Vzporedni operacijski sistemi so vrsta platforme za računalniško obdelavo, ki velike naloge razbije na manjše dele, ki se izvajajo hkrati na različnih mestih in z različnimi mehanizmi. Včasih jih opisujejo tudi kot “večjedrne” procesorje. Ta vrsta sistema je običajno zelo učinkovita pri ravnanju z zelo velikimi datotekami in zapletenimi številčnimi kodami. Najpogosteje ga opazimo v raziskovalnih nastavitvah, kjer centralni strežniški sistemi obravnavajo veliko različnih opravil hkrati, vendar je lahko koristen kadar koli več računalnikov opravlja podobna opravila in se hkrati povezuje s skupnimi infrastrukturami. Sprva jih je težko nastaviti in lahko zahtevajo nekaj strokovnega znanja, vendar se večina tehnoloških strokovnjakov strinja, da so na dolgi rok veliko bolj stroškovno učinkoviti in učinkoviti kot njihovi kolegi z enim računalnikom.
Osnove vzporednega računalništva
Vzporedni operacijski sistem deluje tako, da nabore izračunov razdeli na manjše dele in jih razdeli med stroje v omrežju. Za lažjo komunikacijo med procesorskimi jedri in pomnilniškimi nizi mora programska oprema za usmerjanje bodisi deliti svoj pomnilnik tako, da vsem omrežnim računalnikom dodeli enak naslovni prostor, ali pa razdeli svoj pomnilnik tako, da vsakemu procesnemu jedru dodeli drugačen naslovni prostor. Skupna raba pomnilnika omogoča, da operacijski sistem deluje zelo hitro, vendar običajno ni tako zmogljiv. Pri uporabi porazdeljenega skupnega pomnilnika imajo procesorji dostop tako do svojega lokalnega pomnilnika kot do pomnilnika drugih procesorjev; ta distribucija lahko upočasni operacijski sistem, vendar je pogosto bolj prilagodljiva in učinkovita.
Arhitektura programske opreme je običajno zgrajena okoli platforme, ki temelji na UNIX, ki ji omogoča usklajevanje porazdeljenih obremenitev med več računalniki v omrežju. Vzporedni sistemi lahko uporabljajo programsko opremo za upravljanje vseh različnih virov računalnikov, ki delujejo vzporedno, kot so pomnilnik, predpomnilniki, prostor za shranjevanje in procesorska moč. Ti sistemi uporabniku omogočajo tudi neposredno povezavo z vsemi računalniki v omrežju.
Izvor in prva uporaba
Leta 1967 je Gene Amdahl, ameriški računalniški znanstvenik, ki dela za IBM, zamislil zamisel o uporabi programske opreme za koordinacijo vzporednega računalništva. Svoje ugotovitve je objavil v članku z naslovom Amdahlov zakon, ki je opisal teoretično povečanje procesorske moči, ki bi ga lahko pričakovali od vodenja omrežja z vzporednim operacijskim sistemom. Njegove raziskave so pripeljale do razvoja paketnega preklapljanja in s tem do sodobnega vzporednega operacijskega sistema. Ta razvoj paketnega preklapljanja se na splošno šteje za preboj, ki je kasneje sprožil “projekt Arpanet”, ki je odgovoren za temeljne temelje interneta, največjega vzporednega računalniškega omrežja na svetu.
Sodobne aplikacije
Večina področij znanosti uporablja tovrstni operacijski sistem, vključno z biotehnologijo, kozmologijo, teoretično fiziko, astrofiziko in računalništvom. Kompleksnost in zmogljivost teh sistemov lahko pomagata tudi pri ustvarjanju učinkovitosti v panogah, kot so svetovanje, finance, obramba, telekomunikacije in vremenske napovedi. Pravzaprav je vzporedno računalništvo postalo tako robustno, da ga uporabljajo številni vodilni kozmologi za odgovore na vprašanja o izvoru vesolja. Znanstveniki so lahko izvajali simulacije velikih delov vesolja naenkrat. Znanstveniki so potrebovali le en mesec, da so sestavili simulacijo nastanka Rimske ceste z uporabo tovrstnega operacijskega sistema, na primer, podvig, za katerega se je prej mislilo, da je nemogoče, ker je zapleten in okoren.
Stroški
Znanstveniki, raziskovalci in vodilni v industriji se pogosto odločijo za uporabo tovrstnih operacijskih sistemov predvsem zaradi njihove učinkovitosti, vendar so običajno tudi stroški. Na splošno stane sestavljanje vzporednega računalniškega omrežja veliko manj, kot bi stalo razvoj in izgradnja superračunalnika za raziskave – ali vlaganje v številne manjše računalnike in razdelitev dela. Vzporedni sistemi so tudi popolnoma modularni, kar v večini primerov omogoča poceni popravila in nadgradnje.