Xử lý truy vấn trên cơ sở dữ liệu tích hợp XML

DAI HỌC QUOC GIA HÀ NỘI KHOA ( ÔNC, NGHỆ NGUYỄN VIỆT ANH XỬ LÝ SONG SONG TRÊN PVM VÀ ỨNG DỰNG TRONG BÀI TOÁN BẢO MẬT THÔNG TIN C H U Y Ê N N G À N H : C Ô N G N G H E T H Ô N G T IN MÃ Số: 1.01.10 LUẬN VĂN THẠC s! ■ • N G Ư Ờ I H Ư Ớ N G D ẪN K H O A HỌ C: T S K H . P H Ạ M T R Ằ N N H U V - L O / Z Z 1 HÀ NỘI -2003 MỤC LỤC 4 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT. DANH M Ụ C BẢNG BIỂU HÌNH VẼ M ớ Đ Â U 5 Chương 1 Tổng quan về xử lý song song 7 1.1 Máy tính song song . 1 1.2 Phân loại máy tính song song £ 1.2.1 Phân loại dựa trên cơ chế điều khiển clm n g . 8 a) Hộ thống đa xử lý một dòng lệnh nhiều dòng dữ 8 b) Hệ thống đa xử lý nhiều dòng lệnh nhiều dòng dữ liệu 9 1.2.2 Cách phân loại dựa trên sự tương tác giữa các BXL . . 9 a) Chia sè bộ nhớ chung JQ b) Truyền thông điệp J J 1.3 M ô hình lập trình song song I I 1.3.1 Mô hình nhiệm vụ - kcnli liên lạc 12 a) Tốc đ ộ . ' ! í b) Tính độc lập ánh xạ I c) Tính module. d) Tính xác đ ịnh 14 1.3.2 M ô hình chia SC bộ nhớ chung 14 1.4 Hiệu năng cùa xử lý song song .7. <5 1.4.1 Dịnh luật A m dahl's I 1.4.2 Cân bàng tài ^ a) Các thuật toán cân bằng tài tập trung ](•’ b) Các thuật toán cân bàng tài phân tán hoàn loàn 16 c) Các thuật toán cân bàng tài phân tán một nửa 17 d) Sự bế tắc (Deadlock) . I ý Chương 2 Song song hoá thuật toán tự . . ]<) 2.1 Các chiên lược phát triên ứng dụng song song Ị ọ 2.1.1 Song song hoá tự động . ỊỌ 2.1.2 Xây dựng các thư viện song song Ị ọ 2.1.3 Kế thừa các thành phần chính 20 2.2 Các bước cơ bàn song song hoá tlniật toán tuần tự 2.2.1 Phân r ã 21 a) Kỹ thuật phân rã theo m iền 21 b) Kỹ thuật phân rã chức n ă n g 22 c) Tiêu chuân đánli giá giai đoạn phân rã 23 2.2.2 Truyền thông 21 a) Truyền thông cục b ộ 2 <5 b) Truyền thông toàn c ục 2C c) 1 ruyền thông động và không có cấu trúc 27 d) Truyền thông không dồng bọ 27 e) Tiêu chuẩn đánh gia thiết kế truyền thông ló 2.2.3 Tồng hợp . . 29 a) Tăng kích thước nhiệm v ụ 3Q b) Bào đảm tính mềm d eo 21 c) Giảm chi phí xây dựng phần m ềm ' ' 31 d) Tiêu chuẩn đánh giá giai đoan tổng hợ p ỳ ) 2.2.4 Ánh xạ „ >s r*' 1-i I . .1 2.3 Các chicn lược thict ké 2.3.1 Song song hoá kếí q u á . Y I 2.3.2 Song song hon dại diện 3g 2.3.3 Song song hoá chuyên b iệt 39 2.3.4 Phân lớp các bài toán áp dụng chiến lược thiết kế 41 a) So sánh ba chiến lược thiết kể 41 b) Phân lớp các bài toán 41 2.4 Môi trường lập trinh song s o ng 43 2.4.1 Một số môi trường lập trình phổ biến 43 a) MPI (Message Passing Interface) 43 b) PVM (Parallel Virtual Machine) 44 c) So sánh giữa MPI và P V M 44 2.4.2 Máy ào sone, song (PV M ) 45 a) Khái quát chu n g 45 b) Một số dặc điểm cùa P V M 46 c) Một số thành phần cùa PVM 46 d) Nguyên lý hoạt động 4 g e) M ột số mô hình áp dụng trong các ứng dụng trên P V M 50 Chưoìig 3 Bài toán bảo mật thông (in SI 3.1 Bài toán mã hoá trong bào mật thông tin 51 3.1.1 Bài toán 51 3.1.2 Một số hệ mã phổ biến 52 a) Hệ mã chuẩn DES (Data Encryption Standard) 52 b) Hệ mã công kh ai 52 3.2 Thuật toán mã hoá công khai R SA 53 3.2.1 Thuật to án 53 3.2.2 Quy trình mã hoá và giải mã với hệ mã R S A 53 a )T ạ ok ho á 53 b) Mã hoá tệp tin 54 c) Giãi mã tệp tin 54 3.2.3 Song song hoá thuật toán tìm số nguyên t ố 55 3.3 Thử nghiệm 55 3.3.1 Cài đãt thuật toán tìm sổ theo ha chiến lược thiết k ế 55 a) Song song hoá kết q u à 55 b) Song song lioá dại diện 56 c) Song song hon chuyên biệt 57 3.3.2 Thử nghiệm, đánh giá kết quả 58 a) Thử nghiệm 58 b) Kết quà (hử nghiệm 58 c) Đánh giá, nhận xc t 59 3.3.3 Chương trình mã hoá văn bàn với klioá R S A 59 KÉT LU Ậ N . . . . TẢI I.ĨỆŨ TI IAM 6! PHỤ LỤ C . . ^ . . . . . . . . . . . . . . Z Z Z Z Z Z Z Z [ " Z Z Z Z Z [ Z ' " Z Z Z Z Z Z Z Z Z m 7 DANH MỤC CÁC TỪ VIÉT TẮT Viêt tăt Tiêng Viêt Ticng Anh BXL Bộ xử lý Processor PVM Máy ảo song song Parallel Virtual Machine TID Định danh nhiệm vụ Task Identifier RSA Rivert Shamir Adleman MPI Message Passing Interface SIMD Single Intruction Multiple Data MIMD Multi Intruction Multiple Data 4 Bàng 1 Mối quan hệ giữa tiến trình và nhiệm v ụ 41 Báng 2 Cấu trúc clurơng trinh 41 Bàng 3 So sánh một số tính năng giữa PVM và MPI 45 Hình 1-1 Hệ thống một dòng lệnh nhiều dòng dữ liệu (SIM D ) 9 Hỉnh 1-2 Hệ thống nhiều dòng lệnh nhiều dòng dữ liệu (M IM D ) 9 Hình 1-3 Máy tính song song chia sẻ bộ nhớ ch u ng 10 Hình 1-4 M áy tính song song có bộ nhớ phân tá n 11 Hình 1-5 Sự phụ thuộc thời gian vào số lượng BXL cùa định luật A m dahl 15 Hình 1 -6 B XL P|( kết khối để gửi X cho Pj vì vùng đệm của Pj đầy 18 Hình 2-1 Song song hoá tự động 19 I í ình 2-2 Xây dựng các tlnr viện song s ong 20 Hình 2-3 Sử dụng lại các thành phần c hính 20 Hình 2-4 Mỗi nhiệm vụ đảm nhận công việc tại điểm lưới và truyền thông với 4 lân cận cùa nó 26 Hình 2-5 Mỗi tiến trình xử lý một phần việc cùa kết q u à 37 Hình 2-6 Các tiến trình thực hiện song song từng công việc thành phần 38 Hình 2-7 Cấu trúc của T ID 47 Hinh 3-1 Sơ đồ khối thuật toán tạo khoá hệ R S A 54 Hình 3-2 Mỗi tiến trình “đàm đương” một nhiệm vụ 56 ]lình 3-3 Nhiều tiến trình đàm nhận nhiều nhiệm vụ 56 Hình 3-4 Mối tiến trình dám nhận chuyên biệt kiểm tra một số nguyên t ố 57 Hình 3-5 Kết quà tliir nghiệm chiến lược với số lượng các BXL khác n h a u 59 Hình 3-6 Giao diện chính cùa chương trình 67 Hình 3-7 Tạo khoá với 11= 1234 67 Hình 3-8 Tệp till dùng để mã hoá 69 Hình 3-9 Tệp till đã được mã hoá với cặp khoá (e,n) 60 DANH MỤC BẢNG BIÉƯ HÌNH VẼ MỞ ĐÀU Sự phát triển khoa học kỹ thuật thường dược thách thức bởi lớp bài toán lớn cần phải giải quyết trong mọi lĩnh vực của đời sổng xã hội như dự báo thời tiết, khai phá dữ liệu, xử lý ảnh, trí tuệ nhân tạo. an toàn dữ liệu, tự động hoá V V. Lớp các bài toán này vừa đòi hỏi đáp ứng thời gian thực vừa yêu cầu xử lý trên khối lượng dữ liệu không lô. Việc giải quyết lớp các bài toán này thường đòi hỏi phải sử dụng các bộ xử lý có hiệu năng cao. Máy tính song song ra đời để đáp ứng đòi hỏi đó và xử lý song song ra đời dựa trên các máy tính loại này. Theo [14], [17] xử lý song song là thao tác xử lý thông tin đồng thời trên các phần tử dữ liệu thuộc một hay nhiều tiến trình để giải quyết một vấn đề nào đó. Máy tính song song đơn giản là một tập hợp các BXL (thường là cùng kiểu) cỏ mối liên hệ với nhau theo một cách thức nhất định có khả năng xử lý song song. Xử lý song song phát triển với mục đích làm tăng khà năng tính toán của máy tính băng cách kết hợp nhiều bộ xử lý tham gia vào quá trình tính toán thay vì sử dụng các máy tính chuyên dụng đắt tiền. Các xu hướng VC ứng dụng, kiến trúc máy tính và mạng cho thấy rằng trong tương lai cơ chế song song sẽ được sir dụng không chỉ trong các sicii máy tính mà ngay ca trong các trạm làm việc, máy tính cá nhân và mạng máy tính. Khi đó các chương trình phải tận dụng được không những các BXL trcn cùng một máy tính mà còn cả các BXL khác có thể sử dụng được trcn mạng. Do phần lớn các giải thuật hiện nay là các giải thuật tuần tự nên cần có những giải thuật và cấu trúc dữ liệu mới cho phép nhiều thao tác dược thực hiện đồng thời. Bởi vậy khả năng chạy dồng thời đang trờ thành một trong những đòi hỏi cơ bản của các phần mềm. Xử lý song song ngày càng thể hiện rõ sức mạnh của mình trong việc giải quyết nhiều lớp bài toán và trong các ứng dụng cụ thể. Các bài toán về an toàn dữ liệu cũng là một trong các ứng dụng đó. Nhir chung ía bict an toàn và bào mật dữ liệu đã được quan tâm từ rốt sớm Gần (tây với sự phát triển cùa mạng toàn cầu Internet, ván (lồ an toàn và bảo mật (lữ liệu được đặt ra càng cấp bách hơn và nhu cầu ứng dụng xử lý song song trong lĩnh 5 vực này do cũng vậy cũng tăng lên. Trong khuôn khổ luận văn “Xử lý song song trên PVM và ứng dụng trong bài toán bảo mật thông tin” chúng tôi nghiên cứu, áp dụng xử lý song song làm tăng hiệu quà thuật toán mã hoá công khai RSA - một trong thuật toán mà hoá phổ biến. Luận văn dược trình bày trong ba chương: Chương 1: Tổng quan về xử lý song song: trình bày tồng quan các khái niệm, các mô hình máy tính, mô hình lập trình, vấn đề hiệu năng của xử lý song song. Các vân đề được trình bày trong chương này là nền tảng cho các nghiên cứu của chúng tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Chương 2: Song song hoá thuật toán tuần tự: trình bày các bước cơ bản dể song song hoá thuật toán tuần tự, từ những các bước cơ bản này tập trung nghicn cứu một số bước quan trọng, nghicn cứu một số chiến lược thiết kế song song phổ biến cùng với môi trường lập trinh song song Parallel Virtual Machine (PVM) để tiến hành thử nghiệm bài toán. Thông qua thử nghiệm, cũng như một số nghicn cứu của các nhà khoa học khác, chúng tôi mạnh dạn đề xuất sự phân lớp các bài toán dựa trcn tập dữ liệu kết quà dể sử dụng chiến lược thiết kể phù hợp. Chương 3: Bài toán hảo mật thông tin: Chúng tôi đề cập đến bài toán bảo mật thông tin và tập trung vào bài toán mã lioá công khai RSA. Trong bài toán mã hoá RSA chúng chúng tôi áp dụng xử lý song song giải thuật tìm số nguyên tố - là một bước quan trọng trong giải thuật RSA. Chúng tôi tiến hành thử nghiệm cài đặt áp dụng các chiến lược thiết kế đã trình bày trong chương 2. Từ kết quả thừ nghiệm, tiến hành so sánh và chọn một giải pháp song song hoá tói ưu nhất để xây dựng chương trình mã hoá tệp văn bản. Phân kết luận, tóm tắt các vấn đề dã trinh bày trong các chương cũng như kết quả đạt được. Ngoài ra phần két luận cũng chỉ ra một số vấn đề chưa được giải quyêt thâu đáo trong quá trình thực hiện đc tài và hướng nghiên cứu trong tương lai của chúng tôi. 6 7 Chương 1 Tổng quan về xử lý song song 1.1 Máy tính song song Tốc độ của chiếc máy tính nhanh nhất dã tăng theo hàm mũ kể từ năm 1945 cho đen nay với tỷ lệ (rung bình là 10 lần trong 5 năm. Sự tăng trưởng này SC vẫn tiếp diễn, do đã có sự thay đổi quan trọng trong kiến trúc máy tính là sự thay đổi từ kiến trúc tuần tự sang kiến trúc song song nhàm duy trì được tốc độ tăng này. Tốc độ của máy tính phụ thuộc vào thời gian cần thiết để thực hiện một thao tác cơ bản và số iượng các thao tác cơ bản có thể được thực hiện đồng thời. Rõ ràng là thời gian thực hiện một thao tác cơ bản sẽ bị giới hạn bởi chu kỳ đồng hồ của BXL, nghĩa là thời gian để thực hiện thao tác nguycn tổ nhất. Tuy nhiên thời gian cùa một chu ki đồng hồ đang giảm đi rất chậm và dường như sắp tiếp cận tới giới hạn vật lý. Do vậy không thể dựa trên những BXL nhanh hơn để làm tăng tốc độ tính toán. Nham vượt qua những giới hạn này các nhà thiết kế đã sử dụng khả năng tính toán song song trong một con chip, chẳng hạn tiến hành tính toán đồng thời trên cả 64 bit trong thao tác nhân hai số. Tuy nhiên một kết quả trong lý thuyết về dộ phức tạp VLSI (Very Large Scale Inlergration) [14],[24] cho thấy ràng chiến lược này đòi hỏi chi phí rất cao. Kct quả này được phát hiểu như sau: Với các tính toán truyền dẫn (là các lính toán trong dó bất kì đầu ra nào cũng phụ thuộc vào tất cả đầu vào) thì thời gian T dể một chip có diện tích A giải quyết một bài toán phải thoả mãn điều kiện [AxT2J > f(N) (Í'(N) là một hàm phụ thuộc vào kích thước vấn đề, và N là kích thước của vấn dề). Từ kết quả trên có thổ thấy việc xây dựng các thành phàn (Component) ricng rẽ chạy nhanh hơn khônẹ những là nít khó khăn mà việc thực hiện diều (ló cũng không kinh tế. Thay vào đó việc sử dụng dồng thời nhiều thành phần có tốc độ chậm hơn có the SC rẻ hơn. Những nhà thiết kế máy tính cỏ thổ sử dụng nhiều kỹ thuật khác nhau để vượt qua giới hạn này và làm tàng tốc độ một máy tính đơn như cơ chế pipeline, hay sir dụng nhiều đơn vị tỉnh toán (Multi function units). Một xu hướng nữa là các nhà thiết kế sử dụng nhiều máy lính mà mỗi máy trong số chúng có BXL, bộ nhớ ricng rẽ và được kêt nôi theo một logic nào đó. Cách tiếp cận này ngày càng trở ncn dễ thực hiện hơn hời các kỹ thuật VLSI cho phép làm giảm số lượng thành phần cần thiết cho một máy tính. Do giá cùa một máy tính tỷ lệ với sổ thành phần mà nó có ncn khả năng tích hợp cho phép tăng số lượng BXL có trên một máy tính với cùng giá như cu. Kêt quà là số lượng BXL trên một máy tính ngày càng tăng lên. Sô lượng BXL trên một máy tính đang tiếp tục tăng và hiện tại trong một số môi trường tỷ lệ tăng đang là hai lần trong một hoặc hai năm. Do đó các ứng dụng có thể được sử dụng trên các máy tính có số lượng BXL ngày càng tăng trong vòng đời cua chúng. Bởi vậy khả năng mở rộng (scalability) (khả năng phần mềm tận dụng được nhiều nhất các BXL có thể sử dụng) trờ thành một thuộc tính quan trọng cho phép chuyển đổi và bảo vệ chi phí đầu tư cho ứng dụng. 1.2 Phân loại máy tính song song Theo Flynn [14] phân loại kiến trúc máy tính dựa vào hai khái niệm dòng lệnh (instruction stream) và dòng dữ liệu (data stream). Một dòng lệnh là một chuỗi các lệnh được thực hiện hởi một máy tính. Một dòng dữ liệu là chuỗi dữ liệu được xử lý bời một dòng lệnh. Dựa trcn hai ticu chí này, máy tính được phân loại dựa trên cơ chê điều khiển chung. Ngoài ra một số cách phân loại máy tính khác dựa trcn sự tương tác giữa các BXL, kiêu và sô lượng các BXL và việc thực hiện xử lý là đồng bộ hay không đồng bộ [4], 1.2.1 Phân loại (lựa trên cơ chế diều khiển chung Phân lớn các máy tính song song thường có một cơ chế điều khiển chung song vân đề đặt ra ở dây là các hoạt dộng của máy lính dược điều khiển ở mức độ nào. Xcm việc điêu khiên theo hai khái cạnh khác nhau, một khía cạnh, cơ chế điều khiển chung chỉ được sử dụng để nạp chương trình và dữ liệu vào các BXL còn sau đó các BXL hoạt động độc lập. Khía cạnh khác, cơ chế điều khiển được sử dụng để hướng dẫn cho các BXL các công việc phái làm tại mỗi bước. Giữa hai khía cạnh này là những cơ chế điều khiển trung gian. Hai loại cơ chế điều khiển phổ biến nhất !à a) Hệ tliổng đa x ử lý một (lòng lệnh nhiều dòng (lữ liệu Các máy tính véc-tơ thuộc vào loại này, Mỗi máy tính véc-tơ có thể thực hiện 8 một dòng lệnh, tuy nhiên nỏ có nhiều BXL số học khác nhau mà mỗi BXL này có khả năng nạp và xử lý dữ liệu ricng của nó. Bởi vậy trong hất kỳ thời điểm nào một thao tác luôn ờ cùng trạng thái thực thi trên nhiều đơn vị xử lý mà mỗi trong sổ chúng có the xử lý dữ liệu riêng rẽ. Một ví dụ là chiếc máy CM - 200 9 IIìiili 1-1 llộ (hống một dòng lệnh nhiều (lòng dữ liệu (SI1MD) b) Hệ tliông đa xử lý nhiêu (lòng lệnh nhiều dòng dí7' liệu Phần lớn các máy tính da xử lý hiện nay đều thuộc vào loại này. Trong các máy tính loại này nhiêu dòng lệnh có thể dược thực hiện cùng mội lúc và mỗi dòng lệnh có thê xử lý clữ liệu ricng biệt. Các máy tính MIMD ban đầu có rất ít tương lác giữa các CPU song hiện nay phần lớn các máy tính đều được thiết kế cho phép tương tác giữa các CPU được thực hiện một cách hiệu quả. Có thể liệt kc một số máy tính MIMD như Symmetry, TC2000, nCƯBE2, Paragon XP/S và Connection Machine CM-5. Hình 1-2 Hộ thống nhiều (lòng lộnli nhiều dòng ch! liệu (MIMD) 1.2.2 Cách phân loại dựa trên sự tương tác giữa các BXL Một trong những khía cạnh quan trọng cun các máy tính song song là vơ ché trao đổi thông tin giữa các BXĨ., lĩai kiến trúc phổ biến là kiến trúc chia xẻ bộ nhớ (shared memory) và kiên true truyền thông điệp (message passing). [...]... toán có dạng một tập các nhiệm vụ truy nhập định kỳ đổ ghi hoặc đọc dữ liệu từ một cấu trúc dữ liệu chia sẻ Giả sử răng cấu trúc dữ liệu này quá lớn hoặc bị truy nhập quá nhiều nên không thể dược xử lý bời chỉ mọt nhiệm vụ riêng lè Bời vậy cẩn có cơ chế phân tán cấu trúc dữ liệu trcn và hỗ trợ dọc ghi không đồng bộ Có thổ (lưa ra các cơ chế thực hiện sau: 1 Càu trúc dữ liệu (lược phân tán trong các nhiệm... phân rã khác nhau dựa trên các cấu trúc dữ liệu khác nhau Một trong những nguyên tắc cần chú ý là tập trung vào các cấu trúc dữ liệu lớn nhất hoặc các cấu trúc dữ liệu thường được truy nhập nhất Các giai đoạn khác nhau cùa qua trinh tính toán có thổ Ihao tác trên các cấu trúc dữ liệu khác nhau hoặc đòi hỏi các cách phân rã khác nhau cùa cùng một cấu trúc dữ liệu Tro ng trường hợp này, các giai đoạn... thu dược (ỉ) Truy n thông không đồng bộ Trong truy n thông đồng bộ liến trinh gửi dữ liệu và tiến trình nhận dữ liệu luôn biết được khi nào càn đến các thao tác licn lạc và việc gửi dữ liệu giữa hai bcn được xác định rõ ràng Trong truy n thông không đồng bộ tiến trinh gửi không thế xác định được khi nào thì tiến trình nhận cần dữ liệu và bởi vậy tiến trình nhận phải trực tiếp yêu câu dừ liệu từ tiến... (oán với (lũ liệu mà nó than tác Cách phân rã này Ihường 22 dan den một tập các nhiệm vụ mà mỗi trong số chúng hao gồm dữ liệu và các thao tóc trốn dữ liệu dó Một số công việc tính toán có thể đòi hỏi d ữ liệu từ nhiều nhiệm vụ khác và do vậy phải có sự trao đổi (lữ liệu giữa các nhiệm vụ v ấ n đề này dược xét đihi trong giai đoạn sau cùa quá trinh thiết kế Dữ liệu (hrợc phân rã có thẻ là dữ liệu vào cùa... một mạng truy n thông không có cấu trúc có thể là một dồ thị tuỳ ý 3 'I rong truy n thông tĩnh các đối tác truy n thông là không thay đổi theo thời gian còn với cấu trúc truy n thông động các đối tác có thổ được xác định trong thời gian chạy dựa trên dữ liệu cần tính toán và thay đổi theo thời eian I rong truy n thông đông bộ thì việc thực hiện của nhiệm vụ gửi và nhiệm vụ nhận dữ liệu được kết hợp với... với nhau còn trong truy n thông không đồng bộ thì nhiệm vụ càn dữ liệu có thể nhận được dữ liệu mà không cần sự kết hợp của nhiệm vụ gửi n) Truy n thông cục bộ Câu trúc íniycn thông cục bộ là câu (rúc liên lạc mà mỗi thao tác chỉ đòi hỏi dư liệu tư một tập nho các nhiệm vụ khác Khi dó có thể định nghĩa rõ ràng các kênh truy n thông nối giữa nhiệm vụ tính toán và các nhiệm vụ giữ (lữ liệu, dua ra các... mỗi nhiệm vu xử lý một điểm và xây dưng kênh truy n thông theo mỗi cạnh của dồ thị phụ thuộc chì liệu (Dependency graph) Tuy nhiên cơ chc truy n thông không cầu trúc thường gây ra khó khăn trong các giai (loạn tổng hợp và ánh xạ Mơn nữa đổ tạo ra các nhiệm vụ có kích tlurớc xấp xỉ nhau và giảm thiểu chi phí truy n thông licn nhiệm vụ có the đòi hỏi những giải thuật phức tạp Ncu cơ chế truy n thông... cùa thông tin bời theo chiến lược này không có dữ liệu cục hộ tất cả các thao tác đọc ghi đều đòi hỏi phải có thao tác truy n thông Hơn nữa việc chuyển giữa nhiệm vụ tính toán và nhiệm vụ xử lý dữ liệu có thể đòi hỏi chi phí cao trên một số máy tính e) Tiêu chuẩn đánh giá thiết kể truy n tlìông Có the sir dụng một số ticu chuẩn sau đẻ dánli giá các cấu trúc truy n (hông việc xem xét các tiêu chuẩn này... thường làm giảm sổ thao tác truy n thông cũng như lượng dữ liệu cần truy n Hiệu ứng này được gọi là hiệu ứng chuyển từ bề mặt sang thể tích Nói một cách khác nhu cầu về truy n thông của một nh iệ m vụ tỷ lệ với bồ mật miên con mà nó xử lý Với các bài toán hai chiều thi bề mặt tỷ lộ với kích thước hài toán còn thể tích tỷ lộ với bình phươ ng của kích thước bài toán Bởi vậy lỷ lệ truy n thông /tính toán... phổi dữ liệu được sử dụng bởi những thành phần khác trong c h ư ơ n g trình Ví dụ giải thuật song song tốt nhất cho một pliần của ch ươ ng trình đòi hỏi phải phân rã cấu trúc dữ liệu theo 3 chiêu trong khi đó dữ liệu sinh ra trong giai đoạn trước đó của ch ươ ng trình lại là dữ liệu hai chiều Khi đó một trong 2 giải thuật cần phải Ihay đổi hoặc cần có một giai đoạn trung gian để chuyển đổi dạn g dữ liệu . tiết, khai phá dữ liệu, xử lý ảnh, trí tuệ nhân tạo. an toàn dữ liệu, tự động hoá V V. Lớp các bài toán này vừa đòi hỏi đáp ứng thời gian thực vừa yêu cầu xử lý trên khối lượng dữ liệu không lô năng nạp và xử lý dữ liệu ricng của nó. Bởi vậy trong hất kỳ thời điểm nào một thao tác luôn ờ cùng trạng thái thực thi trên nhiều đơn vị xử lý mà mỗi trong sổ chúng có the xử lý dữ liệu riêng. các bộ xử lý có hiệu năng cao. Máy tính song song ra đời để đáp ứng đòi hỏi đó và xử lý song song ra đời dựa trên các máy tính loại này. Theo [14], [17] xử lý song song là thao tác xử lý thông tin