垂直和水平平行度

最近在并行领域工作，我了解到有两个术语“垂直并行”和“水平并行”。有人说openmp（共享内存并行）是垂直并行，而mpi（分布式内存并行）是水平并行。为什么这些术语这么称呼？我不明白原因。这么称呼它们只是术语吗？

这些术语似乎没有被广泛使用，也许是因为进程或系统经常不加区别地使用这两个术语。这些概念非常通用，涵盖的范围远远超出 MPI 或 openmp 的范围。

垂直并行性是系统同时使用多个不同设备的能力。例如，一个程序可能有一个线程执行繁重的计算，而另一个线程正在处理数据库查询，第三个线程正在执行 IO。大多数操作系统自然地暴露了这种能力。

当使用单个设备或对多个相似的数据项执行操作时，就会出现水平并行性。例如，当在同一段代码上运行多个线程但使用不同的数据时，就会发生这种并行性。

在软件世界中，一个有趣的例子实际上是 MapReduce 算法，它同时使用：

• 水平并行发生在map阶段，数据被分割并分散到多个cpu上进行处理，

• 垂直并行发生在map和reduce阶段之间，数据首先被分成块，然后由map线程处理，并由reduce线程累积，

类似地，在硬件世界中，超标量流水线 CPU 确实使用这两种变体，其中流水线是垂直并行化的一个特定实例（就像映射/归约阶段，但多了几个步骤）。

使用该术语背后的原因可能与供应链中使用该术语的原因相同：价值是通过链接不同步骤或处理级别来产生的。最终产品可以被视为构造（从下到上）或依赖（从上到下）的抽象树的根，其中每个节点都是中间级别或步骤的结果。您可以在这里轻松看到供应链和计算之间的类比。