Parallele Programmierung

Front 1

Parallele Programmierung bedeutet, dass mehrere Computer gleichzeitig zusammenarbeiten, um Aufgaben schneller zu erledigen. Bei herkömmlichen Methoden wie dem Client-Server-Modell passen diese nicht gut, wenn alle Computer ähnliche Aufgaben haben. Stattdessen wird oft das Message-Passing Interface (MPI) verwendet. MPI ermöglicht die Kommunikation zwischen den Computern in diesem Verbund. Anders als beim Client-Server-Modell schreibt ein Programmierer bei MPI nur ein Programm, das auf allen verfügbaren Computern läuft. Diese Prozesse können miteinander direkt über das Netzwerk kommunizieren. Jeder Prozess hat eine eindeutige Nummer, genannt "Rank", die zur Kommunikation verwendet wird. Der MPI-Standard umfasst über 400 Funktionen, darunter Kommunikations- und Synchronisationsmethoden. Es gibt verschiedene Bibliotheken wie Open MPI und MPICH, die diesen Standard umsetzen.

Back 1

البرمجة المتوازية تعني أن أجهزة كمبيوتر متعددة تعمل معًا في نفس الوقت لإكمال المهام بشكل أسرع. الأساليب التقليدية، مثل نموذج خادم العميل، لا تتناسب بشكل جيد عندما تكون لدى جميع أجهزة الكمبيوتر مهام متشابهة. وبدلاً من ذلك، غالبًا ما يتم استخدام واجهة تمرير الرسائل (MPI). يتيح MPI الاتصال بين أجهزة الكمبيوتر في هذه الشبكة. على عكس نموذج خادم العميل، في MPI، يكتب المبرمج برنامجًا واحدًا فقط يعمل على جميع أجهزة الكمبيوتر المتاحة. يمكن لهذه العمليات التواصل مع بعضها البعض مباشرة عبر الشبكة. كل عملية لها رقم فريد يسمى "الرتبة" والذي يستخدم للتواصل. يتضمن معيار MPI أكثر من 400 وظيفة، بما في ذلك طرق الاتصال والمزامنة. هناك العديد من المكتبات مثل Open MPI وMPICH التي تطبق هذا المعيار.

Front 2

1. **Parallele Programmierung:** - Bedeutet, dass mehrere Computer zusammenarbeiten, um Aufgaben schneller zu erledigen.

2. **Herausforderung bei Rechnerverbünden:** - Bekannte Konzepte wie das Client-Server-Modell passen nicht gut aufgrund der Gleichartigkeit der Aufgaben pro Rechner.

3. **Message-Passing Interface (MPI):** - Dominanter Programmierstandard für Rechnerverbundsysteme. - Fokussiert auf die Kommunikation zwischen den Rechnern im Verbund.

4. **Single-Program-Multiple-Data-Paradigma:** - Im Gegensatz zum Client-Server-Modell. - Der Programmierer schreibt ein Programm, das auf allen verfügbaren Rechnern des Verbundsystems gestartet wird.

5. **Prozesskommunikation bei MPI:** - Prozesse können Nachrichten direkt über das Verbindungsnetzwerk austauschen. - Adressierung erfolgt über einfache, aufsteigende Nummern ("Rank").

6. **Umfang des MPI-Standards:** - Über 400 Funktionen für Kommunikation und Synchronisation in verteilten Systemen.

7. **Beispiele für MPI-Funktionalitäten:** - Blockierende und nicht-blockierende Kommunikationsfunktionen. - Realisierung von kollektiven Kommunikationsmustern wie dem Broadcast. - Synchronisationsfunktionen wie die Barrierefunktion.

8. **Offener Standard mit Bibliotheken:** - MPI ist ein offener Standard. - Es gibt verschiedene Bibliotheken wie Open MPI, MPICH/MVAPICH, und ParaStation MPI, die den Standard umsetzen.

Back 2

1. **البرمجة المتوازية:** - يعني أن أجهزة كمبيوتر متعددة تعمل معًا لإنجاز المهام بشكل أسرع.

2. **التحدي مع شبكات الكمبيوتر:** - المفاهيم المعروفة مثل نموذج العميل والخادم لا تتناسب بشكل جيد بسبب تشابه المهام لكل جهاز كمبيوتر.

3. **واجهة تمرير الرسائل (MPI):** - معيار البرمجة السائد لأنظمة شبكات الحاسوب. - يركز على التواصل بين أجهزة الكمبيوتر الموجودة في الشبكة.

4. **نموذج البيانات المتعددة لبرنامج واحد:** - على النقيض من نموذج خادم العميل. - يقوم المبرمج بكتابة برنامج يتم تشغيله على جميع أجهزة الكمبيوتر المتوفرة في نظام الشبكة.

5. **اتصالات العملية في MPI:** - يمكن لعمليات تبادل الرسائل مباشرة عبر شبكة الاتصال. - تتم المعالجة باستخدام أرقام تصاعدية بسيطة ("الرتبة").

6. **نطاق معيار MPI:** - أكثر من 400 وظيفة للاتصال والمزامنة في الأنظمة الموزعة.

7. **أمثلة على وظائف MPI:** - وظائف الاتصال المنع وغير المحظور. - تحقيق أنماط الاتصال الجماعي مثل البث. - وظائف التزامن مثل وظيفة الحاجز.

8. ** معيار مفتوح مع المكتبات: ** - MPI هو معيار مفتوح. - هناك العديد من المكتبات مثل Open MPI، وMPICH/MVAPICH، وParaStation MPI التي تنفذ المعيار.

Front 3

**Frage: Was ist Parallele Programmierung?

**Antwort: Parallele Programmierung bedeutet, dass mehrere Computer zusammenarbeiten, um Aufgaben schneller zu erledigen.

**Frage: Warum passen herkömmliche Konzepte wie das Client-Server-Modell nicht gut für Rechnerverbünde?

**Antwort: Aufgrund der Gleichartigkeit der pro Rechner zu erledigenden Aufgaben scheinen bekannte Konzepte wie das Client-Server-Modell nicht zu passen.

**Frage: Was ist das Message-Passing Interface (MPI)?

**Antwort: MPI ist ein dominanter Programmierstandard für Rechnerverbundsysteme, der auf die Kommunikation zwischen den Rechnern im Verbund abzielt.

**Frage: Welches Paradigma folgt MPI im Gegensatz zum Client-Server-Modell?**Antwort: MPI folgt dem sogenannten Single-Program-Multiple-Data-Paradigma, bei dem der Programmierer ein Programm schreibt, das auf allen verfügbaren Rechnern des Verbundsystems gestartet wird.

**Frage: Wie erfolgt die Prozesskommunikation bei MPI?**Antwort: Prozesse können Nachrichten direkt über das Verbindungsnetzwerk austauschen, und jeder Prozess hat eine einfache, aufsteigende Nummer ("Rank") zur Adressierung.

**Frage: Was umfasst der MPI-Standard in Bezug auf Funktionen?

**Antwort: Der MPI-Standard umfasst über 400 Funktionen, darunter blockierende und nicht-blockierende Kommunikationsfunktionen, Realisierung von kollektiven Kommunikationsmustern wie dem Broadcast, sowie Synchronisationsfunktionen wie die Barrierefunktion.

**Frage: Welche bekannten Bibliotheken setzen den MPI-Standard um?

**Antwort: Bekannte Open-Source-Vertreter solcher Bibliotheken sind z. B. Open MPI, MPICH/MVAPICH sowie ParaStation MPI.

Back 3

**سؤال: ما هي البرمجة المتوازية؟** الإجابة: البرمجة المتوازية تعني أن أجهزة كمبيوتر متعددة تعمل معًا لإنجاز المهام بشكل أسرع. **سؤال: لماذا لا تعمل المفاهيم التقليدية مثل نموذج العميل والخادم بشكل جيد مع شبكات الكمبيوتر؟** الإجابة: نظرًا لتشابه المهام التي يتعين إكمالها لكل جهاز كمبيوتر، لا يبدو أن المفاهيم المعروفة مثل نموذج العميل والخادم مناسبة. **سؤال: ما هي واجهة تمرير الرسائل (MPI)؟** الإجابة: MPI هو معيار برمجة سائد لأنظمة شبكات الكمبيوتر ويهدف إلى الاتصال بين أجهزة الكمبيوتر الموجودة في الشبكة. **سؤال: ما النموذج الذي تتبعه MPI بدلاً من نموذج خادم العميل؟** الإجابة: يتبع MPI ما يسمى بنموذج البرنامج الفردي ومتعدد البيانات، حيث يقوم المبرمج بكتابة برنامج يتم تشغيله على كافة أجهزة الكمبيوتر المتوفرة في نظام الشبكة. **سؤال: كيف تتم عملية الاتصال في MPI؟** الإجابة: يمكن للعمليات تبادل الرسائل مباشرة عبر شبكة الربط البيني، ولكل عملية رقم تصاعدي بسيط ("الرتبة") للعنونة. **سؤال: ما الذي يغطيه معيار MPI من حيث الوظائف؟** الإجابة: يشتمل معيار MPI على أكثر من 400 وظيفة، بما في ذلك وظائف الاتصال المحظورة وغير المحظورة، وتحقيق أنماط الاتصال الجماعي مثل البث، ووظائف المزامنة مثل وظيفة الحاجز. **سؤال: ما هي المكتبات المشهورة التي تطبق معيار MPI؟** الإجابة: من بين ممثلي المصادر المفتوحة المشهورين لهذه المكتبات ما يلي: ب. افتح MPI وMPICH/MVAPICH وParaStation MPI.

Front 4

Parallele Programmierung bedeutet, dass viele Computer gleichzeitig zusammenarbeiten, um Dinge schneller zu erledigen. Wenn diese Computer ähnliche Aufgaben haben, ist das herkömmliche Client-Server-Modell nicht so gut. Stattdessen verwenden sie oft etwas namens Message-Passing Interface (MPI). MPI ermöglicht den Computern, miteinander zu sprechen und Informationen auszutauschen. Anders als bei normalen Programmen schreibt der Entwickler nur ein Programm, das auf allen Computern gleichzeitig läuft.Die Computer können direkt miteinander sprechen, indem sie Nachrichten austauschen. Jeder Computer hat eine einfache Nummer, die wie eine Adresse ist. Der MPI-Standard hat viele Funktionen, die den Computern helfen, Informationen auszutauschen und zusammenzuarbeiten. Es gibt auch spezielle Bibliotheken wie Open MPI und MPICH, die dabei helfen, diese Ideen umzusetzen.

Back 4

البرمجة المتوازية تعني وجود العديد من أجهزة الكمبيوتر التي تعمل معًا في نفس الوقت لإنجاز الأمور بشكل أسرع. إذا كانت أجهزة الكمبيوتر هذه لديها مهام مماثلة، فإن نموذج خادم العميل التقليدي لن يكون جيدًا. وبدلاً من ذلك، غالبًا ما يستخدمون شيئًا يسمى واجهة تمرير الرسائل (MPI). يسمح MPI لأجهزة الكمبيوتر بالتحدث مع بعضها البعض وتبادل المعلومات. على عكس البرامج العادية، يقوم المطور بكتابة برنامج واحد فقط يعمل على جميع أجهزة الكمبيوتر في نفس الوقت. يمكن لأجهزة الكمبيوتر التحدث مع بعضها البعض مباشرة عن طريق تبادل الرسائل. يحتوي كل كمبيوتر على رقم بسيط يشبه العنوان. يحتوي معيار MPI على العديد من الميزات التي تساعد أجهزة الكمبيوتر على مشاركة المعلومات والتعاون. هناك أيضًا مكتبات مخصصة مثل Open MPI وMPICH التي تساعد في تنفيذ هذه الأفكار.