปรแกรมหลาย ๆ โปรแกรมไว้ในหน่วยความจำหลักและทำงานพร้อมกันผ่าน CPU ตัวเดียว
นั่นคือการประมวลผลหลายกระบวนการเกิดขึ้นผ่านการประมวลผลแบบขนานในขณะที่การตั้งโปรแกรมหลายโปรแกรมเกิดขึ้นเมื่อ CPU ตัวเดียวสลับจากกระบวนการหนึ่งไปยังอีกกระบวนการหนึ่ง
ความต้องการ
ในการใช้ระบบมัลติโพรเซสเซอร์อย่างมีประสิทธิภาพระบบคอมพิวเตอร์จะต้องมีสิ่งต่อไปนี้:
รองรับโปรเซสเซอร์
คุณต้องมีชุดของโปรเซสเซอร์ที่มีความสามารถในการใช้งานในระบบมัลติโปรเซสเซอร์
ตัวยึดเมนบอร์ด
เมนบอร์ดที่สามารถบรรจุและจัดการโปรเซสเซอร์หลายตัว ซึ่งหมายถึงซ็อกเก็ตเพิ่มเติมหรือสล็อตสำหรับชิปที่เพิ่มเข้ามา
รองรับระบบปฏิบัติการ
งานการประมวลผลหลายกระบวนการทั้งหมดได้รับการจัดการโดยระบบปฏิบัติการซึ่งมอบหมายงานต่างๆที่โปรเซสเซอร์ต่างๆในระบบจะดำเนินการ
แอปพลิเคชั่นที่ออกแบบมาเพื่อใช้ในการประมวลผลหลายขั้นตอนกล่าวกันว่าเย็บซึ่งหมายความว่าจะแบ่งออกเป็นกิจวัตรขนาดเล็กที่สามารถทำงานได้อย่างอิสระ
สิ่งนี้ช่วยให้ระบบปฏิบัติการอนุญาตให้เธรดเหล่านี้ทำงานบนโปรเซสเซอร์มากกว่าหนึ่งตัวพร้อมกันส่งผลให้มีการประมวลผลหลายขั้นตอนและประสิทธิภาพที่ดีขึ้น
ประเภทของการประมวลผลหลายขั้นตอน
การประมวลผลหลายขั้นตอนแบบสมมาตร
ในการประมวลผลหลายขั้นตอนประเภทนี้ตัวประมวลผลทั้งหมดมีความสัมพันธ์ซึ่งกันและกันในระดับความเท่าเทียมกันนั่นคือไม่มีความสัมพันธ์ระหว่างหน่วยประมวลผลหลักกับทาส
โปรเซสเซอร์ทั้งหมดสื่อสารกันเนื่องจากแต่ละตัวมีสำเนาของระบบปฏิบัติการเดียวกัน
ตัวอย่างของระบบมัลติโพรเซสเซอร์แบบสมมาตรคือ Unix เวอร์ชัน Encore สำหรับคอมพิวเตอร์ Multimax
การประมวลผลหลายขั้นตอนแบบไม่สมมาตร
ในการประมวลผลหลายขั้นตอนประเภทนี้มีตัวประมวลผลหลักที่ให้คำสั่งแก่โปรเซสเซอร์อื่น ๆ ทั้งหมดโดยมอบหมายงานที่กำหนดไว้ก่อนหน้านี้ให้แต่ละตัว นี่เป็นตัวเลือกที่ประหยัดที่สุดโดยยังคงรักษาความสัมพันธ์ระหว่างทาสหลักระหว่างโปรเซสเซอร์
การประมวลผลหลายขั้นตอนประเภทนี้มีอยู่จนกว่าจะมีการนำตัวประมวลผลหลายตัวแบบสมมาตรมาใช้
ความได้เปรียบ
ผลผลิตที่สูงขึ้น
ด้วยการประมวลผลหลายขั้นตอนคุณจะทำงานได้มากขึ้นในระยะเวลาที่สั้นลงมาก
หากโปรเซสเซอร์หลายตัวทำงานร่วมกันประสิทธิภาพของระบบจะเพิ่มขึ้นโดยการเพิ่มจำนวนกระบวนการที่ดำเนินการต่อหนึ่งหน่วยเวลา
ความน่าเชื่อถือที่สูงขึ้น
เมื่อโปรเซสเซอร์ล้มเหลวการประมวลผลหลายขั้นตอนจะมีความน่าเชื่อถือมากขึ้นเนื่องจากในสถานการณ์นี้ระบบจะทำงานช้าลง แต่จะไม่ผิดพลาด ความสามารถในการทำงานต่อไปแม้จะล้มเหลวเรียกว่าการย่อยสลายอย่างสง่างาม
ตัวอย่างเช่นหากโปรเซสเซอร์ใดล้มเหลวจากทั้งหมดห้าตัวที่มีงานจะไม่ล้มเหลว แต่โปรเซสเซอร์อีกสี่ตัวที่เหลือจะแชร์การทำงานของโปรเซสเซอร์ที่ล้มเหลว ดังนั้นระบบจะทำงานช้าลง 20% แทนที่จะหยุดทำงานโดยสิ้นเชิง
ประหยัดเงิน
ระบบเหล่านี้สามารถประหยัดเงินในระยะยาวผ่านระบบโปรเซสเซอร์เดี่ยวเนื่องจากโปรเซสเซอร์สามารถแชร์อุปกรณ์จ่ายไฟอุปกรณ์ต่อพ่วงและอุปกรณ์อื่น ๆ
หากมีหลายกระบวนการที่ใช้ข้อมูลร่วมกันจะเป็นการดีกว่าที่จะตั้งโปรแกรมเหล่านั้นในระบบมัลติโพรเซสเซอร์เพื่อแบ่งปันข้อมูลแทนที่จะใช้ระบบคอมพิวเตอร์ที่แตกต่างกันซึ่งมีสำเนาข้อมูลนั้นหลายชุด
ข้อเสีย
ต้นทุนการซื้อที่สูงขึ้น
แม้ว่าระบบมัลติโพรเซสเซอร์ในระยะยาวจะมีราคาถูกกว่าการใช้ระบบคอมพิวเตอร์หลายระบบ แต่ก็ยังมีราคาค่อนข้างแพง
การซื้อระบบธรรมดาที่มีโปรเซสเซอร์ตัวเดียวถูกกว่าระบบมัลติโปรเซสเซอร์มาก
ระบบปฏิบัติการที่ซับซ้อน
จำเป็นต้องมีระบบปฏิบัติการที่ซับซ้อนมากขึ้นในระบบหลายกระบวนการ
เนื่องจากการมีโปรเซสเซอร์หลายตัวที่แชร์หน่วยความจำอุปกรณ์ ฯลฯ การกระจายทรัพยากรไปยังกระบวนการมีความซับซ้อนมากกว่าหากมีโปรเซสเซอร์เพียงตัวเดียว
ต้องใช้หน่วยความจำจำนวนมาก
โปรเซสเซอร์ทั้งหมดในระบบมัลติโพรเซสเซอร์ใช้หน่วยความจำหลักร่วมกัน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้พูลหน่วยความจำที่ใหญ่กว่ามากเมื่อเทียบกับระบบโปรเซสเซอร์เดี่ยว
อ้างอิง
- Dinesh Thakur (2019). นิยามระบบปฏิบัติการมัลติโปรเซสเซอร์ หมายเหตุเกี่ยวกับคอมพิวเตอร์นำมาจาก: ecomputernotes.com.
- จุดสอน (2019) ความแตกต่างระหว่างมัลติทาสกิ้งมัลติเธรดและมัลติโปรเซสเซอร์ นำมาจาก: tutorialspoint.dev.
- สารานุกรมบริแทนนิกา (2019). multiprocessing นำมาจาก: britannica.com.
- เทโคพีเดีย (2019). มัลติ นำมาจาก: ceilingpedia.com.
- คริสตีคาสโตร (2018). ระบบมัลติโปรเซสเซอร์ จุดสอน นำมาจาก: tutorialspoint.com.