العرض المتوازي
العرض المتوازي (أو العرض الموزع ) هو تطبيق البرمجة المتوازية على مجال الحوسبة في رسومات الحاسوب . قد يتطلب عرض الرسومات موارد حاسوبية هائلة للمشاهد المعقدة التي تظهر في التصور العلمي ، والتصور الطبي ، وتطبيقات التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD) ، والواقع الافتراضي . وقد أشارت أبحاث حديثة إلى إمكانية تطبيق العرض المتوازي على ألعاب الهاتف المحمول لتقليل استهلاك الطاقة وزيادة دقة الرسومات. [ 1 ] يُعدّ العرض عملية متوازية معقدة في مجالات متعددة (مثل البكسلات، والكائنات، والإطارات)، ولذلك كان موضوعًا للعديد من الأبحاث.
توزيع عبء العمل
هناك سببان رئيسيان، غالباً ما يكونان متنافسين، لاستخدام العرض المتوازي. يسمح توسيع نطاق الأداء بعرض الإطارات بسرعة أكبر، بينما يسمح توسيع نطاق البيانات بعرض مجموعات بيانات أكبر. تميل طرق توزيع عبء العمل المختلفة إلى تفضيل نوع واحد من التوسيع على الآخر. قد توجد أيضاً مزايا وعيوب أخرى، مثل مشكلات زمن الاستجابة وموازنة الأحمال . الخيارات الرئيسية الثلاثة لتوزيع العناصر الأولية هي الإطارات الكاملة، أو وحدات البكسل، أو الكائنات (مثل شبكات المثلثات ).
توزيع الإطارات
تستطيع كل وحدة معالجة عرض إطار كامل من زاوية نظر مختلفة أو لحظة زمنية مختلفة. ويمكن للإطارات المعروضة من زوايا نظر مختلفة تحسين جودة الصورة باستخدام تقنية منع التعرجات، أو إضافة تأثيرات مثل عمق المجال وإخراج العرض ثلاثي الأبعاد . يتيح هذا الأسلوب تحسينًا جيدًا في الأداء، ولكنه لا يُحسّن من حجم البيانات.
عند عرض الإطارات المتتابعة بالتوازي، سيحدث تأخير في الجلسات التفاعلية. ويتناسب التأخير بين إدخال المستخدم والحدث المعروض طرديًا مع عدد الإطارات المتتابعة التي يتم عرضها بالتوازي.
توزيع البكسل
يمكن توزيع مجموعات البكسلات في مساحة الشاشة بين وحدات المعالجة فيما يشار إليه غالبًا باسم "الفرز أولاً". [ 2 ]
يُحقق توزيع خطوط البكسل المتداخلة توازنًا جيدًا في التحميل، ولكنه يجعل توسيع نطاق البيانات مستحيلاً. بينما يسمح توزيع مربعات ثنائية الأبعاد متجاورة من البكسلات بتوسيع نطاق البيانات عن طريق حذف البيانات غير المرغوب فيها ضمن مجال الرؤية . ومع ذلك، توجد تكلفة إضافية للبيانات ناتجة عن تكرار الكائنات الموجودة على حدود مجال الرؤية، ويجب تحميل البيانات ديناميكيًا مع تغير زاوية الرؤية. كما أن التوازن الديناميكي للتحميل ضروري للحفاظ على أداء قابل للتوسع.
توزيع الكائنات
يُشار غالبًا إلى توزيع العناصر بين وحدات المعالجة باسم "الفرز الأخير للعرض". [ 3 ] يوفر هذا الأسلوب تحجيمًا جيدًا للبيانات، ويمكنه تحسين الأداء بشكل ملحوظ، ولكنه يتطلب دمج الصور الوسيطة من عقد المعالجة باستخدام قناة ألفا لإنشاء الصورة النهائية. ومع ازدياد دقة الصورة، يزداد أيضًا عبء دمج قناة ألفا.
يلزم أيضًا نظام موازنة الأحمال للحفاظ على الأداء بغض النظر عن ظروف العرض. يمكن تحقيق ذلك بتقسيم مساحة الكائن بشكل مفرط وتخصيص أجزاء متعددة لكل وحدة معالجة بطريقة عشوائية، إلا أن هذا يزيد من عدد مراحل تركيب ألفا المطلوبة لإنشاء الصورة النهائية. خيار آخر هو تخصيص كتلة متجاورة لكل وحدة معالجة وتحديثها ديناميكيًا، لكن هذا يتطلب تحميل البيانات ديناميكيًا.
التوزيع الهجين
يمكن دمج أنواع التوزيعات المختلفة بعدة طرق. يمكن عرض إطارين متتاليين بالتوازي، مع عرض كل إطار منهما على حدة بالتوازي باستخدام توزيع البكسل أو توزيع الكائنات. تسعى توزيعات الكائنات إلى تقليل تداخلها في مساحة الشاشة لخفض تكاليف دمج ألفا، أو حتى استخدام توزيع البكسل لعرض أجزاء من مساحة الكائن.
تطبيقات مفتوحة المصدر
توفر حزمة البرامج مفتوحة المصدر Chromium آلية عرض متوازية للتطبيقات الحالية. فهي تعترض استدعاءات OpenGL وتعالجها، عادةً لإرسالها إلى وحدات عرض متعددة تشغل جدار عرض .
Equalizer هو إطار عمل مفتوح المصدر لعرض البيانات ونظام لإدارة الموارد لتطبيقات متعددة المسارات. يوفر Equalizer واجهة برمجة تطبيقات (API) لكتابة تطبيقات عرض بيانات متوازية وقابلة للتوسع، يتم تكوينها أثناء التشغيل بواسطة خادم موارد. [ 4 ]
OpenSG هو نظام رسم بياني للمشاهد مفتوح المصدر يوفر إمكانيات عرض متوازية، خاصة على مجموعات الحواسيب. وهو يخفي تعقيد التطبيقات المتوازية متعددة الخيوط والمجمعة، ويدعم كلاً من أسلوب الفرز أولاً وأسلوب الفرز أخيراً. [ 5 ]
غوليم هو تطبيق مفتوح المصدر لامركزي يُستخدم للحوسبة المتوازية ، ويعمل حاليًا مع العرض في بلندر، ولديه خطط لدمج المزيد من الاستخدامات. [ 6 ]
انظر أيضاً
- المفاهيم
- التطبيقات
مراجع
- ↑ وو، سي.؛ يانغ، بي.؛ تشو، دبليو.؛ تشانغ، واي. (2017). "نحو أداء عالٍ لوحدات معالجة الرسومات المحمولة من خلال تفريغ عبء العمل التعاوني" . معاملات IEEE للأنظمة المتوازية والموزعة . الصفحات (99): 435-449 . doi : 10.1109/tpds.2017.2754482 . ISSN 1045-9219 .
- ↑ مولنار، إس.، إم. كوكس، دي. إلسورث، وإتش. فوكس. " تصنيف فرز العرض المتوازي ". مجلة IEEE للرسومات الحاسوبية والخوارزميات، الصفحات 23-32، يوليو 1994.
- ↑ مولنار، إس.، إم. كوكس، دي. إلسورث، وإتش. فوكس. " تصنيف فرز العرض المتوازي ". مجلة IEEE للرسومات الحاسوبية والخوارزميات، الصفحات 23-32، يوليو 1994.
- ↑ "المعادل: العرض المتوازي" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 11-05-2008 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 30-04-2020 .
- ↑ "OpenSG" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2017-08-06 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2020-04-30 .
- ↑ "شبكة غوليم" . golem.network . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16-05-2021 .
روابط خارجية
- عرض الصور المجمعة في جامعة برينستون
- رسومات الحاسوب ثلاثية الأبعاد
- تطبيقات الحوسبة الموزعة
