Ko’p yadroli protsessorlar

|
Ko’p yadroli protsessorlar
|
bet | 4/9 | Sana | 13.05.2024 | Hajmi | 398,06 Kb. | | #230310 |
Bog'liq Botirov jahongir. 1-mustaqil ishKo’p yadroli protsessorlar.
Ko'p yadroli protsessor - bu yadro deb ataladigan, har biri dastur ko'rsatmalarini o'qiydi va bajaradigan ikkita yoki undan ortiq alohida ishlov berish bloklariga ega bo'lgan yagona integral mikrosxemadagi kompyuter protsessoridir. Ko'rsatmalar oddiy protsessor ko'rsatmalaridir (masalan, qo'shish, ma'lumotlarni ko'chirish), lekin bitta protsessor bir vaqtning o'zida alohida yadrolarda ko'rsatmalarni ishga tushirishi mumkin, bu ko'p oqimli yoki boshqa parallel hisoblash texnikasini qo'llab-quvvatlaydigan dasturlarning umumiy tezligini oshiradi. Ishlab chiqaruvchilar, odatda, yadrolarni bitta integral elektron matritsaga (chip multiprotsessor yoki CMP deb nomlanadi) yoki bitta chip paketidagi bir nechta matritsalarga birlashtiradi. Hozirgi vaqtda deyarli barcha shaxsiy kompyuterlarda ishlatiladigan mikroprotsessorlar ko'p yadroli.
Ko'p yadroli protsessor ko'p ishlov berishni bitta fizik paketda amalga oshiradi. Misol uchun, yadrolar keshlarni almashishi yoki bo'lmasligi mumkin va ular xabarlarni uzatish yoki umumiy xotira yadrolararo aloqa usullarini qo'llashi mumkin. Yadrolarni o'zaro bog'lash uchun ishlatiladigan umumiy tarmoq topologiyalariga shina, halqa, ikki o'lchovli to'r va ko'ndalang chiziq kiradi. Bir hil ko'p yadroli tizimlar faqat bir xil yadrolarni o'z ichiga oladi; heterojen ko'p yadroli tizimlar bir xil bo'lmagan yadrolarga ega (masalan, big.LITTLE bir xil ko'rsatmalar to'plamiga ega heterojen yadrolarga ega, AMD tezlashtirilgan ishlov berish birliklarida esa bir xil ko'rsatmalar to'plamiga ega bo'lmagan yadrolar mavjud). Xuddi bitta protsessorli tizimlarda bo'lgani kabi, ko'p yadroli tizimlar yadrolari VLIW, superscalar, vektor yoki multithreading kabi arxitekturalarni amalga oshirishi mumkin.
Ko'p yadroli protsessorlar umumiy maqsadli, o'rnatilgan, tarmoq, raqamli signalni qayta ishlash (DSP) va grafik (GPU) kabi ko'plab amaliy domenlarda keng qo'llaniladi. Yadro soni hatto o'nlabgacha ko'tariladi va 10 000 dan ortiq ixtisoslashtirilgan chiplar uchun va superkompyuterlarda (ya'ni, chiplar klasterlari) soni 10 milliondan oshib ketishi mumkin va bitta holatda xostga qo'shimcha ravishda jami 20 milliongacha ishlov berish elementlari bor.
Ko'p yadroli protsessordan foydalanish natijasida erishilgan ish faoliyatini yaxshilash ko'p jihatdan ishlatiladigan dasturiy ta'minot algoritmlari va ularni amalga oshirishga bog'liq. Xususan, mumkin bo'lgan qiymatlar bir vaqtning o'zida bir nechta yadrolarda parallel ravishda ishlashi mumkin bo'lgan dasturiy ta'minotning ulushi bilan cheklangan; bu ta'sir Amdal qonuni bilan tavsiflanadi. Eng yaxshi holatda, sharmandali parallel deb ataladigan muammolar yadrolar soniga yaqin tezlikni oshirish omillarini yoki undan ham ko'proq muammo har bir yadro kesh(lar)iga sig'adigan darajada bo'lingan bo'lsa, asosiy tizim xotirasidan ancha sekinroq foydalanishni oldini oladi. . Biroq, dasturchilar butun muammoni qayta ko'rib chiqish uchun juda ko'p kuch sarflamaguncha, aksariyat ilovalar unchalik tezlashmaydi.
Dasturiy ta'minotni parallellashtirish muhim davom etayotgan tadqiqot mavzusidir. Ko'p protsessorli ilovalarning kointegratsiyasi tarmoq arxitekturasini loyihalashda moslashuvchanlikni ta'minlaydi. Parallel modellarda moslashish bu protokollardan foydalanadigan tizimlarning qo'shimcha xususiyati hisoblanadi.
Ko'p yadroli va ikki yadroli atamalar odatda markaziy protsessorning bir turiga (CPU) ishora qiladi, lekin ba'zida raqamli signal protsessorlari (DSP) va chipdagi tizim (SoC) uchun ham qo'llaniladi. Bu atamalar odatda bir xil integral mikrosxemada ishlab chiqarilgan ko'p yadroli mikroprotsessorlarga nisbatan qo'llaniladi; bir xil paketdagi alohida mikroprotsessor stendlari odatda boshqa nom
bilan ataladi.
Ko'p yadroli tizimlardan farqli o'laroq, ko'p protsessor atamasi bir nechta fizik jihatdan alohida ishlov berish birliklariga ishora qiladi (ular ko'pincha bir-biri bilan aloqani osonlashtirish uchun maxsus sxemalarni o'z ichiga oladi). [3]
Ishlab chiqarish texnologiyasi takomillashib, individual yo’llar hajmini qisqartirganda, yarimo'tkazgichga asoslangan mikroelektronikaning fizik chegaralari asosiy dizayn muammosiga aylandi. Ushbu fizik cheklovlar sezilarli issiqlik tarqalishi va ma'lumotlarni sinxronlash muammolariga olib kelishi mumkin. CPU ish faoliyatini yaxshilash uchun turli xil boshqa usullar qo'llaniladi. Superscalar shina liniyasi kabi ba'zi ko'rsatmalar darajasidagi parallelizm (ILP) usullari ko'p ilovalar uchun mos keladi, lekin oldindan aytish qiyin kodni o'z ichiga olgan boshqalar uchun samarasiz. Ko'pgina ilovalar ip darajasidagi parallelizm (TLP) usullariga ko'proq mos keladi va tizimning umumiy TLP ni oshirish uchun bir nechta mustaqil protsessorlar odatda qo'llaniladi. Bo'sh joyning ko'payishi (tozalangan ishlab chiqarish jarayonlari tufayli) va ortib borayotgan TLP talabining kombinatsiyasi ko'p yadroli protsessorlarning rivojlanishiga olib keldi.
Ko'p yadroli arxitekturalarning rivojlanishiga bir nechta biznes motivlari sabab bo'ladi. O'nlab yillar davomida integral mikrosxema (IC) maydonini qisqartirish orqali protsessorning ishlashini yaxshilash mumkin edi, bu esa ICda har bir qurilma narxini pasaytirdi. Shu bilan bir qatorda, bir xil sxema maydoni uchun dizaynda ko'proq tranzistorlardan foydalanish mumkin, bu funksionallikni oshirdi, ayniqsa murakkab ko'rsatmalar to'plamini hisoblash (CISC) arxitekturalari uchun. Soat stavkalari 20-asr oxiridagi oʻn yilliklarda ham kattalik ortib, 1980-yillardagi bir necha megahertsdan 2000-yillarning boshlarida bir necha gigagertsgacha oshdi.[1]
|
| |