تعدد العمليات مقابل المعالجة المتعددة - الفرق بينهما
ناثانيال بروكس
الفرق الرئيسي بين تعدد العمليات والمعالجة المتعددة
- يحتوي نظام المعالجة المتعددة على أكثر من معالجين في حين أن تقنية Multithreading هي تقنية تنفيذ برنامج تسمح لعملية واحدة بالحصول على مقاطع برمجية متعددة
- تعمل المعالجة المتعددة على تحسين موثوقية النظام أثناء عملية المعالجة المتعددة، حيث يعمل كل مؤشر ترابط بالتوازي مع بعضها البعض.
- تساعدك المعالجة المتعددة على زيادة قوة الحوسبة بينما تساعدك المعالجة المتعددة على إنشاء مؤشرات ترابط حوسبة لعملية واحدة
- في المعالجة المتعددة، يكون إنشاء العملية بطيئًا ومحددًا بالموارد، بينما في البرمجة المتعددة، يكون إنشاء سلسلة عمليات اقتصاديًا في الوقت والموارد.
- تتجنب تقنية تعدد العمليات التخليل، بينما تعتمد المعالجة المتعددة على تخليل الكائنات في الذاكرة لإرسالها إلى عمليات أخرى.
- يستغرق نظام المعالجة المتعددة وقتًا أقل بينما تستغرق معالجة المهام وقتًا معتدلًا.
ما هي المعالجة المتعددة؟
يحتوي نظام المعالجة المتعددة على أكثر من معالجين. تتم إضافة وحدات المعالجة المركزية (CPUs) إلى النظام مما يساعد على زيادة سرعة حوسبة النظام. تحتوي كل وحدة معالجة مركزية على مجموعتها الخاصة من السجلات والذاكرة الرئيسية.
ومع ذلك، نظرًا لأن كل وحدة معالجة مركزية منفصلة، فقد يحدث ألا يكون لدى إحدى وحدات المعالجة المركزية أي شيء لمعالجته. وقد يظل أحد المعالجات خاملاً، وقد يكون الآخر مثقلًا بالعمليات المحددة. وفي مثل هذه الحالة، تتم مشاركة العملية والموارد بشكل ديناميكي بين المعالجات.
ما هو تعدد؟
تعدد مؤشرات الترابط هو أسلوب تنفيذ برنامج يسمح لعملية واحدة بالحصول على أجزاء متعددة من التعليمات البرمجية (مثل الخيوط). كما أنه يعمل بشكل متزامن ضمن "سياق" تلك العملية. التطبيقات متعددة الخيوط هي التطبيقات التي تحتوي على خيطين أو أكثر يتم تشغيلهما بشكل متزامن. ولذلك، فإنه يعرف أيضا باسم التزامن.
خصائص المعالجة المتعددة
فيما يلي الميزات الأساسية للمعالجة المتعددة:
- يتم تصنيف المعالجات المتعددة وفقًا لطريقة تنظيم ذاكرتها.
- تعمل المعالجة المتعددة على تحسين موثوقية النظام
- يمكن للمعالجة المتعددة تحسين الأداء عن طريق تحليل البرنامج إلى مهام قابلة للتنفيذ متوازية.
خصائص تعدد الخيوط
فيما يلي جوانب مهمة لتعدد مؤشرات الترابط:
- في عملية تعدد مؤشرات الترابط، يتم تشغيل كل مؤشر ترابط بالتوازي مع بعضها البعض.
- المواضيع لا تسمح لك بفصل منطقة الذاكرة. ولذلك فهو يوفر الذاكرة ويقدم أداء أفضل للتطبيق
الفرق بين المعالجة المتعددة وتعدد الخيوط
فيما يلي اختلافات مهمة بين Multithreading و Multiprocessing
| معامل | المعالجة المتعددة | خاصية تعدد |
|---|---|---|
| Basic | تساعدك المعالجة المتعددة على زيادة قوة الحوسبة. | تساعدك تقنية Multithreading على إنشاء مؤشرات ترابط حوسبة لعملية واحدة لزيادة قوة الحوسبة. |
| التنفيذ | يسمح لك بتنفيذ عمليات متعددة في وقت واحد. | يتم تنفيذ سلاسل عمليات متعددة لعملية واحدة بشكل متزامن. |
| تبديل وحدة المعالجة المركزية | في تعدد العمليات، يتعين على وحدة المعالجة المركزية التبديل بين برامج متعددة بحيث يبدو الأمر كما لو أن برامج متعددة تعمل في نفس الوقت. | في تعدد العمليات، يتعين على وحدة المعالجة المركزية التبديل بين عمليات متعددة لإظهار أن جميع العمليات تعمل في نفس الوقت. |
| خلق | إن إنشاء العملية بطيء ومخصص للموارد. | يعد إنشاء الخيط أمرًا اقتصاديًا في الوقت والموارد. |
| تصنيف | يمكن أن تكون المعالجة المتعددة متماثلة أو غير متماثلة. | لم يتم تصنيف تعدد مؤشرات الترابط. |
| ذاكرة | تقوم المعالجة المتعددة بتخصيص ذاكرة وموارد منفصلة لكل عملية أو برنامج. | تشترك مؤشرات الترابط المتعددة التي تنتمي إلى نفس العملية في نفس الذاكرة والموارد مثل تلك الخاصة بالعملية. |
| تخليل الأشياء | تعدد الخيوط يتجنب التخليل. | تعتمد المعالجة المتعددة على تخليل الكائنات في الذاكرة لإرسالها إلى عمليات أخرى. |
| البرنامج | يسمح نظام المعالجة المتعددة بتنفيذ برامج ومهام متعددة. | يقوم نظام تعدد العمليات بتنفيذ عدة سلاسل عمليات لنفس العمليات أو لعمليات مختلفة. |
| الوقت المستغرق | Less يستغرق الوقت لمعالجة المهمة. | يتم أخذ قدر معتدل من الوقت لمعالجة المهمة. |
الاستفادة من المعالجة المتعددة
فيما يلي سلبيات/إيجابيات المعالجة المتعددة:
- أكبر ميزة للنظام متعدد المعالجات هي أنه يساعدك على إنجاز المزيد من العمل في فترة أقصر.
- عادة ما يكون الرمز واضحًا.
- يستفيد من وحدة المعالجة المركزية والنوى المتعددة
- يساعدك على تجنب قيود GIL لـ CPython
- قم بإزالة عناصر المزامنة الأساسية إلا إذا كنت تستخدم ذاكرة مشتركة.
- العمليات الفرعية في الغالب قابلة للمقاطعة/القتل
- يساعدك على إنجاز العمل في فترة أقصر.
- يجب استخدام هذه الأنواع من الأنظمة عند الحاجة إلى سرعة عالية جدًا لمعالجة حجم كبير من البيانات.
- توفر أنظمة المعالجة المتعددة المال مقارنة بأنظمة المعالج الواحد حيث يمكن للمعالجات مشاركة الأجهزة الطرفية ومصادر إمداد الطاقة.
ميزة تعدد الخيوط
فيما يلي إيجابيات/فوائد تعدد العمليات:
- المواضيع تشترك في نفس مساحة العنوان
- المواضيع خفيفة الوزن ولها مساحة ذاكرة منخفضة
- تكلفة الاتصال بين المواضيع منخفضة.
- يعد الوصول إلى حالة الذاكرة من سياق آخر أسهل
- يسمح لك بإنشاء واجهات مستخدم سريعة الاستجابة بسهولة
- خيار مثالي للتطبيقات المرتبطة بالإدخال/الإخراج
- يستغرق وقتًا أقل للتبديل بين خيطين داخل الذاكرة المشتركة ووقتًا للإنهاء
- تعد سلاسل العمليات أسرع في البدء من العمليات وأيضًا أسرع في تبديل المهام.
- تشترك جميع سلاسل العمليات في تجمع ذاكرة العمليات وهو أمر مفيد للغاية.
- يستغرق إنشاء سلسلة رسائل جديدة في العملية الحالية وقتًا أقل من العملية الجديدة
عيوب المعالجة المتعددة
فيما يلي سلبيات/عيوب استخدام نظام التشغيل متعدد المعالجات
- IPC (الاتصال بين العمليات) معقد للغاية مع المزيد من الحمل
- لديه مساحة ذاكرة أكبر
مساوئ تعدد الخيوط
فيما يلي سلبيات/عيوب استخدام نظام تعدد مؤشرات الترابط:
- نظام تعدد مؤشرات الترابط غير قابل للمقاطعة/القتل
- إذا لم يتم اتباع نموذج قائمة الأوامر ومضخة الرسائل، فإن الاستخدام اليدوي للمزامنة يصبح ضروريًا
- عادة ما يكون من الصعب فهم الكود ويزيد من احتمالية زيادة ظروف السباق بشكل كبير
