Paralel İşleme Nedir?
Paralel işleme, bir programın görevlerini birden fazla mikroişlemciye bölerek aynı anda çalıştırma yöntemidir. Bu sayede işlem süresi kısaltılır. Paralel işleme, iki veya daha fazla işlemcili bir bilgisayar aracılığıyla veya bir bilgisayar ağı üzerinden gerçekleştirilebilir.
Paralel hesaplama, paralel bilgi işlem olarak da adlandırılır.

Çoklu İşlemci Organizasyonu
Tek komut, tek veri akışı (SISD)
Tek komut, çoklu veri akışı (SIMD)
Çoklu komut, tek veri akışı (MISD)
Çoklu komut, çoklu veri akışı (MIMD)

SMP Nedir?
SMP (Symmetric MultiProcessing – Simetrik Çoklu İşlem) bir sistemde birden fazla işlemcinin aynı anda bir işi yapmasına olanak tanıyan bir bilgisayar teknolojisidir.

SMP’nin Özellikleri:
Birbirine benzer kapasitede iki veya daha fazla işlemci bulunur.
İşlemciler aynı belleği ve giriş/çıkış (I/O) kaynaklarını paylaşır.
İşlemciler bir veri yolu (bus) veya başka bir dahili bağlantı ile bağlanır.
Tüm işlemciler giriş/çıkış birimlerine erişebilir.
İşlem düzeyinde, görev düzeyinde, dosya ve veri öğesi seviyesinde etkileşim sağlanır.

SMP’nin Avantajları:
Performans: İşlem kapasitesini artırır.
Kullanılabilirlik: Daha yüksek güvenilirlik sağlar.
Kademeli büyüme: Yeni işlemciler eklenerek sistem genişletilebilir.
Ölçeklenebilirlik: İş yüküne bağlı olarak genişletilebilir bir yapı sunar.

Zaman Paylaşımlı Veri Yolu (Time Sharing Bus) Nedir?

Bir çok işlemcili sistemde, zaman paylaşımlı veri yolu, işlemci, I/O işlemcisi, bellek birimi gibi tüm fonksiyonel birimleri birbirine bağlayan ortak bir iletişim yoludur.
Zaman paylaşımlı veri yolunun avantajları; basitlik, esneklik ve güvenilirliktir.

Önbellek Tutarlılığı ve MESI Protokolü

Aynı verinin farklı önbelleklerde birden fazla kopyası olması, tutarsız bir bellek görünümüne yol açabilir.

Yazılım Çözümü

Yazılım çözümü, derleyici ve işletim sistemi sorunlarıyla ilgilenir. Donanımdan yazılıma aktarılan tasarım karmaşıklığını düzenlemeyi amaçlar. Verimsiz önbellek kullanımını engeller.

Donanım Çözümü

Donanım çözümü, mevcut sorunların dinamik bir şekilde tanımlanmasını içerir. Bu, önbelleğin daha verimli kullanılmasını sağlar ve çalışma süresini optimize eder.

Dizin Protokolleri (Directory Protocols)

Dizin protokolleri, önbelleklerdeki veri kopyaları hakkında bilgi toplar ve saklar. Bu dizinler, ana bellekte depolanır ve istenilenler dizine göre kontrol edilir, gerekli transfer işlemleri yapılır. Çok sayıda şemanın bulunduğu büyük sistemlerde etkilidir.

İşlemler ve İplikler Tanımları

Çok iş parçacıklı işlemcilerde iş parçacıkları, yazılım iplikleriyle aynı olmayabilir.
İşlem (Process): Sanal adres alanları, işlemlerin bir görüntüsünü tutmak için kullanılır. Amacı, zamanlama, planlama ve yürütmedir.
İş Parçacığı (Threads): İşlemdeki iş biriminin, işlemci bağlantılarının ve veri alanlarının bulunduğu birimlerdir.

Açık Çoklu İş Parçacıklı İşlemeye Yönelik Yaklaşımlar

İşlemci, aynı anda birden fazla iş parçacığıyla ilgilenir. Her saat döngüsünde iş parçacığı değişebilir. Eğer iş parçacığı engellenirse, o iş parçacığı atlanır. İş parçacığı, bir olayın gecikmeye yol açana kadar çalıştırılır.

Birden Fazla İş Parçacığının Paralel ve Aynı Anda Yürütülmesi

Amaç, birden fazla işin aynı anda çoklu iş parçacıklı yürütülmesidir. Aynı anda birden fazla iş yapılabilir. Yeterli iş parçacığı varsa, her döngüde maksimum sayıda talimat verilebilir.
Çok işlemcili sistemlerde, her işlemci iki problemli superskala içerir. Her işlemciye bir iş parçacığı atanır ve maksimum 2 talimat verilir.

Küme (Clusters)

Amaç, yüksek performanslı, yüksek kullanılabilirlikli ve verimli sunucu uygulamaları oluşturmaktır. SMP’ye alternatif olarak düşünülebilir.
Tüm birbirine bağlı bilgisayarlar, birleşik bir kaynak olarak birlikte çalışabilir.
Faydaları şunlardır:

Mutlak ölçeklenebilirlik
Artımlı ölçeklenebilirlik
Yüksek kullanılabilirlik
Üstün fiyat/performans

İşletim Sistemleri Tasarım Sorunları
Bu bölümdeki ana unsurlar şunlardır: arıza yönetimi, yüksek kullanılabilirlik, hata toleransı, başarısız işlemlerde alternatiflerdir.

Küme vs SMP
Her ikisi de yüksek talep gören uygulamalara çoklu işlemci desteği sağlar ve her ikisi de ticari olarak mevcuttur.
SMP’ler daha uzun ömürlüdür. Yönetimi ve kontrolü kolaydır. Çoğunlukla tek işlemcili sistemlerde kullanılır. Zamanlama daha iyidir, daha az fiziksel alan gerektirir. Daha düşük güç tüketimi ve daha yüksek verimliliğe sahipti.
Kümeleme; Üstün artımlı ve mutlak ölçeklenebilirliğe sahiptir. Kullanım açısından daha iyidir.
SMP’nin işlemci sayısı için pratik bir sınırı vardır
Veri yolu trafiği 16 ila 64 işlemci ile sınırlıdır
Kümelerde her düğümün kendi belleği vardır
Uygulamalar büyük global bellek görmez
Tutarlılık donanım tarafından değil yazılım tarafından sağlanır