并行處理

并行處理是指在計算機系統(tǒng)中，將大量的數(shù)據(jù)或者任務(wù)同時分配給多個處理器進行處理，以達到加速處理任務(wù)的目的。相比于串行處理，由單個處理器逐個處理每個任務(wù)的方式，使用并行處理可以顯著提升計算速度和系統(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)分為獨立的部分，在多個處理器上同時執(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：將整個任務(wù)或處理過程劃分為若干個階段，對于每個階段分別分配給一個或一組處理器，并利用通信機制將數(shù)據(jù)在各階段之間傳遞。
• 流水線：將處理過程按照時間順序分成若干個階段，每個階段有自己的處理器，不同階段之間的處理器可同時執(zhí)行不同的任務(wù)或數(shù)據(jù)。

2.并行處理的特點

并行處理具有以下幾個特點：

• 高效性：并行處理可將一個復(fù)雜的任務(wù)分割成多個簡單的任務(wù)分別交由不同處理器執(zhí)行，使得整個任務(wù)可以在較短時間內(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，因為當(dāng)其中一個處理器出現(xiàn)故障時，其它處理器仍能夠繼續(xù)完成任務(wù)。
• 可擴展性：通過增加更多的處理器，可以有效提升性能和計算速度，使得對于大量數(shù)據(jù)或計算密集型任務(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方面：

• 科學(xué)計算：并行處理廣泛應(yīng)用于科學(xué)計算領(lǐng)域，如氣象模擬、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測等；
• 大數(shù)據(jù)處理：對于大量的數(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；
• 圖像和信號處理：由于圖像和信號處理任務(wù)通常需要大量的計算，因此也是一個適合使用并行處理的領(lǐng)域。