MULTIPROCESSING: WORAUS ES BESTEHT, TYPEN, ANFORDERUNGEN, VORTEILE - TECHNOLOGIE - 2025

Das Multiprocessing , auf den Computer angewandt wird , ist eine Form des Betriebes eines Computers , wo es physisch mehr als ein Prozessor. Ziel ist es, bereit zu sein, verschiedene Teile eines Programms gleichzeitig auszuführen.

Diese mehreren Zentraleinheiten (CPUs) stehen in enger Kommunikation und teilen sich den Bus, den Speicher und andere Peripheriegeräte des Computers. Da mehrere Prozessoren verfügbar sind, können mehrere Prozesse gleichzeitig ausgeführt werden.

Quelle: Khazadum

Multiprocessing bezieht sich eher auf die Anzahl der CPU-Einheiten als auf die Anzahl der gleichzeitig ausgeführten Prozesse. Wenn die Hardware mehr als einen Prozessor bereitstellt, handelt es sich um Multiprozessor. Es ist die Fähigkeit des Systems, die Rechenleistung mehrerer Prozessoren zu nutzen.

Das Multiprozessorsystem ist sehr nützlich, wenn Sie eine Geschwindigkeit wünschen, die groß genug ist, um einen großen Datensatz zu verarbeiten. Diese Systeme werden hauptsächlich in Anwendungen wie Wettervorhersage, Satellitensteuerung usw. verwendet.

Diese Art von Multiprozessorsystem wurde zuerst in großen Computern oder Mainframes eingesetzt, bevor die Kosten gesenkt wurden, um die Integration in PCs sicherzustellen.

Was ist Multiprocessing?

Mit der Unterstützung eines Multiprozessorsystems können mehrere Prozesse parallel ausgeführt werden.

Angenommen, die Prozesse Pr1, Pr2, Pr3 und Pr4 warten darauf, ausgeführt zu werden. In einem einzelnen Prozessorsystem wird zuerst ein Prozess ausgeführt, dann der nächste, dann der andere und so weiter.

Bei der Mehrfachverarbeitung kann jedoch jeder Prozess zur Verarbeitung auf eine bestimmte CPU eingestellt werden.

Wenn es sich um einen Dual-Core-Prozessor mit zwei Prozessoren handelt, können zwei Prozesse gleichzeitig ausgeführt werden, sodass diese doppelt so schnell sind. In ähnlicher Weise ist ein Quad-Core-Prozessor viermal schneller als ein einzelner Prozessor.

Da jedem Prozessor eine bestimmte Funktion zugewiesen ist, können sie ihre Arbeit ausführen, den Befehlssatz an den nächsten Prozessor liefern und mit der Arbeit an einem neuen Befehlssatz beginnen.

Beispielsweise könnte ein größerer Prozessor "Slave" -Prozessoren verwenden, um verschiedene Reinigungsaufgaben auszuführen, wie beispielsweise die Speicherverwaltung.

In ähnlicher Weise können verschiedene Prozessoren verwendet werden, um Datenkommunikation, Speicher oder arithmetische Funktionen zu verwalten.

Unterschied zwischen Multiprocessing und Multiprogramming

Ein System verarbeitet mehrere Prozesse, indem es physisch mehr als einen Prozessor hat, und es kann mehrere Programme ausführen, wenn mehrere Prozesse gleichzeitig ausgeführt werden.

Daher besteht der Unterschied zwischen Multiprocessing und Multiprocessing darin, dass Multiprocessing mehrere Prozesse gleichzeitig auf mehreren Prozessoren ausführt, während Multiprocessing mehrere Programme im Hauptspeicher hält und sie gleichzeitig über eine einzelne CPU ausführt.

Das heißt, Multiprocessing erfolgt durch Parallelverarbeitung, während Multiprogramming erfolgt, wenn eine einzelne CPU von einem Prozess zu einem anderen wechselt.

Bedarf

Um das Multiprozessorsystem effektiv nutzen zu können, muss das Computersystem über Folgendes verfügen:

Prozessorunterstützung

Sie müssen über eine Reihe von Prozessoren verfügen, die diese in einem Multiprozessorsystem verwenden können.

Hauptplatinenhalterung

Ein Motherboard, das mehrere Prozessoren aufnehmen und handhaben kann. Dies bedeutet zusätzliche Sockel oder Steckplätze für zusätzliche Chips.

Betriebssystemunterstützung

Die gesamte Multiprozessor-Aufgabe wird vom Betriebssystem verwaltet, das die verschiedenen Aufgaben zuweist, die von den verschiedenen Prozessoren im System ausgeführt werden sollen.

Anwendungen, die für die Mehrfachverarbeitung entwickelt wurden, werden als zusammengefügt bezeichnet, was bedeutet, dass sie in kleinere Routinen unterteilt sind, die unabhängig voneinander ausgeführt werden können.

Auf diese Weise kann das Betriebssystem zulassen, dass diese Threads gleichzeitig auf mehr als einem Prozessor ausgeführt werden, was zu Mehrfachverarbeitung und besserer Leistung führt.

Arten der Mehrfachverarbeitung

Symmetrische Mehrfachverarbeitung

Bei dieser Art der Mehrfachverarbeitung haben alle Prozessoren eine gegenseitige Beziehung auf derselben Gleichheitsebene, dh es besteht keine Master-Slave-Beziehung zwischen ihnen.

Alle Prozessoren kommunizieren miteinander, da jeder eine Kopie desselben Betriebssystems enthält.

Ein Beispiel für das symmetrische Multiprozessorsystem ist die Encore-Version von Unix für den Multimax-Computer.

Asymmetrische Mehrfachverarbeitung

Bei dieser Art der Mehrfachverarbeitung gibt es einen Master-Prozessor, der allen anderen Prozessoren Anweisungen gibt und jedem eine zuvor definierte Aufgabe zuweist. Dies ist die wirtschaftlichste Option, um eine Master-Slave-Beziehung zwischen den Prozessoren aufrechtzuerhalten.

Diese Art der Mehrfachverarbeitung gab es nur, bis symmetrische Multiprozessoren eingeführt wurden.

Vorteil

Höhere Produktivität

Mit Multiprocessing haben Sie mehr Aufgaben in viel kürzerer Zeit erledigt.

Wenn mehrere Prozessoren zusammenarbeiten, erhöht sich die Systemleistung, indem die Anzahl der pro Zeiteinheit ausgeführten Prozesse erhöht wird.

Höhere Zuverlässigkeit

Wenn ein Prozessor ausfällt, erweist sich die Mehrfachverarbeitung als zuverlässiger, da in dieser Situation das System langsamer wird, aber nicht abstürzt. Diese Fähigkeit, trotz eines Fehlers weiterzuarbeiten, wird als würdevolle Verschlechterung bezeichnet.

Wenn beispielsweise ein Prozessor von insgesamt fünf ausfällt, schlägt der Job nicht fehl, aber die verbleibenden vier Prozessoren teilen sich die Arbeit des ausgefallenen Prozessors. Daher läuft das System 20% langsamer, anstatt vollständig abzustürzen.

Geld sparen

Diese Systeme können gegenüber Einzelprozessorsystemen langfristig Geld sparen, da die Prozessoren Netzteile, Peripheriegeräte und andere Geräte gemeinsam nutzen können.

Wenn es mehrere Prozesse gibt, die Daten gemeinsam nutzen, ist es besser, sie in Mehrprozessorsystemen zu programmieren, um die Daten gemeinsam zu nutzen, als unterschiedliche Computersysteme mit mehreren Kopien dieser Daten zu haben.

Nachteile

Höhere Anschaffungskosten

Obwohl Multiprozessorsysteme auf lange Sicht billiger sind als die Verwendung mehrerer Computersysteme, sind sie immer noch recht teuer.

Es ist viel billiger, ein einfaches System mit einem einzelnen Prozessor zu kaufen als ein Multiprozessorsystem.

Komplexes Betriebssystem

In Multiprozessorsystemen ist ein komplexeres Betriebssystem erforderlich.

Dies ist darauf zurückzuführen, dass mehrere Prozessoren Speicher, Geräte usw. gemeinsam nutzen. Die Verteilung der Ressourcen auf die Prozesse ist komplizierter als bei nur einem Prozessor.

Es wird viel Speicher benötigt

Alle Prozessoren im Multiprozessorsystem teilen sich den Hauptspeicher. Daher ist im Vergleich zu Einzelprozessorsystemen ein viel größerer Speicherpool erforderlich.

Verweise

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2. Tutorials Point (2019). Unterschied zwischen Multitasking, Multithreading und Multiprocessing. Entnommen aus: tutorialspoint.dev.
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4. Techopedia (2019). Multiprozessor. Entnommen aus: deckenpedia.com.
5. Kristi Castro (2018). Multiprozessorsysteme. Tutorials Point. Entnommen aus: tutorialspoint.com.