Mustaqil ish мавзу: Parallel hisoblash uchun mo‘ljallangan masalalar

ЎЗБЕКИСТОН РЕСПУБЛИКАСИ АХБОРОТ ТЕХНАЛОГИЯЛАРИ ВА
КОМУНИКАЦИЯЛАРИНИ РИВОЖЛАНТИРИШ ВАЗИРЛИГИ
МУҲАММАД АЛ-ХОРАЗМИЙ НОМИДАГИ ТОШКЕНТ АХБОРОТ
ТЕХНАЛОГИЯЛАРИ УНИВЕРСИТЕТИ
MUSTAQIL ISH
Мавзу: Parallel hisoblash uchun mo‘ljallangan masalalar.
Bajardi:
Dilshodov Jaloliddin
ТОШКЕНТ 2023
REJA
1. KIRISH QISM :
2. Parallel xisoblash tizimlari
3. Parallel hisoblash afzalliklari va unga misollar.
2.ASOSIY QISMI:
1. Parallel hisoblashga asoslangan kompyuterlar.
2. Parallel hisoblovchi kompyuterlarga mislollar ularning
afzalliklari.
3. Yakuniy qismi
1. Xulosa.
2. Foydalanilgan adabiyotlar.
Eng avvalo kompyuterda parallel dasturlash kerakmi degan savolga javob
olish kerak. Lekin bu savol javob olishni istagan yagona savol emas. Aynan
shuning uchun ham, parallel hisoblash dunyosini tushunish qiyin bo'lgan sodda,
tushunarli, tushunarli dunyodan navbatdagi hisob-kitoblardan nima o'tish
kerakligini tushunish ham muhimdir. Parallel hisoblashning afzalliklari nimadan
iborat va parallel hisobga yo'naltirilgan dasturlarni yaratishda dasturchi uchun
qanday muammolar kutilmoqda. Ushbu savollarga javob berish uchun keling,
kompyuterni rivojlantirish tarixini tezroq ko'rib chiqamiz.
Birinchi kompyuterlar Fon Neyman tomonidan ishlab chiqilgan printsiplarga
muvofiq qurilgan. Ularning uchta asosiy komponenti bor edi: xotira, protsessor va
kirish va chiqish ma'lumotlarini beruvchi tashqi qurilmalar to'plami.
Xotira ko'p darajali va tashqi xotirasi va ichki xotirasi bo'lgan birinchi
kompyuterlar uchun - operatsion va ro'yxatga olish xotirasi. Tashqi xotira (magnit
lenta, punch karta, disklarda) kompyuterning yoqilgan yoki yoqilmaganligidan
qat'iy nazar, dastur va ma'lumotlarni saqlash imkonini berdi. Ichki xotira faqat
kompyuter bilan sessiya davri uchun ma'lumot saqlanadi. Kompyuterni o'chirib
qo'ysangiz, ichki xotiraning mazmuni g'oyib bo'ldi.
Dastur kompyuterda bajarilishi uchun u RAMga yuklanishi kerak edi. U
o'sha dasturda ishlangan ma'lumotlar kabi saqlangan. Xotirada saqlangan
dasturning printsipi Von Neumann kompyuterlarining asosiy tamoyillaridan
biridir.
Ro'yxatdan o'tish xotirasi hisoblash vaqtida ishlatilgan. Ma'lumotlar bo'yicha
ba'zi operatsiyalarni bajarishdan oldin, ma'lumotlar registrlarda joylashtirilishi
kerak. Ushbu tezkor xotira turi ma'lumotlar bo'yicha operatsiyalarni bajarishda
zarur tezlikni ta'minladi.
Barcha operatsiyalarni bajarish - hisoblash jarayonini boshqarishda
ma'lumotlar va operatsiyalar bo'yicha operatsiyalarni protsessor amalga oshirdi.
Kompyuter protsessori o'ziga xos ko'rsatmalarga ega edi. Ushbu to'siq potentsial
hisoblash funktsiyasini hisoblash uchun universal edi. Boshqa tomondan, ushbu
vosita odamlarning yozish dasturlarining nisbiy soddaligini ta'minladi.
Dastlabki kompyuterlar uchun dasturlar, amaldagi protsessor buyruqlar
majmuasiga kiritilgan qator buyruqlarni ifodalaydi. Dasturni kompyuterda ijro
etish juda oddiy edi. Har safar kompyuterda bitta dastur bajarilgan. Protsessor,
dasturga muvofiq ketma-ket navbatdagi buyruqlar ketma-ketlikda bajarildi. Barcha
kompyuter resurslari - xotira, protsessor vaqti, barcha qurilmalar - dasturning to'liq
tasarrufida edi va hech narsa uning ishiga aralashmasdi (albatta odamni hisobga
olmagan). Parallelizm ko'zga ko'rinmasdi.
Bu idial juda uzoq vaqt davomida juda qimmat bo'lmagan kompyuter
resurslari samarasiz ishlatgani tufayli uzoq davom etmadi. Kompyuterlar
o'chirilmadi, bitta dastur boshqasini o'zgartirdi.
Yaqin orada kompyuter protsessor bilan birga markaziy protsessor deb
nomlanuvchi qo'shimcha protsessorlarga, eng avvalo, sekin komutlarni bajarish
uchun mas'ul bo'lgan kirish / chiqish qurilmalarining maxsus protsessorlariga ega
edi. Bu esa, bir vaqtning o'zida bir nechta dastur kompyuterda ishlayotgani - dastur
natijalarini nashr etishi, ikkinchisi - bajarilishi va uchinchisi - masalan, magnit
tasmasi yoki boshqa tashqi vositadan ma'lumotlarni kiritish uchun dasturni
bajarishning ommaviy rejimini tashkil etishga imkon berdi.
Inqilobiy qadam 1964 yilda IBM - OS 360 operatsion tizimining paydo
bo'lishi bo'ldi. Kompyuterda paydo bo'lgan operatsion tizim uning mutlaq egasi
bo'ldi - barcha resurslari menejeri. Endilikda foydalanuvchi dasturi faqat
operatsion tizim nazorati ostida bajarilishi mumkin. Operatsion tizim ikkita muhim
vazifani hal etishga imkon berdi: bir tomondan, bir vaqtning o'zida kompyuterda
ishlashning barcha dasturlariga zarur xizmatni taqdim etish, ikkinchidan, mavjud
resurslarni ushbu resurslarga da'vo qilayotgan dasturlar orasida samarali
foydalanish va tarqatish. Operatsion tizimlarning paydo bo'lishi bitta dasturli
rejimdan ko'p dasturli rejimga o'tishga olib keldi, bir vaqtning o'zida bir xil
dasturda bir nechta dastur mavjud. Ko'p dasturlash parallel dasturiy emas, biroq bu
parallel hisoblash uchun bir qadamdir.
Ko'p dasturlash - bir nechta dasturlarni parallel bajarish. Ko'p dasturlash
sizga ularni bajarish uchun umumiy vaqtni kamaytirish imkonini beradi.
Parallel hisoblashda bir xil dasturni parallel bajarish nazarda tutiladi. Parallel
hisoblash bir dasturning bajarilish vaqtini kamaytirish imkonini beradi.
Ko'p dasturlash uchun kompyuterning bir nechta protsessorlarga ega bo'lishi juda
muhim. Ko'p dasturlashni amalga oshirish uchun protsessorlarning o'zaro
ishlashini tashkil qiluvchi operatsion tizim mavjudligi etarli. Parallel hisoblash
uchun
Dasturning o'zi uchun zarur bo'lgan qo'shimcha talab mavjud - dastur
hisoblarni parallellashtirish imkoniyatini yaratishi kerak, chunki operatsion
tizimning ko'rinishi kompyuterni apparat (xotira, protsessorlar, boshqa qurilmalar)
deb hisoblash mumkin emasligini anglatadi. Endi u ikki qismga ega: qattiq (qattiq)
va yumshoq (yumshoq) - bir-birini to'ldiruvchi apparat va dasturiy komponentlar.
Yarim asrdan ko'proq vaqt mobaynida komponentlar tez rivojlana boshladi, asbob-
uskunalar uchun eksponentsional o'sishni odatiy holga keltirdi, bu Murning taniqli
ampirik qonunida aks ettirilgan - barcha muhim belgilar kattalashib ketgan - barcha
darajalarda xotira hajmi, xotiraga kirish vaqtini kamaytirish, protsessor tezligi.
Murning qonuniga ko'ra (Gordon Moore Intelning asoschilaridan biri), xarakterli
qiymatlar har yarim yilda ikki baravarga ko'paydi. Kompyuterga kiritilgan
protsessorlarning soni ham ortdi. O'zgarildi va kompyuter arxitekturasi. Ushbu
o'zgarishlar ko'p jihatdan hisoblarni parallellashtirishga qaratilgan qadamlar edi.
Bu erda parallelizatsiya jarayoni bilan bevosita bog'liq bo'lgan protsessor
arxitekturasidagi o'zgarishlarning bir qismi: Buyruqlar chizig'ini qayta ishlash.
Protsessor tomonidan buyruqlar oqimini bajarish jarayoni endi buyruq buyrug'i
ketma-ket ravishda bajarilmasligi sifatida ko'rilmaydi. Buyruqlar oqimini qayta
ishlash jarayoni quvur liniyasida amalga oshirildi, shuning uchun bir nechta
buyruqlar bir vaqtning o'zida bajarishga tayyorlandi. Bir-biriga bog'liq bo'lmagan
buyruqlar bir vaqtning o'zida bajarilishi mumkin, bu allaqachon haqiqiy
parallelizmdir. "Uzoq buyruqlar". Ba'zi bir kompyuterlarning arxitekturasi bir
nechta protsessorlarni o'z ichiga olgan bo'lib, ular mantiqiy va arifmetik
operatsiyalarni butun sonlar bo'yicha bajarish imkonini beradi, bir nechta
protsessorlar suzuvchi nuqtali raqamlarda operatsiyalarni amalga oshiradi. Uzoq
buyruq bitta buyruqda mavjud protsessorlarning har biri bajarishi kerak bo'lgan
amallarni ko'rsatishga imkon berdi. Bu esa, apparat darajasida parallelizmni
amalga oshirish imkonini berdi Vektorli va matritsali protsessorlar. Ushbu
protsessorlarning ko'rsatmalar to'plami vektorlar va matritsalar bo'yicha asosiy
operatsiyalarni o'z ichiga oladi. Masalan, bitta guruh ikkita matritsani qo'shishlari
mumkin. Bunday buyruq parallel hisoblashlarni amalga oshiradi. Ushbu
operatsiyalar ma'lumotni qayta ishlash asoslarini tashkil etuvchi ilovalar keng
tarqalgan. Ma`lumotlarning parallel ishlashi ushbu klassdagi ilovalarning
samaradorligini sezilarli darajada oshirishi mumkin. Dasturiy ta'minot darajasida
parallel ijro etiladigan dasturlarning yana bir muhim turi - grafik tasvirlar bilan
intensiv ishlash. Ushbu ishlash grafik ishlovchilar tomonidan amalga oshiriladi.
Grafik tasvirni ballar to'plami sifatida ko'rish mumkin. Rasmni qayta ishlash
ko'pincha hamma punktlarda bir xil operatsiyani bajarish uchun kamayadi. Ushbu
vaziyatda ma'lumotlar parallelizatsiyasi osongina amalga oshiriladi. Shu sababli,
grafik protsessorlar avvaldan ko'p yadroli bo'lib, bu jarayonni parallellash va
tasvirni samarali ishlash imkonini beradi. Superkompyuterlar hozirgi vaqtda eng
yuqori ko'rsatkichlarga ega bo'lgan kompyuterlarni o'z ichiga oladi. Ular yuz
minglab protsessorlardan iborat. Superkompyuterlardan samarali foydalanish
hisob-kitoblarning eng keng tarqalgan parallelligini o'z ichiga oladi .. Ilmiy
tadqiqotlarda va yangi texnologiyalarda mavjud hisoblash tizimlarining barcha
kuchini talab qiluvchi vazifalar mavjud. Mamlakatning ilmiy salohiyati ko'p
jihatdan
o'zining
superkompyuterlari
mavjudligi
bilan
belgilanadi.
Superkompyuterning kontseptsiyasi nisbatan nuqtai nazardir. O'n yillik
superkompyuterning xususiyatlari odatdagi kompyuterning xususiyatlarigamos
keladi.
Bugungi
superkompyuterlar
petafloplarda
(1015
dona
perimetrli
operatsiyalar) o'lchovlarda ishlaydi. 2020 yilga qadar superkompyuterlarning
ishlashi 1000 barobarga oshadi va eksaflopslarda o'lchov qilinadi Kompyuterlar
tasniflash Kompyuterlar dunyosi miniatyura o'rnatilgan kompyuterlardan
individual binolarni ishlaydigan ko'p tonna superkompyuterlarga qadar farq qiladi.
Ular turli yo'llar bilan tasniflanishi mumkin.
Birinchi va eng sodda tasniflardan biri - Flynn tasniflashini ko'rib chiqing,
bu ma'lumotlar kompyuterda qanday ishlashga asoslangan. Ushbu tasnifga ko'ra,
barcha kompyuterlar (komp'yuter komplekslari) to'rtta sinfga bo'linadi -
arxitekturali kompyuterlar: SISD (Single Instruction stream- yagona ma'lumotlar
oqimi) - bitta ma'lumot oqimi - bitta ma'lumot oqimidir. Bu sinf, programma
buyruqlar ketma-ket bajarilganda, keyingi ma'lumotlar elementini qayta ishlashda
von Neumann arxitekturasiga ega oddiy "ketma-ket" kompyuterlarni o'z ichiga
oladi SIMD (bitta yo'riqnoma oqimi - bir nechta ma'lumotlar oqimi) - bitta buyruq
xartasi - bir nechta ma'lumotlar oqimi. Vektorli va matritsali protsessorlarga ega
kompyuterlar ushbu turga tegishli: MISD (bir nechta yo'riqnoma oqimi - yagona
ma'lumotlar oqimi) - bir nechta buyruqlar oqimi - bitta ma'lumot oqimi.
Ushbu turdagi ma'lumotlarni o'tkazishning konveyer turiga ega kompyuterlar
bo'lishi mumkin. Biroq, ko'pchilik bunday kompyuterlarning birinchi turiga havola
etilishiga va MISD klassi kompyuterlari hali yaratilmaganligiga ishonishadi. Ko'p
yo'riqnomalar oqimi (ko'p ma'lumotli oqim) - bir nechta buyruqlar oqimi - ko'p
ma'lumotli oqimlar. MIMD klassi juda keng va bugungi kunda juda ko'p turli xil
me'morchilikning ko'plab kompyuterlari unga kiradi. Shuning uchun, MIMD
klassiga tegishli bo'lgan kompyuterlarni aniqroq tasniflash imkonini beradigan
boshqa tasniflashlar taklif etiladi.MIMD sinfidagi kompyuterlarning batafsil
tasnifini ko'rib chiqamiz. Biz faqat kompyuterlarni uchta sinfga bo'lishning yana
bir usuliga to'xtalamiz: Multiprocessor hisoblash tizimlari - umumiy xotirada
ishlaydigan ko'p protsessorli kompyuterlar. Bu sinf bozorda bugungi kunda
sotilgan
ko'p
yadroli
kompyuterlarning
ko'pchiligini
o'z
ichiga
oladi.Multikompyuterli hisoblash tizimlari yuqori tezlikda aloqa liniyalari orqali
ulangan kompyuterlarning ko'pini anglatadi. Har bir kompyuterda o'z xotirasi bor
va ma'lumotni uzatish uchun
tizimdagi boshqa kompyuterlar bilan xabarlar almashadi. Bu sinf klasterlarni o'z
ichiga oladi. Kümelenme, bir serverning rolini o'ynaydigan bir necha shaxsiy
kompyuter bilan butun hisoblangan hisoblash kompleksidir. Klasterga kiradigan
kompyuterlar odatiy kompyuter bo'lishi mumkin, klasterlar nisbatan arzon. Yuqori
500 ta superkompyuterlarning aksariyati klasterlar bo'lib, gibrid hisoblash
komplekslari ko'plab nodlardan tashkil topgan bo'lib, ularning har biri ko'p yadroli,
ko'p protsessor, grafik protsessor yoki vektorli protsessor bo'lishi mumkin. Bunday
komplekslar odatda superkompyuterlardir.
|