المعالجة المتعددة: ما تتكون منه ، أنواعها ، متطلباتها ، مزاياها - تقنية - 2026

تعد المعالجة المتعددة ، المطبقة على الكمبيوتر ، شكلاً من أشكال تشغيل الكمبيوتر حيث يكون فعليًا أكثر من معالج واحد. الهدف هو أن تكون على استعداد لتشغيل أجزاء مختلفة من البرنامج في نفس الوقت.

هذه وحدات المعالجة المركزية المتعددة (وحدات المعالجة المركزية) على اتصال وثيق ، وتشترك في الناقل والذاكرة والأجهزة الطرفية الأخرى للكمبيوتر. نظرًا لتوفر معالجات متعددة ، يمكن تشغيل العديد من العمليات في نفس الوقت.

المصدر: خزادوم

تشير المعالجة المتعددة إلى عدد وحدات وحدة المعالجة المركزية ، بدلاً من عدد العمليات التي تعمل في وقت واحد. إذا كان الجهاز يوفر أكثر من معالج ، فهذا يعد معالجة متعددة. إنها قدرة النظام على تسخير القوة الحاسوبية للمعالجات المتعددة.

يعد نظام المعالجة المتعددة مفيدًا جدًا عندما تريد الحصول على سرعة عالية كافية لمعالجة مجموعة كبيرة من البيانات. تستخدم هذه الأنظمة في الغالب في تطبيقات مثل التنبؤ بالطقس والتحكم في الأقمار الصناعية وما إلى ذلك.

ظهر هذا النوع من أنظمة المعالجة المتعددة لأول مرة في أجهزة الكمبيوتر الكبيرة أو الحواسيب المركزية ، قبل تقليل تكلفته لضمان إدراجه في أجهزة الكمبيوتر الشخصية.

ما هي المعالجة المتعددة؟

بدعم من نظام متعدد المعالجات ، يمكن تنفيذ عدة عمليات بالتوازي.

افترض أن العمليات Pr1 و Pr2 و Pr3 و Pr4 تنتظر تنفيذها. في نظام معالج واحد ، سيتم تشغيل عملية واحدة أولاً ، ثم التالية ، ثم الأخرى ، وهكذا.

ومع ذلك ، مع المعالجة المتعددة ، يمكن تعيين كل عملية على وحدة معالجة مركزية معينة للمعالجة.

إذا كان معالجًا ثنائي النواة ، مع معالجين ، فيمكن تنفيذ عمليتين في وقت واحد ، وبالتالي ستكون أسرع مرتين. وبالمثل ، سيكون المعالج رباعي النواة أسرع بأربع مرات من معالج واحد.

نظرًا لتعيين وظيفة محددة ليتم تنفيذها بواسطة كل معالج ، سيكونون قادرين على تنفيذ عملهم ، وتسليم مجموعة التعليمات إلى المعالج التالي ، والبدء في العمل على مجموعة جديدة من التعليمات.

على سبيل المثال ، يمكن للمعالج الأكبر استخدام معالجات "تابعة" لأداء مهام التنظيف المختلفة ، مثل إدارة الذاكرة.

وبالمثل ، يمكن استخدام معالجات مختلفة لإدارة اتصالات البيانات أو تخزين الذاكرة أو الوظائف الحسابية.

الفرق بين المعالجة المتعددة والبرمجة المتعددة

يقوم النظام بمعالجة متعددة من خلال وجود أكثر من معالج واحد فيزيائيًا ، ويمكن أن يكون متعدد البرامج عندما يكون لديه عمليات متعددة تعمل في وقت واحد.

لذلك ، فإن الاختلاف بين المعالجة المتعددة والمعالجات المتعددة هو أن المعالجة المتعددة تدير عمليات متعددة في نفس الوقت على معالجات متعددة ، بينما تحافظ المعالجة المتعددة على برامج متعددة في الذاكرة الرئيسية وتقوم بتشغيلها في وقت واحد من خلال وحدة معالجة مركزية واحدة.

أي أن المعالجة المتعددة تحدث من خلال المعالجة المتوازية ، بينما تحدث البرمجة المتعددة عندما تنتقل وحدة المعالجة المركزية الواحدة من عملية إلى أخرى.

المتطلبات

من أجل استخدام نظام المعالجة المتعددة بشكل فعال ، يجب أن يحتوي نظام الكمبيوتر على ما يلي:

دعم المعالج

يجب أن يكون لديك مجموعة من المعالجات التي لديها القدرة على استخدامها في نظام متعدد المعالجات.

قوس اللوحة الأم

لوحة أم قادرة على احتواء ومعالجات متعددة. وهذا يعني وجود مآخذ أو فتحات إضافية للرقائق المضافة.

دعم نظام التشغيل

تتم إدارة مهمة المعالجة المتعددة بالكامل بواسطة نظام التشغيل ، والذي يقوم بتعيين المهام المختلفة التي يتعين على المعالجات المختلفة في النظام تنفيذها.

يقال إن التطبيقات المصممة للاستخدام في المعالجات المتعددة مخيطة ، مما يعني أنها مقسمة إلى إجراءات أصغر يمكن تشغيلها بشكل مستقل.

يتيح ذلك لنظام التشغيل السماح لهذه الخيوط بالعمل على أكثر من معالج في وقت واحد ، مما يؤدي إلى معالجة متعددة وأداء أفضل.

أنواع المعالجات المتعددة

المعالجة المتعددة المتماثلة

في هذا النوع من المعالجة المتعددة ، جميع المعالجات لها علاقة متبادلة على نفس المستوى من المساواة ، أي أنه لا توجد علاقة السيد والعبد بينهما.

تتواصل جميع المعالجات مع بعضها البعض ، حيث يحتوي كل منها على نسخة من نفس نظام التشغيل.

مثال على نظام المعالجة المتعددة المتماثل هو إصدار Encore من Unix للكمبيوتر Multimax.

المعالجة المتعددة غير المتماثلة

في هذا النوع من المعالجة المتعددة ، يوجد معالج رئيسي يعطي تعليمات لجميع المعالجات الأخرى ، ويعين لكل منها مهمة محددة مسبقًا. هذا هو الخيار الأكثر اقتصادا ، مع الحفاظ على علاقة السيد والعبد بين المعالجات.

كان هذا النوع من المعالجة المتعددة موجودًا فقط حتى تم تقديم المعالجات المتعددة المتماثلة.

مميزات

زيادة الإنتاجية

مع المعالجة المتعددة سيكون لديك المزيد من المهام المكتملة في فترة زمنية أقصر بكثير.

إذا عملت عدة معالجات معًا ، فإن أداء النظام يرتفع عن طريق زيادة عدد العمليات المنفذة لكل وحدة زمنية.

موثوقية أعلى

عندما يفشل المعالج ، يتبين أن المعالجة المتعددة أكثر موثوقية ، لأنه في هذه الحالة سيتباطأ النظام ، لكنه لن يتعطل. تُعرف هذه القدرة على مواصلة العمل على الرغم من الفشل بالتدهور الرشيق.

على سبيل المثال ، إذا فشل معالج واحد من إجمالي خمسة ، فلن تفشل المهمة ، لكن المعالجات الأربعة المتبقية ستشترك في عمل المعالج الفاشل. لذلك ، سيعمل النظام بشكل أبطأ بنسبة 20٪ بدلاً من الانهيار التام.

توفير المال

يمكن لهذه الأنظمة تحقيق وفورات طويلة الأجل في الأموال على أنظمة المعالج الواحد لأن المعالجات يمكنها مشاركة مصادر الطاقة والأجهزة الطرفية والأجهزة الأخرى.

إذا كانت هناك عمليات متعددة تشترك في البيانات ، فمن الأفضل برمجتها في أنظمة معالجة متعددة لمشاركة البيانات ، بدلاً من امتلاك أنظمة كمبيوتر مختلفة بنسخ متعددة من تلك البيانات.

سلبيات

تكلفة شراء أعلى

على الرغم من أن أنظمة المعالجة المتعددة أرخص على المدى الطويل من استخدام أنظمة كمبيوتر متعددة ، إلا أنها لا تزال باهظة الثمن.

إن شراء نظام بسيط بمعالج واحد أرخص بكثير من شراء نظام متعدد المعالجات.

نظام تشغيل معقد

مطلوب نظام تشغيل أكثر تعقيدًا في أنظمة المعالجة المتعددة.

هذا بسبب وجود معالجات متعددة تشترك في الذاكرة والأجهزة وما إلى ذلك. يعتبر توزيع الموارد على العمليات أكثر تعقيدًا مما لو كان هناك معالج واحد فقط.

مطلوب قدر كبير من الذاكرة

تشترك جميع المعالجات في نظام المعالجة المتعددة في الذاكرة الرئيسية. لذلك ، يلزم وجود تجمع ذاكرة أكبر بكثير مقارنة بأنظمة المعالج الفردي.

المراجع

1. دينيش ثاكور (2019). تعريف نظام التشغيل متعدد المعالجات. ملاحظات الكمبيوتر الإلكتروني مأخوذة من: ecomputernotes.com.
2. نقطة الدروس (2019). الفرق بين تعدد المهام وتعدد العمليات والمعالجات المتعددة. مأخوذة من: tutorialspoint.dev.
3. موسوعة بريتانيكا (2019). المعالجة المتعددة. مأخوذة من: britannica.com.
4. تيكوبيديا (2019). متعدد المعالجات. مأخوذة من: ceilingpedia.com.
5. كريستي كاسترو (2018). أنظمة المعالجات المتعددة. نقطة الدروس. مأخوذة من: tutorialspoint.com.