MULTIPROCESAMIENTO: EN QUÈ CONSISTEIX, TIPUS, REQUERIMENTS, AVANTATGES - TECNOLOGIA - 2026

El multiprocessament, aplicat a la informàtica, és una forma d'operació d'un ordinador a on es té físicament més d'un processador. La fi és tenir la disposició d'executar diferents parts d'un programa alhora.

Aquestes múltiples unitats centrals de processament (CPU) es mantenen en una estreta comunicació, compartint el bus, la memòria i altres dispositius perifèrics de l'ordinador. Atès que hi ha múltiples processadors disponibles es poden executar alhora múltiples processos.

Font: Khazadum

El multiprocessament es refereix més a la quantitat d'unitats de CPU, que a la quantitat de processos en execució de forma simultània. Si el maquinari proporciona més d'un processador, llavors això és multiprocessament. És la capacitat de sistema d'aprofitar la potència informàtica de múltiples processadors.

El sistema de multiprocessament és de gran utilitat quan es busca tenir una velocitat bastant alta per processar un conjunt elevat de dades. Aquests sistemes es fan servir majorment en aplicacions com el de pronòstic de el temps, control satelital, etc.

Aquest tipus de sistema de multiprocessament va aparèixer per primera vegada en els ordinadors grans o ordinadors centrals, abans de reduir el seu cost per garantir la seva inclusió en els ordinadors personals.

En què consisteix el multiprocesamient?

Amb el suport d'un sistema de multiprocessament es podran executar diversos processos en paral·lel.

Suposem que els processos Pr1, Pr2, Pr3 i Pr4 esperen ser executats. En un sistema amb un únic processador, primer s'executarà un procés, després el següent, després l'altre i així successivament.

No obstant això, amb el multiprocessament es podrà establir cada procés a una CPU particular per al seu processament.

Si es tracta d'un processador de doble nucli, amb dos processadors, es podran executar dos processos simultàniament i així aquests seran dues vegades més ràpids. De manera similar, un processador de quatre nuclis serà quatre vegades més ràpid que un sol processador.

Com s'assigna una funció determinada a ser realitzada per cada processador, aquests podran fer la seva tasca, lliurar el conjunt d'instruccions a el següent processador i començar a treballar en un nou conjunt d'instruccions.

Per exemple, un processador més gran podria utilitzar processadors «esclaus» perquè realitzin diverses tasques de neteja, com l'administració de memòria.

Igualment, es poden fer servir diferents processadors perquè administrin les comunicacions de dades, l'emmagatzematge de memòria o les funcions aritmètiques.

Diferència entre multiprocessament i multiprogramació

Un sistema és multiprocessament a l'tenir més d'un processador físicament, i pot ser multiprogramació quan té diversos processos executant-se de forma simultània.

Per tant, la diferència entre el multiprocessament i la multiprogramació és que el multiprocessament executa múltiples processos a el mateix temps en múltiples processadors, mentre que la multiprogramació manté diversos programes a la memòria principal i els executa simultàniament a través d'una sola CPU.

És a dir, el multiprocessament passa mitjançant un processament en paral·lel, mentre que la multiprogramació passa quan una sola CPU canvia d'un procés a un altre.

requeriments

Per poder utilitzar el sistema multiprocessament de manera efectiva, el sistema informàtic ha de tenir el següent:

Suport de el processador

S'han de tenir un conjunt de processadors que tinguin la capacitat de poder utilitzar-los en un sistema de multiprocessament.

Suport de la placa base

Una placa base capaç de contenir i utilitzar diversos processadors. Això vol dir sòcols o ranures addicionals per als xips agregats.

Suport de el sistema operatiu

Tota la tasca de multiprocessament és gestionada pel sistema operatiu, que assigna les diferents tasques a ser realitzades pels diversos processadors en el sistema.

Es diu que les aplicacions dissenyades per a ser usades en multiprocessament estan embastades, el que significa que es divideixen en rutines més petites que es poden executar de forma independent.

Això permet que el sistema operatiu permeti que aquests subprocessos s'executin en més d'un processador simultàniament, resultant en un multiprocessament i un millor rendiment.

Tipus de multiprocessament

multiprocessament simètric

En aquest tipus de multiprocessament tots els processadors tenen una relació mútua a el mateix nivell d'igualtat, és a dir, entre ells no hi ha una relació mestre-esclau.

Tots els processadors tenen una comunicació entre si, ja que cada un conté una còpia de el mateix sistema operatiu.

Un exemple de sistema de multiprocessament simètric és la versió Encore d'Unix per l'ordinador Multimax.

multiprocessament asimètric

En aquest tipus de multiprocessament hi ha un processador mestre que dóna instruccions a tots els altres processadors, assignant-li a cada un una tasca prèviament definida. Aquesta és l'opció més econòmica, a l'mantenir una relació mestre-esclau entre els processadors.

Només existia aquest tipus de multiprocessament fins que van ser introduïdes les multiprocessadors simètrics.

avantatges

major productivitat

Amb el multiprocessament es tindran més tasques completades en una quantitat de temps molt menor.

Si diversos processadors funcionen en conjunt llavors s'incrementa el rendiment de sistema a l'augmentar el nombre de processos executats per unitat de temps.

major fiabilitat

Quan falla un processador, el multiprocessament resulta ser més fiable, perquè en aquesta situació el sistema es posarà més lent, però no caurà. Aquesta capacitat de continuar treballant malgrat la falla es coneix com a degradació elegant.

Per exemple, si falla algun processador d'un total de cinc que es tinguin llavors el treball no fallarà, sinó que els quatre processadors restants compartiran el treball de l'processador que va fallar. Per tant, el sistema funcionarà un 20% més lent, en lloc de caure per complet.

Estalvi de diners

Aquests sistemes poden generar estalvis de diners a llarg termini pel que fa als sistemes amb un sol processador, perquè els processadors poden compartir les fonts d'alimentació, dispositius perifèrics i altres dispositius.

Si hi ha múltiples processos que comparteixen dades és millor programar-los en sistemes de multiprocessament per compartir les dades, en lloc de tenir diferents sistemes informàtics amb múltiples còpies d'aquestes dades.

desavantatges

Major cost de compra

Tot i que els sistemes de multiprocessament són més barats a llarg termini que l'ús de múltiples sistemes informàtics, segueixen sent bastant costosos.

Resulta molt més barat comprar un sistema senzill amb un únic processador que un sistema multiprocessador.

Sistema operatiu complex

Es necessita un sistema operatiu de major complexitat en els sistemes de multiprocessament.

Això és degut al fet que per tenir múltiples processadors que comparteixen memòria, dispositius, etc. és més complicat la distribució de recursos als processos que si hagués només un processador.

Es requereix gran quantitat de memòria

Tots els processadors en el sistema de multiprocessament comparteixen la memòria principal. Per tant, es requereix un conjunt de memòria molt més gran en comparació amb els sistemes amb un sol processador.

referències

1. Dinesh Thakur (2019). Definition Multiprocessor Operating System. Ecomputer Notes.Tomado de: ecomputernotes.com.
2. Tutorials Point (2019). Difference between multitasking, multithreading and multiprocessing. Pres de: tutorialspoint.dev.
3. Encyclopaedia Britannica (2019). Multiprocessing. Pres de: britannica.com.
4. Techopedia (2019). Multiprocessor. Pres de: techopedia.com.
5. Kristi Castro (2018). Multiprocessor Systems. Tutorials Point. Pres de: tutorialspoint.com.