Die Fähigkeit einer Anwendung, bei Bedarf mehrere Prozessoren (oder Kerne innerhalb eines Prozessors) zu verwenden, basiert auf mehreren wichtigen Mechanismen, die zusammenarbeiten:
1. Betriebssystemunterstützung: Das Betriebssystem (OS) spielt eine entscheidende Rolle. Es bietet die Infrastruktur für die Verwaltung mehrerer Prozesse und Threads und die Planung ihrer Ausführung über verfügbare Prozessoren. Dies beinhaltet Funktionen wie:
* Multitasking: Die Fähigkeit, mehrere Programme gleichzeitig auszuführen.
* Multithreading: Die Fähigkeit, ein einzelnes Programm in mehrere Threads zu unterteilen, die parallel ausgeführt werden können.
* Prozessplanung: Algorithmen, die entscheiden, welcher Prozess oder Thread zu einem bestimmten Zeitpunkt auf dem Prozessor ausgeführt wird.
* Kommunikation zwischenprozess (IPC): Mechanismen, mit denen unterschiedliche Prozesse oder Fäden Daten austauschen und ihre Aktivitäten koordinieren können.
2. Programmiersprache und Bibliotheken: Die Anwendung selbst muss so geschrieben werden, dass sie mehrere Prozessoren nutzen kann. Dies beinhaltet typischerweise:
* Parallelitätsmodelle: Programmierparadigmen (wie Multithreading oder Nachrichtenübergabe), die eine parallele Ausführung ermöglichen.
* Parallele Programmierbibliotheken: Bibliotheken (wie OpenMP, MPI oder CUDA), die Tools und Abstraktionen für das Schreiben paralleler Code leichter bereitstellen. Diese Bibliotheken kümmern sich häufig um die Komplexität der Verteilung von Arbeiten über mehrere Prozessoren hinweg.
3. Hardware -Unterstützung: Die zugrunde liegende Hardware muss eine parallele Verarbeitung sein. Das heisst:
* Mehrere Prozessoren/Kerne: Das System muss mehrere Verarbeitungseinheiten zur Verfügung haben.
* Shared Memory (für einige Modelle): Bei Multithread -Anwendungen können Threads auf dem gemeinsamen Speicher auf einfache Weise dieselben Daten zugreifen und diese ändern. Dies erfordert Hardwareunterstützung für einen effizienten Speicherzugriff von mehreren Kernen.
* Interconnects: Hochgeschwindigkeitskommunikationspfade (wie der Systembus) sind für eine effiziente Kommunikation zwischen den Prozessoren von wesentlicher Bedeutung.
Im Wesentlichen ist die Fähigkeit der Anwendung, mehrere Prozessoren zu nutzen, ein koordinierter Aufwand. Das Betriebssystem bietet die Umgebung, die Programmiersprache und die Bibliotheken bieten Tools zum Schreiben von Parallelcode, und die Hardware bietet die Verarbeitungsleistung und die Kommunikationsinfrastruktur. Wenn eines dieser Elemente fehlt oder nicht ausreicht, ist die Anwendung in ihrer Fähigkeit begrenzt, die parallele Verarbeitung auszunutzen.
