Shared Memory Model

Computer Science - প্যারালাল কম্পিউটার আর্কিটেকচার (Parallel Computer Architecture) Parallel Programming Models (Parallel Programming মডেল) |

129

শেয়ার্ড মেমোরি মডেল (Shared Memory Model)

শেয়ার্ড মেমোরি মডেল কী? (What is Shared Memory Model?)

শেয়ার্ড মেমোরি মডেল হল একটি সমান্তরাল প্রোগ্রামিং মডেল যেখানে একাধিক প্রসেসর বা থ্রেড একই মেমরি স্পেস ভাগাভাগি করে। অর্থাৎ, প্রতিটি প্রসেসর বা থ্রেড একটি সাধারণ মেমরি স্পেসে সংরক্ষিত তথ্যকে সরাসরি অ্যাক্সেস করতে পারে। এই মডেলটি মাল্টি-থ্রেডেড প্রোগ্রামিংয়ে ব্যবহৃত হয়, যেখানে বিভিন্ন থ্রেড একই সময়ে তথ্য পড়া এবং লেখার ক্ষমতা রাখে। শেয়ার্ড মেমোরি মডেল প্রধানত উচ্চ ক্ষমতাসম্পন্ন কম্পিউটিং এবং মাল্টিপ্রসেসিং সিস্টেমে ব্যবহৃত হয়।

শেয়ার্ড মেমোরি মডেল কম্পিউটিং আর্কিটেকচারের এমন একটি কাঠামো প্রদান করে, যেখানে তথ্যের দ্রুত প্রবাহ, প্রসেসরগুলোর মধ্যে কার্যকরী যোগাযোগ এবং কার্যক্ষমতা বৃদ্ধির সুযোগ তৈরি হয়।

শেয়ার্ড মেমোরি মডেলের বৈশিষ্ট্য (Features of Shared Memory Model)

সাধারণ মেমরি স্পেস:
- শেয়ার্ড মেমোরি মডেলে একাধিক প্রসেসর বা থ্রেড একই মেমরি স্পেস ব্যবহার করে। এটি বিভিন্ন প্রসেসরের জন্য তথ্য শেয়ারিং এবং সিঙ্ক্রোনাইজেশনের কাজকে সহজ করে।
সহজ যোগাযোগ ব্যবস্থা:
- শেয়ার্ড মেমোরি মডেলে প্রসেসরগুলো সরাসরি একই মেমরি স্পেসে প্রবেশ করে, ফলে ডেটা শেয়ারিংয়ের জন্য বার্তা পদ্ধতি (message passing) প্রয়োজন হয় না। এর ফলে তথ্যের দ্রুত প্রবাহ নিশ্চিত হয়।
সিঙ্ক্রোনাইজেশন প্রয়োজন:
- যেহেতু একাধিক থ্রেড বা প্রসেসর একই মেমরি স্পেস ব্যবহার করে, তাই ডেটার সঠিকতা এবং কনসিস্টেন্সি বজায় রাখার জন্য সিঙ্ক্রোনাইজেশনের প্রয়োজন হয়।
উচ্চ কার্যক্ষমতা:
- প্রসেসরগুলো একই মেমরিতে ডেটা অ্যাক্সেস করতে পারে, যা কর্মক্ষমতা বৃদ্ধি করে। বড় কাজগুলোকে ছোট টুকরোতে ভাগ করে বিভিন্ন প্রসেসরের মধ্যে সমান্তরালে সম্পন্ন করা সম্ভব।

শেয়ার্ড মেমোরি মডেলের প্রকারভেদ (Types of Shared Memory Models)

শেয়ার্ড মেমোরি মডেল সাধারণত দুটি প্রধান ধরণের হতে পারে:

Uniform Memory Access (UMA):
- UMA শেয়ার্ড মেমোরি মডেলে প্রতিটি প্রসেসর মেমরি অ্যাক্সেস করার জন্য সমান সময় নেয়। এতে প্রতিটি প্রসেসরের জন্য মেমরিতে সমান প্রবেশাধিকার রয়েছে। এটি সাধারণত সিমেট্রিক মাল্টিপ্রসেসিং (SMP) সিস্টেমে ব্যবহৃত হয়।
Non-Uniform Memory Access (NUMA):
- NUMA মডেলে প্রতিটি প্রসেসরের নিজস্ব নির্দিষ্ট মেমরি থাকে, যা ঐ প্রসেসরের জন্য দ্রুত অ্যাক্সেসযোগ্য। তবে এক প্রসেসর অন্য প্রসেসরের মেমরি ব্যবহার করতে গেলে বেশি সময় লাগে। এটি বড় স্কেল সিস্টেমে ব্যবহৃত হয়, যেখানে উচ্চ কার্যক্ষমতার প্রয়োজন।

শেয়ার্ড মেমোরি মডেলের সুবিধা (Advantages of Shared Memory Model)

সহজ প্রোগ্রামিং এবং ডেটা শেয়ারিং:
- প্রোগ্রামিং করা সহজ এবং ডেটা শেয়ারিং সহজতর, কারণ বার্তা আদান-প্রদানের জন্য বিশেষ প্রোটোকল প্রয়োজন হয় না।
তথ্যের দ্রুত প্রবাহ:
- একাধিক থ্রেড বা প্রসেসর একই মেমরি স্পেসে কাজ করতে পারে, ফলে তথ্যের দ্রুত প্রবাহ এবং প্রক্রিয়াকরণ সম্ভব হয়।
উচ্চ কার্যক্ষমতা:
- একই মেমরি স্পেসে ডেটা ভাগাভাগি করার ফলে কাজের গতি বৃদ্ধি পায় এবং সিস্টেমের কর্মক্ষমতা বাড়ে।

শেয়ার্ড মেমোরি মডেলের সীমাবদ্ধতা (Limitations of Shared Memory Model)

মেমরি কন্টেনশন সমস্যা:
- একাধিক প্রসেসর একই মেমরি অ্যাক্সেস করতে চেষ্টা করলে মেমরি কন্টেনশন সমস্যা হতে পারে, যা কর্মক্ষমতাকে কমিয়ে দিতে পারে।
ডেডলক এবং রেস কন্ডিশন:
- একাধিক প্রসেসর একই ডেটা অ্যাক্সেস করতে চাইলে ডেডলক এবং রেস কন্ডিশনের সমস্যা দেখা দিতে পারে। এটি সিস্টেমের কার্যক্ষমতায় নেতিবাচক প্রভাব ফেলে।
স্কেলেবিলিটির সীমাবদ্ধতা:
- একটি নির্দিষ্ট সংখ্যক প্রসেসরের পর, শেয়ার্ড মেমোরি মডেলে স্কেল করা কঠিন হয়ে পড়ে। প্রসেসরের সংখ্যা বাড়লে মেমরি কন্টেনশন বাড়ে, যা কার্যক্ষমতা হ্রাস করতে পারে।

শেয়ার্ড মেমোরি মডেলের প্রয়োগ (Applications of Shared Memory Model)

মাল্টি-থ্রেডেড অ্যাপ্লিকেশন:
- মাল্টি-থ্রেডেড প্রোগ্রামিংয়ে শেয়ার্ড মেমোরি মডেল ব্যবহৃত হয়, যেখানে একাধিক থ্রেড একই মেমরিতে ডেটা শেয়ার করতে পারে। এটি ডেটা সিঙ্ক্রোনাইজেশন এবং শেয়ারিং সহজ করে।
উচ্চ ক্ষমতার সার্ভার:
- বড় ডেটাসেট এবং উচ্চ কর্মক্ষমতার প্রয়োজনীয়তায় শেয়ার্ড মেমোরি মডেল উচ্চ ক্ষমতাসম্পন্ন সার্ভার সিস্টেমে ব্যবহৃত হয়, যেখানে একাধিক প্রসেসর দ্রুত তথ্য প্রক্রিয়া করতে পারে।
বৈজ্ঞানিক এবং গবেষণা সিমুলেশন:
- শেয়ার্ড মেমোরি মডেল গবেষণার বিভিন্ন ক্ষেত্র যেমন, আবহাওয়া পূর্বাভাস, জেনেটিক্স বিশ্লেষণ, এবং পদার্থবিজ্ঞানের সিমুলেশনে ব্যবহৃত হয়। এতে দ্রুত তথ্য প্রবাহ নিশ্চিত করা যায়।

সারসংক্ষেপ

শেয়ার্ড মেমোরি মডেল হল একটি কার্যকর কম্পিউটিং আর্কিটেকচার, যেখানে একাধিক প্রসেসর বা থ্রেড একই মেমরি স্পেস ভাগাভাগি করে ব্যবহার করে। এটি তথ্যের দ্রুত প্রবাহ, উচ্চ কর্মক্ষমতা এবং সহজ প্রোগ্রামিং মডেল প্রদান করে, যা মাল্টিপ্রসেসিং এবং উচ্চ ক্ষমতাসম্পন্ন অ্যাপ্লিকেশনে অত্যন্ত কার্যকর। তবে মেমরি কন্টেনশন, ডেডলক এবং স্কেলেবিলিটির সীমাবদ্ধতা এর কিছু চ্যালেঞ্জ, যা বড় স্কেলের ব্যবহারে বিবেচনা করা প্রয়োজন।

Content added By

Md Azizur Rahman

Distributed Memory Model Hybrid Programming Model OpenMP, MPI, এবং Pthreads এর ব্যবহার