Apparat darajasida parallelikni ta’minlash usullari

Apparat darajasida parallelikni ta’minlash usullari
APPARAT DARAJASIDA PARALLELIKNI
TA’MINLASH USULLARI.
UMUMIY TUSHUNCHALAR
Protsessor yadrolari arxitekturasi keng ma'noda ko'plab elementlardan tashkil
topgan murakkab tizimga ishora qiladi.
Rivojlanish jarayonida yarimo'tkazgichli tuzilmalar (mikrosxemalar) rivojlanib
boradi, shuning uchun protsessorlarni qurish printsiplari, ularning tarkibiga
kiradigan elementlar soni, ularning o'zaro ta'sirini tashkil etish usuli doimo
o'zgarib turadi. Shunday qilib, bir xil asosiy dizayn tamoyillariga ega protsessorlar
odatda bir xil arxitektura protsessorlari deb ataladi. Va bunday printsiplarning o'zi
protsessor arxitekturasi (yoki mikroarxitektura) deb nomlanadi.
Mikroprotsessor (yoki protsessor) kompyuterning asosiy qismidir. U axborotni
qayta ishlaydi, dasturlarni bajaradi va tizimdagi boshqa qurilmalarni boshqaradi.
Dasturlarning qanchalik tez bajarilishi protsessor kuchiga bog'liq.
YADRO
Yadro har qanday mikroprotsessorning asosidir. U kremniy chipida
joylashgan millionlab tranzistorlardan iborat. Mikroprotsessor umumiy
maqsadli registrlar (UMR) deb nomlangan maxsus yacheykalarga
bo'linadi. Hammasi bo'lib protsessorning ishi buyruqlar va ma'lumotlarni
xotiradan ma'lum ketma-ketlikda olish va ularni bajarishdan iborat.
Bundan
tashqari,
kompyuterning
ishlashini
yaxshilash
uchun
mikroprotsessor ichki kesh xotirasi bilan jihozlangan. Kesh xotirasi - bufer
sifatida ishlatiladigan protsessorning ichki xotirasi (operativ xotira bilan
aloqada uzilishlardan himoya qilish uchun).
Hisoblash texnologiyasining rivojlanish sur'atini osongina kuzatish
mumkin: soniyada bir necha ming operatsiyani bajaradigan ENIAC
(umumiy maqsadlar uchun birinchi elektron raqamli kompyuter) dan
Tianhe-2 superkompyuteriga (sekundiga 1000 trillion suzuvchi nuqta
operatsiyalari). Bu shuni anglatadiki, hisoblash tezligi 60 yil ichida trillion
marta oshgan. Yuqori samarali hisoblash tizimlarini yaratish eng qiyin ilmiy
va texnik muammolardan biridir. Hisoblash texnikasining tezligi atigi bir
necha million marta ko'paygan bo'lsa, hisoblashning umumiy tezligi
trillionlab marta oshdi. Ushbu ta'sir hisoblashning barcha bosqichlarida
parallellikdan foydalanish orqali erishiladi. Parallel hisoblash xotirani
oqilona taqsimlashni, ma'lumotlarni uzatishning ishonchli usullarini va
hisoblash jarayonlarini muvofiqlashtirishni izlashni talab qiladi.
SIMMETRIK MULTIPROTSESSING
Simmetrik Multiprotsessing (qisqartirilgan SMP) yoki nosimmetrik multiprocessing
bu ko'p protsessorli tizimlarning maxsus arxitekturasi bo'lib, unda bir nechta
protsessorlar umumiy xotiraga kirish imkoniyatiga ega. Bu yaqinda keng
qo'llaniladigan juda keng tarqalgan arxitektura.
SMP dan foydalanganda bir nechta protsessorlar kompyuterda birdan ishlaydi,
ularning har biri o'z vazifasi bilan ishlaydi. Yuqori sifatli operatsion tizimga ega
bo'lgan SMP tizimi protsessorlar o'rtasida vazifalarni oqilona taqsimlaydi va ularning
har biriga bir xil yukni beradi. Biroq, xotiraga kirish bilan bog'liq muammo mavjud,
chunki hatto bitta protsessorli tizimlar ham buni amalga oshirish uchun ancha vaqt
talab etadi. Shunday qilib, SMP-da RAMga kirish ketma-ket sodir bo'ladi: birinchi
navbatda bitta protsessor, keyin ikkinchi.
Ko'p protsessorli tizimlarning turlarga bo'linishi
xotiradan foydalanish printsipiga ko'ra bo'linishga
asoslangan. Ushbu yondashuv quyidagi muhim
turlarni ajratib ko'rsatishga imkon berdi:
ko'p protsessorli tizimlar - ko'p protsessorlar
(umumiy
umumiy
xotiraga
ega
bo'lgan
ko'p
protsessorli tizimlar) va multikompyuterlar (alohida
xotiraga
ega
tizimlar).
Parallel
hisoblashda
ishlatiladigan umumiy ma'lumotlar sinxronlashni
talab qiladi. Ma'lumotlarni sinxronlashtirish vazifasi
eng muhim muammolardan biri bo'lib, uni ko'p
protsessorli va ko'p yadroli va shunga mos ravishda
kerakli dasturiy ta'minotni ishlab chiqishda hal qilish
muhandislar va dasturchilar uchun ustuvor vazifadir.
Ma'lumotlarni almashish xotirani jismoniy ajratish
orqali amalga oshirilishi mumkin. Ushbu yondashuv
bir xil bo'lmagan xotiraga kirish (NUMA) deb
nomlanadi.
MULTITHREADING TEXNOLOGIYASI
Multithreading texnologiyasi - bu ko'p yadroli dasturiy ta'minot. Keyingi ish
samaradorligi, har doimgidek, protsessor apparatida o'zgarishlarni talab qiladi.
Tizimlar va arxitekturalarning murakkabligi har doim ham samarali emas. Qarama-
qarshi fikr mavjud: "har qanday topqirlik oddiy!". Haqiqatan ham, protsessorning ish
faoliyatini oshirish uchun uning chastotasini oshirish, mantiqiy va apparat qismlarini
murakkablashtirish
umuman
zarur
emas,
chunki
mavjud
texnologiyani
ratsionalizatsiya qilish va takomillashtirish kifoya. Ushbu usul juda foydalidir -
protsessorning issiqlik tarqalishini oshirish, mikrosxemalar ishlab chiqarish uchun
yangi qimmatbaho uskunalarni yaratish masalasini hal qilishning hojati yo'q. Ushbu
yondashuv ko'p yadroli texnologiya - bitta kristallga bir nechta hisoblash yadrolarini
amalga oshirish doirasida amalga oshirildi. Agar biz dastlabki protsessorni olsak va
ishlashni
yaxshilashning
bir
necha
usullarini
amalga
oshirishda
ishlash
samaradorligini taqqoslasak, ko'p yadroli texnologiyadan foydalanish eng yaxshi
variant ekanligi aniq.
http://hozir.org
|