חישוב מקביל ומפוזר
הוצג| English | משמעות |
|---|---|
| sequential computing/siːˈkwenʃl kəmˈpjuːtɪŋ/ | חישוב רצפתי |
| Parallel computing/ˈpærəlel kəmˈpjuːtɪŋ/ | חישוב מקביל |
| processors/ˈprəʊsesəz/ | מעבדים |
| Distributed computing/ˈdɪstrɪbjuːtɪd kəmˈpjuːtɪŋ/ | חישוב מופץ |
| speedup/ˈspiːdʌp/ | שיפור קצב ביצועים |
צעד אחר צעד
- במסורת מחשב רץ צעדים אחד אחר השני.
- זוהי חישוב סדרתי: כל צעד חייב להסתיים לפני התחלת הבא.
- זה פשוט, אך יכול להיות איטי למשימות גדולות.
- כדי לזרז, ניתן לבצע כמה צעדים בו זמנות.
בחישוב סדרתי:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
צעד אחד בכל פעם, בסדר.
מקביל ומפוזר
- חישוב מקביל משתמש ב-מספר מעבדים במכשיר אחד כדי להריץ חלקים מהמשימה באותו זמן.
- חישוב מפוזר מפזר משימה על-מספר מחשבים נפרדים, לעיתים קרובות במקומות שונים, המחוברים ברשת.
- מקביל = מעבדים רבים, מכשיר אחד. מפוזר = מכשירים רבים.
- שניהם שואפים להשלים משימה גדולה מהר יותר.
סדרתי, מקביל או מפוזר?
חישוב סדרתי מתבצע צעד אחר צעד; חישוב מקביל משתמש במספר מעבדים במכונה אחת בו-זמנית; חישוב מפוזר מחלק משימה בין מספר מחשבים נפרדים.
התאם כל מונח למשמעות שלו.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
חישוב מקביל מתבצע במכונה אחת; חישוב מפוזר מתבצע במחשבים מרובים.
זיהוי מהירות וגבולותיו
- התועלת מהחישוב המקביל נמדדת על ידי זיהוי מהירות:
- $\text{speedup} = \dfrac{\text{time using one processor}}{\text{time using several processors}}$.
- אך כל חלק שחייב להריץ בסדרתיות לא ניתן לזרז על ידי הוספת מעבדים.
- לכן החלק הסדרתי קובע רצפה — גבול קשיב על הזיהוי המהירות הכולל.
משימה לוקחת 100 שניות במעבד אחד ו-40 שניות במספר מעבדים. מהו היגון הביצועים?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
המהירות עולה ב-100 / 40 = 2.5×.
אם 20 שניות מתוך משיכה של 100 שניות חייבות להתבצע באופן רציף, מהי המהירות המקסימלית האפשרית?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
גם עם מעבדים אינסופיים, נותרו 20 שניות: 100 / 20 = 5×.
מדוע הוספת מעבדים נוספים לעולם לא תסיר את גבול ההאצה?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
החלק הרציוב קובע רצפה לזמן הכולל.
חישוב מפוזר מתאים גם למשימות עצומות גדולות מדי למכונה אחת, כמו אינדוקס של כל האינטרנט.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
העבודה מתפצלת באופן טבעי על פני אלפי מחשבים.
כשהתפוצות זוהרות
- פתרונות מפוזרים זוהרים על משימות ענק — מאגרי נתונים עצומים, או מנוע חיפוש המדפיס את כל האינטרנט.
- העבודה גדולה מדי למחשב אחד ומתפרקת באופן טבעי אלפי מכשירים.
הגדלת מהירות עם מכסה. משימה המוגדרת ב-100 שניות כוללת חלק מקביל של 80 שניות וחלק סדרתי של 20 שניות. עם 4 מעבדים, החלק המקביל הוא $80 / 4 = 20$ שניות, בתוספת 20 שניות סדרתיות = 40 שניות. הגדלת מהירות $= 100 / 40 = 2.5\times$. גם עם מיליון מעבדים, ה-20 שניות הסדרתיות נשארות, ולכן הגדלת המהירות לעולם לא תעלה על $100 / 20 = 5$.
חישוב רציף מבצע צעד אחד אחרי השני. חישוב מקביל משתמש במספר מעבדים במחשב אחד בו-זמנית; חישוב מפוזר מפזר עבודה על מחשבים רבים. ההפרש במקביל נמדד כהגברת קצב (זמן מעבד אחד ÷ זמן מעבדים רבים), אך החלק הרציף מטביע אותו (כאן, פי 5).