并行性控制核心英文解釋翻譯、并行性控制核心的近義詞、反義詞、例句
英語翻譯:
【計】 concurrency control kernel
分詞翻譯:
并行的英語翻譯:
【計】 P
控制的英語翻譯:
control; dominate; desist; grasp; hold; manage; master; predominate; rein
rule
【計】 C; control; controls; dominance; gated; gating; governing
【醫】 control; dirigation; encraty
【經】 check; command; control; controlling; cost control; dominantion
monitoring; regulate; rig
核心的英語翻譯:
core; kernel; nucleus; nut; pith; quick
【電】 nucleus
專業解析
在計算機科學與電子工程領域,“并行性控制核心”(Parallelism Control Core)是一個關鍵概念,特指負責管理和協調系統中多個處理單元(如CPU核心、GPU流處理器、FPGA邏輯單元等)同時執行任務(即并行計算)的中央控制單元或邏輯模塊。其核心職責是确保并行任務的高效、正确執行,避免沖突并優化資源利用率。
從漢英詞典角度看:
- 并行性 (Bìngxíngxìng): 對應英文Parallelism。指系統同時處理多個任務或數據流的能力。
- 控制 (Kòngzhì): 對應英文Control。指施加影響或指令以管理、調節系統的行為或狀态。
- 核心 (Héxīn): 對應英文Core。指系統中最關鍵、最中心的部分或處理單元。
- 并行性控制核心: 整合譯為Parallelism Control Core (或 Parallel Control Core),指專門負責管理和調度并行計算活動的核心控制邏輯或硬件單元。
詳細解釋:
-
核心功能與職責:
- 任務調度與分配:将大型計算任務分解成多個可并行執行的子任務,并根據當前系統負載和資源可用性(如空閑核心數、内存帶寬),将這些子任務動态、高效地分配給不同的處理單元執行。目标是最大化資源利用率和縮短整體計算時間。
- 同步協調:确保并行執行的子任務在需要共享數據或狀态時能夠正确協同工作。這包括實現鎖(Locks)、信號量(Semaphores)、屏障(Barriers)等同步機制,防止數據競争(Data Race)、死鎖(Deadlock)等并發問題。
- 資源管理:監控和管理處理單元、内存、緩存、互連總線等共享資源的使用,避免資源争用導緻的性能瓶頸。
- 負載均衡:實時監測各處理單元的工作負載,動态調整任務分配策略,使所有處理單元盡可能保持忙碌狀态,避免某些單元空閑而其他單元過載的情況,以實現最佳的整體性能。
- 錯誤處理與容錯:在并行執行過程中檢測和處理錯誤(如計算錯誤、節點失效),可能涉及任務重啟、遷移或結果驗證等容錯機制,保障計算的可靠性和正确性。
-
應用場景:
- 多核/衆核處理器:現代CPU和GPU内部都包含複雜的硬件邏輯(如調度器、緩存一緻性協議控制器)作為其并行性控制核心,管理衆多核心或流處理器的并行工作。
- 高性能計算集群:在由多個計算節點組成的集群中,作業調度系統(如Slurm, PBS)和運行時庫(如MPI, OpenMP的實現)扮演着并行性控制核心的角色,管理跨節點的并行任務。
- 分布式系統:協調分布在網絡中各節點上的服務或數據處理任務。
- FPGA/ASIC設計:在可編程邏輯器件或專用芯片中,專門設計的控制狀态機或微控制器負責協調内部并行處理流水線或處理單元陣列的工作。
-
技術特點:
- 複雜性:高效管理并行性涉及複雜的算法和協議(如緩存一緻性協議MESI, MOESI)。
- 低開銷:控制邏輯本身需要高效,其執行開銷應遠小于并行執行帶來的性能收益。
- 可擴展性:控制機制需要能夠適應處理單元數量增加的情況。
- 硬件/軟件協同:并行性控制可能部分由硬件(如CPU内的硬件調度器)實現,部分由操作系統内核或運行時庫(軟件)共同完成。
“并行性控制核心”是支撐現代計算系統(從芯片到超算)實現高性能并行計算的關鍵樞紐。它通過精密的調度、同步和資源管理,将“并行性”這一潛力轉化為實際的計算加速能力,是計算機體系結構、操作系統和并行編程領域的核心研究對象。其設計優劣直接決定了并行系統的效率、性能和可靠性。
網絡擴展解釋
并行性控制核心是指在計算機系統中管理和協調并行操作的關鍵機制,其核心目标在于高效調度資源、确保任務同步并避免沖突。根據對并行性層次的分析,該概念在不同層級有具體表現:
一、并行性控制的核心層次
-
指令級控制
- 指令内部并行:通過流水線技術實現微操作重疊執行,控制核心需處理數據相關性和資源沖突(如Tomasulo算法)。
- 指令間并行:利用超标量處理器動态調度多指令,控制核心負責指令分發和亂序執行優化。
-
任務級控制
- 任務并行:将程式分解為獨立子任務,控制核心通過線程池或任務調度器(如OpenMP的fork-join模型)分配計算資源。
- 數據依賴管理:采用同步原語(如鎖、屏障)或無鎖數據結構避免競态條件,例如提到的獨立性保障機制。
-
作業級控制
- 多道程式或分布式系統中,控制核心通過優先級調度和負載均衡算法(如Round-Robin、一緻性哈希)協調多個作業并行執行。
二、關鍵控制技術
- 硬件支持:包括多核處理器的核間通信機制(如緩存一緻性協議MESI)、GPU的SIMT架構等。
- 軟件框架:如MPI的消息傳遞模型和MapReduce的分布式任務控制。
- 沖突解決:使用事務内存(Transactional Memory)或原子操作保證數據一緻性。
三、典型應用場景
- 高性能計算:控制核心協調GPU集群執行矩陣并行運算;
- 數據庫系統:通過兩階段鎖協議實現并行事務控制;
- 實時系統:基于優先級繼承協議避免死鎖。
總結來看,并行性控制核心貫穿計算機系統的多層次結構,需結合硬件架構與軟件策略,其有效性直接影響并行計算的加速比和系統吞吐量。具體實現需根據并行粒度(細粒度/粗粒度)選擇適配的控制模型。
分類
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