İçeriğe atla

Çoklu işleme

Columbia süper bilgisayarı çoklu işlemeye güzel bir örnektir.

Çoklu işleme, iki veya daha fazla işlemcinin bir araya getirilerek, işlenmesi gereken buyruğun daha hızlı bir şekilde işlenmesini sağlamaya yönelik bir tasarımdır. Çoklu işlemcilerin tek başına bir işlemciden daha hızlı olması beklenir. İşlemci tasarımında oluşan zorluklar çoklu işlemcileri zorunlu kılmıştır. Grace Hopper bu konu ile ilgili olarak "Eğer bir öküz işi yapamıyorsa, öküzü büyütmek yerine iki öküz kullandılar" demiştir.[1]

Çoklu işlemcileri tasarlamadaki en önemli sorunlarda birisi bu işlemcilerin eşzamanlı olarak nasıl çalışacaklarını bulmaktır. Bir araya getirilen işlemciler arasında aşağıdaki iki bağlantı vardır

  • İletişim
  • Fiziksel bağ

İşlemci zamanlaması

İşlemciler bir veriyolunu ortak kullanabileceği gibi ağ üzerinden de eşzamanlı olarak çalışabilirler. Bir veriyolu üzerine işlemciler doğrudan ya da çapraz olarak bağlanabilirler. Doğru bağlama, aynı anda sadece bir işlemcinin bilgi aktarımına izin verdiği için yavaştır. Çapraz bağlama çok daha hızlı olmasına rağmen maliyeti çok daha yüksektir.

Birden fazla bilgisayar ağ yolu ile birbirlerine bağlanıp işlemcileri tek bir işlemci gibi kullanılabilir. Bu durumda işlemciler arasındaki haberleşme anuyumlu (synchronous) veya zamanuyumsuz (asynchronous) olarak yapılabilir. Anuyumlu sistemlerde bir ortak saat yardımıyla işlemler gerçekleştirilir. Zamanuyumsuz sistemlerde ise ortak bir saate gerek yoktur. Bilgiler "tokalaşma" ile iletilir. Zamanuyumsuz sistemler, anuyumlu sistemlere göre ne kadar hızlı olsalar da bilginin aktarımı sırasında kayıplar oluşabilir.

Başarım

Çok sayıda işlemciyi bir araya getirmenin başarımı ne kadar arttıracağı önemli bir sorudur. Diyelim ki H(n) n kadar işlemcinin bir araya getirilmesi sonucu oluşan hızlanmayı göstersin. Bu durumda H(n) = Tek bir işlemci kullanlığında işlem süresi / Çoklu işlemci kullanıldığındda işlem süresi olarak ifade edilebilir. Bir diğer soru n işlemcinin ne kadar etkin kullanıldığıdır. E(n) etkinliği göstermek üzere E(n) = (H(n)/n) * %100 şeklinde olacaktır.

Ayrıca bakınız

Kaynakça

  1. ^ "1". 2 Ekim 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 19 Aralık 2007. 

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Merkezî işlem birimi</span> bir bilgisayar programının talimatlarını, talimatlar tarafından belirtilen temel aritmetik, mantıksal, kontrol ve giriş/çıkış (G/Ç) işlemlerini gerçekleştirerek yürüten ve diğer bileşenleri koordine eden bir bilgisayar içindeki elektro

Merkezî işlem birimi, dijital bilgisayarların veri işleyen ve yazılım komutlarını gerçekleştiren bölümüdür. Çalıştırılmakta olan yazılımın içinde bulunan komutları işler. Mikroişlemciler ise tek bir yonga içine yerleştirilmiş bir merkezî işlem birimidir. 1970'lerin ortasından itibaren gelişen mikroişlemciler ve bunların kullanımı, günümüzde MİB teriminin genel olarak mikroişlemciler yerine de kullanılması sonucunu doğurmuştur.

<span class="mw-page-title-main">Ethernet</span> Bilgisayar ağı teknolojisi

Ethernet, Yerel ağlar için kullanılan Veri Çerçevesi tabanlı bilgisayar ağı teknolojileri ailesi. Kelimenin kökeni etherden gelmektedir. OSI ağ modelinin Fiziksel katmanı için Veri bağlantısı katmanı/ Ortam erişim kontrolü üzerinden ağ erişimi yoluyla bir dizi kablolama ve sinyalleşme standardı ve ortak bir adresleme formatı tanımlar.

<span class="mw-page-title-main">Intel 80286</span>

Intel 80286 veya i286, 8086/8088'dan sonraki intel işlemcisidir.

Paralel hesaplama ya da Koşut hesaplama, aynı görevin, sonuçları daha hızlı elde etmek için çoklu işlemcilerde eş zamanlı olarak işletilmesidir. Bu fikir, problemlerin çözümünün ufak görev parçalarına bölünmesi ve bunların eş zamanlı olarak koordine edilmesine dayanır. Paralel hesaplama ile performans artar, büyük sorunlar daha az sürede çözülür ve bilimdeki gelişmeler paralel hesaplamaya gereksinim duyar.

<span class="mw-page-title-main">İş parçacığı</span>

İş parçacığı, bilgisayar biliminde, bir işin eş zamanlı olarak işlenen her bir bölümüdür. İş parçacığı ve işlem arasındaki fark bir işletim sisteminden diğerine değişmekle birlikte genel olarak iş parçacığının oluşturuluşu ve kaynakların paylaşılmasıdır. İşlemler, birçok iş parçacığı oluşturup sonlandırabilir, iş parçacıkları da ortak bellek kullanabilirler. Çoğu durumda iş parçacıkları işlemlerin içinde yer alır, onları oluştururlar. Çoklu iş parçacıkları paralel olarak pek çok bilgisayar sisteminde uygulanabilir. Tek işlemci kullanıldığında çok iş parçacıklı uygulama, zaman dilimlemesiyle gerçekleştirilir; tek işlemci, farklı iş parçacıkları arasında çok hızlı geçiş yapar ve bu durumda işlemler gerçekte olmasa da eş zamanlı çalışıyormuş gibi görünür. Çok işlemcili sistemlerde farklı iş parçacıkları, farklı işlemciler üzerinde eş zamanlı olarak çalışabilir.

<span class="mw-page-title-main">PowerPC</span>

PowerPC, AIM olarak bilinen Apple-IBM-Motorola ittifakının 1991'de geliştirdiği bir RISC mikroişlemcisidir. Genel olarak kişisel bilgisayarlar içindir. PowerPC merkezi işlem birimleri (CPU) gömülü (embedded) ve yüksek performans işlemcileri olduğu için popüler olmuştur. PowerPC 1990'da AIM' in ve PReP'in temel taşı oldu, fakat mimari Apple'ın Macintosh'unun 1994–2006 modellerinde daha başarılı bulundu.

NUMA, Düzensiz Bellek Erişimi veya Düzensiz Bellek MimarisiNon-Uniform Memory Access veya Non-Uniform Memory Architecture” (NUMA) çok işlemcililerde bellek erişim zamanının belleğin işlemci üzerindeki yerine bağlı olduğu bir bilgisayar belleği tasarımıdır. NUMA altında bir işlemci kendi yerel belleğine yerel olmayan bellekten daha hızlı bir şekilde ulaşır, diğer bir ifadeyle, bir başka işlemcinin yerel belleğinden veya işlemciler arasında paylaşılan bellekten daha hızlı erişir.

Boru hattı yöntemi bilgisayar mimarisi ve diğer sayısal ürünlerin tasarımında başarımı artırmak için uygulanan bir yöntemdir. Komutları, boru hattı yöntemi ile işleyip daha kısa süre içinde bitmesini sağlar. Asıl amacı saat sıklığını artırarak başarımı artırmaktır. Farklı kaynakları aynı anda, farklı işler tarafından kullanarak çalışır.

<span class="mw-page-title-main">Bilgisayar mimarisi</span>

Bilgisayar mimarisi, en küçüğe ve en başarılıya ulaşmayı hedeflerken aynı zamanda maliyeti de göz önünde bulundurduğu için sanat ve bilimin ortak buluştuğu nokta olarak da tanımlanır. Bilgisayar Mimarisi, bilgisayar parçalarının iç yapıları ve aralarındaki haberleşme bağlantıları ile ilgilidir.

<span class="mw-page-title-main">Merkezî işlem birimi tasarımı</span>

Merkezî işlem birimi tasarımı bilgisayarın temel bileşenlerinden birisi olan Merkezî işlem birimini (MİB) etkin kullanmayı yönelik bir tasarımdır. MİB bilgisayar donanımının temel bileşenlerinden birisidir. İşlemcisi olmayan bir bilgisayar düşünülemez. Bu yüzden işlemcinin tasarımı ne kadar iyi olursa sistem de o derece hızlı olacaktır. İşlemciyi hızlandırmanın değişik yolları vardır. Bunlardan bazıları:

  1. Buyrukların paralel çalışmasını sağlamak
  2. Çok vuruşluk işlemciler kullanmak
  3. Boru hattı kullanmak
  4. Çoklu işleme kullanmak
<span class="mw-page-title-main">Itanium işlemcisi</span>

Itanium işlemcisi, Intel firmasının 64-bit işlemci ailesinden olup IA-64 mimarisi kullanan işlemcilerinin devamı olarak bilinir. Itanium ve Itanium2 olarak sunulan bu işlemci ilk olarak Ekim 2001'de piyasaya sürülmüştür. Itanium işlemcilerin asıl hedefi yüksek performansa sahip bilgisayarlardı. Bu işlemcinin mimarisinin gelişimi ilk olarak Hewlett-Packard tarafından yapılmıştır ve devamında ise Intel ve Hewlett-Packard ortak olarak birlikte gerçek Itanium mimarisini geliştirmişlerdir.

Sanal bellek, fiziksel belleğin görünürdeki miktarını arttırarak uygulama programına (izlence) fiziksel belleğin boyutundan bağımsız ve sürekli bellek alanı sağlayan bilgisayar tekniğidir. Ana belleğin, diskin (ikincil saklama) önbelleği (cache) gibi davranmasıyla; yani disk yüzeyini belleğin bir uzantısıymış gibi kullanmasıyla gerçekleştirilir. Ancak gerçekte, yalnızca o anda ihtiyaç duyulan veri tekerden ana belleğe aktarılıyor olabilir. Günümüzde genel amaçlı bilgisayarların işletim sistemleri çoklu ortam uygulamaları, kelime işlemcileri, tablolama uygulamaları gibi sıradan uygulamalar için sanal bellek yöntemi kullanılmaktadır.

Çok çekirdekli işlemci, ikiden fazla işlemciden (çekirdek) oluşan bir hesaplama birimi. Bilgisayarlarda temel komut kümesi işlemlerini gerçekleştirir.

<span class="mw-page-title-main">ARPANET</span> Dünyanın ilk paket dağıtımı ağı

ARPANET,, bir bilgisayar ağıdır ve ilk olarak 1968'den itibaren Amerika Birleşik Devletleri Hava Kuvvetleri adına Massachusetts Teknoloji Enstitüsü ve ABD Savunma Bakanlığı liderliğindeki küçük bir araştırmacı grubu tarafından geliştirilmiştir. Günümüz internetinin öncüsüdür. Paul Baran ve Donald Watts Davies, ARPANET'in geliştirilmesinde iletişim için temel olarak kullanılan kısmî ağ düzeni ve paket şifreleme ağlar alanında önemli bulgular sağlamıştır.

<span class="mw-page-title-main">Gustafson yasası</span>

Gustafson yasası, yeterince büyük bir sorunun verimli bir biçimde koşutlaştırılabileceğini öngören bir bilgisayar mühendisliği yasasıdır. 1988 yılında John L. Gustafson'un geliştirdiği bu kural, bir programın koşutluk derecesine bağlı olarak ne ölçüde hızlandırılabileceğini belirleyen Amdahl yasası ile yakından ilintilidir.

<span class="mw-page-title-main">Hyper-V</span>

Hyper-V, Microsoft Hyper-V, Viridian kod adındaki ve önceleri Windows Sunucu Sanallaştırma olarak bilinen, x64 bilgisayarlar için hypervisor tabanlı bir sanallaştırma sistemidir. Birden fazla sunucu rolünü tek bir fiziksel ana makinede çalışan ayrı sanal makineler olarak birleştirerek sunucu donanımı yatırımlarını iyileştirmek için bir araç sağlar. Hyper-V ayrıca, Windows haricinde Linux gibi işletim sistemleri de dahil olmak üzere birden fazla işletim sistemini verimli bir şekilde tek bir sunucuda çalıştırmak ve 64-bit bilgi işlemin gücünden faydalanmak için de kullanılabilir.Windows Server 2008'in belirli x64 sürümleriyle birlikte Hyper-V'nin bir betası sevk edilmiş ve kesinleşmiş sürüm 26 Haziran 2008'de piyasaya çıkmıştır. Yeni çıkacak olan Windows Server 2012® Hyper-V® ile de birden fazla işletim sisteminin paralel olarak aynı sunucu üzerinde çalıştırılmasını sağlamaktadır.

<span class="mw-page-title-main">Çoklu kullanım</span>

Çoklu kullanım özelliğine sahip bilgisayarlar birden fazla iş parçacığını donanım desteği sayesinde çalıştırabilir. Çoklu işlem yapabilen sistemlerden gelişen bu yöntem tek bir çekirdeğin kaynaklarını paylaşmak zorundadır. Bu kaynaklar: aritmetik mantık birimi, yazmaçlar (registers), işlemci ön belleği ve adres dönüştürme ön belleğidir. Çoklu işlem yapabilen sistemlerde, işlem birimlerinin tamamı ayrı çekirdeklerde olmasına rağmen, çoklu kullanım tek bir çekirdeğin kullanılabilirliğini iş-parçacığı seviyesinde ve buyruk düzeyinde daha verimli hale getirir. Bu iki teknik birbirini tamamlayan tekniklerdir.

<span class="mw-page-title-main">İşlem yönetimi</span>

İşlem yönetimi günümüz işletim sistemlerinin önemli bir parçasıdır. İşletim sisteminin işlemlere yer alması, aralarında haberleşmeyi sağlaması onun önemli görevlerindendir. İşletim sistemi kaynakları işlemlere göre ayırmalı, işlemleri veri aktarımı ve paylaşımına uygun hale getirmeli, her işlemin kaynağını diğer işlemlerden korumalı ve işlemler arası senkronizyonu sağlamalıdır. Bunları yapabilmek için işletim sistemi her işlem için o işlemin mevkisini ve sahipibi tanımlayan ve işletim sistemini her veriği üzerinde kontrol uyguladığı bir veri yapısı sağlamalıdır.

<span class="mw-page-title-main">Storage area network</span>

Storage area network (SAN), Türkçe literatüründeki adı ile Depolama alan ağı; büyük ağ kullanıcılarına hizmet vermek üzere veritabanı sunucuları ile birlikte farklı tipteki veri depolama cihazlarını birbirine bağlayan ve bu cihazlar arasında veri alışverişine olanak veren özel amaçlı, yüksek hızlı bir ağdır. Bir depolama alan ağı, yönetim katmanına fiziksel bağlantılar sağlayan ve aynı zamanda bilgisayar sistemlerini, depo birimlerini ve bu birimlerin aralarındaki bağlantıları düzenleyen bir iletişim altyapısından oluşmaktadır.

<span class="mw-page-title-main">Önbellek tutarlılığı</span>

Ön bellek tutarlılığı, paylaşılan kaynağın yerel ön belleğinde kaydedilen verinin tutarlılığını ifade eder. Bir bilgisayar sistemindeki istemciler ortak bir bellek kaynağının ön belleğini kullandıklarında, tutarsız verilerle ilgili sorunlar ortaya çıkabilir. Bu, bilhassa, çoklu işleme yapan sistemlerdeki merkezi işlem birimi için geçerlidir.