Sistemele de operare paralele sunt un tip de platformă de procesare computerizată care împarte sarcinile mari în bucăți mai mici care sunt realizate în același timp în locuri diferite și prin mecanisme diferite. Acestea sunt uneori descrise și ca procesoare „multi-core”. Acest tip de sistem este de obicei foarte eficient la manipularea fișierelor foarte mari și a codurilor numerice complexe. Este observată cel mai frecvent în setările de cercetare în care sistemele de server central gestionează o mulțime de sarcini diferite simultan, dar poate fi utilă oricând mai multe computere fac lucrări similare și se conectează la infrastructuri partajate simultan. Pot fi dificil de configurat la început și pot necesita un pic de experiență, dar majoritatea experților în tehnologie sunt de acord că, pe termen lung, sunt mult mai rentabili și mai eficienți decât omologii lor cu un singur computer.
Bazele calculului paralel
Un sistem de operare paralel funcționează prin împărțirea seturilor de calcule în părți mai mici și distribuirea acestora între mașinile dintr-o rețea. Pentru a facilita comunicarea între nucleele procesorului și matricele de memorie, software-ul de rutare trebuie fie să-și partajeze memoria prin alocarea aceluiași spațiu de adresă tuturor computerelor din rețea, fie să-și distribuie memoria prin alocarea unui spațiu de adrese diferit fiecărui nucleu de procesare. Partajarea memoriei permite sistemului de operare să ruleze foarte repede, dar de obicei nu este la fel de puternic. Când folosesc memorie distribuită partajată, procesoarele au acces atât la propria memorie locală, cât și la memoria altor procesoare; această distribuție poate încetini sistemul de operare, dar este adesea mai flexibilă și mai eficientă.
Arhitectura software-ului este de obicei construită în jurul unei platforme bazate pe UNIX, ceea ce îi permite să coordoneze sarcinile distribuite între mai multe computere dintr-o rețea. Sistemele paralele sunt capabile să utilizeze software pentru a gestiona toate resursele diferite ale computerelor care rulează în paralel, cum ar fi memoria, memoria cache, spațiul de stocare și puterea de procesare. Aceste sisteme permit, de asemenea, unui utilizator să interfațeze direct cu toate computerele din rețea.
Origini și primele utilizări
În 1967, Gene Amdahl, un informatician american care lucra pentru IBM, a conceptualizat ideea de a folosi software pentru a coordona calculul paralel. El și-a publicat concluziile într-o lucrare numită Legea lui Amdahl, care a subliniat creșterea teoretică a puterii de procesare la care se poate aștepta de la rularea unei rețele cu un sistem de operare paralel. Cercetările sale au condus la dezvoltarea comutării de pachete și, prin urmare, la sistemul modern de operare paralel. Această dezvoltare a comutării de pachete este considerată pe scară largă drept descoperirea care a început ulterior „Proiectul Arpanet”, care este responsabil pentru fundamentul de bază a Internetului, cea mai mare rețea de computere paralele din lume.
Aplicații moderne
Cele mai multe domenii ale științei folosesc acest tip de sistem de operare, inclusiv biotehnologia, cosmologia, fizica teoretică, astrofizica și informatica. Complexitatea și capacitatea acestor sisteme pot contribui, de asemenea, la crearea eficienței în industrii precum consultanța, finanțele, apărarea, telecomunicațiile și prognoza meteo. De fapt, calculul paralel a devenit atât de robust încât a fost folosit de mulți dintre cosmologii de top pentru a răspunde întrebărilor despre originea universului. Oamenii de știință au reușit să execute simultan simulări ale unor secțiuni mari de spațiu. Oamenii de știință le-a luat doar o lună pentru a compila o simulare a formării Căii Lactee folosind acest tip de sistem de operare, de exemplu, o performanță considerată anterior imposibilă din cauza cât de complexă și greoaie este.
Considerații privind costurile
Oamenii de știință, cercetătorii și liderii din industrie aleg adesea să folosească aceste tipuri de sisteme de operare în primul rând din cauza eficienței lor, dar costul este de obicei un factor. În general, costă mult mai puțin să asamblați o rețea de computere paralele decât ar costa dezvoltarea și construirea unui super computer pentru cercetare – sau să investiți în numeroase computere mai mici și să împărțiți munca. Sistemele paralele sunt, de asemenea, complet modulare, ceea ce permite în majoritatea cazurilor reparații și upgrade-uri ieftine.