Parallel Processing - समानांतर प्रसंस्करण का क्या अर्थ है?

समानांतर प्रसंस्करण प्रदर्शन समय को तेज करने के लिए कई माइक्रोप्रोसेसरों पर प्रोग्राम कार्यों को एक साथ तोड़ने और चलाने की एक विधि है। समानांतर प्रसंस्करण को एक ऐसे कंप्यूटर के साथ पूरा किया जा सकता है जिसमें दो या दो से अधिक प्रोसेसर (सीपीयू) हों या कंप्यूटर नेटवर्क पर जुड़े कई कंप्यूटर प्रोसेसर हों। समानांतर प्रसंस्करण को समानांतर कंप्यूटिंग भी कहा जा सकता है।

समानांतर प्रसंस्करण व्यक्तियों - साथ ही नेटवर्क और डेटा सेंटर प्रबंधकों - को उन जटिल समस्याओं को हल करने के लिए साधारण डेस्कटॉप और लैपटॉप कंप्यूटर का उपयोग करने की अनुमति देता है जिनके लिए एक शक्तिशाली सुपर कंप्यूटर की सहायता की आवश्यकता होती है। 1990 के दशक के मध्य तक, उपभोक्ता-श्रेणी के कंप्यूटर केवल डेटा को क्रमबद्ध रूप से संसाधित कर सकते थे। आज, अधिकांश ऑपरेटिंग सिस्टम यह प्रबंधित करते हैं कि एकाधिक प्रोसेसर एक साथ कैसे काम करते हैं, जिससे अधिकांश परिदृश्यों में समानांतर प्रसंस्करण सीरियल प्रोसेसिंग के लिए अधिक लागत प्रभावी विकल्प बन जाता है।

इंटरनेट ऑफ थिंग्स (IoT) एंडपॉइंट द्वारा वास्तविक समय के परिणामों की बढ़ती आवश्यकता के साथ-साथ समानांतर कंप्यूटिंग का महत्व बढ़ता जा रहा है। आज क्लाउड सेवाओं के माध्यम से प्रोसेसर और ग्राफिक प्रोसेसर इकाइयों (जीपीयू) तक आसान पहुंच किसी भी माइक्रोसर्विस रोलआउट के लिए समानांतर प्रसंस्करण को एक महत्वपूर्ण विचार बनाती है।

समानांतर प्रसंस्करण बड़े पैमाने पर डेटा को संसाधित करने के लिए समग्र समय को कम करने के लिए कई प्रोसेसर पर दो या दो से अधिक कार्य खंडों को एक साथ चलाता है।

समानांतर प्रसंस्करण कैसे काम करता है

समानांतर प्रसंस्करण में, एक जटिल कार्य को कई छोटे कार्यों में विभाजित किया जाता है जो प्रसंस्करण आवश्यकताओं, आकार और हाथ में प्रसंस्करण इकाइयों की संख्या में अधिक आनुपातिक होते हैं। विभाजन के बाद, प्रत्येक प्रोसेसर अन्य कार्यों की स्थिति के बारे में अपडेट रहने के लिए सॉफ़्टवेयर के माध्यम से निरंतर संचार के अपवाद के साथ, एक दूसरे से स्वतंत्र रूप से कार्य के अपने हिस्से पर काम करना शुरू कर देता है।

सभी भागों का प्रसंस्करण पूरा होने के बाद - चाहे प्रोसेसर की संख्या कार्यों की संख्या के समान हो और वे सिंक में समाप्त हो गए हों या बारी-बारी से समाप्त हुए हों - परिणाम पूरी तरह से संसाधित प्रोग्राम खंड है। समानांतर प्रक्रिया को या तो बारीक दाने वाली या मोटे दाने वाली के रूप में जाना जा सकता है। बारीक समानता में, कार्य वास्तविक या निकट-वास्तविक समय में परिणाम प्रदान करने के लिए प्रति सेकंड कई बार एक-दूसरे के साथ संवाद करते हैं। मोटे कणों वाली समानांतर प्रक्रियाएं धीमी होती हैं क्योंकि वे कम बार संवाद करती हैं।

समानांतर प्रसंस्करण आर्किटेक्चर

• मल्टीकोर - एक डिवाइस के इंटीग्रेटेड सर्किट (आईसी) में दो या दो से अधिक अलग-अलग प्रोसेसिंग कोर होते हैं, जिनमें से प्रत्येक समानांतर में प्रोग्राम निर्देशों को निष्पादित कर सकता है। मल्टी-कोर आर्किटेक्चर सजातीय हो सकते हैं और उनके कोर समान हो सकते हैं, या विषम और ऐसे कोर हो सकते हैं जो समान नहीं हैं।
• सममित - दो या दो से अधिक स्वतंत्र, सजातीय प्रोसेसर को एक एकल ऑपरेटिंग सिस्टम इंस्टेंस द्वारा नियंत्रित किया जाता है जो सभी प्रोसेसर के साथ समान व्यवहार करता है।
• वितरित - प्रोसेसर विभिन्न नेटवर्क वाले उपकरणों पर स्थित होते हैं जो HTTP या संदेश कतारों के माध्यम से क्रियाओं का संचार और समन्वय करते हैं। ‍
• व्यापक रूप से समानांतर कंप्यूटिंग - कई कंप्यूटर प्रोसेसर एक साथ समानांतर में गणनाओं के एक सेट को निष्पादित करते हैं।
• लूज़ली कपल्ड मल्टीप्रोसेसिंग - अलग-अलग प्रोसेसर अपनी मेमोरी से कॉन्फ़िगर किए जाते हैं और कुछ उपयोगकर्ता और ऑपरेटिंग सिस्टम निर्देशों को एक-दूसरे से स्वतंत्र रूप से निष्पादित करने में सक्षम होते हैं।

समानांतर प्रसंस्करण के प्रकार

वर्तमान में, मुख्य रूप से तीन प्रकार के समानांतर प्रसंस्करण होते हैं, जिन्हें डेटा के स्रोत और इसके प्रसंस्करण के प्रकार के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है।

• मल्टीपल इंस्ट्रक्शन मल्टीपल डेटा (एमआईएमडी) प्रोसेसिंग- प्रोसेसर का प्रत्येक सेट डेटा स्रोत से निर्देशों और एल्गोरिदम का पालन करते हुए विभिन्न स्रोतों से आने वाले डेटा को चलाता है।
• मल्टीपल इंस्ट्रक्शन सिंगल डेटा (एमआईएसडी) प्रोसेसिंग - कई प्रोसेसर एक ही डेटा सेट प्राप्त करते हैं लेकिन अधिक विविध परिणाम उत्पन्न करने के लिए उन्हें अलग-अलग संसाधित करने का निर्देश दिया जाता है।
• सिंगल इंस्ट्रक्शन मल्टीपल डेटा (SIMD) प्रोसेसिंग - कई प्रोसेसर परिणामों को मान्य करने के लिए समान निर्देशों का उपयोग करके समान कार्य चलाते हैं।

समानांतर बनाम सीरियल बनाम समवर्ती प्रसंस्करण

समानांतर प्रसंस्करण और समवर्ती प्रसंस्करण अक्सर एक दूसरे के साथ भ्रमित होते हैं क्योंकि वे दोनों एक ही समय में कई कार्यों को संसाधित करने पर काम करते हैं। समवर्ती प्रसंस्करण वास्तविक जीवन में मल्टीटास्किंग के समान है, लेकिन कार्यों को एक ही समय में पूरा करने की आवश्यकता नहीं है।

समानांतर प्रसंस्करण के वर्तमान और भविष्य के अनुप्रयोग

समानांतर प्रसंस्करण की वैज्ञानिक खोजों से लेकर अनगिनत उपलब्धियों में भूमिका है, जैसे जटिल कंप्यूटर मॉडल का निर्माण करना ताकि यह पता लगाया जा सके कि द्रव्यमान ब्लैक होल के चारों ओर कैसे घूमता है, अर्थव्यवस्था में सहायता करने वाली भविष्यवाणियों तक। 2019 में, इलिनोइस विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने पहले की तुलना में अधिक डेटा को शामिल करके और इसे रिकॉर्ड समय में संसाधित करके अमेरिकी कृषि विभाग को उपज बढ़ाने वाली फसल के लक्षणों की अधिक सटीक भविष्यवाणी करने में मदद करने के लिए समानांतर का उपयोग किया।

समानांतर प्रसंस्करण मशीन लर्निंग एल्गोरिदम और एआई कार्यक्रमों को विकसित करने और लागू करने में एक प्रमुख भूमिका निभाता है क्योंकि यह उन्हें तेजी से चलाने, अधिक डेटा बिंदुओं को संसाधित करने और अधिक सटीक (और उपयोगी) अंतर्दृष्टि उत्पन्न करने की अनुमति देता है।