Maǵlıwmat aǵımı arxitekturası

**Maǵlıwmat aǵımı arxitekturası** — bul dástúrli Fon Neyman arxitekturasına yamasa basqarıw aǵımı arxitekturasına tikkeley qarama-qarsı keletuǵın maǵlıwmatlar aǵımına tiykarlanǵan kompyuter arxitekturası. Maǵlıwmat aǵımı arxitekturalarında koncepciya boyınsha programma esaplagıshı joq: kórsetpelerdiń orınlanıwı hám orınlanıw múmkinshiligi tek kórsetpelerge kiris argumentleriniń bar bolıwına tiykarlanıp anıqlanadı, sonlıqtan kórsetpelerdiń (buyrıqlardıń) orınlanıw tártibin boljaw qıyın bolıwı múmkin. 

Kommerciyalıq jaqtan tabıslı ulıwma maqsetli kompyuter apparatlıq támiynatı maǵlıwmat aǵımı arxitekturasın paydalanbaǵan bolsa da, ol cifrlı signallardı qayta islew, tarmaqtı marshrutlaw, grafikalıq qayta islew, telemetriya hám sońǵı waqıtlarda maǵlıwmatlar saqlaǵıshı hám jasalma intellekt sıyaqlı arnawlı apparatlıq támiynatta tabıslı ámelge asırılǵan (mısalı: polimorflı maǵlıwmat aǵımı Konvolyuciya dvigateli, strukturaǵa tiykarlanǵan, maǵlıwmat aǵımı jobalastırıwı). Ol sonıń menen birge búgingi kúnde kóplegen programmalıq támiynat arxitekturalarında, sonıń ishinde maǵlıwmatlar bazası dvigatel dizaynları hám parallel esaplaw freymvorklarında da júdá áhmiyetli.

Sinxron maǵlıwmat aǵımı arxitekturaları sımsız tezlikte paketlerdi jiberiw sıyaqlı real waqıttaǵı maǵlıwmatlar jolı qosımshaları tárepinen usınılǵan jumıs júklemesine sáykes keliw ushın sazlanadı. Óz tábiyatı boyınsha determinaciyalanǵan maǵlıwmat aǵımı arxitekturaları baǵdarlamashılarǵa processordıń júklemesin teńlestiriw, sinxronizaciya hám ulıwma resurslarǵa kiriw sıyaqlı quramalı wazıypalardı basqarıwǵa múmkinshilik beredi.

Sol waqıtta terminologiyada da qarama-qarsılıq bar, sebebi maǵlıwmat aǵımı termini parallel programmalastırıwdıń ishki tarawı ushın qollanıladı: maǵlıwmat aǵımı programmalastırıwı ushın. 

## Tariyxı
Maǵlıwmat aǵımı ushın apparatlıq támiynat arxitekturaları 1970-jıllarda hám 1980-jıllardıń basında kompyuter arxitekturası izertlewlerinde tiykarǵı tema bolǵan. MIT ten Djek Dennis statikalıq maǵlıwmatlar aǵımı arxitekturaları tarawın baslap berdi, al Manchester maǵlıwmat aǵımı mashinası hám MIT Belgili Token arxitekturası dinamikalıq maǵlıwmatlar aǵımındaǵı tiykarǵı joybarlar boldı.

Biraq, izertlew tómendegi máselelerdi hesh qashan sheshe almadı:

* Massiv parallel sistemada maǵlıwmat tokenlerin nátiyjeli translyaciyalaw.
* Massiv parallel sistemada kórsetpe (buyrıq) tokenlerin nátiyjeli jiberiw.
* Haqıyqıy baǵdarlamanıń barlıq ǵárezliliklerin saqlay alatuǵın dárejede úlken kontent-adreslenetuǵın yadtı (CAM) qurıw.

Buyrıqlar hám olardıń maǵlıwmatlarǵa ǵárezliligi úlken tarmaqta nátiyjeli tarqatıw ushın júdá mayda bólekli ekenligi anıqlandı. Yaǵnıy, buyrıqlar hám belgili nátiyjelerdiń úlken baylanıs tarmaǵı arqalı ótiw waqtı kóplegen esaplawlardı orınlaw waqtınan uzaǵıraq boldı.

Moris Uilks 1995-jılı bılay dep jazǵan: «Maǵlıwmat aǵımı parallellikke barlıq kózqaraslardıń ishinde eń radikalı hám eń az tabıslı bolǵanı menen ajıralıp turadı... Eger maǵlıwmat aǵımı ideyalarına tiykarlanǵan hám haqıyqıy quwat usınatuǵın qanday da bir ámeliy mashina payda bolsa, ol koncepciyanıń dáslepki jaratıwshılarınıń oylaǵanınan júdá ózgeshe boladı».

Tártipsiz orınlaw (OOE) 1990-jıllardan baslap basım esaplaw paradigmasına aylandı. Bul sheklengen maǵlıwmatlar aǵımınıń bir forması. Bul paradigma orınlaw aynası ideyasın kirgizdi. Orınlaw aynası Fon Neyman arxitekturasınıń izbe-iz tártibine ámel etedi, biraq ayna ishinde, buyrıqlar maǵlıwmatlarǵa ǵárezlilik tártibinde tamamlanıwına ruqsat etiledi. Bul orınlaw aynasındaǵı kodtıń maǵlıwmatlarǵa ǵárezliligin dinamikalıq túrde belgileytuǵın Oraylıq Processorlarda (CPU) ámelge asırıladı. Maǵlıwmatlarǵa ǵárezlilikti dinamikalıq túrde baqlawdıń logikalıq quramalılıǵı OOE CPU ların az sanlı orınlaw blokları (2-6) menen shekleydi hám orınlaw aynalarınıń ólshemlerin 32-den 200-ge shekemgi buyrıqlar diapazonına shekem shekleydi, bul tolıq maǵlıwmatlar aǵımı mashinaları ushın boljanǵannan ádewir kishi.

## Maǵlıwmat aǵımı arxitekturasınıń temaları

### Statikalıq hám dinamikalıq maǵlıwmat aǵımı mashinaları
Ádettegi yad adreslerin maǵlıwmatlarǵa ǵárezlilik belgileri retinde paydalanatuǵın dizaynlar statikalıq maǵlıwmat aǵımı mashinaları dep ataladı. Bul mashinalar birdey rutinlerdiń bir neshe danasın bir waqıtta orınlawǵa ruqsat bermegen, sebebi ápiwayı belgiler olardı ajırata almaǵan. 

Kontent boyınsha adreslenetuǵın yadtı (CAM) paydalanatuǵın dizaynlar dinamikalıq maǵlıwmat aǵımı mashinaları dep ataladı. Olar parallellikti jeńillestiriw ushın yadta belgilerdi paydalanadı.

### Kompilyator
Ádette, basqarıw aǵımı arxitekturasında, kompilyatorlar binar shıǵıs fayllarında buyrıqlar izbe-izligin jaqsıraq shólkemlestiriw ushın buyrıqlar arasındaǵı maǵlıwmatlarǵa ǵárezlilikti analizlew ushın programma derek kodın analizleydi. Buyrıqlar izbe-iz shólkemlestirilgen, biraq ǵárezlilik informaciyasınıń ózi binarlarda jazılmaydı. Maǵlıwmat aǵımı mashinası ushın kompilyaciyalanǵan binarlar usı ǵárezlilik informaciyasın óz ishine aladı. 

Maǵlıwmat aǵımı kompilyatorı ózgeriwshiler atların paydalanıw ornına hárbir ǵárezlilik ushın unikal belgiler jaratıw arqalı usı ǵárezliliklerdi jazıp aladı. Hárbir ǵárezlilikke unikal belgi beriw arqalı, ol binar ishindegi ǵárezli emes kod segmentleriniń tártipsiz hám parallel orınlanıwına múmkinshilik beredi. Kompilyator maǵlıwmatlar aǵımı ushın cikllerdi, úzilis operatorların hám hár túrli programmalastırıw basqarıw sintaksisin anıqlaydı.

### Baǵdarlamalar
Baǵdarlamalar dinamikalıq maǵlıwmat aǵımı kompyuteriniń CAMına júklenedi. Bir kórsetpeniń barlıq belgili operandları qoljetimli bolǵanda (yaǵnıy, aldıńǵı kórsetpelerden alınǵan shıǵıs hám/yamasa paydalanıwshı kirgiziwi), kórsetpe orınlaw blogı tárepinen orınlawǵa tayar dep belgilenedi. 

Bul kórsetpeni aktivlestiriw yamasa iske qosıw dep ataladı. Kórsetpe orınlaw blogı tárepinen tamamlanǵannan keyin, onıń shıǵıs maǵlıwmatları (óziniń belgisi menen) CAMǵa jiberiledi. Usı belgili bir maǵlıwmatqa (onıń belgi mánisi menen anıqlanǵan) ǵárezli bolǵan hár qanday kórsetpeler keyin orınlawǵa tayar dep belgilenedi. Usılayınsha, keyingi kórsetpeler durıs tártipte orınlanıp, jarıs jaǵdaylarınıń aldın aladı. Bul tártip adam baǵdarlamashısı tárepinen boljanǵan izbe-iz tártipten, yaǵnıy programmalanǵan tártipten ózgeshe bolıwı múmkin.

### Kórsetpeler
Kórsetpe, onıń kerekli maǵlıwmat operandları menen birge, orınlaw blogına paket retinde jiberiledi, ol sonday-aq kórsetpe tokeni dep te ataladı. Tap sonday, shıǵıs maǵlıwmatları CAMǵa maǵlıwmat tokeni retinde qaytarıladı. Kórsetpelerdiń hám nátiyjelerdiń paketleniwi tayar kórsetpelerdiń úlken kólemde parallel orınlanıwına múmkinshilik beredi. 

Maǵlıwmat aǵımı tarmaqları kórsetpe tokenlerin orınlaw bloklarına jetkeredi hám maǵlıwmat tokenlerin CAMǵa qaytaradı. Dástúrli fon Neyman arxitekturasınan ayırmashılıǵı, maǵlıwmat tokenleri yadta turaqlı saqlanbaydı, kerisinshe olar tek kórsetpe saqlaǵıshına ótiw waqtında ǵana bar bolatuǵın waqıtsha xabarlar bolıp tabıladı.

### Tariyxıy jaqtan
Joqarıda aytılǵanlardan ayırmashılıǵı, analog differencial analizatorlar maǵlıwmat aǵımı arxitekturası formasında tek apparatlıq támiynatqa tiykarlanǵan edi, bul programmalastırıw hám esaplawlar hesh qanday kórsetpeler toplamı arqalı orınlanbaytuǵın hám bunday programmalarda ádette yadqa tiykarlanǵan hesh qanday sheshimler qabıl etilmeytuǵın qásiyetke iye edi. Programmalastırıw tek qánigelesken esaplaw elementleriniń fizikalıq óz-ara baylanısı arqalı konfiguraciyaǵa tiykarlanǵan, bul tiykarınan passiv maǵlıwmat aǵımı arxitekturasınıń bir formasın jaratadı.

## Derekler

__BÖLİDİMÖNDEMEW__