V posledních letech se setkáváme stále častěji se sdílením výpočetního výkonu počítačů po internetu. Tisíce uživatelů tak přispívají k distribuovanému luštění šifer, hledání léků proti rakovině či pátrání po mimozemských civilizací pomocí analýzy záznamů z radioteleskopu. Poměrně slušný výpočetní výkon dnes mají i počítače uvnitř mobilních telefonů, šlo by je tedy také použít k distribuovanému počítání?
Autor článku ve Scienceworldu prostým posčítáním došel k závěru, že celkový výpočetní výkon mobilů v naší zemi by odpovídal sedmému místu v žebříčku nejvýkonějších superpočítačů. Tato úvaha má však v sobě několik háčků.
V klientských zařízeních je obecně utopen obrovský výpočetní výkon, dokonce i obyčejná osmibitová simkarta taktovaná na 3,5 MHz musí zvládat poměrně náročné šifrovací operace pro připojení a komunikaci telefonu v síti GSM či pro GSM banking, ještě mnohem výkonnější musí být digitální signálový procesor v optických myších.
Ve světě počítačů se setkáváme s různými řešeními pro paralelní výpočty. Již od 60. let se setkáváme s vektorovými procesory, které dokáží zároveň provést stejnou matematickou operaci na více operandech zároveň. Tato technologie si našla v 90. letech cestu i do běžných PC v podobě rozšíření MMX procesoru Pentium a pokračovala dále coby rozšíření SSE, SSE2 a 3DNow jeho následníků.
Poměrně běžný je symetrický multiprocesing (SMP), se kterým se můžeme setkat i u některých výkoněkších serverů či stolních počítačů Macintosh. V tomto případě jsou procesory těsně vázány, na počítači běží pouze jediná instance operačního systému. Výhodou je relativní jednoduchost programování, nevýhodou je malá škálovatelnost, výkon neroste lineárně s dalšími přidávanými procesory. V praxi se tak projevuje Amdahlův zákon, podle kterého výkon s rostoucím počtem procesorů nejprve roste, poté stagnuje a nakonec dokonce klesá. V ekonomice Amdahlovu zákonu zhruba odpovídá zákon klesajících mezních výnosů. Amdahlův zákon si můžeme v praxi demonstrovat na práci kopáčů. Dva kopáči jistě vykopou příkop rychleji než jeden, se zvyšujícím se počtem kopáčů si však začnou kopáči navzájem překážet a celková produktivita začne naopak klesat.
Dobrou škálovatelností se vyznačují masivně paralelní počítače (MPP; více procesorových uzlů je propojeno extrémně rychlou sběrnicí, každý je tvořen de facto samostatným počítačem s vlastní pamětí a vlastním operačním systémem) a clutery (několik plnohodonotných počítačů s vlastními pevnými disky apod. spolu komunikuje rovněž pomocí rychlé sběrnice, dělí se o zátěž a v případě potřeby se navzájem dokážou zastoupit). Jednotlivé uzly masivně paralelního počítače či clusteru mohou být tvořeny víceprocesorovými jednotkami se SMP.
I kdybychom měli k dispozici výkonný víceprocesorový počítač, zůstává nejvýznamnější okolností typ úlohy, kterou chceme řešit. Některé úlohy je možné dobře paralelizovat, jiné nikoli. Pokud bychom chtěli na více uzlech najednou provádět simulaci nějakého složitého mechanismu či fyzikálního jevu nebo raytracing různých částí téhož obrazu, musely by spolu poměrně intenzivně komunikovat. Naopak smysl má distribuované hledání klíče k zašifrovanému textu nebo renderování jednotlivých políček počítačem generovaného filmu.
Je zajímavé, že počítače firmy Cray, které se již před desetiletími staly synonymem pro vysoký výpočetní výkon, využívaly v první řadě rychlou paměť, vektorové procesory a hardwarovou podporu multitheadingu, symetrický multiprocesing přišel na řadu později a masivně paralelní počítače až po letech.
Výkon procesorovývch uzlů, resp. počítačů v clusteru můžeme charakterizovat několika parametry:
- Výpočetní výkon
- Kapacita paměti
- Rychlost spojení
- Latence spojení (časový rozdíl mezi odesláním informace a jejím přijetím adresátem)
Zvyšování rychlosti a kapacity lokálních sítí (LAN, Local Area Network) a WAN svádí k nahrazení masivně paralelních počítačů a clusterů propojením standardních PC standardními technologiemi, jako je Ethernet známý z kancelářských sítí. Pro některé úlohy však nemusí rychlost a latence poskytovaná Ethernetem stačit.
Opět si můžeme posloužit příkladem počítačů Cray. Některé modely měly půdorys ve tvaru velkého C nejen z estetických důvodů, ale hlavě kvůli zkrácení kabelů vedených vnitřní stranou a tedy minimalizaci zpoždění signálu.
Výpočetní výkon procesorů v mobilních telefonech je celkem slušný. Kapacita paměti je dostatečná pro běžné fungování mobilu, pro náročnější numerické výpočty však nepostačuje. Rychlost spojení v mobilních sítích se zatím pohybuje v desítkách kilobitů za sekundu a latence spojení v řádu až jednotek sekund. Něpříjemná je i cena za přenos informací, ať se již jedná o SMS, datové volání včetně HSCSD či GPRS.
Není zcela jasné, jak by se aplikace nahrávaly a spouštěly v mobilu. Java nemá smysl vůbec kvůli nízkému výkonu, instalace nativních aplikací ve strojovém kódu procesoru kódu zase není často podporována. Kapitolu samu pro sebe tvoří rizika číhající na bezpečnost a důvěrnost dat.
Po technické stránce nevycházejí mobily nejlépe, výhodnější by možná byly chytré telefony integrující do sebe kapesní počítač (PDA) a bezdrátové sítě Wi-Fi. I kdyby se však podařilo technické problémy vyřešit, paralelní počítání na mobilech nemá velký smysl, protože nelze zajistit rozumnou míru spolehlivosti spojení (potíže bezdrátové sítě by ochromily virtuální superpočítač) a zatím nikdo nevymyslel ani rozumný obchodní model.
