并行處理

并行處理是指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，將大量的數(shù)據(jù)或者任務(wù)同時(shí)分配給多個(gè)處理器進(jìn)行處理，以達(dá)到加速處理任務(wù)的目的。相比于串行處理，由單個(gè)處理器逐個(gè)處理每個(gè)任務(wù)的方式，使用并行處理可以顯著提升計(jì)算速度和系統(tǒng)性能。

1.并行處理的三種方式

基于數(shù)據(jù)分布、功能分派和流水線的三種并行處理方式。

• 數(shù)據(jù)分布：將任務(wù)或數(shù)據(jù)分為獨(dú)立的部分，在多個(gè)處理器上同時(shí)執(zhí)行不同的任務(wù)或數(shù)據(jù)，然后將結(jié)果匯總。
• 功能分派：將整個(gè)任務(wù)或處理過程劃分為若干個(gè)階段，對(duì)于每個(gè)階段分別分配給一個(gè)或一組處理器，并利用通信機(jī)制將數(shù)據(jù)在各階段之間傳遞。
• 流水線：將處理過程按照時(shí)間順序分成若干個(gè)階段，每個(gè)階段有自己的處理器，不同階段之間的處理器可同時(shí)執(zhí)行不同的任務(wù)或數(shù)據(jù)。

2.并行處理的特點(diǎn)

并行處理具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

• 高效性：并行處理可將一個(gè)復(fù)雜的任務(wù)分割成多個(gè)簡(jiǎn)單的任務(wù)分別交由不同處理器執(zhí)行，使得整個(gè)任務(wù)可以在較短時(shí)間內(nèi)完成。
• 可靠性：使用并行處理系統(tǒng)可以提供更高的可靠性，因?yàn)楫?dāng)其中一個(gè)處理器出現(xiàn)故障時(shí)，其它處理器仍能夠繼續(xù)完成任務(wù)。
• 可擴(kuò)展性：通過增加更多的處理器，可以有效提升性能和計(jì)算速度，使得對(duì)于大量數(shù)據(jù)或計(jì)算密集型任務(wù)的處理更加快速。

3.并行處理的目的

并行處理主要用于以下幾個(gè)方面：

• 科學(xué)計(jì)算：并行處理廣泛應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域，如氣象模擬、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)等；
• 大數(shù)據(jù)處理：對(duì)于大量的數(shù)據(jù)處理任務(wù)，如Web搜索引擎、數(shù)據(jù)挖掘和機(jī)器學(xué)習(xí)等，采用并行處理可大幅提升數(shù)據(jù)處理和分析速度；
• 圖像和信號(hào)處理：由于圖像和信號(hào)處理任務(wù)通常需要大量的計(jì)算，因此也是一個(gè)適合使用并行處理的領(lǐng)域。