اليوم: الاحد 28 ابريل 2024 , الساعة: 2:56 ص
لم يعلق احد حتى الآن .. كن اول من يعلق بالضغط هنا
اخر المشاهدات
- [ تعرٌف على ] قنب كندا # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ وسطاء عقاريين السعودية ] عادل مليحان بن هلال العتيبي ... الدمام ... المنطقة الشرقية # اخر تحديث اليوم 2024-02-11
- [ تعرٌف على ] الهولوكوست في دولة كرواتيا المستقلة # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ دليل دبي الامارات ] مقهى الزيتون ... دبي # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ مؤسسات البحرين ] زيت وزعتر للمواد الغذائية - شركة تضامن بحرينية لأصحابها سامر زكريا صادق قفيشه و شريكه ... المحرق # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ شركات البنوك قطر ] شركة الجزيرة للصرافة aljazeera exchange qatar ... الدوحة # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ تعرٌف على ] هولدا كلارك # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ تعرٌف على ] بطولة آسيا لكرة الطائرة للسيدات 1989 # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ مطاعم الامارات ] ميركاتو مركز دبي المالي العالمي ... دبي # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ شركات المدارس الخاصة والمستقلة قطر ] حضانة بيرلز دى افنيور Perles d\'Avenir Nursery ... الدوحة # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ تعرٌف على ] العلاقات البوروندية السلوفينية # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ شركات المدارس الخاصة والمستقلة قطر ] مدرسة كومباس الدولية الدوحة Compass International School Doha ... الدوحة # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ تعرٌف على ] وسائل إعلام مستقلة # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ متاجر السعودية ] جيم زون ... جدة ... منطقة مكة المكرمة # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ تعرٌف على ] أمان وسائل منع الحمل # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ دول أجنبية ] ما هي دول بريطانيا # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ تعرٌف على ] مفتاح أجنبي # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ تسوق وملابس الامارات ] محل صحراء الخليج للملابس الجاهزة ... أبوظبي # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ مطاعم السعودية ] مطعم فروج الدوادمى # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ تعرٌف على ] مقاطعات وأقاليم كندا # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ مؤسسات البحرين ] شركة الأسواق المتحدة للخدمات المالية ش م ب مقفلة ... منامة # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ شركات التجارة العامه قطر ] شركة جست كوول للتجارة والمقاولات JUST COOL TRADING & CONTRACTING CO WLL ... الدوحة # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ تعرٌف على ] حقوق الإنسان في كندا # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ تعرٌف على ] العلاقات الأوغندية السلوفينية # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ خذها قاعدة ] لا يوجد شيء للكتابة ؛ كل ما تفعله هو الجلوس على آلة كاتبة ، وانزف. - إرنست همينغوي # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ مؤسسات البحرين ] الفردوس للأبواب ذ.م.م ... منامة # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ تعرٌف على ] مقاطعة غرب البوسنة المستقلة # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ وسطاء عقاريين السعودية ] عيد عايض بن بخيت العتيبي ... الدوادمى ... منطقة الرياض # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ متاجر السعودية ] شركة صمم لتقنية نظم المعلومات ... الرياض ... منطقة الرياض # اخر تحديث اليوم 2024-02-14
- [ وسطاء عقاريين السعودية ] طلال فرحان مفرح العتيبي ... الدوادمى ... منطقة الرياض # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ تعرٌف على ] الحملة السنوسية # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ تعرٌف على ] دوري السوبر السلوفاكي 2013–14 # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ تعرٌف على ] كلارك (ميزوري) # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ مؤسسات البحرين ] مؤسسة أم طلال للأبواب الجرارة ... المنطقة الجنوبية # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ وزارات وهيئات حكومية السعودية ] مكتب الوكالات (السعودية) والأجنبية # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ مبيعات وخدمات تأجير السعودية ] مؤسسة الحجى # اخر تحديث اليوم 2024-03-23
- [رقم هاتف] الطبيب فرفورة ليلى زهدي حسن.. بالاردن # اخر تحديث اليوم 2024-02-24
- [ تعرٌف على ] الهيئة العليا المستقلة لمراقبة الانتخابات (الجزائر) # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ متاجر السعودية ] زوناف عبايات ... الرياض ... منطقة الرياض # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ مؤسسات البحرين ] تيرمينال ترانزيت برجر ذ.م.م ... منامة # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ بنوك وصرافة الامارات ] سوق أبوظبي للأوراق المالية ... العين # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ تعرٌف على ] جائزة الملك عبد العزيز للكتاب # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ متاجر السعودية ] تيك زون ستور ... رفحا ... منطقة الحدود الشمالية # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ وسطاء عقاريين السعودية ] نايف عبدالعزيز مرزوق العتيبي ... الدوادمى ... منطقة الرياض # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- ليا مباردي عن حياتها # اخر تحديث اليوم 2024-03-22
- ارقام وهواتف مستشفى النور المحمدى الخيرى التخصصى المطرية, بالقاهرة # اخر تحديث اليوم 2024-02-10
- هل يؤثر دخول الأصبع في فتحة البول على غشاء البكارة؟ # اخر تحديث اليوم 2024-02-17
- شركة التربة والأساسات المحدودة (سفكو) # اخر تحديث اليوم 2024-04-11
- ارقام وهواتف عيادة د. فاروق محمد طلعت - ش بورسعيد سبورتنج بالاسكندرية # اخر تحديث اليوم 2024-03-16
- [ حكمــــــة ] أربع خصال من السعادة، وأربع من الشقاوة، فأما التي من السعادة: فالمركب الهني. أو قال: الوطي، والزوجة الصالحة، والمسكن الواسع، والجار الصالح. وأما التي من الشقاوة: فالمركب الصعب، والزوجة السوء، والمسكن الضيق، والجار السوء. # اخر تحديث اليوم 2
- [ تعرٌف على ] وزارة الصحة والسكان (مصر) # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ وسطاء عقاريين السعودية ] حمود عامر شمروخ العضياني ... الدوادمى ... منطقة الرياض # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ متاجر السعودية ] منصة بيوتي زون ... ابها ... منطقة عسير # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ شركات صيانة الكهرباء قطر ] رينوفيشن قطر Renovation - Qatar ... الدوحة # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ مدن أجنبية ] مدن صينية # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ دليل أبوظبي الامارات ] بناية الامارات المالية ... أبوظبي # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ وسطاء عقاريين السعودية ] عبدالله محمد عبدالله أل هلال ... الرياض ... منطقة الرياض # اخر تحديث اليوم 2024-02-10
- [ حكمــــــة ] قال الأوزاعي \"من أخذ بنوادر العلماء خرج من الإسلام\" وقال ابن إسحاق: \"ما من عالم إلا له زَلَّة، ومن جمع زَلَل العلماء وأخذ بها، ذهب دينه\" [سنن البيهقي]. # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ أطباق خليجية ] العصيدة اليمنية # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ دليل العين الامارات ] عبر الصحراء لبيع الاقمشة ... العين # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ مؤسسات البحرين ] ترندز للأوراق المالية ذ.م.م ... منامة # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ تعرٌف على ] إسكان المحروسة # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ أطباق صحية ] فوائد الأكل الصحي: تعرف على 6 عناصر أساسية منه.. مع 4 مجموعات للهرم الغذائي # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ شركات المطاعم العربية والاجنبية قطر ] مطعم دايموند شيف Diamond Chef Qatar ... الدوحة # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ جمال ورشاقة الامارات ] مركز عروس الصحراء سبا للسيدات ... أبوظبي # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ شركات التجارة العامه قطر ] تالنت التجارية Talent Trading & Transportation ... الدوحة # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ وسطاء عقاريين السعودية ] ضيف الله صالح بن ضيف الله العتيبي ... الدوادمى ... منطقة الرياض # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- الصفرات ..سكان الصفرات ..عوائل أهل الصفرات ..قرى المحمل ...معلومات تفصيلية 2021 # اخر تحديث اليوم 2024-03-11
- [ متاجر السعودية ] مادموزيل بهيرة ... الرياض ... منطقة الرياض # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ وسطاء عقاريين السعودية ] عبدالمحسن فلاح مقحم العتيبي ... الدوادمى ... منطقة الرياض # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ مواد البناء و التجارة قطر ] شركة فيريزون تريدينغ اند كونتراكتينغ # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ دليل دبي الامارات ] طائر الصحراء للنقل البري العام ذ.م.م ... دبي # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ شركات البنوك قطر ] البنك الأهلي القطري AhliBank of Qatar ... الدوحة # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ المركبات الامارات ] كندا الشحن ذ.م.م ... الشارقة # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ شركات الديكور و التصميم داخلي قطر ] قطر الخير للمقاولات و الديكور Qatar AlKHeer Contrating & Decor ... الدوحة # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ دليل أبوظبي الامارات ] مكتب سرور للكتابة ... أبوظبي # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ دليل أبوظبي الامارات ] المسار السريع للكتابة على الآلة الكاتبة ... أبوظبي # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ جمال ورشاقة الامارات ] صالون جبل الزيتون للحلاقة ... الشارقة # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ شركات المدارس الخاصة والمستقلة قطر ] حضانة سي اي اس كيه CESK Pre-School ... الدوحة # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ متاجر السعودية ] مؤسسة إبرا للاتصالات وتقنية المعلومات ... بريدة ... منطقة القصيم # اخر تحديث اليوم 2024-02-14
- [ تعرٌف على ] كوبيه رباعية الأبواب # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ تعرٌف على ] بطولة أوروبا لكرة اليد للرجال 2008 # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ وسطاء عقاريين السعودية ] محمد عبيدالله براز العتيبي ... الدوادمى ... منطقة الرياض # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ شركات المقاولات قطر ] ترو فاليو قطر للمقاولات TRUE VALUE QATAR ... الدوحة # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ شركات المدارس الخاصة والمستقلة قطر ] مدرسة نيوتن الدولية Newton International School ... الدوحة # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ دليل أبوظبي الامارات ] لؤلؤة الصحراء للمفروشات ... أبوظبي # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ مطاعم السعودية ] مطعم ذا جريل فورسيزون # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ مطاعم السعودية ] مطبخ صلاح البسام # اخر تحديث اليوم 2024-02-15
- [ تعرٌف على ] المنصورة (عدن) # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ أطباق خليجية ] طرق عمل المنتو # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ مؤسسات البحرين ] الشركة الوطنية المالية للصرافة ذ.م.م ... منامة # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ تعرٌف على ] مستقل (سياسة) # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ دليل أبوظبي الامارات ] ابو غنيم للكتابة على الالة الكاتبة ... أبوظبي # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ دليل أبوظبي الامارات ] الاتحاد للاستشارات المالية ذ م م ... أبوظبي # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ شركات المدارس الخاصة والمستقلة قطر ] حضانة دافوديلز daffodils nursery doha ... الدوحة # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ مراكز التدريب والتطوير قطر ] انرتك للتدريب Enertech Qatar ... الدوحة # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- [ وسطاء عقاريين السعودية ] عبير فرج جراد العنزي ... تبوك ... منطقة تبوك # اخر تحديث اليوم 2024-03-15
- [ تعرٌف على ] كيميرن # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
- هل هناك ضرر من استعمالي دواء (باريت) للحموضة، لمدة طويلة؟ # اخر تحديث اليوم 2024-03-16
- روبالجين كريم مسكن للآلام ومضاد للروماتيزم Rubalgine Cream # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
الأكثر قراءة
- مريم الصايغ في سطور
- سؤال و جواب | ما هى أسباب نزول الدم الاحمر بعد البراز؟ وهل هناك أسباب مرضية؟ وما الحل ؟
- سؤال وجواب | هل يجوز للرجل حلق شعر المؤخرة؟ وهل هناك طريقة محددة لذلك ؟
- سؤال و جواب | حلق شعر المؤخرة بالكامل و الأرداف ماحكمه شرعاً
- هل للحبة السوداء"حبة البركة "فوائد ؟
- كيف أتخلص من الغازات الكريهة التى تخرج مني باستمرار؟
- هناك ألم عندى فى الجانب الأيسر للظهر فهل من الممكن أن يكون بسبب الكلى ؟
- هل هناك علاج للصداع الئى أانيه فى الجانب الأيسر من الدماغ مع العين اليسرى ؟
- تعرٌف على ... مريم فايق الصايغ | مشاهير
- تفسير حلم رؤية القضيب أو العضو الذكري في المنام لابن سيرين
- مبادرة لدعم ترشيح رجل السلام صاحب السمو الشيخ محمد بن زايد لجائزة «نوبل للسلام»
- [ رقم تلفون ] مستر مندوب ... مع اللوكيشن المملكه العربية السعودية
- أرقام طوارئ الكهرباء بالمملكة العربية السعودية
- الفضاء اللوني (ص ش ض) و (ص ش ق) الاستخدام
- ارقام وهواتف مستشفى الدمرداش عباسية,بالقاهرة
- طرق الاجهاض المنزلية و ماهى افضل ادوية للاجهاض السريع واسقاط الجنين فى الشهر الاول
- تفسير رؤية لبس البدلة في المنام لابن سيرين
- تفسير حلم رؤية النكاح والجماع في المنام لابن سيرين
- [رقم هاتف] مؤسسة قرض الحسن .. لبنان
- نزع شوك السمك في المنام
- عبارات ترحيب قصيرة 40 من أجمل عبارات ترحيب للأحباب والأصدقاء 2021
- رؤية طفل بعيون خضراء في المنام
- ارقام وهواتف عيادة د. فاروق قورة - 3 أ ش يوسف الجندى باب اللوق بالقاهرة
- الحصول على رخصة بسطة في سوق الجمعة بدولة الكويت
- معلومات هامة عن سلالة دجاج الجميزة
- ارقام وهواتف مستشفى الهلال الاحمر 34 ش رمسيس وسط البلد بالقاهرة
- جريمة قتل آمنة الخالدي تفاصيل الجريمة
- رسائل حب ساخنة للمتزوجين +18
- خليفة بخيت الفلاسي حياته
- تعرٌف على ... عائشة العتيبي | مشاهير
- هل توجيه الشطاف للمنطقة الحساسة يعد عادة سرية؟ وهل يؤثر على البكارة؟
- رقم هاتف مكتب النائب العام وكيفية تقديم بلاغ للنائب العام
- [ رقم تلفون و لوكيشن ] شركة متجر كل شششي - المملكه العربية السعودية
- تفسير رؤية شخص اسمه محمد في المنام لابن سيرين
- ارقام وهواتف مطعم الشبراوى 33 ش احمد عرابى المهندسين, بالجيزة
- أسعار الولادة في مستشفيات الإسكندرية
- ارقام وهواتف عيادة د. هشام عبد الغنى - 10 ش مراد الجيزة بالجيزة
- ارقام وهواتف عيادة د. ياسر المليجى - 139 ش التحرير الدقى بالجيزة
- ارقام وهواتف مستشفى النور المحمدى الخيرى التخصصى المطرية, بالقاهرة
- تفسير رؤية الحشرات في المنام لابن سيرين
- [رقم هاتف] مؤسسة مركز اصلاح وتأهيل بيرين .. بالاردن الهاشمية
- قسم رقم 8 (فلم) قصة الفلم
- تفسير حلم رؤية الميت يشكو من ضرسه في المنام
- هل أستطيع الاستحمام بعد فض غشاء البكارة ليلة الدخلة مباشرة؟
- أعشاب تفتح الرحم للإجهاض
- يخرج المني بلون بني قريب من لون الدم، فما نصيحتكم؟!
- قناة تمازيغت برامج القناة
- ارقام وهواتف مكتب صحة - السادس من اكتوبر ميدان الحصرى السادس من اكتوبر, بالجيزة
- سور القران لكل شهر من شهور الحمل
- تفسير رؤية براز الكلاب في المنام لابن سيرين
- زخرفة اسماء تصلح للفيس بوك
- مدرسة ب/ 141 حكومي للبنات بجدة
- إلغ (برمجية) التاريخ
- [ رقم هاتف ] جمعية قرض الحسن، .... لبنان
- أشيقر سكان وقبائل بلدة أشيقر
- تفسير حلم رؤية قلب الخروف في المنام
- تفسير حلم الكلب لابن سيرين
- [ رقم هاتف ] عيادة د. حازم ابو النصر - 20 ش عبد العزيز جاويش عابدين بالقاهرة
- انا بنت عندي 13 سنة لسة مجتليش الدورة الشهرية ......كنت ببات عند خالتي وكل ما
- هل تمرير الإصبع بشكل أفقي على فتحة المهبل يؤدي إلى فض غشاء البكارة؟
- [رقم هاتف] شركة الحراسة و التوظيف و التنظيف.. المغرب
- قبيلة الهزازي أقسام قبيلة الهزازي
- ذا إكس فاكتور آرابيا فكرة البرنامج
- السلام عليكم ، أنا مشكلتي بصراحة الجنس من الخلف مع زوجي الأن صار ويحب حيل
- فتحة المهبل لدي واسعة وليست كما تبدو في الصور.. فهل هو أمر طبيعي؟
- لالة لعروسة (برنامج) الفائزون
- أنا حامل في الشهر الرابع وينزل مني دم .. هل هذا طبيعي؟
- [ رقم هاتف ] عيادة د. عادل الريس .. وعنوانها
- هل إدخال إصبع الزوج في مهبل الزوجة له أضرار؟
- تفسير حلم اصلاح الطريق في المنام
- هل الشهوة الجنسية الكثيرة تؤثر على غشاء البكارة؟ أفيدوني
- تفسير حلم تنظيف البيت في المنام للعزباء والمتزوجة والحامل والمطلقة
- إيمان ظاظا حياتها ومشوارها المهني
- أهمية وضرورة إزالة الخيط الأسود من ظهر الجمبري
- اسماء فيس بنات مزخرفة | القاب بنات مزخرفه
- لهجة شمالية (سعودية) بعض كلمات ومفردات اللهجة
- تفسير رؤية المشاهير في المنام لابن سيرين
- هل شد الشفرات والمباعدة الشديدة للساقين يمكن أن تفض غشاء البكارة؟
- [بحث جاهز للطباعة] بحث عن حرب 6 اكتوبر 1973 بالصور pdf doc -
- فوائد عشبة الفلية و الكمية المناسبة يوميا
- تفسير رؤية المخدة في المنام لابن سيرين
- [رقم هاتف] شركة الرفق بالحيوان و الطبيعة.. المغرب
- كلمات - انت روحي - حمود السمه
- أعاني من لحمة زائدة في الدبر ، فلدي قطعة لحمية صغيرة في فتحة الشرج من الخارج
- ما الفرق بين الغشاء السليم وغير السليم؟
- تفسير حلم رؤية الإصابة بالرصاص في الكتف بالمنام
- [ رقم هاتف ] مركز المصطفى للاشعة
- أدخلت إصبعي في المهبل وأخرجته وعليه دم، هل فقدت بكارتي؟
- عمر فروخ
- هل الضغط بالفخذين على الفرج يؤذي غشاء البكارة?
- إدمان الزوج للمواقع الإباحية: المشكلة والأسباب والعلاج
- بسبب حكة قويط للمنطقة الحساسة ونزول الدم، أعيش وسواس فض الغشاء.
- ما تفسير رؤية كلمة كهيعص في المنام
- تظهر عندي حبوب في البظر والشفرتين بين حين وآخر.. هل لها مضاعفات، وما علاجها؟
- طريقة إرجاع حساب الفيس بوك المعطل
- الكرة الحديدية قواعد اللعبة
- تفسير رؤية مدرس الرياضيات في المنام لابن سيرين
- [بحث جاهز للطباعة] بحث عن اللغة العربية والكفايات اللغويه -
- تفسير حلم رؤية الكنز فى المنام لابن سيرين
- كيف أصل إلى النشوة مع زوجي أثناء الإيلاج وليس بيده بعد الجماع؟
روابط تهمك
مرحبا بكم في شبكة بحوث وتقارير ومعلومات
عزيزي زائر شبكة بحوث وتقارير ومعلومات.. تم إعداد وإختيار هذا الموضوع [ تعرٌف على ] حوسبة متوازية # اخر تحديث اليوم 2024-04-28 فإن كان لديك ملاحظة او توجيه يمكنك مراسلتنا من خلال الخيارات الموجودة بالموضوع.. وكذلك يمكنك زيارة القسم , وهنا نبذه عنها وتصفح المواضيع المتنوعه... آخر تحديث للمعلومات بتاريخ اليوم 10/11/2023
[ تعرٌف على ] حوسبة متوازية # اخر تحديث اليوم 2024-04-28
آخر تحديث منذ 5 شهر و 19 يوم
1 مشاهدة
تم النشر اليوم 2024-04-28 | حوسبة متوازية
ILLIAC 4، "الحاسوب العملاق النكرة".
أصول التوازي الصحيح (عمليات مختلفة على بيانات مختلفة-MIMD) يعود إلى لويجي فيديريكو، كونت Menabrea وما قدمه في "وصف مقتضب للمحرك التحليلي الذي اخترعه تشارلز باباج. أدخلت شركة آي بي إم حاسوب 704 في عام 1954، من خلال المشروع الذي كان جين أمدال أحد المهندسين الرئيسيين فيه. ليصبح أول حاسوب تجاري متاح لاستخدام مجموعة كاملة من الأوامر الحسابية بطريقة تلقائية. في أبريل 1958، ناقش س. جيل (فيرانتي) البرمجة المتوازية، والحاجة إلى التفرع والانتظار. في عام 1958، ناقش الباحثان جون كوك ودانيال سلوتنيك (العاملين في شركة آي بي إم) استخدام التوازي في العمليات الحسابية العددية للمرة الأولى. أدرجت شركة بوروز (بالإنجليزية: Burroughs Corporation) معالج D825 في سنة 1962، وهو معالج حواسيب رباعي يمكنه الوصول إلى 16 وحدات ذاكرة من خلال العارضة التبديل في عام 1967، نشر سلوتنيك وأمدال نقاشا حول جدوى المعالجة المتوازية في مؤتمر جمعيات الاتحاد الأمريكي للمعالجة المعلومات. ومن خلال هذه المناقشة صيغ قانون أمدال لتحديد الحد الأقصى للسرعة المكتسبة من عملية الموازاة. في عام 1969، قدمت الشركة الأمريكية هونيويل نظامها الأول مالتيكس، وهو نظام متعدد المعالجات المتماثلة قادر على تشغيل ما يصل إلى ثمانية معالجات بالتوازي. مشروع C.mmp في سبعينيات القرن العشرين التابع لجامعة كارنيجي ميلون هو أول متعدد المعالجات بمعالجات قليلة". "إن أول ناقل لوصل عدة معالجات مع مخابئ التطفل (بالإنجليزية: Snooping caches) هو Synapse N+1 كان ذلك في عام 1984." ويمكن إرجاع الحواسيب المتوازية (تعليمة واحدة على بيانات مختلفة) إلى سبعينيات القرن العشرين. كان الدافع وراء هذا النوع من الحواسيب في وقت مبكر هو توزيع تأخير بوابة التحكم لوحدة المعالجة على تعليمات متعددة. في عام 1964، اقترح «سلوتنيك» بناء حاسوب متوازية على نطاق واسع لمختبر لورانس ليفرمور الوطني. موّل التصميم، الذي كان من أوائل الحواسيب المتوازية، من قبل سلاح الجو الأمريكي، وسمي "ILLIAC 4". المفتاح في تصميمه كان التوازي العالي نوعا ما، مع ما يصل إلى 256 معالج، والتي تسمح للآلة بالعمل على مجموعات كبيرة من البيانات في ما عرف لاحقا بالمعالجة المتجهية. ومع ذلك، 4 ILLIAC سمي «أكثر الحواسيب العملاقة المجهولة»، وذلك لأن المشروع لم يكن سوى أحد الأربعة اكتمالا، ولكن استغرق 11 سنوات، وتكلفة فاقت أربع مرات تقريبا عن التقديرات الأصلية. وأخيرا عندما صار على استعداد للتشغيل الحقيقي في التطبيق الأول في عام 1976، كانت قد تفوقت عليه حواسيب عملاقة تجارية مثل كراي 1.
لغات البرمجة المتوازية
من أجل برمجة الحواسيب المتوازية، تم إنشاء لغات البرمجة والمكتبات وواجهات برمجة التطبيقات ونماذج للبرمجة المتوازية. وعموما تنقسم لغات البرمجة إلى فئات استنادا إلى ما تقدمه من الافتراضات حول هندسة الذاكرة والذاكرة المشتركة والذاكرة الموزعة، أو الذاكرة المشتركة الموزعة. لغات البرمجة التي تتعامل بذاكرة مشتركة تتواصل عن طريق التلاعب بالمتغيرات في الذاكرة المشتركة. مع الذاكرة الموزعة يستخدم تمرير الرسائل. خيوط بوسيكس (بالإنجليزية: POSIX Threads) وأوبن أم بي من أكثر واجهات برمجة التطبيقات بذاكرة مشتركة استخداما. في حين أن إم بي آي (بالإنجليزية: Message Passing Interface-MPI) هو نظام تمرير الرسائل الأكثر استخداما على نطاق واسع. أحد المفاهيم المستخدمة في كتابة البرامج المتوازية هو مفهوم المستقبل، حيث يعِد جزء واحد من البرنامج بتسليم المسند المطلوب إلى جزء آخر من برنامج في وقت ما في المستقبل. الموازاة التلقائية
استحداث موازاة تلقائيا لبرنامج متسلسل يقوم بها برنامج ترجمة (مترجم-Compiler) هي قمة الحوسبة المتوازية. ورغم مرور عقود من عمل الباحثين على المترجمات، إلا أن الحصول على موازاة تلقائيا سجلت نجاح محدود فقط. المذهب الأساسي في لغات البرمجة المتوازية يبقى إما توازي صريح أو (في أحسن الأحوال) ضمني جزئيا، حيث يعطي المبرمج التوجيهات للمترجم بالموازاة. يوجد عدد قليل من لغات البرمجة المتوازية ضمنيا، مثل «السيزال» و«برلال هاسكل»، و (من أجل FPGA) يستعمل Mitrion-C. برمجيات التدقيق والفحص
الحاسوب الأكبر حجما والأكثر تعقيدا هو الأكثر تعرضا للخطأ والفترة الزمنية المتوسطة بين الإخفاقات فيه هي الأقصر. برمجيات التدقيق والفحص تقنية بموجبها يقوم نظام الحاسوب بأخذ صورة عن حالة برنامج (تسجيل عن كل الموارد الحالية المحجوزة والحالات المتغيرة)، وهي أقرب إلى تفريغ. هذه المعلومات يمكن استخدامها لاستعادة البرنامج في حال فشل الحاسوب. التدقيق والفحص يعني أن البرنامج يعاد تشغيله من آخر نقطة تدقيق فقط وليس من البداية. لتطبيق قد يعمل للأشهر فإن الأمر بالغ الأهمية. يمكن استخدام برمجيات التدقيق والفحص لتسهيل عملية الهجرة.
التوازي على مستوى البت المقالة الرئيسة: توازي على مستوى البت
منذ بدايات تكنولوجيا دارات التكامل الفائق (بالإنجليزية: Very-large-scale integration VLSI) في تصنيع رقائق الحاسوب في سبعينات القرن العشرين وحتى حوالي عام 1986، كانت تتم عملية التسريع في هندسة الحاسبات من خلال مضاعفة حجم كلمة الحاسوب، والتي بدورها تزيد كمية المعلومات التي يمكن للمعالج أن يعالجها في كل دورة. زيادة حجم الكلمة يقلل من عدد التعليمات التي يجب على المعالج تنفيذها لأداء عملية على متغيرات حجمها أكبر من طول الكلمة. على سبيل المثال، عند جمع رقمين صحيحين مكونين من 16 بت على معالج 8 بت، فإن المعالج يقوم بجمع أول 8 بت من كل رقم باستخدام تعليمة الجمع، ثم يجمع ثاني 8 بت مع الإعارة من العملية السابقة، وبالتالي فإن معالج 8 بت يحتاج لتعليمتين لإكمال عملية واحدة، بينما معالج 16 بت معالج سيكون قادر على إكمال العملية بتعليمة واحدة. تاريخيا، تم استبدال المعالجات 4-بت بمعالجات 8 بت ثم 16 بت، ثم 32 بت. وبشكل عام فقد وصل هذا الاتجاه إلى نهايته مع إدخال معالجات 32 بت، التي سائدة في الحاسبات العامة لعقدين من الزمن. ولكن ليس إلى غاية وقت قريب (2003-2004)، حيث ظهرت هندسة x86-64، والتي تحوي على معالجات 64 بت وشاع استخدامها. التوازي على مستوى التعليمات
خط أنابيب من خمس مراحل في جهاز قئة RISC ( (IF = Instruction Fetch (إحضار التعليمة)، ID = Instruction Decode (ترجم التعليمة)، EX = Execute (تنفيذ)، MEM = Memory access (وصول للذاكرة)، WB = Register write back (سجل الكتابة مرة أخرى))
برنامج حاسوبي في جوهره وهو دفق من التعليمات التي ينفذها المعالج. يمكن إعادة ترتيب هذه التعليمات ودمجها في مجموعات يتم تنفيذها بالتوازي دون تغيير نتيجة هذا البرنامج. وهذا ما يسمى بالموازاة على مستوى التعليمات. تطور فكرة الموازاة على مستوى التعليمات هيمنة على هندسة الحاسبات من منتصف ثمانينات وحتى منتصف تسعينات القرن العشرين. المعالجات الحديثة لديها خطوط أنابيب متعددة المراحل. كل مرحلة في خط الأنابيب توافق عملا مختلفا يقوم به المعالج على التعليمات في هذه المرحلة؛ المعالج الذي يحوي ن مرحلة في خط أنابيب يمكن أن ينجز حتى ن تعليمة مختلفة في مراحل مختلفة. وتعد المعالجات من نوع RISC مثال على المعالجات التي تعمل بنظام خطوط الأنابيب، وفي هذا النوع من المعالجات خمس مراحل: جلب التعليمة، وفك الشفرة، وتنفيذها، والوصول إلى الذاكرة، وكتابة النتائج. المعالج بنتيوم 4 له 35 مراحل في خط الأنابيب. سوبرسكيلر معالج بخمس مراحل المتوالية، وقادر على تمرير تعليمتين اثنتين في كل دورة. ويمكن أن تكون تعليماتين في كل مرحلة من خط الانابيب، ليصل مجموعها إلى 10 تعليمات (كما هو موضح باللون الأخضر) يتم تنفيذها في وقت واحد.
بالإضافة إلى الموازاة على مستوى التعليمات باستخدام خط الأنابيب، يمكن لبعض المعالجات معالجة أكثر من تعليمة في نفس الوقت. تعرف بالمعالجات سوبرسكيلر. تجمع التعليمات معا إذا لم يكن هناك أي تبعية في البيانات فيما بينها. تعد خوارزمية «سكوربوردنج» وخوارزمية «توماسلو» (التي تشبه سكوربوردنج ولكن تقوم بإعادة تسمية السجلات) من أكثر الأساليب شيوعا لتنفيذ التعليمات بدون ترتيب في تنفيذ الموازاة على مستوى التعليمة. موازاة البيانات
موازاة البيانات هي عملية الموازاة المتأصلة في جمل التكرار في البرنامج، التي تركز على توزيع هذه البيانات عبر عقد الحوسبة المختلفة بحيث تتم معالجتها بشكل متواز. «غالبا ما تؤدي موازاة التكرار بصورة مماثلة (ليست بالضرورة مطابقة) إلى تسلسل العمليات أو المهام التي تؤدى على عناصر بيانات ذات هياكل كبيرة.» العديد من التطبيقات العلمية والهندسية تستعمل توازي البيانات. الاعتمادية في حلقات التكرار هي اعتمادية حلقة تكرار على ناتج واحدة أو أكثر من حلقات التكرار السابقة لها. وهذه الاعتمادية في حلقات التكرار تمنع القيام بعمل توزيع لعمليات التكرار. على سبيل المثال، بالنظر إلى الكود التالي الذي يحسب بعض أعداد فيبوناتشي الأولى:
1: PREV1 = 0
2: PREV2 = 1
4: do:
5: CUR = PREV1 + PREV2
6: PREV1 = PREV2
7: PREV2 = CUR
8: while (CUR < 10)
لا يمكن توزيع هذا التكرار لان CUR يعتمد عليه PREV2 وPREV1، والتي يتم حسابها في كل حلقة تكرار. ولأن التكرار يعتمد في نتيجة على المرحلة السابقة، فلا يمكن أن يتم تنفيذها في نفس الوقت. وبتعاظم حجم مشكلة، يتعاظم مقدار توازي البيانات المتاحة عادة. توازي المهام المقالة الرئيسة: توازي على مستوى المهام
موازاة المهام هي صفة البرامج المتوازية التي تحوي «حسابات مختلفة تماما يمكن أن تنفذ في نفس المجموعة أو في مجموعة مختلفة من البيانات». وهذا يتناقض مع موازاة البيانات، حيث يتم تنفيذ نفس العملية الحسابية على نفس المجموعة أو مجموعات مختلفة من البيانات. توازي المهام لا تتناسب عادة مع حجم المشكلة.
الذاكرة والاتصالات
تكون الذاكرة الرئيسية في أجهزة الحواسيب المتوازية إما ذاكرة مشتركة (تشترك جميع عناصر المعالجة في مساحة تخزينية واحدة) أو ذاكرة موزعة (التي يكون فيها لكل عنصر من عناصر التجهيز مساحة تخزينية محلية خاصة به). ومصطلح الذاكرة الموزعة يعني أن الذاكرة موزعة منطقيا، ولكن غالبا ما يعني أيضا أنها موزعة ماديا. الذاكرة المشتركة الموزعة والذاكرة الافتراضية تجمعان بين النهجين، حيث أن كل عنصر معالجة يملك ذاكرة محلية خاصة به وسبيلا للوصول إلى ذاكرة على معالجات غير المحلية. الوصول للذاكرة المحلية عادة ما يكون أسرع من الوصول إلى الذاكرة غير المحلية. صورة منطقية لبنية الذاكرة غير الموحدة (بالإنجليزية: Non-Uniform Memory Access: NUMA). ويمكن للمعالجات في صف واحد الوصول إلى الذاكرة الأقرب منه الوصول إلى ذاكرة في صف آخر.
هندسة الحواسيب التي يكون فيها كل عنصر من الذاكرة الرئيسية متوفرا بنفس المدة والتدفق تعرف بالذاكرة موحدة الوصول (بالإنجليزية: Uniform Memory Access: UMA). لا يمكن أن يتحقق هذا إلا من خلال نظام ذاكرة مشتركة حيث لا وجود لتوزيع مادي للذاكرة. النظم التي ليس لديها هذه الخاصية تعرف بنظم الذاكرة غير موحدة الوصول (بالإنجليزية: Non-Uniform Memory Access - NUMA). نظم الذاكرة الموزعة هي ذاكرة غير موحدة الوصول. تستفيد نظم الحاسوب من مخزن صغير وسريع بقرب من المعالج لتخزين مؤقت لنسخ من قيم الذاكرة. أما أنظمة الحواسيب المتوازية فتواجه صعوبات مع هذه المخازن التي قد تخزن القيمة نفسها في أكثر من مكان واحد، مع إمكانية تنفيذ غير صحيح للبرنامج. أجهزة الحاسوب هذه تتطلب نظام تخزين متناسق، والذي يتتبع القيم المخزنة مؤقتا ويعمل على تطهير إستراتيجيا لها، وبالتالي ضمان تنفيذ صحيح للبرنامج. قنوات التطفل هي واحدة من أكثر الطرق شيوعا لتتبع القيم التي يتم الوصول إليها (وبالتالي ينبغي تطهيرها). تصميم نظام تخزين متناسق عالي الكفاءة وكبير هي مشكلة صعبة للغاية في مجال هندسة الحواسيب. ونتيجة لذلك، فإن هندسة الحواسيب بذاكرة مشتركة لا تتناسب جيدا مع أنظمة الذاكرة الموزعة. يمكن تنفيذ الاتصالات بين الذاكرة والمعالجات وفيما بين المعالجات باستعمال أجهزة بطرق متعددة، بما في ذلك عبر ذاكرة مشتركة أو عارضة تبديل (بالإنجليزية: Crossbar switch) أو ناقل مشترك أو شبكة ربط لعدد لا يحصى من طبولوجيات بما في ذلك طبولوجيات الطوق والنجمة والشجرة، هايبر مكعب (بالإنجليزية: Hypercube)، هايبر مكعب ضخم (بالإنجليزية: Fat hypercube)؛ أي هايبر مكعب بأكثر من معالج في العقدة الواحدة، أو شبكة من ن-بعد. تحتاج الحواسيب المتوازية (المبنية على أساس شبكات الربط) إلى نوع من التوجيه لتمكينها من تمرير الرسائل بين العقد التي لا علاقة مباشرة بينها. من المرجح أن تكون الوسيلة المستخدمة للاتصال بين المعالجات هي التسلسل الهرمي في الأجهزة الكبيرة متعددة المعالجات. فئات الحواسيب المتوازية
يمكن تصنيف الحواسيب المتوازية وفقا للمستوى الذي يدعم فيه الجهاز عملية التوازي. هذا التصنيف هو على نطاق واسع مماثل للمسافة بين العقد الحوسبة. كلاهما لا يستبعد بعضها البعض، على سبيل المثال، عناقيد الحواسيب متعددة المعالجات المتماثلة هي شائعة نسبيا. حوسبة متعددات الأنوية المقالة الرئيسة: معالج متعدد الأنوية
المعالج متعدد الأنوية (بالإنجليزية: Multicore) هو معالج يتضمن عدة وحدات تنفيذ («النوى») على نفس الشريحة. هذه المعالجات تختلف عن المعالجات «سوبرسكيلر» (بالإنجليزية: Superscalar)، والتي يمكنها تمرير تعليمات متعددة لكل دورة من سيل واحد من التعليمات (خيط أو thread)؛ على النقيض من ذلك، يمكن للمعالجات متعددة الأنوية تمرير تعليمات متعددة لكل دورة من سيول تعليمات متعددة. كل نواة في المعالج متعدد الأنوية يمكنها أن تكون سوبرسكيلر. ففي كل دورة، ويمكن لكل نواة تمرير تعليمات متعددة من سيل واحد. معالجة متزامنة لعدة خيوط (بالإنجليزية: Multithreading) في وقت واحد (وتقنية خيوط المعالجة الفائقة لإنتل هي الأكثر شهرة) وشكل مبكر من شبه تعدد الأنوية (بالإنجليزية: Pseudo-multicoreism). معالج قادر على معالجة متزامنة لعدة خيوط لديه وحدة تنفيذ واحدة («نواة»)، ولكن عندما تكون وحدة التنفيذ خاملة (مثل حالة جلب بيانيات)، فإنها تستخدم في تنفيذ الخيط الثاني. معالج آي بي إم Cell، المصمم للاستخدام في سوني بلاي ستيشن 3، هو معالج بارز آخر متعدد الأنوية. المعالجة المتعددة المتماثلة المقالة الرئيسة: المعالجات المتعددة المتماثلة
المعالجات المتعددة المتماثلة (بالإنجليزية: Symmetric multiprocessor - SMP) هو نظام حاسوبي ذو معالجات متعددة متطابقة تتشارك ذاكرة وقناة اتصال (أو ناقل). الزحام في الناقل يمنع هندسة النواقل من التزايد. ونتيجة لذلك، فعموما لا تضم المعالجات المتعددة المتماثلة أكثر من 32 معالج. «نظرا لصغر حجم المعالجات والانخفاض الكبير في متطلبات لسعة التدفق التي تحققها المخابئ الكبيرة، مثل هذه المعالجات المتماثلة فعالة للغاية من حيث التكلفة، شريطة أن تكون كمية كافية من سعة التدفق للذاكرة متوفرة.» الحوسبة الموزعة المقالة الرئيسة: حوسبة موزعة
الحاسوب الموزع (المعروف أيضا بالمعالجات موزعة الذاكرة) هو نظام حاسوبي موزع الذاكرة ترتبط فيه العناصر المعالجة من خلال شبكة. الحواسيب الموزعة قابلة للتزايد. الحوسبة العنقودية المقالة الرئيسة: حوسبة عنقودية
عتاد مُجمّع ويسمح بتوظيف المعالجات لأداء مهام متوازية في ما يُعرف بـعنقود بياولف
العنقود (بالإنجليزية: Cluster)، هو مجموعة من أجهزة الحواسيب المتقاربة التي تعمل معا بشكل وثيق، حتى أنه في بعض النواحي تعتبر بمثابة جهاز حاسوب واحد. تتكون العناقيد من مجموعة من آلات مستقلة متعددة ومتصلة بواسطة شبكة حاسوبية. لا يشترط أن تكون آلات العنقود الواحد متماثلة، ولكن عملية موازنة الحمل فيما بينها تصبح أكثر صعوبة إذا لم تكن كذلك. النوع المتعارف عليه هو عنقود بياولف (بالإنجليزية: Beowulf cluster)، وتمثل مجموعة من أجهزة الحاسوب متعددة ومتطابقة مرتبطة بشبكة محلية تعمل بحزمة برتوكولات حزمة بروتوكولات الإنترنت بوصلات إيثرنت. قام بتطوير تقنية بياولف كل من توماس ستيرلينغ ودونالد بيكر. وتشكل الحواسيب العنقودية الغالبية العظمى من حواسيب قائمة توب 500 لأقوى أنظمة الحواسيب في العالم. المعالجة عالية التوازي المقالة الرئيسة: حاسوب متوازي هائل
المعالج عال التوازي (بالإنجليزية: Massively parallel processor-MPP) هو جهاز حاسوب واحد مع معالجات شبكية كثيرة. هذه الأجهزة لها العديد من خصائص العناقيد، ولكنها تملك شبكات خاصة (في حين أن العناقيد تستخدم عتاد للشبكات). وتميل إلى أن تكون أكبر من العناقيد، وعادة "أكثر بكثير" من 100 معالج. في المعالج عال التوازي، "كل وحدة معالجة مركزية تحتوي على ذاكرة خاصة بها، ونسخة من نظام التشغيل والبرمجية. كل فرع يتصل مع الآخرين عبر وصلات عالية السرعة. خزانة تحوي مكونات من بلو جين/L، رابع أسرع حاسوب عملاق في العالم وفقا لترتيب نوفمبر 2008 TOP500.
بلو جين/L المعالج عالي التوازي هو خامس أسرع حاسوب عملاق في العالم وفقا لتصنيف توب 500 ليونيو 2009. الحوسبة الشبكية المقالة الرئيسة: حوسبة شبكية
الحوسبة الشبكية (بالإنجليزية: Grid computing) هي الشكل الأكثر انتشارا للحوسبة المتوازية. إنه يستخدم اتصال أجهزة الحاسوب عبر الإنترنت للعمل على مشكلة معينة. وبسبب انخفاض سرعة تدفق البيانات والبطء التباعد العالي للغاية على شبكة الإنترنت، فإن الحوسبة الشبكية تتعامل عادة فقط مع مشاكل التوازي الحرج. تم إنشاء عدة برمجيات للحوسبة الشبكية، أشهرها: ستي@هوم وفولدنغ@هوم. معظم برمجيات الحوسبة الشبكية تستخدم برمجيات وسيطة (بالإنجليزية: Middleware)، وهي برمجيات تعمل بين نظام التشغيل والبرمجيات الأخرى لإدارة موارد الشبكة وتوحد الواجهة البرمجية. أكثر البرمجيات الوسيطة للحوسبة الشبكية شيوعا هي بنية باركلي التحتية المفتوحة للحوسبة شبكية (بالإنجليزية: Berkeley Open Infrastructure for Network Computing-BOINC). في كثير من الأحيان، تقوم برامج الحوسبة الشبكية بإتمام «دورات إضافية»، وأداء عمليات حسابية عندما يكون جهاز الحاسوب خاملا. الحواسيب المتوازية المتخصصة
توجد في الحوسبة المتوازية أجهزة متوازية متخصصة لم تلفت إليها الاهتمام بعد. في حين أنه من غير تعيين الميادين، فإنها تميل إلى تطبيق على عدد قليل فقط من فئات المشاكل التوازي. الحوسبة قابلة لإعادة التشكيل مع FPGA
الحوسبة القابلة لإعادة التشكيل هو استخدام مصفوفات البوابات المنطقية القابلة للبرمجة في الميدان (بالإنجليزية: Field-Programmable Gate Array-FPGA) كمعالج مشارك للأغراض العامة للحاسوب. FPGA في جوهره شريحة حاسوب يمكنها إعادة ربط نفسها لمهمة معينة. يمكن برمجة FPGA بلغة وصف الأجهزة VHDL أو «فيريلوج». لكن البرمجة بهذه اللغات قد تكون مملة، لهذا تم إنشاء عدة لغات من فئة C to HDL كمحاولة لمحاكاة صياغة ودلالات لغة البرمجة سي، التي اعتاد عليها معظم المطورين. الأكثر شهرة بين لغات C to HDL هي Mitrion-C و Impulse C و DIME-C و Handel-C. كما يوجد مجموعات فرعية معينة من SystemC مبنية على أساس سي++ يمكن أن تستخدم أيضا لهذا الغرض. قرار أي إم دي بفتح تكنولوجية هيبرترانسبورت للمطورين العاديين فتح المجال لتكنولوجيا لإعادة تشكيل الحوسبة عالية الأداء. وفقا إلى مايكل ر. دامور، الرئيس التنفيذي للعمليات في شركة DRC للحوسبة: «في الأول عندما كنا نسير نحو أي إم دي، وصفونا بسارقي المأخذ. والآن يسموننا بشركائهم». الحوسبة للأغراض العامة على وحدات المعالجة الرسومية المقالة الرئيسة: وحدة معالجة الرسوميات
بطاقة إنفيديا تسلا غبغبو.
الحوسبة للأغراض العامة على وحدة معالجة الرسوميات (بالإنجليزية: General-Purpose Computing on Graphics Processing Units-GPGPU) هو اتجاه حديث نسبيا في مجال الأبحاث في هندسة الحواسيب. وحدات معالجة الرسومات هي معالجات مساعدة شهدت تطورا مكثفا لمعالجة الرسومات على الحاسوب. معالجة الرسومات بالحاسوب هو أحد الميادين الذي تهيمن عليه العمليات المتوازية لمعالجة البيانات وبصفة خاصة عمليات الجبر الخطي على المصفوفات. في البدايات، استخدمت برمجيات GPGPU واجهات المكتبات الرسومية العادية لتنفيذ البرامج. ومؤخرا ظهرت لغات برمجة ومنصات جديدة بنيت لاستعمال المعالجات الرسومية لأمور عامة غير الغرض الأصلي لها. خاصة بعد أن أصدر كل من إنفيديا وأي إم دي بيئات للبرمجة هي كودا (CUDA) وسي.تي.إم (CTM) على التوالي. إضافة إلى لغات أخرى لبرمجة المعالجات الرسومية مثل BrookGPU و PeakStream و RapidMind. وقد أصدرت إنفيديا أيضا منتجات محددة لإجراء العمليات الحسابية في سلسلة تسلا (Tesla series). التطبيقات الخاصة بالدوائر المتكاملة
انقسم نهج عدة تطبيقات من نوع أسيك (ASIC) في التعامل مع البرامج المتوازية. لأن أسيك (وحسب التعريف) هو خاص بتطبيق معين، فإنه يمكن أن تطويره ليكون الأمثل لهذا التطبيق. وكنتيجة لتطبيق معين، فإن أسيك يميل للتفوق في الحوسبة لأغراض عامة. تصنع أسيك بتقنية X-ray lithography. وهذه العملية تتطلب قناعا (قد يكون مكلفا للغاية). تكلفة قناع واحد يمكن أن تتجاوز مليون دولار أمريكي. (كلما كانت الترانزستورات أصغر للرقاقة المطلوبة، فإن تكلفة القناع تكون أكبر). وفي الوقت نفسه، يزيد على مر الزمن أداء الحوسبة لأغراض عامة (مثلما يصفها قانون مور) تميل للقضاء على هذه المكاسب في جيل أو جيلين للرقاقة. التكلفة الأولية العالية جعلت أسيك غير مجدية بالنسبة لمعظم تطبيقات الحوسبة المتوازية. ومع ذلك، فقد تم بناء بعضها. ومن الأمثلة على ذلك جهاز RIKEN MDGRAPE-3 الذي يستخدم أسيك مخصصة لمحاكاة ديناميات الجزيئية. المعالجات المتجهية
كراي - 1 هو المعالج المتجهي الأكثر شهرة.
المعالج المتجهي (بالإنجليزية: Vector processor) هو وحدة معالجة مركزية أو حاسوب يمكنه تنفيذ نفس التعليمات على مجموعات كبيرة من البيانات. «للمعالجات المتجهية مستوى عمليات رفيع للعمل على المصفوفات الخطية من الأرقام أو المتجهات. من الأمثلة على العمليات على المتجهات A = B × C، حيث A و B و C متجهات من 64 عنصر لكل منها وأعداد حقيقية 64بت» ولهذا صلة وثيقة هي بتصنيف في فلين تعليمة واحدة على بيانات كثيرة. ما بين سبعينيات وثمانينيات القرن العشرين، أصبحت شركة كراي مشهورة بحواسيبها متجهية المعالجة. ومع ذلك، فإن المعالجات المتجهية مثلها مثل وحدات المعالجة المركزية وأنظمة الحواسيب الكاملة اختفت عموما. مجموعات تعليمات المعالجات الحديثة تشمل بعض التعليمات لمعالجة المتجهات مثلما هو الشأن مع AltiVec و SSE.
بما أن الحواسيب المتوازية صارت أكبر وأسرع، فإنه أصبح من الممكن حل المشاكل التي كانت سابقا تأخذ وقتا طويلا. تستخدم الحوسبة المتوازية في مجالات واسعة، من تكنولوجيا المعلومات الحيوي إلى الاقتصاد (الرياضيات المالية). الأنواع الشائعة من المشاكل التي وجدت في تطبيقات الحوسبة المتوازية هي: الجبر الخطي الكثيف.
الجبر الخطي المتفرق.
الطرق الطيفية (مثل كولي-توكي تحويل فورييه السريع).
مشاكل ن-هيئة (مثل محاكاة بارنز-هت).
مشاكل الشبكة البنائية (بالإنجليزية: Structured grid problems)، مثل أساليب بولتزمان المشبك.
مشاكل الشبكة غير المنظمة (مثل الموجودة في تحليل العناصر المحدودة أو المنتهية).
محاكاة مونتي كارلو.
المنطق التوافقي (مثل تقنيات القوة الغاشمة في التشفير).
الرسم البياني الاجتيازي (مثل خوارزميات الترتيب).
البرمجة الديناميكية.
أساليب التفريع والربط (بالإنجليزية: Branch and bound methods).
النماذج الرسومية (مثل الكشف عن نموذج ماركوف المخفي وبناء شبكة بايزية).
محاكاة آلة محدودة الأوضاع.
في أوائل سبعينيات القرن العشرين، بدأ كل من مارفن مينسكي وسيمور بابيرت في معهد ماساتشوستس لعلوم الحاسوب والذكاء الاصطناعي [الإنجليزية] في تطوير ما أصبح يعرف بنظرية «مجتمع العقل» الذي تنظر إلى الدماغ البيولوجي كحاسوب عال التوازي. في عام 1986، نشر مينسكي كتاب «مجتمع العقل»، يقول فيه بأن «العقل يتكون من عدد من الوكلاء (agents) الصغار، كل وكيل هو عقل في حد ذاته». وتحاول النظرية تفسير بأن ما نسميه ذكاءا يمكن أن يكون نتيجة لتفاعل أجزاء غير الذكية. ويقول مينسكي بأن أكبر مصدر للأفكار حول النظرية جاء من عمله في محاولة لإنشاء آلة تستخدم ذراع الروبوت، وكاميرا فيديو، وجهاز حاسوب لبناء بكتل الأطفال. ظهرت نماذج مماثلة (ترى أيضا في الدماغ البيولوجي حاسوبا عال التوازي، أي أن الدماغ يتكون من كوكبة من الوكلاء المستقلين أو شبه المستقلين) وصفها كل من: Thomas R. Blakeslee,
مايكل غازانيغا،
Robert E. Ornstein،
Ernest Hilgard،
ميتشيو كاكو،
جورج غوردجييف،
نموذج العنقود العصبي (بالإنجليزية: Neurocluster Brain Model).
كراي-2 أسرع حاسوب في العالم في الفترة بين 1985 إلى 1989.
عادة ما تكون البرامج الحاسوبية مكتوبة بطريقة تسلسلية. فلحل مشكلة ما، تُبنى وتطبق خوارزمية على شكل تعليمات متسلسلة. وتُنفذ هذه التعليمات على وحدة المعالجة المركزية لجهاز حاسوب واحد. حيث تنفذ تعليمة واحدة فقط في نفس الوقت، وبعدَ الانتهاء منها تُنفذ التعليمة التالية. أما الحوسبة المتوازية فتستخدم في وَقت واحد عدة عناصر معالجة لحل مشكلة معينة. وتقسَّم المشكلة إلى أجزاء مستقلة بحيث يمكن لكل عنصر من عناصر المعالجة تنفيذ الجزء الخاص به من الخوارزمية في وقت واحد مع العناصر الأخرى. تتنوع العناصر المعالجة وتشمل موارد مختلفة مثل جهاز حاسوب واحد مع معالجات متعددة أو شبكة من عدة حواسيب أو معدات متخصصة أو أي مزيج مما ذكر. كان رفعُ سرعة تنفيذ العمليات الهم الرئيسي لتحسين أداء الحواسيب منذ منتصف ثمانيات القرن العشرين وحتى عام 2004. حيث أن مدة تنفيذ برنامج تساوي عدد التعليمات مضروبًا في متوسط الوقت اللازم لتنفيذ تعليمة واحد. الحفاظ على كل شيء ثابتًا، وزيادة تردد الساعة الداخلية يخفض من متوسط الوقت المستغرق لتنفيذ تعليمة. وبالتالي يُقلل وقت التنفيذ لجميع البرامج ذات العمليات المحدودة. يحسب استهلاك الشرائح للطاقة من خلال المعادلة P = C × V2 × F، حيث ترمز P إلى الطاقة، وترمز C إلى عدد المكثفات المستعملة أثناء عمل دورة كاملة (تتناسب مع عدد الترانزستورات التي تتغير مدخلاتها)، وترمز V إلى الجهد، أما F فترمز إلى تردد المعالج (دورة في الثانية). وتزيد زيادة التردد من كمية الطاقة المستهلكة. أجبَرَت زيادة استهلاك المعالجات للطاقة في النهاية شركة إنتل في مايو 2004على إلغاء إنتاج معالجاتها تيجاس وجهوك، والتي تعتبر عمومًا نهاية سياسة رفع التردد كنموذج شائع لمعمارية الحواسيب. على الرغم من قضايا استهلاك الطاقة إضافة للتنبؤات المتكررة عن نهايته، فإن قانون مور ظل صحيحًا. فقد نصَّ قانون مور (الناتج عن ملاحظة تجريبية) على أن كثافة الترانزستورات في المعالجات الدقيقة تتضاعف كل 18 إلى 24 شهرًا. وبنهاية سياسة زيادة التردد، فقد أمكن استخدام هذه الترانزستورات الإضافية (التي لم تعد تستخدم لرفع التردد) لإضافة أجهزة أخرى من أجل إجراء حوسبة متوازية. قانون أمدال، وقانون غوستافسون
المقالات الرئيسة: قانون أمدال وقانون غوستافسون
تمثيل رسومي لقانون أمدال. مقدار تسريع برنامج (بعملية الموازاة) هو محدود بكم أجزاء البرنامج التي يمكنها العمل بشكل متواز. على سبيل المثال، إذا أمكن تشغيل 90% من البرنامج بشكل متواز، فإن الحد النظري الأقصى للتسريع (باستخدام الحوسبة المتوازية) سيكون بعشر مرات مهما كان عدد المعالجات.
بنظرة مثالية، فإن مقدار التسريع الناتج عن عملية الموازاة سيكون خطيا، أي بمضاعفة عدد عناصر المعالجة ينبغي خفض وقت التشغيل إلى النصف، وبمضاعفته مرة أخرى ينبغي خفض وقت التنفيذ إلى النصف مرة أخرى. ومع ذلك، عدد قليل جدا من الخوارزميات المتوازية تحقق مقدار التسريع المثالي. فمعظمها لديها مقدار تسريع قريب من مقدار التسريع المثالي عند استخدام أعداد قليلة من عناصر المعالجة، والذي يتحول إلى قيمة ثابتة عند استخدام عدد أكبر من عناصر المعالجة. إن مقدار التسريع المحتمل لخوارزمية في بيئة حوسبة متوازية تحسب باستخدام قانون أمدال، والذي وضعه جين أمدال في ستينيات القرن العشرين. والذي ينص على أن أي جزء صغير من البرنامج لا يمكن موازاته سوف يحد من مقدار التسريع الإجمالي المتاح بعملية الموازاة. أي مشكلة رياضية أو هندسية كبيرة عادة ما تتألف من عدة أجزاء قابلة للموازاة وأجزاء أخرى غير قابلة للموازاة (أجزاء متسلسلة). وتعطى هذه العلاقة من المعادلة: S
=
1 1
−
P {\displaystyle S={\frac {1}{1-P}}}
حيث S هو مقدار تسريع البرنامج (بصفته عاملا من عوامل وقت تنفيذ الخوارزمية التسلسلية الأصلية)، وP هو الجزء القابل للموازاة. إذا كان الجزء غير القابل للموازاة من برنامج يستهلك 10% من وقت التنفيذ، فإنه من غير الممكن أن نحصل على مقدار تسريع أكثر من عشرة أضعاف، بغض النظر عن عدد المعالجات التي تم إضافتها. وهذا يضع حدا أعلى للفائدة من إضافة وحدات تنفيذ متوازية أكثر. «عندما لا يمكن تقسيم مهمة بسبب قيود تمنع عملية التقسيم، فإن تطبيق مزيد من الجهد ليس له تأثير على الجدول الزمني. فحمل الطفل يأخذ تسعة أشهر ولا علاقة لذلك بعدد النسوة». قانون غوستافسون هو قانون آخر في هندسة الحاسبات، ويرتبط ارتباطا وثيقا بقانون أمدال. ويمكن صياغته على النحو التالي: نفترض أن مهمة من جزأين مستقلين أ وب، ب يأخذ ما يقارب من 25٪ من الوقت الكامل للحساب. مع الجهد، قد يكون المبرمج قادرا على جعل هذا الجزء خمس مرات أسرع، ولكن هذا يقلل من الوقت الكامل للحساب إلا قليلا. بالمقابل، قد لا يحتاج المرء لأداء لجهد كبير لجعل الجزء أ أسرع مرتين. وهذا سيجعل الحساب أسرع بكثير من أي استفادة مثلى للجزء ب، حتى ولو حصلت على أكبر تسريع للجزء ب (5 مرات مقابل 2).
S
(
P
)
=
P
−
α
(
P
−
1
) {\displaystyle S(P)=P-\alpha (P-1)\,}
حيث P هو عدد المعالجات، S هو مقدار التسريع وα هو الجزء غير القابل للموازاة من هذه العملية. يفترض قانون أمدال أن للمشكلة حجما ثابتا وأن حجم المقطع المتسلسل مستقل عن عدد المعالجات، في حين أن القانون غوستافسون لم يقم بهذه الافتراضات. الاعتمادية
فهم الاعتمادية على البيانات أمر أساسي في تنفيذ الخوارزميات المتوازية. لا يمكن تشغيل برنامج بسرعة أكبر من أطول سلسلة من العمليات الحسابية المعتمدة على بعضها (المعروف باسم المسار الحرج)، لأن الحسابات التي تعتمد على حسابات سابقة في السلسلة يجب أن تنفذ بالترتيب. ومع ذلك، فإن معظم الخوارزميات لا تتكون من مجرد سلسلة طويلة من العمليات الحسابية المعتمدة على بعضها؛ عادة ما تكون هناك فرص لتنفيذ بالتوازي عمليات حسابية مستقلة. ليكن Pi و Pj جزأين من برنامج. شروط برنشتاين تصف متى يمكن تنفيذ جزأين مستقلين بشكل متواز. لكل Pi، افرض ان Ii يمثل كافة المتغيرات المدخلة وOi المتغيرات المخرجة، وكذلك الأمر مع Pj. فإن P i وPj مستقلان إذا حققا الشروط التالية:
I j
∩ O i
=
∅
, {\displaystyle I_{j}\cap O_{i}=\varnothing ,\,} I i
∩ O j
=
∅
, {\displaystyle I_{i}\cap O_{j}=\varnothing ,\,} O i
∩ O j
=
∅
. {\displaystyle O_{i}\cap O_{j}=\varnothing .\,}
انتهاك الشرط الأول يسبب اعتمادية التتابع، بالاعتماد على نتائج الشرط الأول تنتج الجملة الثانية نتائجها. الشرط الثاني يمثل مضاد للتبعية، عندما (Pj) يحاول التصرف في متغير يحتاجه (Pi). الشرط الثالث والأخير يمثل التبعية في المخرجات: عندما تكتب الجملتين على نفس المخرج، يجب أن تأتي النتيجة النهائية من آخر جملة تنفذ منطقيا. بالنظر إلى المهام التالية، والتي تمثل عدة أنواع من الاعتمادية:
1: function Dep(a, b)
2: c = a·b
3: d = 2·c
4: end function
لا يمكن تنفيذ عملية السطر 3 قبل (أو حتى في موازاة مع) عملية السطر 2، لأن عملية السطر 3 تستخدم نتيجة عملية من السطر 2. وذلك لا عدم تحقق الشرط 1، وبهذا تكون هناك اعتمادية التتابع.
1: NoDep function (a, b)
2: c = a·b
3: d = 2·b
4: e = a+b
5: end function
في هذا المثال، لا توجد اعتمادية بين التعليمات، وبالتالي يمكن تنفذهم جميعا بالتوازي. شروط برنشتاين لا تسمح باشتراك الذاكرة بين العمليات المختلفة. لذلك، فإن فرض بعض الترتيب بين عمليات الوصول للذاكرة ضروري، مثلا نظام إشارات (semaphores)، أو الحواجز أو بعض طرق التزامن الأخرى. حالة السباق واستبعاد التشارك والتزامن والتباطؤ في التوازي
في برنامج مواز غالبا ما تسمى المهام الفرعية خيوطا (بالإنجليزية: Threads). بعض هندسة الحواسيب المتوازية تستخدم نسخ صغيرة وخفيفة من الخيوط المعروفة باسم الألياف، بينما تستخدم هندسات أخرى نسخ أكبر تسمى بالعمليات. ومع ذلك فإن «الخيوط» مقبولة عموما كمصطلح عام عن المهام الفرعية. غالبا ما تحتاج الخيوط إلى تحديث بعض المتغيرات مشتركة بينها. يمكن ترتيب التعليمات المشتركة بين البرنامجين بأي ترتيب. على سبيل المثال، البرنامج التالي: الخيط أ الخيط ب
1أ: قراءة المتغير س 1ب: قراءة المتغير س
2أ: إضافة 1 إلى قيمة س 2ب: إضافة 1 إلى قيمة س
3أ طباعة س 3ب طباعة س إذا تم تنفيذ التعليمة 1ب بين 1أ و3أ، أو إذا تم تنفيذ التعليمات 1أ بين 1ب و3ب، سيقوم البرنامج بإنتاج بيانات غير صحيحة. وهذا هو المعروف باسم حالة السباق (بالإنجليزية: Race condition). يجب على المبرمج استخدام قفل لضمان استبعاد التشارك. القفل هو بناء في لغة البرمجة يسمح لخيط واحد بالسيطرة على متغير ومنع الخيوط الأخرى من القراءة أو الكتابة بها، حتى تحرير المتغير من القفل. الخيط الذي قام بعملية القفل يمكنه تنفيذ الجزء الحرج (القسم من البرنامج الذي يتطلب وصول حصري إلى المتغير)، وبعدها يقوم بتحرير البيانات بعدما ينهي هذا الجزء. لذلك، لضمان تنفيذ البرنامج السابق بشكل صحيح، يمكن إعادة صياغته باستخدام الأقفال: الخيط أ الخيط ب
1أ: ضع قفلا على المتغير س 1ب: ضع قفلا على المتغير س
2أ: قراءة المتغير س 2ب: قراءة المتغير س
3أ: إضافة 1 إلى قيمة س 3ب: إضافة 1 إلى قيمة س
4أ: طباعة س 4ب: طباعة س
5أ: حرر متغير س 5B: حرر متغير س سوف يقوم خيط واحد بقفل المتغير س، في حين أن الخيوط الأخرى ستكون مستبعدة، وغير قادرة على المضي قدما إلى أن يتم تحرير المتغير س مرة أخرى. وهكذا يتم ضمان تنفيذ البرنامج بشكل صحيح. تستعمل الأقفال عند الضرورة لتنفيذ البرنامج بشكل صحيح، لكن العملية يمكن أن تبطئ هذا البرنامج بشكل كبير. قفل عدة متغيرات باستخدام أقفال غير موحدة يدخل البرنامج في طريق مسدود. الأقفال الموحدة تقفل كل المتغيرات مرة واحدة. وإذا لم يتمكن من قفلهم جميعا، فإنه لن يقفل أي واحد منهم. إذا احتاج خيطان لحجز نفس المتغيرين باستعمال قفل غير موحد، من الممكن أن يحجز أحد الخيوط أحد المتغيرات بينما يحجز الخيط الثاني المتغير الآخر. في مثل هذه الحالة، لا يمكن لأي خيط منهما إنهاء عمله ويصلان لطريق مسدود. كثير من البرامج المتوازية تتطلب تزامنا بين مهامها الفرعية، وهذا يتطلب استخدام حاجز. والذي عادة ما ينفذ باستخدام قفل برمجي. فئة من الخوارزميات، تعرف بإقفال-تحرير وانتظار-تحرير، تتجنب استخدام الأقفال والحواجز تماما. ولكن هذا النهج صعب التنفيذ غالبا ويتطلب تصميم تركيبة بيانات بشكل صحيح. لا تؤدي كل عمليات الموازاة إلى التسريع. عموما، كلما قسمت المهام إلى خيوط أكثر فأكثر، فإن تلك الخيوط ستستهلك جزء زائد من الوقت في التواصل مع بعضهم البعض. في نهاية المطاف، فإن الوقت الزائد من عملية الاتصال يهيمن على الوقت الذي يستغرقه حل المشكلة، وكذلك عملية الموازاة (أي تقسيم عبء العمل على خيوط أكثر) تزيد بدلا من أن تقلل من مقدار الوقت المطلوب لانتهاء. يعرف هذا بتباطؤ التوازي (بالإنجليزية: Parallel slowdown). توازي الحبيبات الناعمة والحبيبات الخشنة والمربك
غالبا ما تصنف التطبيقات وفقا لمدى حاجة المهام الفرعية للمزامنة أو التواصل مع بعضها البعض. يظهر التطبيق توازي الحبيبات الناعمة (بالإنجليزية: Fine-grained parallelism) إذا كانت المهام الفرعية تتواصل عدة مرات في الثانية الواحدة، أو توازي الحبيبات الخشنة (بالإنجليزية: Coarse-grained parallelism) إذا لم تتواصل عدة مرات في الثانية الواحدة، ويصنف بالتوزاي المربك (بالإنجليزية: Embarrassing parallelism) إذا كانت نادرا ما تضطر للتواصل أو لا يوجد تواصل إطلاقا. تعتبر التطبيقات من صنف التوازي المربك أسهل للموازاة. نماذج تناسق
ليسلي لامبورت أول من عرف التناسق المتسلسل.
يجب أن يكون للغات البرمجة المتوازية ولأجهزة الحاسوب المتوازية نموذج تناسق (المعروف أيضا باسم نموذج الذاكرة). نموذج التناسق (بالإنجليزية: Consistency model) يحدد القواعد لكيفية حدوث العمليات في ذاكرة الحاسوب، وكيفية إنتاج النتائج. واحد من نماذج التناسق هو نموذج «ليسلي لامبورت» للتناسق المتسلسل. التناسق المتسلسل هو خاصية للبرنامج المتوازي الذي ينتج عن تنفيذه بشكل متواز نفس النتائج إذا نفذ بشكل تسلسلي. بشكل أدق، يكون البرنامج متطابق تسلسليا إذا «... نتائج أي تنفيذ هي نفسها إذا ما نفذت كل العمليات على كل المعالجات بترتيب متسلسل ما، والعمليات في كل معالج تظهر في هذا التسلسل بالترتيب المحدد من قبل البرنامج». ذاكرة معاملات البرنامج هي نوع شائع من نماذج التناسق. تستعمل ذاكرة معاملات البرنامج مفهوما، استعير من نظريات قواعد البيانات وتطبيقها، هو مفهوم المعاملات الموحدة (بالإنجليزية: Atomic transactions) في عملية الوصول إلى الذاكرة. رياضيا، يمكن تمثيل هذه النماذج بعدة طرق. شبكة بيتري، الذي تم عرضها في أطروحة الدكتوراه لآدم كارل بيتري سنة 1962، كانت محاولة مبكرة لتدوين قواعد نماذج التناسق. بعدها تم بناء نظرية تدفق البيانات، وتم إنشاء هندسة تدفق البيانات كتطبيق عملي لفكرة نظرية تدفق البيانات. بدأت في أواخر سبعينات القرن العشرين، حيث تم تطوير جبر العمليات مثل حسابات أنظمة الاتصالات وعمليات الاتصال التسلسلية للسماح بالتفكير بشكل جبري حول نظم مكونة من عناصر متفاعلة. إضافات جديدة إلى عائلة جبر العمليات، مثل π-calculus الذي أضاف إمكانية التفكير في طبولوجيا ديناميكية. المنطق مثل Lamport's TLA+ والنماذج الرياضية مثل التعقب ومخططات الأحداث الفاعلة، طورت أيضا لوصف سلوك النظم المتنافسة. تصنيف فلين المقالة الرئيسة: تصنيف فلين
قام مايكل ج. فلين بإنجاز واحدة من أوائل نظم التصنيف للحاسبات والبرنامج المتوازية (والمتسلسلة)، والتي تعرف الآن باسم تصنيف فلين (بالإنجليزية: Flynn's taxonomy). صنف فلين برامج وأجهزة الحاسوب من خلال إذا كانت تعمل باستخدام مجموعة واحدة أو عدة مجموعات من تعليمات، مهما يكن عدد المجموعات من البيانات التي تستخدمها هذه التعليمات مجموعة واحدة أو أكثر.
تصنيف فلين
تدفق بيانات واحد
تعليمات وحيدة بيانات وحيدة
تعليمات متعددة بيانات وحيدة تدفقات بيانات متعددة
تعليمات وحيدة بيانات متعددة
تعليمات متعددة بيانات متعددة
برنامج واحد متعدد البيانات
تصنيف فلين تصنيف تعليمة واحدة على معلومة واحدة (بالإنجليزية: Single-instruction-single-data SISD) ما يعادل برنامج متسلسل تماما. بينما تصنيف تعليمة واحدة على بيانات متعددة (بالإنجليزية: Single-instruction-multiple-data SIMD) يماثل القيام بالعملية نفسها مرارا وتكرارا على مجموعة كبيرة من البيانات. وهذا هو الشائع في تطبيقات معالجة الإشارات. تعليمات متعددة على معلومة واحدة (بالإنجليزية: Multiple-instruction-single-data MISD) هو تصنيف نادر الاستخدام. في حين أن هندسة الحاسبات انقسمت في التعامل مع هذا التصنيف، فإن عدد قليل من التطبيقات تتناسب مع هذا التصنيف تم تجسيدها. برامج تعليمات متعددة على بيانات متعددة (بالإنجليزية: Multiple-instruction-multiple-data MIMD) هي إلى حد بعيد، النوع الأكثر شيوعا بين البرامج المتوازية. وفقا لديفيد باترسون وجون هينيسي فإن «بعض الآلات الهجينة من هذه الفئات، وبالطبع أن هذه النماذج الكلاسيكية قد عمر طويلا لأنها بسيطة وسهلة الفهم، وتعطي تقريبا أوليا جيد. وهو أيضا المخطط الأكثر استعمال وعلى نطاق واسع، ربما بسبب سهولة فهمه».
الحوسبة المتوازية (بالإنجليزية: Parallel computing) هيَ شكل من أشكال الحوسبة التي يجري فيها تنفيذ العديد من العمليات في وقت واحد[1]، والتي تقوم على مبدأ أنه يمكن في كثير من الأحيان تقسيم المشاكل الكبيرة إلى مشاكل أصغر حجمًا ليتم حلها بشكل مُتوازٍ في نفس الوقت.
تاريخ
ILLIAC 4، "الحاسوب العملاق النكرة".
أصول التوازي الصحيح (عمليات مختلفة على بيانات مختلفة-MIMD) يعود إلى لويجي فيديريكو، كونت Menabrea وما قدمه في "وصف مقتضب للمحرك التحليلي الذي اخترعه تشارلز باباج. أدخلت شركة آي بي إم حاسوب 704 في عام 1954، من خلال المشروع الذي كان جين أمدال أحد المهندسين الرئيسيين فيه. ليصبح أول حاسوب تجاري متاح لاستخدام مجموعة كاملة من الأوامر الحسابية بطريقة تلقائية. في أبريل 1958، ناقش س. جيل (فيرانتي) البرمجة المتوازية، والحاجة إلى التفرع والانتظار. في عام 1958، ناقش الباحثان جون كوك ودانيال سلوتنيك (العاملين في شركة آي بي إم) استخدام التوازي في العمليات الحسابية العددية للمرة الأولى. أدرجت شركة بوروز (بالإنجليزية: Burroughs Corporation) معالج D825 في سنة 1962، وهو معالج حواسيب رباعي يمكنه الوصول إلى 16 وحدات ذاكرة من خلال العارضة التبديل في عام 1967، نشر سلوتنيك وأمدال نقاشا حول جدوى المعالجة المتوازية في مؤتمر جمعيات الاتحاد الأمريكي للمعالجة المعلومات. ومن خلال هذه المناقشة صيغ قانون أمدال لتحديد الحد الأقصى للسرعة المكتسبة من عملية الموازاة. في عام 1969، قدمت الشركة الأمريكية هونيويل نظامها الأول مالتيكس، وهو نظام متعدد المعالجات المتماثلة قادر على تشغيل ما يصل إلى ثمانية معالجات بالتوازي. مشروع C.mmp في سبعينيات القرن العشرين التابع لجامعة كارنيجي ميلون هو أول متعدد المعالجات بمعالجات قليلة". "إن أول ناقل لوصل عدة معالجات مع مخابئ التطفل (بالإنجليزية: Snooping caches) هو Synapse N+1 كان ذلك في عام 1984." ويمكن إرجاع الحواسيب المتوازية (تعليمة واحدة على بيانات مختلفة) إلى سبعينيات القرن العشرين. كان الدافع وراء هذا النوع من الحواسيب في وقت مبكر هو توزيع تأخير بوابة التحكم لوحدة المعالجة على تعليمات متعددة. في عام 1964، اقترح «سلوتنيك» بناء حاسوب متوازية على نطاق واسع لمختبر لورانس ليفرمور الوطني. موّل التصميم، الذي كان من أوائل الحواسيب المتوازية، من قبل سلاح الجو الأمريكي، وسمي "ILLIAC 4". المفتاح في تصميمه كان التوازي العالي نوعا ما، مع ما يصل إلى 256 معالج، والتي تسمح للآلة بالعمل على مجموعات كبيرة من البيانات في ما عرف لاحقا بالمعالجة المتجهية. ومع ذلك، 4 ILLIAC سمي «أكثر الحواسيب العملاقة المجهولة»، وذلك لأن المشروع لم يكن سوى أحد الأربعة اكتمالا، ولكن استغرق 11 سنوات، وتكلفة فاقت أربع مرات تقريبا عن التقديرات الأصلية. وأخيرا عندما صار على استعداد للتشغيل الحقيقي في التطبيق الأول في عام 1976، كانت قد تفوقت عليه حواسيب عملاقة تجارية مثل كراي 1.
البرمجيات
لغات البرمجة المتوازية
من أجل برمجة الحواسيب المتوازية، تم إنشاء لغات البرمجة والمكتبات وواجهات برمجة التطبيقات ونماذج للبرمجة المتوازية. وعموما تنقسم لغات البرمجة إلى فئات استنادا إلى ما تقدمه من الافتراضات حول هندسة الذاكرة والذاكرة المشتركة والذاكرة الموزعة، أو الذاكرة المشتركة الموزعة. لغات البرمجة التي تتعامل بذاكرة مشتركة تتواصل عن طريق التلاعب بالمتغيرات في الذاكرة المشتركة. مع الذاكرة الموزعة يستخدم تمرير الرسائل. خيوط بوسيكس (بالإنجليزية: POSIX Threads) وأوبن أم بي من أكثر واجهات برمجة التطبيقات بذاكرة مشتركة استخداما. في حين أن إم بي آي (بالإنجليزية: Message Passing Interface-MPI) هو نظام تمرير الرسائل الأكثر استخداما على نطاق واسع. أحد المفاهيم المستخدمة في كتابة البرامج المتوازية هو مفهوم المستقبل، حيث يعِد جزء واحد من البرنامج بتسليم المسند المطلوب إلى جزء آخر من برنامج في وقت ما في المستقبل. الموازاة التلقائية
استحداث موازاة تلقائيا لبرنامج متسلسل يقوم بها برنامج ترجمة (مترجم-Compiler) هي قمة الحوسبة المتوازية. ورغم مرور عقود من عمل الباحثين على المترجمات، إلا أن الحصول على موازاة تلقائيا سجلت نجاح محدود فقط. المذهب الأساسي في لغات البرمجة المتوازية يبقى إما توازي صريح أو (في أحسن الأحوال) ضمني جزئيا، حيث يعطي المبرمج التوجيهات للمترجم بالموازاة. يوجد عدد قليل من لغات البرمجة المتوازية ضمنيا، مثل «السيزال» و«برلال هاسكل»، و (من أجل FPGA) يستعمل Mitrion-C. برمجيات التدقيق والفحص
الحاسوب الأكبر حجما والأكثر تعقيدا هو الأكثر تعرضا للخطأ والفترة الزمنية المتوسطة بين الإخفاقات فيه هي الأقصر. برمجيات التدقيق والفحص تقنية بموجبها يقوم نظام الحاسوب بأخذ صورة عن حالة برنامج (تسجيل عن كل الموارد الحالية المحجوزة والحالات المتغيرة)، وهي أقرب إلى تفريغ. هذه المعلومات يمكن استخدامها لاستعادة البرنامج في حال فشل الحاسوب. التدقيق والفحص يعني أن البرنامج يعاد تشغيله من آخر نقطة تدقيق فقط وليس من البداية. لتطبيق قد يعمل للأشهر فإن الأمر بالغ الأهمية. يمكن استخدام برمجيات التدقيق والفحص لتسهيل عملية الهجرة.
أنواع التوازي
التوازي على مستوى البت المقالة الرئيسة: توازي على مستوى البت
منذ بدايات تكنولوجيا دارات التكامل الفائق (بالإنجليزية: Very-large-scale integration VLSI) في تصنيع رقائق الحاسوب في سبعينات القرن العشرين وحتى حوالي عام 1986، كانت تتم عملية التسريع في هندسة الحاسبات من خلال مضاعفة حجم كلمة الحاسوب، والتي بدورها تزيد كمية المعلومات التي يمكن للمعالج أن يعالجها في كل دورة. زيادة حجم الكلمة يقلل من عدد التعليمات التي يجب على المعالج تنفيذها لأداء عملية على متغيرات حجمها أكبر من طول الكلمة. على سبيل المثال، عند جمع رقمين صحيحين مكونين من 16 بت على معالج 8 بت، فإن المعالج يقوم بجمع أول 8 بت من كل رقم باستخدام تعليمة الجمع، ثم يجمع ثاني 8 بت مع الإعارة من العملية السابقة، وبالتالي فإن معالج 8 بت يحتاج لتعليمتين لإكمال عملية واحدة، بينما معالج 16 بت معالج سيكون قادر على إكمال العملية بتعليمة واحدة. تاريخيا، تم استبدال المعالجات 4-بت بمعالجات 8 بت ثم 16 بت، ثم 32 بت. وبشكل عام فقد وصل هذا الاتجاه إلى نهايته مع إدخال معالجات 32 بت، التي سائدة في الحاسبات العامة لعقدين من الزمن. ولكن ليس إلى غاية وقت قريب (2003-2004)، حيث ظهرت هندسة x86-64، والتي تحوي على معالجات 64 بت وشاع استخدامها. التوازي على مستوى التعليمات
خط أنابيب من خمس مراحل في جهاز قئة RISC ( (IF = Instruction Fetch (إحضار التعليمة)، ID = Instruction Decode (ترجم التعليمة)، EX = Execute (تنفيذ)، MEM = Memory access (وصول للذاكرة)، WB = Register write back (سجل الكتابة مرة أخرى))
برنامج حاسوبي في جوهره وهو دفق من التعليمات التي ينفذها المعالج. يمكن إعادة ترتيب هذه التعليمات ودمجها في مجموعات يتم تنفيذها بالتوازي دون تغيير نتيجة هذا البرنامج. وهذا ما يسمى بالموازاة على مستوى التعليمات. تطور فكرة الموازاة على مستوى التعليمات هيمنة على هندسة الحاسبات من منتصف ثمانينات وحتى منتصف تسعينات القرن العشرين. المعالجات الحديثة لديها خطوط أنابيب متعددة المراحل. كل مرحلة في خط الأنابيب توافق عملا مختلفا يقوم به المعالج على التعليمات في هذه المرحلة؛ المعالج الذي يحوي ن مرحلة في خط أنابيب يمكن أن ينجز حتى ن تعليمة مختلفة في مراحل مختلفة. وتعد المعالجات من نوع RISC مثال على المعالجات التي تعمل بنظام خطوط الأنابيب، وفي هذا النوع من المعالجات خمس مراحل: جلب التعليمة، وفك الشفرة، وتنفيذها، والوصول إلى الذاكرة، وكتابة النتائج. المعالج بنتيوم 4 له 35 مراحل في خط الأنابيب. سوبرسكيلر معالج بخمس مراحل المتوالية، وقادر على تمرير تعليمتين اثنتين في كل دورة. ويمكن أن تكون تعليماتين في كل مرحلة من خط الانابيب، ليصل مجموعها إلى 10 تعليمات (كما هو موضح باللون الأخضر) يتم تنفيذها في وقت واحد.
بالإضافة إلى الموازاة على مستوى التعليمات باستخدام خط الأنابيب، يمكن لبعض المعالجات معالجة أكثر من تعليمة في نفس الوقت. تعرف بالمعالجات سوبرسكيلر. تجمع التعليمات معا إذا لم يكن هناك أي تبعية في البيانات فيما بينها. تعد خوارزمية «سكوربوردنج» وخوارزمية «توماسلو» (التي تشبه سكوربوردنج ولكن تقوم بإعادة تسمية السجلات) من أكثر الأساليب شيوعا لتنفيذ التعليمات بدون ترتيب في تنفيذ الموازاة على مستوى التعليمة. موازاة البيانات
موازاة البيانات هي عملية الموازاة المتأصلة في جمل التكرار في البرنامج، التي تركز على توزيع هذه البيانات عبر عقد الحوسبة المختلفة بحيث تتم معالجتها بشكل متواز. «غالبا ما تؤدي موازاة التكرار بصورة مماثلة (ليست بالضرورة مطابقة) إلى تسلسل العمليات أو المهام التي تؤدى على عناصر بيانات ذات هياكل كبيرة.» العديد من التطبيقات العلمية والهندسية تستعمل توازي البيانات. الاعتمادية في حلقات التكرار هي اعتمادية حلقة تكرار على ناتج واحدة أو أكثر من حلقات التكرار السابقة لها. وهذه الاعتمادية في حلقات التكرار تمنع القيام بعمل توزيع لعمليات التكرار. على سبيل المثال، بالنظر إلى الكود التالي الذي يحسب بعض أعداد فيبوناتشي الأولى:
1: PREV1 = 0
2: PREV2 = 1
4: do:
5: CUR = PREV1 + PREV2
6: PREV1 = PREV2
7: PREV2 = CUR
8: while (CUR < 10)
لا يمكن توزيع هذا التكرار لان CUR يعتمد عليه PREV2 وPREV1، والتي يتم حسابها في كل حلقة تكرار. ولأن التكرار يعتمد في نتيجة على المرحلة السابقة، فلا يمكن أن يتم تنفيذها في نفس الوقت. وبتعاظم حجم مشكلة، يتعاظم مقدار توازي البيانات المتاحة عادة. توازي المهام المقالة الرئيسة: توازي على مستوى المهام
موازاة المهام هي صفة البرامج المتوازية التي تحوي «حسابات مختلفة تماما يمكن أن تنفذ في نفس المجموعة أو في مجموعة مختلفة من البيانات». وهذا يتناقض مع موازاة البيانات، حيث يتم تنفيذ نفس العملية الحسابية على نفس المجموعة أو مجموعات مختلفة من البيانات. توازي المهام لا تتناسب عادة مع حجم المشكلة.
العتاد
الذاكرة والاتصالات
تكون الذاكرة الرئيسية في أجهزة الحواسيب المتوازية إما ذاكرة مشتركة (تشترك جميع عناصر المعالجة في مساحة تخزينية واحدة) أو ذاكرة موزعة (التي يكون فيها لكل عنصر من عناصر التجهيز مساحة تخزينية محلية خاصة به). ومصطلح الذاكرة الموزعة يعني أن الذاكرة موزعة منطقيا، ولكن غالبا ما يعني أيضا أنها موزعة ماديا. الذاكرة المشتركة الموزعة والذاكرة الافتراضية تجمعان بين النهجين، حيث أن كل عنصر معالجة يملك ذاكرة محلية خاصة به وسبيلا للوصول إلى ذاكرة على معالجات غير المحلية. الوصول للذاكرة المحلية عادة ما يكون أسرع من الوصول إلى الذاكرة غير المحلية. صورة منطقية لبنية الذاكرة غير الموحدة (بالإنجليزية: Non-Uniform Memory Access: NUMA). ويمكن للمعالجات في صف واحد الوصول إلى الذاكرة الأقرب منه الوصول إلى ذاكرة في صف آخر.
هندسة الحواسيب التي يكون فيها كل عنصر من الذاكرة الرئيسية متوفرا بنفس المدة والتدفق تعرف بالذاكرة موحدة الوصول (بالإنجليزية: Uniform Memory Access: UMA). لا يمكن أن يتحقق هذا إلا من خلال نظام ذاكرة مشتركة حيث لا وجود لتوزيع مادي للذاكرة. النظم التي ليس لديها هذه الخاصية تعرف بنظم الذاكرة غير موحدة الوصول (بالإنجليزية: Non-Uniform Memory Access - NUMA). نظم الذاكرة الموزعة هي ذاكرة غير موحدة الوصول. تستفيد نظم الحاسوب من مخزن صغير وسريع بقرب من المعالج لتخزين مؤقت لنسخ من قيم الذاكرة. أما أنظمة الحواسيب المتوازية فتواجه صعوبات مع هذه المخازن التي قد تخزن القيمة نفسها في أكثر من مكان واحد، مع إمكانية تنفيذ غير صحيح للبرنامج. أجهزة الحاسوب هذه تتطلب نظام تخزين متناسق، والذي يتتبع القيم المخزنة مؤقتا ويعمل على تطهير إستراتيجيا لها، وبالتالي ضمان تنفيذ صحيح للبرنامج. قنوات التطفل هي واحدة من أكثر الطرق شيوعا لتتبع القيم التي يتم الوصول إليها (وبالتالي ينبغي تطهيرها). تصميم نظام تخزين متناسق عالي الكفاءة وكبير هي مشكلة صعبة للغاية في مجال هندسة الحواسيب. ونتيجة لذلك، فإن هندسة الحواسيب بذاكرة مشتركة لا تتناسب جيدا مع أنظمة الذاكرة الموزعة. يمكن تنفيذ الاتصالات بين الذاكرة والمعالجات وفيما بين المعالجات باستعمال أجهزة بطرق متعددة، بما في ذلك عبر ذاكرة مشتركة أو عارضة تبديل (بالإنجليزية: Crossbar switch) أو ناقل مشترك أو شبكة ربط لعدد لا يحصى من طبولوجيات بما في ذلك طبولوجيات الطوق والنجمة والشجرة، هايبر مكعب (بالإنجليزية: Hypercube)، هايبر مكعب ضخم (بالإنجليزية: Fat hypercube)؛ أي هايبر مكعب بأكثر من معالج في العقدة الواحدة، أو شبكة من ن-بعد. تحتاج الحواسيب المتوازية (المبنية على أساس شبكات الربط) إلى نوع من التوجيه لتمكينها من تمرير الرسائل بين العقد التي لا علاقة مباشرة بينها. من المرجح أن تكون الوسيلة المستخدمة للاتصال بين المعالجات هي التسلسل الهرمي في الأجهزة الكبيرة متعددة المعالجات. فئات الحواسيب المتوازية
يمكن تصنيف الحواسيب المتوازية وفقا للمستوى الذي يدعم فيه الجهاز عملية التوازي. هذا التصنيف هو على نطاق واسع مماثل للمسافة بين العقد الحوسبة. كلاهما لا يستبعد بعضها البعض، على سبيل المثال، عناقيد الحواسيب متعددة المعالجات المتماثلة هي شائعة نسبيا. حوسبة متعددات الأنوية المقالة الرئيسة: معالج متعدد الأنوية
المعالج متعدد الأنوية (بالإنجليزية: Multicore) هو معالج يتضمن عدة وحدات تنفيذ («النوى») على نفس الشريحة. هذه المعالجات تختلف عن المعالجات «سوبرسكيلر» (بالإنجليزية: Superscalar)، والتي يمكنها تمرير تعليمات متعددة لكل دورة من سيل واحد من التعليمات (خيط أو thread)؛ على النقيض من ذلك، يمكن للمعالجات متعددة الأنوية تمرير تعليمات متعددة لكل دورة من سيول تعليمات متعددة. كل نواة في المعالج متعدد الأنوية يمكنها أن تكون سوبرسكيلر. ففي كل دورة، ويمكن لكل نواة تمرير تعليمات متعددة من سيل واحد. معالجة متزامنة لعدة خيوط (بالإنجليزية: Multithreading) في وقت واحد (وتقنية خيوط المعالجة الفائقة لإنتل هي الأكثر شهرة) وشكل مبكر من شبه تعدد الأنوية (بالإنجليزية: Pseudo-multicoreism). معالج قادر على معالجة متزامنة لعدة خيوط لديه وحدة تنفيذ واحدة («نواة»)، ولكن عندما تكون وحدة التنفيذ خاملة (مثل حالة جلب بيانيات)، فإنها تستخدم في تنفيذ الخيط الثاني. معالج آي بي إم Cell، المصمم للاستخدام في سوني بلاي ستيشن 3، هو معالج بارز آخر متعدد الأنوية. المعالجة المتعددة المتماثلة المقالة الرئيسة: المعالجات المتعددة المتماثلة
المعالجات المتعددة المتماثلة (بالإنجليزية: Symmetric multiprocessor - SMP) هو نظام حاسوبي ذو معالجات متعددة متطابقة تتشارك ذاكرة وقناة اتصال (أو ناقل). الزحام في الناقل يمنع هندسة النواقل من التزايد. ونتيجة لذلك، فعموما لا تضم المعالجات المتعددة المتماثلة أكثر من 32 معالج. «نظرا لصغر حجم المعالجات والانخفاض الكبير في متطلبات لسعة التدفق التي تحققها المخابئ الكبيرة، مثل هذه المعالجات المتماثلة فعالة للغاية من حيث التكلفة، شريطة أن تكون كمية كافية من سعة التدفق للذاكرة متوفرة.» الحوسبة الموزعة المقالة الرئيسة: حوسبة موزعة
الحاسوب الموزع (المعروف أيضا بالمعالجات موزعة الذاكرة) هو نظام حاسوبي موزع الذاكرة ترتبط فيه العناصر المعالجة من خلال شبكة. الحواسيب الموزعة قابلة للتزايد. الحوسبة العنقودية المقالة الرئيسة: حوسبة عنقودية
عتاد مُجمّع ويسمح بتوظيف المعالجات لأداء مهام متوازية في ما يُعرف بـعنقود بياولف
العنقود (بالإنجليزية: Cluster)، هو مجموعة من أجهزة الحواسيب المتقاربة التي تعمل معا بشكل وثيق، حتى أنه في بعض النواحي تعتبر بمثابة جهاز حاسوب واحد. تتكون العناقيد من مجموعة من آلات مستقلة متعددة ومتصلة بواسطة شبكة حاسوبية. لا يشترط أن تكون آلات العنقود الواحد متماثلة، ولكن عملية موازنة الحمل فيما بينها تصبح أكثر صعوبة إذا لم تكن كذلك. النوع المتعارف عليه هو عنقود بياولف (بالإنجليزية: Beowulf cluster)، وتمثل مجموعة من أجهزة الحاسوب متعددة ومتطابقة مرتبطة بشبكة محلية تعمل بحزمة برتوكولات حزمة بروتوكولات الإنترنت بوصلات إيثرنت. قام بتطوير تقنية بياولف كل من توماس ستيرلينغ ودونالد بيكر. وتشكل الحواسيب العنقودية الغالبية العظمى من حواسيب قائمة توب 500 لأقوى أنظمة الحواسيب في العالم. المعالجة عالية التوازي المقالة الرئيسة: حاسوب متوازي هائل
المعالج عال التوازي (بالإنجليزية: Massively parallel processor-MPP) هو جهاز حاسوب واحد مع معالجات شبكية كثيرة. هذه الأجهزة لها العديد من خصائص العناقيد، ولكنها تملك شبكات خاصة (في حين أن العناقيد تستخدم عتاد للشبكات). وتميل إلى أن تكون أكبر من العناقيد، وعادة "أكثر بكثير" من 100 معالج. في المعالج عال التوازي، "كل وحدة معالجة مركزية تحتوي على ذاكرة خاصة بها، ونسخة من نظام التشغيل والبرمجية. كل فرع يتصل مع الآخرين عبر وصلات عالية السرعة. خزانة تحوي مكونات من بلو جين/L، رابع أسرع حاسوب عملاق في العالم وفقا لترتيب نوفمبر 2008 TOP500.
بلو جين/L المعالج عالي التوازي هو خامس أسرع حاسوب عملاق في العالم وفقا لتصنيف توب 500 ليونيو 2009. الحوسبة الشبكية المقالة الرئيسة: حوسبة شبكية
الحوسبة الشبكية (بالإنجليزية: Grid computing) هي الشكل الأكثر انتشارا للحوسبة المتوازية. إنه يستخدم اتصال أجهزة الحاسوب عبر الإنترنت للعمل على مشكلة معينة. وبسبب انخفاض سرعة تدفق البيانات والبطء التباعد العالي للغاية على شبكة الإنترنت، فإن الحوسبة الشبكية تتعامل عادة فقط مع مشاكل التوازي الحرج. تم إنشاء عدة برمجيات للحوسبة الشبكية، أشهرها: ستي@هوم وفولدنغ@هوم. معظم برمجيات الحوسبة الشبكية تستخدم برمجيات وسيطة (بالإنجليزية: Middleware)، وهي برمجيات تعمل بين نظام التشغيل والبرمجيات الأخرى لإدارة موارد الشبكة وتوحد الواجهة البرمجية. أكثر البرمجيات الوسيطة للحوسبة الشبكية شيوعا هي بنية باركلي التحتية المفتوحة للحوسبة شبكية (بالإنجليزية: Berkeley Open Infrastructure for Network Computing-BOINC). في كثير من الأحيان، تقوم برامج الحوسبة الشبكية بإتمام «دورات إضافية»، وأداء عمليات حسابية عندما يكون جهاز الحاسوب خاملا. الحواسيب المتوازية المتخصصة
توجد في الحوسبة المتوازية أجهزة متوازية متخصصة لم تلفت إليها الاهتمام بعد. في حين أنه من غير تعيين الميادين، فإنها تميل إلى تطبيق على عدد قليل فقط من فئات المشاكل التوازي. الحوسبة قابلة لإعادة التشكيل مع FPGA
الحوسبة القابلة لإعادة التشكيل هو استخدام مصفوفات البوابات المنطقية القابلة للبرمجة في الميدان (بالإنجليزية: Field-Programmable Gate Array-FPGA) كمعالج مشارك للأغراض العامة للحاسوب. FPGA في جوهره شريحة حاسوب يمكنها إعادة ربط نفسها لمهمة معينة. يمكن برمجة FPGA بلغة وصف الأجهزة VHDL أو «فيريلوج». لكن البرمجة بهذه اللغات قد تكون مملة، لهذا تم إنشاء عدة لغات من فئة C to HDL كمحاولة لمحاكاة صياغة ودلالات لغة البرمجة سي، التي اعتاد عليها معظم المطورين. الأكثر شهرة بين لغات C to HDL هي Mitrion-C و Impulse C و DIME-C و Handel-C. كما يوجد مجموعات فرعية معينة من SystemC مبنية على أساس سي++ يمكن أن تستخدم أيضا لهذا الغرض. قرار أي إم دي بفتح تكنولوجية هيبرترانسبورت للمطورين العاديين فتح المجال لتكنولوجيا لإعادة تشكيل الحوسبة عالية الأداء. وفقا إلى مايكل ر. دامور، الرئيس التنفيذي للعمليات في شركة DRC للحوسبة: «في الأول عندما كنا نسير نحو أي إم دي، وصفونا بسارقي المأخذ. والآن يسموننا بشركائهم». الحوسبة للأغراض العامة على وحدات المعالجة الرسومية المقالة الرئيسة: وحدة معالجة الرسوميات
بطاقة إنفيديا تسلا غبغبو.
الحوسبة للأغراض العامة على وحدة معالجة الرسوميات (بالإنجليزية: General-Purpose Computing on Graphics Processing Units-GPGPU) هو اتجاه حديث نسبيا في مجال الأبحاث في هندسة الحواسيب. وحدات معالجة الرسومات هي معالجات مساعدة شهدت تطورا مكثفا لمعالجة الرسومات على الحاسوب. معالجة الرسومات بالحاسوب هو أحد الميادين الذي تهيمن عليه العمليات المتوازية لمعالجة البيانات وبصفة خاصة عمليات الجبر الخطي على المصفوفات. في البدايات، استخدمت برمجيات GPGPU واجهات المكتبات الرسومية العادية لتنفيذ البرامج. ومؤخرا ظهرت لغات برمجة ومنصات جديدة بنيت لاستعمال المعالجات الرسومية لأمور عامة غير الغرض الأصلي لها. خاصة بعد أن أصدر كل من إنفيديا وأي إم دي بيئات للبرمجة هي كودا (CUDA) وسي.تي.إم (CTM) على التوالي. إضافة إلى لغات أخرى لبرمجة المعالجات الرسومية مثل BrookGPU و PeakStream و RapidMind. وقد أصدرت إنفيديا أيضا منتجات محددة لإجراء العمليات الحسابية في سلسلة تسلا (Tesla series). التطبيقات الخاصة بالدوائر المتكاملة
انقسم نهج عدة تطبيقات من نوع أسيك (ASIC) في التعامل مع البرامج المتوازية. لأن أسيك (وحسب التعريف) هو خاص بتطبيق معين، فإنه يمكن أن تطويره ليكون الأمثل لهذا التطبيق. وكنتيجة لتطبيق معين، فإن أسيك يميل للتفوق في الحوسبة لأغراض عامة. تصنع أسيك بتقنية X-ray lithography. وهذه العملية تتطلب قناعا (قد يكون مكلفا للغاية). تكلفة قناع واحد يمكن أن تتجاوز مليون دولار أمريكي. (كلما كانت الترانزستورات أصغر للرقاقة المطلوبة، فإن تكلفة القناع تكون أكبر). وفي الوقت نفسه، يزيد على مر الزمن أداء الحوسبة لأغراض عامة (مثلما يصفها قانون مور) تميل للقضاء على هذه المكاسب في جيل أو جيلين للرقاقة. التكلفة الأولية العالية جعلت أسيك غير مجدية بالنسبة لمعظم تطبيقات الحوسبة المتوازية. ومع ذلك، فقد تم بناء بعضها. ومن الأمثلة على ذلك جهاز RIKEN MDGRAPE-3 الذي يستخدم أسيك مخصصة لمحاكاة ديناميات الجزيئية. المعالجات المتجهية
كراي - 1 هو المعالج المتجهي الأكثر شهرة.
المعالج المتجهي (بالإنجليزية: Vector processor) هو وحدة معالجة مركزية أو حاسوب يمكنه تنفيذ نفس التعليمات على مجموعات كبيرة من البيانات. «للمعالجات المتجهية مستوى عمليات رفيع للعمل على المصفوفات الخطية من الأرقام أو المتجهات. من الأمثلة على العمليات على المتجهات A = B × C، حيث A و B و C متجهات من 64 عنصر لكل منها وأعداد حقيقية 64بت» ولهذا صلة وثيقة هي بتصنيف في فلين تعليمة واحدة على بيانات كثيرة. ما بين سبعينيات وثمانينيات القرن العشرين، أصبحت شركة كراي مشهورة بحواسيبها متجهية المعالجة. ومع ذلك، فإن المعالجات المتجهية مثلها مثل وحدات المعالجة المركزية وأنظمة الحواسيب الكاملة اختفت عموما. مجموعات تعليمات المعالجات الحديثة تشمل بعض التعليمات لمعالجة المتجهات مثلما هو الشأن مع AltiVec و SSE.
أنواع الخوارزميات
بما أن الحواسيب المتوازية صارت أكبر وأسرع، فإنه أصبح من الممكن حل المشاكل التي كانت سابقا تأخذ وقتا طويلا. تستخدم الحوسبة المتوازية في مجالات واسعة، من تكنولوجيا المعلومات الحيوي إلى الاقتصاد (الرياضيات المالية). الأنواع الشائعة من المشاكل التي وجدت في تطبيقات الحوسبة المتوازية هي: الجبر الخطي الكثيف.
الجبر الخطي المتفرق.
الطرق الطيفية (مثل كولي-توكي تحويل فورييه السريع).
مشاكل ن-هيئة (مثل محاكاة بارنز-هت).
مشاكل الشبكة البنائية (بالإنجليزية: Structured grid problems)، مثل أساليب بولتزمان المشبك.
مشاكل الشبكة غير المنظمة (مثل الموجودة في تحليل العناصر المحدودة أو المنتهية).
محاكاة مونتي كارلو.
المنطق التوافقي (مثل تقنيات القوة الغاشمة في التشفير).
الرسم البياني الاجتيازي (مثل خوارزميات الترتيب).
البرمجة الديناميكية.
أساليب التفريع والربط (بالإنجليزية: Branch and bound methods).
النماذج الرسومية (مثل الكشف عن نموذج ماركوف المخفي وبناء شبكة بايزية).
محاكاة آلة محدودة الأوضاع.
دماغ بيولوجي كحاسوب عال التوازي
في أوائل سبعينيات القرن العشرين، بدأ كل من مارفن مينسكي وسيمور بابيرت في معهد ماساتشوستس لعلوم الحاسوب والذكاء الاصطناعي [الإنجليزية] في تطوير ما أصبح يعرف بنظرية «مجتمع العقل» الذي تنظر إلى الدماغ البيولوجي كحاسوب عال التوازي. في عام 1986، نشر مينسكي كتاب «مجتمع العقل»، يقول فيه بأن «العقل يتكون من عدد من الوكلاء (agents) الصغار، كل وكيل هو عقل في حد ذاته». وتحاول النظرية تفسير بأن ما نسميه ذكاءا يمكن أن يكون نتيجة لتفاعل أجزاء غير الذكية. ويقول مينسكي بأن أكبر مصدر للأفكار حول النظرية جاء من عمله في محاولة لإنشاء آلة تستخدم ذراع الروبوت، وكاميرا فيديو، وجهاز حاسوب لبناء بكتل الأطفال. ظهرت نماذج مماثلة (ترى أيضا في الدماغ البيولوجي حاسوبا عال التوازي، أي أن الدماغ يتكون من كوكبة من الوكلاء المستقلين أو شبه المستقلين) وصفها كل من: Thomas R. Blakeslee,
مايكل غازانيغا،
Robert E. Ornstein،
Ernest Hilgard،
ميتشيو كاكو،
جورج غوردجييف،
نموذج العنقود العصبي (بالإنجليزية: Neurocluster Brain Model).
الخلفية
كراي-2 أسرع حاسوب في العالم في الفترة بين 1985 إلى 1989.
عادة ما تكون البرامج الحاسوبية مكتوبة بطريقة تسلسلية. فلحل مشكلة ما، تُبنى وتطبق خوارزمية على شكل تعليمات متسلسلة. وتُنفذ هذه التعليمات على وحدة المعالجة المركزية لجهاز حاسوب واحد. حيث تنفذ تعليمة واحدة فقط في نفس الوقت، وبعدَ الانتهاء منها تُنفذ التعليمة التالية. أما الحوسبة المتوازية فتستخدم في وَقت واحد عدة عناصر معالجة لحل مشكلة معينة. وتقسَّم المشكلة إلى أجزاء مستقلة بحيث يمكن لكل عنصر من عناصر المعالجة تنفيذ الجزء الخاص به من الخوارزمية في وقت واحد مع العناصر الأخرى. تتنوع العناصر المعالجة وتشمل موارد مختلفة مثل جهاز حاسوب واحد مع معالجات متعددة أو شبكة من عدة حواسيب أو معدات متخصصة أو أي مزيج مما ذكر. كان رفعُ سرعة تنفيذ العمليات الهم الرئيسي لتحسين أداء الحواسيب منذ منتصف ثمانيات القرن العشرين وحتى عام 2004. حيث أن مدة تنفيذ برنامج تساوي عدد التعليمات مضروبًا في متوسط الوقت اللازم لتنفيذ تعليمة واحد. الحفاظ على كل شيء ثابتًا، وزيادة تردد الساعة الداخلية يخفض من متوسط الوقت المستغرق لتنفيذ تعليمة. وبالتالي يُقلل وقت التنفيذ لجميع البرامج ذات العمليات المحدودة. يحسب استهلاك الشرائح للطاقة من خلال المعادلة P = C × V2 × F، حيث ترمز P إلى الطاقة، وترمز C إلى عدد المكثفات المستعملة أثناء عمل دورة كاملة (تتناسب مع عدد الترانزستورات التي تتغير مدخلاتها)، وترمز V إلى الجهد، أما F فترمز إلى تردد المعالج (دورة في الثانية). وتزيد زيادة التردد من كمية الطاقة المستهلكة. أجبَرَت زيادة استهلاك المعالجات للطاقة في النهاية شركة إنتل في مايو 2004على إلغاء إنتاج معالجاتها تيجاس وجهوك، والتي تعتبر عمومًا نهاية سياسة رفع التردد كنموذج شائع لمعمارية الحواسيب. على الرغم من قضايا استهلاك الطاقة إضافة للتنبؤات المتكررة عن نهايته، فإن قانون مور ظل صحيحًا. فقد نصَّ قانون مور (الناتج عن ملاحظة تجريبية) على أن كثافة الترانزستورات في المعالجات الدقيقة تتضاعف كل 18 إلى 24 شهرًا. وبنهاية سياسة زيادة التردد، فقد أمكن استخدام هذه الترانزستورات الإضافية (التي لم تعد تستخدم لرفع التردد) لإضافة أجهزة أخرى من أجل إجراء حوسبة متوازية. قانون أمدال، وقانون غوستافسون
المقالات الرئيسة: قانون أمدال وقانون غوستافسون
تمثيل رسومي لقانون أمدال. مقدار تسريع برنامج (بعملية الموازاة) هو محدود بكم أجزاء البرنامج التي يمكنها العمل بشكل متواز. على سبيل المثال، إذا أمكن تشغيل 90% من البرنامج بشكل متواز، فإن الحد النظري الأقصى للتسريع (باستخدام الحوسبة المتوازية) سيكون بعشر مرات مهما كان عدد المعالجات.
بنظرة مثالية، فإن مقدار التسريع الناتج عن عملية الموازاة سيكون خطيا، أي بمضاعفة عدد عناصر المعالجة ينبغي خفض وقت التشغيل إلى النصف، وبمضاعفته مرة أخرى ينبغي خفض وقت التنفيذ إلى النصف مرة أخرى. ومع ذلك، عدد قليل جدا من الخوارزميات المتوازية تحقق مقدار التسريع المثالي. فمعظمها لديها مقدار تسريع قريب من مقدار التسريع المثالي عند استخدام أعداد قليلة من عناصر المعالجة، والذي يتحول إلى قيمة ثابتة عند استخدام عدد أكبر من عناصر المعالجة. إن مقدار التسريع المحتمل لخوارزمية في بيئة حوسبة متوازية تحسب باستخدام قانون أمدال، والذي وضعه جين أمدال في ستينيات القرن العشرين. والذي ينص على أن أي جزء صغير من البرنامج لا يمكن موازاته سوف يحد من مقدار التسريع الإجمالي المتاح بعملية الموازاة. أي مشكلة رياضية أو هندسية كبيرة عادة ما تتألف من عدة أجزاء قابلة للموازاة وأجزاء أخرى غير قابلة للموازاة (أجزاء متسلسلة). وتعطى هذه العلاقة من المعادلة: S
=
1 1
−
P {\displaystyle S={\frac {1}{1-P}}}
حيث S هو مقدار تسريع البرنامج (بصفته عاملا من عوامل وقت تنفيذ الخوارزمية التسلسلية الأصلية)، وP هو الجزء القابل للموازاة. إذا كان الجزء غير القابل للموازاة من برنامج يستهلك 10% من وقت التنفيذ، فإنه من غير الممكن أن نحصل على مقدار تسريع أكثر من عشرة أضعاف، بغض النظر عن عدد المعالجات التي تم إضافتها. وهذا يضع حدا أعلى للفائدة من إضافة وحدات تنفيذ متوازية أكثر. «عندما لا يمكن تقسيم مهمة بسبب قيود تمنع عملية التقسيم، فإن تطبيق مزيد من الجهد ليس له تأثير على الجدول الزمني. فحمل الطفل يأخذ تسعة أشهر ولا علاقة لذلك بعدد النسوة». قانون غوستافسون هو قانون آخر في هندسة الحاسبات، ويرتبط ارتباطا وثيقا بقانون أمدال. ويمكن صياغته على النحو التالي: نفترض أن مهمة من جزأين مستقلين أ وب، ب يأخذ ما يقارب من 25٪ من الوقت الكامل للحساب. مع الجهد، قد يكون المبرمج قادرا على جعل هذا الجزء خمس مرات أسرع، ولكن هذا يقلل من الوقت الكامل للحساب إلا قليلا. بالمقابل، قد لا يحتاج المرء لأداء لجهد كبير لجعل الجزء أ أسرع مرتين. وهذا سيجعل الحساب أسرع بكثير من أي استفادة مثلى للجزء ب، حتى ولو حصلت على أكبر تسريع للجزء ب (5 مرات مقابل 2).
S
(
P
)
=
P
−
α
(
P
−
1
) {\displaystyle S(P)=P-\alpha (P-1)\,}
حيث P هو عدد المعالجات، S هو مقدار التسريع وα هو الجزء غير القابل للموازاة من هذه العملية. يفترض قانون أمدال أن للمشكلة حجما ثابتا وأن حجم المقطع المتسلسل مستقل عن عدد المعالجات، في حين أن القانون غوستافسون لم يقم بهذه الافتراضات. الاعتمادية
فهم الاعتمادية على البيانات أمر أساسي في تنفيذ الخوارزميات المتوازية. لا يمكن تشغيل برنامج بسرعة أكبر من أطول سلسلة من العمليات الحسابية المعتمدة على بعضها (المعروف باسم المسار الحرج)، لأن الحسابات التي تعتمد على حسابات سابقة في السلسلة يجب أن تنفذ بالترتيب. ومع ذلك، فإن معظم الخوارزميات لا تتكون من مجرد سلسلة طويلة من العمليات الحسابية المعتمدة على بعضها؛ عادة ما تكون هناك فرص لتنفيذ بالتوازي عمليات حسابية مستقلة. ليكن Pi و Pj جزأين من برنامج. شروط برنشتاين تصف متى يمكن تنفيذ جزأين مستقلين بشكل متواز. لكل Pi، افرض ان Ii يمثل كافة المتغيرات المدخلة وOi المتغيرات المخرجة، وكذلك الأمر مع Pj. فإن P i وPj مستقلان إذا حققا الشروط التالية:
I j
∩ O i
=
∅
, {\displaystyle I_{j}\cap O_{i}=\varnothing ,\,} I i
∩ O j
=
∅
, {\displaystyle I_{i}\cap O_{j}=\varnothing ,\,} O i
∩ O j
=
∅
. {\displaystyle O_{i}\cap O_{j}=\varnothing .\,}
انتهاك الشرط الأول يسبب اعتمادية التتابع، بالاعتماد على نتائج الشرط الأول تنتج الجملة الثانية نتائجها. الشرط الثاني يمثل مضاد للتبعية، عندما (Pj) يحاول التصرف في متغير يحتاجه (Pi). الشرط الثالث والأخير يمثل التبعية في المخرجات: عندما تكتب الجملتين على نفس المخرج، يجب أن تأتي النتيجة النهائية من آخر جملة تنفذ منطقيا. بالنظر إلى المهام التالية، والتي تمثل عدة أنواع من الاعتمادية:
1: function Dep(a, b)
2: c = a·b
3: d = 2·c
4: end function
لا يمكن تنفيذ عملية السطر 3 قبل (أو حتى في موازاة مع) عملية السطر 2، لأن عملية السطر 3 تستخدم نتيجة عملية من السطر 2. وذلك لا عدم تحقق الشرط 1، وبهذا تكون هناك اعتمادية التتابع.
1: NoDep function (a, b)
2: c = a·b
3: d = 2·b
4: e = a+b
5: end function
في هذا المثال، لا توجد اعتمادية بين التعليمات، وبالتالي يمكن تنفذهم جميعا بالتوازي. شروط برنشتاين لا تسمح باشتراك الذاكرة بين العمليات المختلفة. لذلك، فإن فرض بعض الترتيب بين عمليات الوصول للذاكرة ضروري، مثلا نظام إشارات (semaphores)، أو الحواجز أو بعض طرق التزامن الأخرى. حالة السباق واستبعاد التشارك والتزامن والتباطؤ في التوازي
في برنامج مواز غالبا ما تسمى المهام الفرعية خيوطا (بالإنجليزية: Threads). بعض هندسة الحواسيب المتوازية تستخدم نسخ صغيرة وخفيفة من الخيوط المعروفة باسم الألياف، بينما تستخدم هندسات أخرى نسخ أكبر تسمى بالعمليات. ومع ذلك فإن «الخيوط» مقبولة عموما كمصطلح عام عن المهام الفرعية. غالبا ما تحتاج الخيوط إلى تحديث بعض المتغيرات مشتركة بينها. يمكن ترتيب التعليمات المشتركة بين البرنامجين بأي ترتيب. على سبيل المثال، البرنامج التالي: الخيط أ الخيط ب
1أ: قراءة المتغير س 1ب: قراءة المتغير س
2أ: إضافة 1 إلى قيمة س 2ب: إضافة 1 إلى قيمة س
3أ طباعة س 3ب طباعة س إذا تم تنفيذ التعليمة 1ب بين 1أ و3أ، أو إذا تم تنفيذ التعليمات 1أ بين 1ب و3ب، سيقوم البرنامج بإنتاج بيانات غير صحيحة. وهذا هو المعروف باسم حالة السباق (بالإنجليزية: Race condition). يجب على المبرمج استخدام قفل لضمان استبعاد التشارك. القفل هو بناء في لغة البرمجة يسمح لخيط واحد بالسيطرة على متغير ومنع الخيوط الأخرى من القراءة أو الكتابة بها، حتى تحرير المتغير من القفل. الخيط الذي قام بعملية القفل يمكنه تنفيذ الجزء الحرج (القسم من البرنامج الذي يتطلب وصول حصري إلى المتغير)، وبعدها يقوم بتحرير البيانات بعدما ينهي هذا الجزء. لذلك، لضمان تنفيذ البرنامج السابق بشكل صحيح، يمكن إعادة صياغته باستخدام الأقفال: الخيط أ الخيط ب
1أ: ضع قفلا على المتغير س 1ب: ضع قفلا على المتغير س
2أ: قراءة المتغير س 2ب: قراءة المتغير س
3أ: إضافة 1 إلى قيمة س 3ب: إضافة 1 إلى قيمة س
4أ: طباعة س 4ب: طباعة س
5أ: حرر متغير س 5B: حرر متغير س سوف يقوم خيط واحد بقفل المتغير س، في حين أن الخيوط الأخرى ستكون مستبعدة، وغير قادرة على المضي قدما إلى أن يتم تحرير المتغير س مرة أخرى. وهكذا يتم ضمان تنفيذ البرنامج بشكل صحيح. تستعمل الأقفال عند الضرورة لتنفيذ البرنامج بشكل صحيح، لكن العملية يمكن أن تبطئ هذا البرنامج بشكل كبير. قفل عدة متغيرات باستخدام أقفال غير موحدة يدخل البرنامج في طريق مسدود. الأقفال الموحدة تقفل كل المتغيرات مرة واحدة. وإذا لم يتمكن من قفلهم جميعا، فإنه لن يقفل أي واحد منهم. إذا احتاج خيطان لحجز نفس المتغيرين باستعمال قفل غير موحد، من الممكن أن يحجز أحد الخيوط أحد المتغيرات بينما يحجز الخيط الثاني المتغير الآخر. في مثل هذه الحالة، لا يمكن لأي خيط منهما إنهاء عمله ويصلان لطريق مسدود. كثير من البرامج المتوازية تتطلب تزامنا بين مهامها الفرعية، وهذا يتطلب استخدام حاجز. والذي عادة ما ينفذ باستخدام قفل برمجي. فئة من الخوارزميات، تعرف بإقفال-تحرير وانتظار-تحرير، تتجنب استخدام الأقفال والحواجز تماما. ولكن هذا النهج صعب التنفيذ غالبا ويتطلب تصميم تركيبة بيانات بشكل صحيح. لا تؤدي كل عمليات الموازاة إلى التسريع. عموما، كلما قسمت المهام إلى خيوط أكثر فأكثر، فإن تلك الخيوط ستستهلك جزء زائد من الوقت في التواصل مع بعضهم البعض. في نهاية المطاف، فإن الوقت الزائد من عملية الاتصال يهيمن على الوقت الذي يستغرقه حل المشكلة، وكذلك عملية الموازاة (أي تقسيم عبء العمل على خيوط أكثر) تزيد بدلا من أن تقلل من مقدار الوقت المطلوب لانتهاء. يعرف هذا بتباطؤ التوازي (بالإنجليزية: Parallel slowdown). توازي الحبيبات الناعمة والحبيبات الخشنة والمربك
غالبا ما تصنف التطبيقات وفقا لمدى حاجة المهام الفرعية للمزامنة أو التواصل مع بعضها البعض. يظهر التطبيق توازي الحبيبات الناعمة (بالإنجليزية: Fine-grained parallelism) إذا كانت المهام الفرعية تتواصل عدة مرات في الثانية الواحدة، أو توازي الحبيبات الخشنة (بالإنجليزية: Coarse-grained parallelism) إذا لم تتواصل عدة مرات في الثانية الواحدة، ويصنف بالتوزاي المربك (بالإنجليزية: Embarrassing parallelism) إذا كانت نادرا ما تضطر للتواصل أو لا يوجد تواصل إطلاقا. تعتبر التطبيقات من صنف التوازي المربك أسهل للموازاة. نماذج تناسق
ليسلي لامبورت أول من عرف التناسق المتسلسل.
يجب أن يكون للغات البرمجة المتوازية ولأجهزة الحاسوب المتوازية نموذج تناسق (المعروف أيضا باسم نموذج الذاكرة). نموذج التناسق (بالإنجليزية: Consistency model) يحدد القواعد لكيفية حدوث العمليات في ذاكرة الحاسوب، وكيفية إنتاج النتائج. واحد من نماذج التناسق هو نموذج «ليسلي لامبورت» للتناسق المتسلسل. التناسق المتسلسل هو خاصية للبرنامج المتوازي الذي ينتج عن تنفيذه بشكل متواز نفس النتائج إذا نفذ بشكل تسلسلي. بشكل أدق، يكون البرنامج متطابق تسلسليا إذا «... نتائج أي تنفيذ هي نفسها إذا ما نفذت كل العمليات على كل المعالجات بترتيب متسلسل ما، والعمليات في كل معالج تظهر في هذا التسلسل بالترتيب المحدد من قبل البرنامج». ذاكرة معاملات البرنامج هي نوع شائع من نماذج التناسق. تستعمل ذاكرة معاملات البرنامج مفهوما، استعير من نظريات قواعد البيانات وتطبيقها، هو مفهوم المعاملات الموحدة (بالإنجليزية: Atomic transactions) في عملية الوصول إلى الذاكرة. رياضيا، يمكن تمثيل هذه النماذج بعدة طرق. شبكة بيتري، الذي تم عرضها في أطروحة الدكتوراه لآدم كارل بيتري سنة 1962، كانت محاولة مبكرة لتدوين قواعد نماذج التناسق. بعدها تم بناء نظرية تدفق البيانات، وتم إنشاء هندسة تدفق البيانات كتطبيق عملي لفكرة نظرية تدفق البيانات. بدأت في أواخر سبعينات القرن العشرين، حيث تم تطوير جبر العمليات مثل حسابات أنظمة الاتصالات وعمليات الاتصال التسلسلية للسماح بالتفكير بشكل جبري حول نظم مكونة من عناصر متفاعلة. إضافات جديدة إلى عائلة جبر العمليات، مثل π-calculus الذي أضاف إمكانية التفكير في طبولوجيا ديناميكية. المنطق مثل Lamport's TLA+ والنماذج الرياضية مثل التعقب ومخططات الأحداث الفاعلة، طورت أيضا لوصف سلوك النظم المتنافسة. تصنيف فلين المقالة الرئيسة: تصنيف فلين
قام مايكل ج. فلين بإنجاز واحدة من أوائل نظم التصنيف للحاسبات والبرنامج المتوازية (والمتسلسلة)، والتي تعرف الآن باسم تصنيف فلين (بالإنجليزية: Flynn's taxonomy). صنف فلين برامج وأجهزة الحاسوب من خلال إذا كانت تعمل باستخدام مجموعة واحدة أو عدة مجموعات من تعليمات، مهما يكن عدد المجموعات من البيانات التي تستخدمها هذه التعليمات مجموعة واحدة أو أكثر.
تصنيف فلين
تدفق بيانات واحد
تعليمات وحيدة بيانات وحيدة
تعليمات متعددة بيانات وحيدة تدفقات بيانات متعددة
تعليمات وحيدة بيانات متعددة
تعليمات متعددة بيانات متعددة
برنامج واحد متعدد البيانات
تصنيف فلين تصنيف تعليمة واحدة على معلومة واحدة (بالإنجليزية: Single-instruction-single-data SISD) ما يعادل برنامج متسلسل تماما. بينما تصنيف تعليمة واحدة على بيانات متعددة (بالإنجليزية: Single-instruction-multiple-data SIMD) يماثل القيام بالعملية نفسها مرارا وتكرارا على مجموعة كبيرة من البيانات. وهذا هو الشائع في تطبيقات معالجة الإشارات. تعليمات متعددة على معلومة واحدة (بالإنجليزية: Multiple-instruction-single-data MISD) هو تصنيف نادر الاستخدام. في حين أن هندسة الحاسبات انقسمت في التعامل مع هذا التصنيف، فإن عدد قليل من التطبيقات تتناسب مع هذا التصنيف تم تجسيدها. برامج تعليمات متعددة على بيانات متعددة (بالإنجليزية: Multiple-instruction-multiple-data MIMD) هي إلى حد بعيد، النوع الأكثر شيوعا بين البرامج المتوازية. وفقا لديفيد باترسون وجون هينيسي فإن «بعض الآلات الهجينة من هذه الفئات، وبالطبع أن هذه النماذج الكلاسيكية قد عمر طويلا لأنها بسيطة وسهلة الفهم، وتعطي تقريبا أوليا جيد. وهو أيضا المخطط الأكثر استعمال وعلى نطاق واسع، ربما بسبب سهولة فهمه».
شرح مبسط
الحوسبة المتوازية (بالإنجليزية: Parallel computing) هيَ شكل من أشكال الحوسبة التي يجري فيها تنفيذ العديد من العمليات في وقت واحد[1]، والتي تقوم على مبدأ أنه يمكن في كثير من الأحيان تقسيم المشاكل الكبيرة إلى مشاكل أصغر حجمًا ليتم حلها بشكل مُتوازٍ في نفس الوقت.
شاركنا رأيك
التعليقات
لم يعلق احد حتى الآن .. كن اول من يعلق بالضغط هنا
أقسام شبكة بحوث وتقارير ومعلومات عملت لخدمة الزائر ليسهل عليه تصفح الموقع بسلاسة وأخذ المعلومات تصفح هذا الموضوع [ تعرٌف على ] حوسبة متوازية # اخر تحديث اليوم 2024-04-28 ويمكنك مراسلتنا في حال الملاحظات او التعديل او الإضافة او طلب حذف الموضوع ...آخر تعديل اليوم 10/11/2023
اعلانات العرب الآن