[av_section min_height=” min_height_pc=’25’ min_height_px=’500px’ padding=’default’ shadow=’no-border-styling’ bottom_border=’no-border-styling’ bottom_border_diagonal_color=’#333333′ bottom_border_diagonal_direction=” bottom_border_style=” custom_margin=’0px’ custom_margin_sync=’true’ custom_arrow_bg=” id=” color=’main_color’ background=’bg_color’ custom_bg=” background_gradient_color1=” background_gradient_color2=” background_gradient_direction=’vertical’ src=” attachment=” attachment_size=” attach=’scroll’ position=’top left’ repeat=’no-repeat’ video=” video_ratio=’16:9′ overlay_enable=’aviaTBoverlay_enable’ overlay_opacity=’1′ overlay_color=” overlay_pattern='{{AVIA_BASE_URL}}images/background-images/floral-dark.png’ overlay_custom_pattern=” av_element_hidden_in_editor=’0′ av_uid=” custom_class=”]

[av_one_full first min_height=” vertical_alignment=’av-align-top’ space=” margin=’0px’ margin_sync=’true’ row_boxshadow_color=” row_boxshadow_width=’10’ link=” linktarget=” link_hover=” title_attr=” alt_attr=” padding=’40px’ padding_sync=’true’ highlight_size=’1.1′ border=’1′ border_color=’#0070e8′ radius=’5px’ radius_sync=’true’ column_boxshadow=’aviaTBcolumn_boxshadow’ column_boxshadow_color=’#0a0708′ column_boxshadow_width=’5′ background=’bg_color’ background_color=’#ffffff’ background_gradient_color1=” background_gradient_color2=” background_gradient_direction=’vertical’ src=” attachment=” attachment_size=” background_position=’top left’ background_repeat=’no-repeat’ animation=” mobile_breaking=” mobile_display=” av_uid=” custom_class=”]

[av_heading heading=’محاسبات موازی’ tag=’h1′ style=’blockquote modern-quote modern-centered’ subheading_active=” show_icon=” icon=’ue800′ font=’entypo-fontello’ size=” av-medium-font-size-title=” av-small-font-size-title=” av-mini-font-size-title=” subheading_size=” av-medium-font-size=” av-small-font-size=” av-mini-font-size=” icon_size=” av-medium-font-size-1=” av-small-font-size-1=” av-mini-font-size-1=” color=” custom_font=” subheading_color=” seperator_color=” icon_color=” margin=” margin_sync=’true’ padding=’10’ icon_padding=’10’ headline_padding=” headline_padding_sync=’true’ link=” link_target=” id=” custom_class=” template_class=” av_uid=’av-l2lpu11s’ sc_version=’1.0′ admin_preview_bg=”][/av_heading]

[av_hr class=’default’ icon_select=’yes’ icon=’ue808′ position=’center’ shadow=’no-shadow’ height=’50’ custom_border=’av-border-thin’ custom_width=’50px’ custom_margin_top=’30px’ custom_margin_bottom=’30px’ custom_border_color=” custom_icon_color=” av-desktop-hide=” av-medium-hide=” av-small-hide=” av-mini-hide=” id=” custom_class=” template_class=” av_uid=” sc_version=’1.0′]

[av_button label=’اجاره سیستم پردازش موازی از شبیه‌سازان امیرکبیر’ icon_select=’no’ icon=’ue800′ font=’entypo-fontello’ link=’post,7711′ link_target=” size=’x-large’ position=’center’ label_display=” title_attr=’برای اجاره کردن سرور محاسباتی کلیک کنید!’ color_options=’color_options_advanced’ color=’theme-color’ custom_bg=’#444444′ custom_font=’#ffffff’ btn_color_bg=’custom’ btn_custom_bg=’#ff0000′ btn_color_bg_hover=’custom’ btn_custom_bg_hover=’#ff9d0a’ btn_color_font=’custom’ btn_custom_font=’#ffffff’ id=” custom_class=” template_class=” av_uid=” sc_version=’1.0′ admin_preview_bg=”]

[av_textblock size=” av-medium-font-size=” av-small-font-size=” av-mini-font-size=” font_color=” color=” id=” custom_class=” template_class=” av_uid=’av-l2lpxsqt’ sc_version=’1.0′ admin_preview_bg=”]

محاسبات موازی نوعی از محاسبات است که در آن بسیاری از محاسبات یا فرآیندها به طور همزمان انجام می شود.[1] مشکلات بزرگ را اغلب می توان به مشکلات کوچکتر تقسیم کرد که در همان زمان می توان آنها را حل کرد. چندین شکل مختلف از محاسبات موازی وجود دارد: سطح بیت، سطح دستورالعمل، داده و موازی کاری. موازی‌سازی مدت‌هاست که در محاسبات با کارایی بالا استفاده می‌شود، اما به دلیل محدودیت‌های فیزیکی که از مقیاس‌بندی فرکانس جلوگیری می‌کند، توجه گسترده‌تری به دست آورده است.[2] از آنجایی که مصرف برق (و در نتیجه تولید گرما) توسط رایانه‌ها در سال‌های اخیر به یک نگرانی تبدیل شده است، [3] محاسبات موازی به الگوی غالب در معماری کامپیوتر، عمدتاً به شکل پردازنده‌های چند هسته‌ای تبدیل شده است.

محاسبات موازی ارتباط نزدیکی با محاسبات همزمان دارد – آنها اغلب با هم استفاده می شوند، و اغلب با هم ترکیب می شوند، اگرچه این دو متمایز هستند: ممکن است موازی بودن بدون همزمانی (مانند موازی سازی سطح بیت) و همزمانی بدون موازی (مانند چند وظیفه ای) وجود داشته باشد. با اشتراک گذاری در یک CPU تک هسته ای).[5][6] در محاسبات موازی، یک کار محاسباتی معمولاً به چند کار فرعی، اغلب بسیار، بسیار مشابه تقسیم می‌شود که می‌توانند به‌طور مستقل پردازش شوند و نتایج آن‌ها پس از تکمیل، ترکیب می‌شوند. در مقابل، در محاسبات همزمان، فرآیندهای مختلف اغلب به وظایف مرتبط نمی پردازند. هنگامی که آنها انجام می دهند، همانطور که در محاسبات توزیع شده معمول است، وظایف جداگانه ممکن است ماهیت متفاوتی داشته باشند و اغلب به برخی ارتباطات بین فرآیندی در طول اجرا نیاز دارند.

رایانه‌های موازی را می‌توان تقریباً بر اساس سطحی که سخت‌افزار از موازی‌سازی پشتیبانی می‌کند طبقه‌بندی کرد، رایانه‌های چند هسته‌ای و چند پردازنده‌ای دارای عناصر پردازشی متعدد در یک دستگاه واحد هستند، در حالی که خوشه‌ها، MPP ها و شبکه‌ها از چندین رایانه برای کار بر روی یک دستگاه استفاده می‌کنند. وظیفه. معماری‌های موازی تخصصی کامپیوتر گاهی در کنار پردازنده‌های سنتی برای تسریع وظایف خاص مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در برخی موارد موازی‌سازی برای برنامه‌نویس شفاف است، مانند موازی‌سازی سطح بیت یا سطح دستورالعمل، اما الگوریتم‌های موازی صریح، به‌ویژه آنهایی که از همزمانی استفاده می‌کنند، نوشتن دشوارتر از الگوریتم‌های متوالی است، [7] زیرا همزمانی چندین الگوریتم جدید معرفی می‌کند. کلاس هایی از اشکالات نرم افزاری بالقوه، که شرایط مسابقه رایج ترین است. ارتباط و همگام سازی بین وظایف فرعی مختلف معمولاً برخی از بزرگترین موانع برای دستیابی به عملکرد بهینه برنامه موازی است.

یک حد بالای نظری در افزایش سرعت یک برنامه واحد در نتیجه موازی سازی توسط قانون امدال ارائه شده است.

به طور سنتی، نرم افزار کامپیوتری برای محاسبات سریال نوشته شده است. برای حل یک مسئله، یک الگوریتم به عنوان یک جریان سریالی از دستورالعمل ها ساخته و پیاده سازی می شود. این دستورالعمل ها بر روی یک واحد پردازش مرکزی در یک کامپیوتر اجرا می شوند. فقط یک دستور ممکن است در یک زمان اجرا شود – پس از اتمام آن دستورالعمل، دستور بعدی اجرا می شود.[8]

از سوی دیگر، محاسبات موازی، از چندین عنصر پردازشی به طور همزمان برای حل یک مشکل استفاده می کند. این کار با تقسیم مسئله به بخش‌های مستقل انجام می‌شود تا هر عنصر پردازش بتواند بخشی از الگوریتم خود را به طور همزمان با بقیه اجرا کند. عناصر پردازشی می توانند متنوع باشند و شامل منابعی مانند یک کامپیوتر منفرد با چندین پردازنده، چندین کامپیوتر شبکه ای، سخت افزار تخصصی یا هر ترکیبی از موارد فوق می شوند.[8] محاسبات موازی تاریخی برای محاسبات علمی و شبیه‌سازی مسائل علمی به‌ویژه در علوم طبیعی و مهندسی مانند هواشناسی استفاده می‌شد. این امر منجر به طراحی سخت افزار و نرم افزار موازی و همچنین محاسبات با کارایی بالا شد.[9]

مقیاس فرکانس دلیل اصلی بهبود عملکرد کامپیوتر از اواسط دهه 1980 تا سال 2004 بود. زمان اجرا یک برنامه برابر است با تعداد دستورالعمل ضرب در میانگین زمان هر دستورالعمل. ثابت نگه داشتن سایر موارد، افزایش فرکانس ساعت، میانگین زمان لازم برای اجرای یک دستورالعمل را کاهش می دهد. بنابراین افزایش فرکانس زمان اجرا را برای همه برنامه های محاسباتی کاهش می دهد.[10] با این حال، توان مصرفی P توسط یک تراشه با معادله P = C × V 2 × F ارائه می شود، که در آن C ظرفیت سوئیچینگ در هر سیکل ساعت (متناسب با تعداد ترانزیستورهایی که ورودی آنها تغییر می کند)، V ولتاژ است، و F است. فرکانس پردازنده (چرخه در ثانیه) است.[11] افزایش فرکانس باعث افزایش توان مصرفی در یک پردازنده می شود. افزایش مصرف انرژی پردازنده در نهایت منجر به لغو پردازنده های Tejas و Jayhawk توسط اینتل در 8 می 2004 شد، که عموماً به عنوان پایان مقیاس فرکانس به عنوان الگوی معماری غالب رایانه ذکر می شود.[12]

برای مقابله با مشکل مصرف برق و گرمای بیش از حد واحد پردازش مرکزی اصلی (CPU یا پردازنده) تولید کنندگان شروع به تولید پردازنده های کم مصرف با چندین هسته کردند. هسته واحد محاسباتی پردازنده است و در پردازنده‌های چند هسته‌ای هر هسته مستقل است و می‌تواند به طور همزمان به حافظه مشابهی دسترسی داشته باشد. پردازنده های چند هسته ای محاسبات موازی را به رایانه های رومیزی آورده اند. بنابراین موازی سازی برنامه های سریال به یک وظیفه اصلی برنامه نویسی تبدیل شده است. در سال 2012، پردازنده‌های چهار هسته‌ای برای رایانه‌های رومیزی استاندارد شدند، در حالی که سرورها دارای پردازنده‌های 10 و 12 هسته‌ای هستند. از قانون مور می توان پیش بینی کرد که تعداد هسته های هر پردازنده هر 18 تا 24 ماه دو برابر می شود. این می تواند به این معنی باشد که پس از سال 2020 یک پردازنده معمولی ده ها یا صدها هسته خواهد داشت.[13]

یک سیستم عامل می تواند اطمینان حاصل کند که وظایف مختلف و برنامه های کاربر به صورت موازی بر روی هسته های موجود اجرا می شوند. با این حال، برای اینکه یک برنامه نرم افزار سریال از معماری چند هسته ای استفاده کامل کند، برنامه نویس باید کد را بازسازی و موازی کند. افزایش سرعت اجرای نرم‌افزار کاربردی دیگر از طریق مقیاس‌بندی فرکانس به دست نمی‌آید، در عوض برنامه‌نویسان باید کد نرم‌افزار خود را موازی‌سازی کنند تا از قدرت محاسباتی فزاینده معماری‌های چند هسته‌ای استفاده کنند.[14]

قانون امدال و قانون گوستافسون

نمایش گرافیکی قانون امدال. سرعت یک برنامه از موازی سازی به مقداری از برنامه که می تواند موازی شود محدود می شود. به عنوان مثال، اگر بتوان 90% برنامه را موازی کرد، حداکثر سرعت تئوری با استفاده از محاسبات موازی 10 برابر خواهد بود بدون توجه به اینکه چند پردازنده استفاده می شود.

فرض کنید که یک کار دارای دو بخش مستقل A و B است. بخش B تقریباً 25٪ از زمان کل محاسبه را می گیرد. با کار بسیار سخت، ممکن است فرد بتواند این قسمت را 5 برابر سریعتر بسازد، اما این تنها زمان کل محاسبات را کمی کاهش می دهد. در مقابل، ممکن است نیاز باشد که کار کمتری انجام شود تا قسمت A دو برابر سریعتر باشد. این امر محاسبات را بسیار سریع‌تر از بهینه‌سازی بخش B می‌کند، حتی اگر سرعت بخش B با نسبت بیشتر باشد (5 برابر در مقابل 2 برابر).

در حالت بهینه، افزایش سرعت حاصل از موازی سازی خطی خواهد بود – دوبرابر کردن تعداد عناصر پردازش باید زمان اجرا را به نصف کاهش دهد و دوبرابر کردن آن برای بار دوم باید دوباره زمان اجرا را به نصف کاهش دهد. با این حال، تعداد بسیار کمی از الگوریتم های موازی به سرعت بهینه دست می یابند. اکثر آنها برای تعداد کمی از عناصر پردازشی دارای یک سرعت تقریباً خطی هستند که برای تعداد زیادی از عناصر پردازشی به یک مقدار ثابت تبدیل می شود.

← مرکز محاسبات سریع شبیه‌سازان امیرکبیر  →

اینجا کلیک کنید!

[/av_textblock]

[av_button label=’اجاره ابررایانه از شبیه‌سازان امیرکبیر’ icon_select=’no’ icon=’ue800′ font=’entypo-fontello’ link=’post,7711′ link_target=” size=’x-large’ position=’center’ label_display=” title_attr=’برای اجاره کردن سرور محاسباتی کلیک کنید!’ color_options=’color_options_advanced’ color=’theme-color’ custom_bg=’#444444′ custom_font=’#ffffff’ btn_color_bg=’custom’ btn_custom_bg=’#ff0000′ btn_color_bg_hover=’custom’ btn_custom_bg_hover=’#ff9d0a’ btn_color_font=’custom’ btn_custom_font=’#ffffff’ id=” custom_class=” template_class=” av_uid=” sc_version=’1.0′ admin_preview_bg=”]

[/av_one_full][/av_section]