Τι είναι η Πολυεπεξεργασία;
Ένα σύστημα πολλαπλής επεξεργασίας έχει περισσότερους από δύο επεξεργαστές. Οι CPU προστίθενται στο σύστημα που βοηθά στην αύξηση της ταχύτητας υπολογισμού του συστήματος. Κάθε CPU έχει το δικό της σύνολο καταχωρητών και κύρια μνήμη.
Ωστόσο, επειδή κάθε CPU είναι ξεχωριστή, μπορεί να συμβαίνει ότι μία CPU δεν μπορεί να επεξεργαστεί τίποτα. Ο ένας επεξεργαστής μπορεί να παραμείνει αδρανής και ο άλλος μπορεί να υπερφορτωθεί με τις συγκεκριμένες διαδικασίες. Σε μια τέτοια περίπτωση, η διαδικασία και οι πόροι μοιράζονται δυναμικά μεταξύ των επεξεργαστών.
Σε αυτό το σεμινάριο, θα μάθετε:
- Τι είναι η Πολυεπεξεργασία;
- Τι είναι το Multithreading;
- Χαρακτηριστικά της πολλαπλής επεξεργασίας:
- Χαρακτηριστικά του Multithreading
- Διαφορά μεταξύ πολυεπεξεργασίας και πολλαπλών νημάτων
- Πλεονέκτημα της πολλαπλής επεξεργασίας
- Πλεονέκτημα των πολλαπλών νημάτων
- Μειονέκτημα της πολλαπλής επεξεργασίας
- Μειονέκτημα των πολλαπλών νημάτων
Τι είναι το Multithreading;
Το Multithreading είναι μια τεχνική εκτέλεσης προγράμματος που επιτρέπει σε μία διαδικασία να έχει πολλά τμήματα κώδικα (όπως νήματα). Τρέχει επίσης ταυτόχρονα στο «πλαίσιο» αυτής της διαδικασίας. Οι εφαρμογές πολλαπλών νημάτων είναι εφαρμογές που έχουν δύο ή περισσότερα νήματα που εκτελούνται ταυτόχρονα. Ως εκ τούτου, είναι επίσης γνωστό ως ταυτόχρονη.
Βασικές διαφορές:
- Ένα σύστημα πολλαπλής επεξεργασίας έχει περισσότερους από δύο επεξεργαστές, ενώ το Multithreading είναι μια τεχνική εκτέλεσης προγράμματος που επιτρέπει σε μια διαδικασία να έχει πολλά τμήματα κώδικα
- Η πολλαπλή επεξεργασία βελτιώνει την αξιοπιστία του συστήματος ενώ κατά τη διαδικασία πολλαπλών νημάτων, κάθε νήμα λειτουργεί παράλληλα μεταξύ τους.
- Η πολυεπεξεργασία σάς βοηθά να αυξήσετε την υπολογιστική ισχύ, ενώ το multithreading σάς βοηθά να δημιουργήσετε υπολογιστικά νήματα μιας μόνο διαδικασίας
- Στην Πολυεπεξεργασία, η δημιουργία μιας διαδικασίας, είναι αργή και ειδική για τους πόρους, ενώ στον Πολυπρογραμματισμό, η δημιουργία ενός νήματος είναι οικονομική σε χρόνο και πόρο.
- Το Multithreading αποφεύγει το pickling, ενώ η Multiprocessing βασίζεται στο pickling αντικειμένων στη μνήμη για αποστολή σε άλλες διαδικασίες.
- Το σύστημα πολλαπλής επεξεργασίας διαρκεί λιγότερο χρόνο, ενώ για την επεξεργασία εργασίας απαιτείται μέσος χρόνος.
Χαρακτηριστικά της πολλαπλής επεξεργασίας
Εδώ είναι τα βασικά χαρακτηριστικά της πολλαπλής επεξεργασίας:
- Η πολυεπεξεργασία ταξινομείται σύμφωνα με τον τρόπο οργάνωσης της μνήμης τους.
- Η πολλαπλή επεξεργασία βελτιώνει την αξιοπιστία του συστήματος
- Η πολλαπλή επεξεργασία μπορεί να βελτιώσει την απόδοση αποσυνθέτοντας ένα πρόγραμμα σε παράλληλες εκτελέσιμες εργασίες.
Χαρακτηριστικά του Multithreading
Εδώ είναι σημαντικές πτυχές του multithreading:
- Στη διαδικασία πολλαπλών νημάτων, κάθε νήμα τρέχει παράλληλα μεταξύ τους.
- Τα νήματα δεν σας επιτρέπουν να διαχωρίσετε την περιοχή μνήμης. Επομένως εξοικονομεί μνήμη και προσφέρει καλύτερη απόδοση στην εφαρμογή
Διαφορά μεταξύ πολυεπεξεργασίας και πολλαπλών νημάτων
Εδώ είναι σημαντικές διαφορές μεταξύ της πολλαπλής επεξεργασίας και της πολλαπλών νημάτων.
| Παράμετρος | Πολυεπεξεργασία | Πολλαπλών νημάτων |
|---|---|---|
| Βασικός | Η πολυεπεξεργασία σάς βοηθά να αυξήσετε την υπολογιστική ισχύ. | Το Multithreading σάς βοηθά να δημιουργήσετε υπολογιστικά νήματα μιας μόνο διαδικασίας για να αυξήσετε την υπολογιστική ισχύ. |
| Εκτέλεση | Σας επιτρέπει να εκτελείτε πολλές διαδικασίες ταυτόχρονα. | Πολλά νήματα μιας μεμονωμένης διαδικασίας εκτελούνται ταυτόχρονα. |
| Εναλλαγή CPU | Στην Πολυεπεξεργασία, η CPU πρέπει να εναλλάσσεται μεταξύ πολλών προγραμμάτων έτσι ώστε να φαίνεται ότι πολλά προγράμματα εκτελούνται ταυτόχρονα. | Στο multithreading, η CPU πρέπει να εναλλάσσεται μεταξύ πολλών νημάτων για να φαίνεται ότι όλα τα νήματα εκτελούνται ταυτόχρονα. |
| Δημιουργία | Η δημιουργία μιας διαδικασίας είναι αργή και ειδική για τους πόρους. | Η δημιουργία ενός νήματος είναι οικονομική σε χρόνο και πόρο. |
| Ταξινόμηση | Η πολυεπεξεργασία μπορεί να είναι συμμετρική ή ασύμμετρη. | Το multithreading δεν έχει ταξινομηθεί. |
| Μνήμη | Η πολλαπλή επεξεργασία διαθέτει ξεχωριστή μνήμη και πόρους για κάθε διαδικασία ή πρόγραμμα. | Τα νήματα πολλαπλών νημάτων που ανήκουν στην ίδια διαδικασία μοιράζονται την ίδια μνήμη και πόρους με αυτήν της διαδικασίας. |
| Πασάρισμα αντικειμένων | Το multithreading αποφεύγει το τουρσί. | Η πολυεπεξεργασία βασίζεται στο να μαζεύει αντικείμενα στη μνήμη για αποστολή σε άλλες διαδικασίες. |
| Πρόγραμμα | Το σύστημα πολλαπλής επεξεργασίας επιτρέπει την εκτέλεση πολλαπλών προγραμμάτων και εργασιών. | Το σύστημα πολλαπλών νημάτων εκτελεί πολλά νήματα της ίδιας ή διαφορετικής διαδικασίας. |
| Χρόνος | Απαιτείται λιγότερος χρόνος για επεξεργασία εργασίας. | Απαιτείται μέτριος χρόνος για επεξεργασία εργασίας. |
Πλεονέκτημα της πολλαπλής επεξεργασίας
Εδώ είναι τα μειονεκτήματα / πλεονεκτήματα της πολλαπλής επεξεργασίας:
- Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα ενός συστήματος πολλαπλών επεξεργαστών είναι ότι σας βοηθά να κάνετε περισσότερη δουλειά σε μικρότερη περίοδο.
- Ο κωδικός είναι συνήθως απλός.
- Εκμεταλλεύεται πολλαπλούς επεξεργαστές & πυρήνες
- Σας βοηθά να αποφύγετε τους περιορισμούς GIL για το CPython
- Καταργήστε τα πρωτόγοντα συγχρονισμού εκτός εάν χρησιμοποιείτε κοινόχρηστη μνήμη.
- Οι παιδικές διαδικασίες είναι ως επί το πλείστον διακοπτόμενες / δολοφονικές
- Σας βοηθά να ολοκληρώσετε τη δουλειά σας σε μικρότερο χρονικό διάστημα.
- Αυτοί οι τύποι συστημάτων πρέπει να χρησιμοποιούνται όταν απαιτείται πολύ υψηλή ταχύτητα για την επεξεργασία μεγάλου όγκου δεδομένων.
- Τα συστήματα πολλαπλής επεξεργασίας εξοικονομούν χρήματα σε σύγκριση με τα συστήματα ενός επεξεργαστή, καθώς οι επεξεργαστές μπορούν να μοιράζονται περιφερειακά και τροφοδοτικά.
Πλεονέκτημα των πολλαπλών νημάτων
Εδώ, είναι τα πλεονεκτήματα / οφέλη του multithreading:
- Τα νήματα μοιράζονται τον ίδιο χώρο διευθύνσεων
- Τα νήματα είναι ελαφριά και έχουν χαμηλό αποτύπωμα μνήμης
- Το κόστος επικοινωνίας μεταξύ νημάτων είναι χαμηλό.
- Η πρόσβαση σε κατάσταση μνήμης από άλλο περιβάλλον είναι ευκολότερη
- Σας επιτρέπει να δημιουργείτε εύκολα αποκριτικά UI
- Μια ιδανική επιλογή για εφαρμογές που συνδέονται με I / O
- Παίρνει λιγότερο χρόνο για εναλλαγή μεταξύ δύο νημάτων στην κοινόχρηστη μνήμη και χρόνο για τερματισμό
- Τα νήματα ξεκινούν γρηγορότερα από τις διαδικασίες και επίσης γρηγορότερα στην εναλλαγή εργασιών.
- Όλα τα νήματα μοιράζονται μια ομάδα μνήμης διεργασιών που είναι πολύ ευεργετική.
- Χρειάζεται λιγότερο χρόνο για να δημιουργήσετε ένα νέο νήμα στην υπάρχουσα διαδικασία από μια νέα διαδικασία
Μειονέκτημα της πολλαπλής επεξεργασίας
Εδώ είναι τα μειονεκτήματα / μειονεκτήματα χρησιμοποιώντας το λειτουργικό σύστημα πολλαπλής επεξεργασίας
- IPC (Inter-Process Communication) ένα αρκετά περίπλοκο με περισσότερα γενικά έξοδα
- Έχει μεγαλύτερο αποτύπωμα μνήμης
Μειονέκτημα των πολλαπλών νημάτων
Εδώ είναι τα μειονεκτήματα / μειονεκτήματα της χρήσης συστήματος πολλαπλών νημάτων:
- Το σύστημα πολλαπλών νημάτων δεν είναι διακοπτόμενο / σκοτώσιμο
- Εάν δεν ακολουθείτε ένα μοντέλο ουράς εντολών και αντλίας μηνυμάτων τότε απαιτείται χειροκίνητη χρήση συγχρονισμού που καθίσταται αναγκαία
- Ο κώδικας είναι συνήθως πιο δύσκολο να κατανοηθεί και αυξάνει δραματικά το δυναμικό για τις συνθήκες του αγώνα