الحوسبة المتوازية والموزعة
| English | العربية |
|---|---|
| sequential computing/siːˈkwenʃl kəmˈpjuːtɪŋ/ | الحوسبة المتسلسلة |
| Parallel computing/ˈpærəlel kəmˈpjuːtɪŋ/ | الحوسبة المتوازية |
| processors/ˈprəʊsesəz/ | المعالجات |
| Distributed computing/ˈdɪstrɪbjuːtɪd kəmˈpjuːtɪŋ/ | الحوسبة الموزعة |
| speedup/ˈspiːdʌp/ | زيادة السرعة |
خطوة بخطوة
- تقليديًا، يقوم الحاسوب بتنفيذ الخطوات واحدًا تلو الآخر.
- هذا هو الحوسبة المتسلسلة: يجب أن تنتهي كل خطوة قبل أن تبدأ التالية.
- الأمر بسيط، لكنه قد يكون بطيئًا للوظائف الكبيرة.
- لتحقيق سرعة أكبر، يمكننا تنفيذ عدة خطوات في نفس الوقت.
في الحوسبة المتتابعة:
خطوة واحدة في كل مرة، بالترتيب.
الحوسبة المتوازية والموزعة
- تستخدم الحوسبة المتوازية عدة معالجات في جهاز واحد لتنفيذ أجزاء من المهمة في نفس الوقت.
- الحوسبة الموزعة توزع المهمة عبر أجهزة كمبيوتر متعددة منفصلة، غالبًا في أماكن مختلفة، متصلة بشبكة.
- المتوازي = معالجات متعددة، جهاز واحد. الموزعة = أجهزة متعددة.
- كلاهما يهدف إلى إنهاء مهمة كبيرة بسرعة أكبر.
متتابع، متوازٍ، أم موزع؟
الحساب المتتابع يعمل خطوة بخطوة؛ المتوازي يستخدم عدة معالجات في جهاز واحد في نفس الوقت؛ الموزع يوزع المهمة عبر حواسيب منفصلة متعددة.
صل كل مصطلح بمعناه.
المتوازي لجهاز واحد؛ الموزع لأجهزة متعددة.
زيادة السرعة وحدودها
- يُقاس فائدة الحوسبة المتوازية بواسطة زيادة السرعة:
- $\text{speedup} = \dfrac{\text{time using one processor}}{\text{time using several processors}}$.
- لكن أي جزء يجب أن يعمل بالتسلسل لا يمكن تسريعه بإضافة المعالجات.
- لذا فإن الجزء المتسلسل يحدد حدًا أدنى — سقفًا صارمًا لزيادة السرعة الإجمالية.
تستغرق مهمة ما 100 ثانية على معالج واحد و40 ثانية على عدة معالجات. ما هو معدل التسريع؟
معدل التسريع = 100 / 40 = 2.5×.
إذا كان يجب تشغيل 20 ثانية من مهمة مدتها 100 ثانية بشكل متتابع، فما هو أقصى معدل تسريع ممكن؟
حتى مع عدد لا نهائي من المعالجات، تظل 20 ثانية: 100 / 20 = 5×.
لماذا لا يمكن لإضافة المزيد من المعالجات إزالة حد التسريع نهائياً؟
تحدد الجزء المتتابع الحد الأدنى للوقت الكلي.
تناسب الحوسبة الموزعة المهام الضخمة التي تتجاوز قدرة جهاز واحد، مثل فهرسة الويب بالكامل.
تنقسم العمل بشكل طبيعي عبر آلاف الحواسيب.
حيث تتألق الحلول الموزعة
- تتأحل الحلول الموزعة في المهام الكبيرة جدًا — مجموعات بيانات ضخمة، أو محرك بحث يفهرس الويب بأكمله.
- العمل كبير لدرجة أنه يتجاوز قدرة جهاز واحد وينقسم طبيعيًا عبر آلاف الأجهزة.
تسريع بحد أقصى. المهمة التي تستغرق 100 ثانية تحتوي على 80 ثوانٍ متوازية و20 ثوانٍ متسلسلة. على 4 معالج، الجزء المتوازي يصبح $80 / 4 = 20$ ثانية، زائد 20 ثانية متسلسلة = 40 ثانية. التسارع $= 100 / 40 = 2.5\times$. حتى مع مليون معالج، تظل الـ 20 ثانية متسلسلة، لذا لن يتجاوز التسارع قط $100 / 20 = 5$.
الحوسبة المتسلسلة تنفذ خطوة واحدة تلو الأخرى. الحوسبة المتوازية تستخدم عدة معالجات في جهاز واحد في آن واحد؛ الحوسبة الموزعة توزع العمل عبر أجهزة متعددة. تُقاس مكاسب الحوسبة المتوازية كـ زيادة سرعة (زمن المعالج الواحد ÷ زمن المعالجات المتعددة)، لكن الجزء المتسلسل يضع حدًا لها (هنا، 5 أضعاف).