تحسين أداء المعالجات متعددة النوى عن طريق تسريع أسلوب تنفيذ المهام التفرعية فيها باستخدام تقنية برمجة المقابس

الملخص

تعد برمجة المقبس من أكثر التقنيات الحديثة المستخدمة في مجال الاتصالات والشبكات الحاسوبية وشبكات المعالجات، وهي عبارة عن طريقة للتوصيل بين عقدتين على شبكة معينة بهدف تحقيق التواصل مع بعضهما البعض، وبحيث تستمع إحدى العقدتين إلى المقبس المثبت لديها في أحد منافذها، بينما تقوم العقدة الأخرى بإنشاء اتصال مع المقبس المثبت في العقدة الأولى لكي يتحقق التوصيل بين العقدتين، وبشكل عام يكون المقبس مثبتاً في جهة الخادم الذي يقوم بالاستماع إلى هذا المقبس بينما يقوم العميل بالوصول إلى الخادم عن طريق الاتصال مع هذا المقبس، ويمكن أن تكون هذه العقد في العالم الحقيقي عبارة عن محطة طرفية (حاسب, هاتف ذكي...، إلخ).

تم في هذا البحث استخدام تقنية برمجة المقابس من أجل تحقيق الاتصال بين نوى المعالج متعدد النوى، بدلاً من استخدام الأساليب التقليدية المتبعة في البرمجة التفرعية، والتي كانت تعتمد على أسلوب تبادل الرسائل بين نوى المعالج الواحد وهذا ما يتطلب استخدام موارد أخرى مثل ذاكرة التشغيل لتخزين هذه الرسائل المتبادلة بين نوى المعالج مما يتسبب في تأخير زمني ناتج عن الوصول إلى ذاكرة التشغيل من قبل النواة المرسلة أثناء دورة الكتابة والنواة المستقبلة أثناء دورة القراءة، وبالتالي سوف تزداد كلفة تنفيذ المهام التفرعية في المعالج متعدد النوى، ويعود السبب الرئيسي في ذلك التأخير إلى الفارق الزمني بين سرعة تخاطب نوى المعالج مع بعضها البعض مقارنة بسرعة تخاطب إحدى هذه النوى مع ذاكرة التشغيل.

كما تم اختبار سيناريو عمل يتضمن تنفيذ مسألة رياضية معينة بأسلوب تفرعي موزع على نوى المعالج باستخدام مجموع ريمان في تقريب التكامل وذلك من أجل دراسة وبيان أثر استخدام تقنية المقابس في تسريع تنفيذ المهام التفرعية وبالتالي تحسين أداء المعالجات متعددة النوى في هذا المجال.

تم استخدام وحدة المعالجة المركزية Intel Core i5-2430m لاختبار سيناريو العمل، وهو معالج حديث يحتوي على نواتين فيزيائيتين منفصلتين، ويمكن لكل من هاتين النواتين تشغيل مسارين على التوازي، ليصبح المجموع أربعة مسارات منطقية، وستستخدم هذه المسارات الأربعة كأربعة نوى منطقية قائمة بذاتها لحل المسألة الرياضية المفترضة.