Що таке багатопроцесорність?
Багатопроцесорна система має більше двох процесорів. Процесори додаються до системи, що допомагає збільшити обчислювальну швидкість системи. Кожен процесор має власний набір регістрів та основну пам'ять.
Однак, оскільки кожен центральний процесор окремий, може статися, що один центральний процесор може не мати чого обробити. Один процесор може сидіти без роботи, а інший може бути перевантажений конкретними процесами. У такому випадку процес та ресурси динамічно розподіляються між процесорами.
У цьому підручнику ви дізнаєтесь:
- Що таке багатопроцесорність?
- Що таке багатопоточність?
- Характеристики багатопроцесорної обробки:
- Характеристика багатопоточності
- Різниця між багатопроцесорністю та багатопоточністю
- Перевага багатопроцесорної обробки
- Перевага багатопоточності
- Недолік багатопроцесорної обробки
- Недолік багатопоточності
Що таке багатопоточність?
Багатопотоковість - це техніка виконання програми, яка дозволяє одному процесу мати кілька сегментів коду (як потоки). Він також працює одночасно в "контексті" цього процесу. Багатопотокові програми - це програми, які мають два або більше потоків, що працюють одночасно. Тому він також відомий як паралельність.
Ключові ВІДМІННОСТІ:
- Багатопроцесорна система має більше двох процесорів, тоді як багатопотоковість - це техніка виконання програми, яка дозволяє одному процесу мати кілька сегментів коду
- Багатопроцесорна робота покращує надійність системи, а в процесі багатопоточності кожен потік проходить паралельно один одному.
- Багатопроцесорна обробка допомагає збільшити обчислювальну потужність, тоді як багатопотоковість допомагає створювати обчислювальні потоки одного процесу
- При багатопроцесорній обробці створення процесу відбувається повільно і залежить від ресурсів, тоді як при багатопрограмуванні створення потоку є економічним за часом та ресурсами.
- Багатопотоковість дозволяє уникнути травлення, тоді як багатопроцесорна робота покладається на маринування об’єктів у пам’яті для надсилання їх в інші процеси.
- Система багатопроцесорної обробки займає менше часу, тоді як для обробки завдань відводиться помірна кількість часу.
Характеристика багатопроцесорної обробки
Ось основні особливості багатопроцесорної обробки:
- Багатопроцесорність класифікується відповідно до способу організації їх пам’яті.
- Багатопроцесорна обробка підвищує надійність системи
- Багатопроцесорна робота може покращити продуктивність, розкладаючи програму на паралельні виконувані завдання.
Характеристика багатопоточності
Ось важливі аспекти багатопоточності:
- У процесі багатопоточності кожен потік проходить паралельно один одному.
- Потоки не дозволяють відокремлювати область пам'яті. Таким чином, це економить пам’ять і пропонує кращу продуктивність програми
Різниця між багатопроцесорністю та багатопоточністю
Ось важливі відмінності між багатопроцесорністю та багатопоточністю.
| Параметр | Багатопроцесорна обробка | Багатопотоковість |
|---|---|---|
| Основні | Багатопроцесорна обробка допомагає збільшити обчислювальну потужність. | Багатопотоковість допомагає створювати обчислювальні потоки одного процесу для збільшення обчислювальної потужності. |
| Виконання | Це дозволяє виконувати кілька процесів одночасно. | Кілька потоків одного процесу виконуються одночасно. |
| Перемикання процесора | При багатопроцесорній обробці центральний процесор повинен перемикатися між кількома програмами так, щоб здавалося, що кілька програм працюють одночасно. | У багатопотоковості процесор повинен перемикатися між кількома потоками, щоб здавалося, що всі потоки працюють одночасно. |
| Створення | Створення процесу відбувається повільно і залежить від ресурсів. | Створення потоку є економічним за часом та ресурсами. |
| Класифікація | Багатопроцесорна обробка може бути симетричною або асиметричною. | Багатопотоковість не класифікується. |
| Пам'ять | Багатопроцесорна робота виділяє окрему пам’ять і ресурси для кожного процесу або програми. | Багатопотокові потоки, що належать одному процесу, мають однакову пам'ять і ресурси, як і процес. |
| Соління предметів | Багатопотоковість дозволяє уникнути маринування. | Багатопроцесорна робота спирається на маринування об’єктів у пам’яті для передачі їх іншим процесам. |
| Програма | Багатопроцесорна система дозволяє виконувати безліч програм і завдань. | Багатопотокова система виконує кілька потоків однакових або різних процесів. |
| Зайнятий час | На обробку роботи забирається менше часу. | На обробку роботи відводиться помірна кількість часу. |
Перевага багатопроцесорної обробки
Ось мінуси / плюси багатопроцесорної обробки:
- Найбільша перевага багатопроцесорної системи полягає в тому, що вона допомагає виконати більше роботи за коротший період.
- Код, як правило, простий.
- Скористається перевагами декількох процесорів і ядер
- Допомагає уникнути обмежень GIL для CPython
- Видаліть примітиви синхронізації, якщо ви не використовуєте спільну пам’ять.
- Дитячі процеси в основному перериваються / вбиваються
- Це допоможе вам виконати роботу за коротший термін.
- Такі типи систем слід використовувати, коли для обробки великого обсягу даних потрібна дуже висока швидкість.
- Багатопроцесорні системи економлять гроші в порівнянні з однопроцесорними системами, оскільки процесори можуть спільно використовувати периферію та джерела живлення.
Перевага багатопоточності
Ось плюси / переваги багатопоточності:
- Потоки мають однаковий адресний простір
- Нитки легкі і мають низький обсяг пам'яті
- Вартість зв'язку між потоками низька.
- Доступ до стану пам'яті з іншого контексту простіший
- Це дозволяє легко створювати чуйні інтерфейси
- Ідеальний варіант для прикладних програм вводу-виводу
- Потрібно менше часу для перемикання між двома потоками у спільній пам'яті та часу для завершення
- Потоки запускаються швидше, ніж процеси, а також швидше перемикаються між собою.
- Усі потоки мають спільний пул пам'яті процесів, що є дуже корисним.
- На створення нового потоку в існуючому процесі потрібно менше часу, ніж на новий процес
Недолік багатопроцесорної обробки
Тут є мінуси / недоліки використання багатопроцесорної операційної системи
- IPC (міжпроцесовий зв’язок) досить складний з більшими накладними витратами
- Має більший розмір пам'яті
Недолік багатопоточності
Ось мінуси / недоліки використання багатопотокової системи:
- Багатопотокова система не переривається / не вбивається
- Якщо ви не дотримуєтесь черги команд та моделі насосів повідомлень, тоді необхідна синхронізація вручну, що стає необхідністю
- Звичайно код важче зрозуміти, і потенціал умов перегонів різко зростає