|
SISD – Single Instruction Single Data
|
| bet | 4/4 | | Sana | 23.12.2023 | | Hajmi | 226 Kb. | | #127755 |
Bog'liq dilshod paralSISD – Single Instruction Single Data
SIMD (Single Instruction, Multiple Data).
Bitta qoida / bir nechta ma’lumotlar oqimi bo’lgan komyuterlarda (SIMD) bir xil operatsiyani turli xil ma’lumotlar bilan ishlovchi bir nechta protssessorlar mavjud. SIMD – mashinalar ba’zan vektorli protsessorlar deb ham ataladi, chunki ular vektorlar
ajarish uchun juda qulay. N tadan kam bo’lmagan SIMD – mashinaga bitta amalning o’zi yetarli.
MISD – bir nechta buyruqlar oqimi va bitta ma’lumotlar oqimi;
MISD tuzilishi faqat nazariy jihatdan qiziqish uyg’otadi, chunki undan foydalanadigan biron bir tizim qurilmagan;
MISD da bir nechta protsessor birliklari bitta ma’lumot oqimi bilan ishlaydi. Har bir ishlov berish bloki alohida buyruq oqimi orqali mustaqil ravishda ma’lumotlaran
MIMD (Multiple Instruction, Multiple Data) – bir nechta buyruqlar va bir nechta ma’lumotlar oqimi. Ushbu kompleksga birlashtirilgan parallel 4-Rasim MIMD
kompyuterdagi barcha protsessorlar turli xil ko’rsatmalarni bajarishi va bir vaqtning o’zida turli xil ma’lumotlarda ishlashi mumkin.
MIMD-da har bir protsessorda alohida dastur mavjud va har bir dasturdan ko’rsatmalar oqimi hosil bo’ladi. Bu kategoriya kategoriyalar orasida ancha murakkabidir.
MIMD –sistemalar holatida biz o’z qoidasini amalga oshira oladigan bir nechta protsessor bilan ish ko’ramiz. Bundan tashqari, bir nechta bir nechta ma’lumotlar oqimi ham mavjud va har qaysi protsessor o’z ma’lumotlar to’plami bilan ishlay oladi.
|
MIMD (bir nechta ko'rsatma, bir nechta ma'lumotlar) bu parallellikka erishish uchun qo'llaniladigan usul. MIMD-dan foydalanadigan mashinalar bir qatorga ega protsessorlar bu funktsiya asenkron ravishda va mustaqil ravishda. Har qanday vaqtda, har xil protsessorlar turli xil ma'lumotlar qismlarida turli xil ko'rsatmalarni bajarishi mumkin. MIMD arxitekturalari kabi bir qator dastur sohalarida ishlatilishi mumkin kompyuter yordamida loyihalash /kompyuter yordamida ishlab chiqarish, simulyatsiya, modellashtirish va kabi aloqa kalitlari. MIMD mashinalari ikkalasi ham bo'lishi mumkin umumiy xotira yoki tarqatilgan xotira toifalar. Ushbu tasniflar MIMD protsessorlarining xotiraga qanday kirishiga asoslangan. Umumiy xotira mashinalari bo'lishi mumkin avtobusga asoslangan, kengaytirilgan yoki ierarxik turi. Tarqatilgan xotira mashinalari bo'lishi mumkin giperkub yoki mash o'zaro bog'liqlik sxemalari.
MIMD tizimining misoli Intel Xeon Phi, dan kelib chiqqan Larrabee mikro arxitektura.[1] Ushbu protsessorlarda bir nechta ishlov berish yadrolari mavjud (2015 yilga kelib 61 tagacha), ular turli xil ma'lumotlar bo'yicha turli xil ko'rsatmalarni bajarishi mumkin.Ko'pgina parallel kompyuterlar, 2013 yilga kelib, MIMD tizimlaridir. Umumiy xotira modeli
Protsessorlarning barchasi "global miqyosda" mavjud bo'lgan xotiraga ulangan dasturiy ta'minot yoki apparat vositalari. The operatsion tizim odatda xotira izchilligini saqlaydi.Dasturchi nuqtai nazaridan ushbu xotira modeli tarqatilgan xotira modelidan yaxshiroq tushuniladi. Yana bir afzallik shundaki, xotira izchilligi yozma dastur emas, balki operatsion tizim tomonidan boshqariladi. Ikkita taniqli kamchiliklar quyidagilardir: o'ttiz ikkita protsessordan kattaroq miqyosi qiyin va umumiy xotira modeli taqsimlangan xotira modeliga qaraganda kamroq moslashuvchan.
Umumiy xotiraning ko'plab misollari mavjud (ko'p protsessorlar): UMA (Yagona xotiraga kirish ), COMA (Keshni faqat xotiraga kirish ).[
Umumiy xotiraga ega bo'lgan MIMD mashinalarida umumiy, markaziy xotirani birgalikda ishlatadigan protsessorlar mavjud. Oddiy shaklda barcha protsessorlar ularni xotiraga bog'laydigan avtobusga biriktirilgan, ya'ni umumiy xotiraga ega bo'lgan har bir mashina barcha mijozlar uchun ma'lum bir CM, umumiy avtobus tizimini baham ko'radi.
Masalan, A, B, C mijozlari bir tomonga, P, Q, R qarama-qarshi tomoniga ulangan avtobusni ko'rib chiqsak, mijozlarning birortasi ikkinchisi bilan ular orasidagi avtobus interfeysi orqali bog'lanadi.
Ierarxik
Ierarxik umumiy xotiraga ega MIMD mashinalari avtobuslar ierarxiyasidan foydalanadi (masalan, "Yog'li daraxt ") protsessorlarga bir-birlarining xotirasiga kirish huquqini berish. Turli xil platalardagi protsessorlar tugunlararo avtobuslar orqali aloqa qilishlari mumkin. Avtobuslar platalar orasidagi aloqani qo'llab-quvvatlaydi. Ushbu turdagi arxitektura yordamida mashina to'qqiz mingdan ortiq protsessorlarni qo'llab-quvvatlashi mumkin.
Tarqatilgan xotira
Tarqatilgan MIMD xotira mashinalarida har bir protsessor o'ziga xos shaxsiy xotira joyiga ega. Har bir protsessor boshqa protsessor xotirasi to'g'risida bevosita ma'lumotga ega emas. Ma'lumotlarni bo'lishish uchun ular bir protsessordan ikkinchisiga xabar sifatida uzatilishi kerak. Umumiy xotira yo'qligi sababli, tortishuv ushbu mashinalarda unchalik katta muammo tug'dirmaydi. Ko'p sonli protsessorlarni to'g'ridan-to'g'ri bir-biriga ulash iqtisodiy jihatdan maqsadga muvofiq emas. To'g'ridan-to'g'ri ulanishning oldini olishning bir usuli bu har bir protsessorni bir nechta boshqalarga ulashdir. Ushbu turdagi dizayn samarasiz bo'lishi mumkin, chunki xabarni bitta protsessordan ikkinchisiga xabar yo'lini uzatish uchun qo'shimcha vaqt kerak bo'ladi. Protsessorlarga oddiy xabarlarni yo'naltirishni amalga oshirish uchun zarur bo'lgan vaqt miqdori katta bo'lishi mumkin. Tizimlar ushbu vaqt yo'qotilishini kamaytirish uchun ishlab chiqilgan va giperkub va mash mashhur o'zaro bog'liqlik sxemalaridan ikkitasidir. Taqsimlangan xotiraga (bir nechta kompyuterlar) misollar kiradi MPP (katta parallel protsessorlar), COW (ish stantsiyalari klasterlari) va NUMA (Bir xil bo'lmagan xotiraga kirish ). Birinchisi murakkab va qimmat: Ko'p tarmoqli kompyuterlar keng polosali tarmoqlar bilan birlashtirilgan. Bunga misol qilib giperkubik va meshning o'zaro aloqalari kiradi. COW - bu narxning bir qismi uchun "uyda ishlab chiqarilgan" versiya.Hypercube o'zaro bog'liqlik tarmog'i
MIMD-da tarqatilgan xotira mashinasida giperkub to'rt kvadrat protsessor, protsessor va xotira modulini o'z ichiga olgan tizimning o'zaro bog'lanish tarmog'i kvadratning har bir tepasida joylashgan. Tizimning diametri - bu bitta protsessorning eng uzoqdagi xabarni protsessorga yuborishi uchun zarur bo'lgan minimal qadamlar soni. Masalan, masalan, 2-kubning diametri 2. Sakkizta protsessorli va har bir protsessor va xotira moduli kub tepasiga joylashtirilgan giperkubik tizimda, diametri 3. Umuman olganda, 2 ^ Har bir protsessor bilan to'g'ridan-to'g'ri boshqa N protsessorlarga ulangan N protsessor, tizimning diametri N-dir. Giperkubik tizimning bir kamchilik tomoni shundaki, u ikkitadan kuchda tuzilgan bo'lishi kerak, shuning uchun yana ko'p narsalarga ega bo'lishi mumkin bo'lgan mashina qurilishi kerak. dastur uchun juda zarur bo'lganidan ko'ra protsessorlar.
Mesh o'zaro bog'liqlik tarmog'i Tarmoqli o'zaro bog'liqlik tarmog'iga ega MIMD tarqatilgan xotira mashinasida protsessorlar ikki o'lchovli tarmoqqa joylashtirilgan. Har bir protsessor o'zining to'rtta yaqin qo'shnilariga ulangan. Tarmoqning chetlarida ulanishlarni o'rash mumkin. Meshni o'zaro bog'lash tarmog'ining giperkubikka nisbatan bir afzalligi shundaki, tarmoq tizimini ikkitaning kuchida sozlash kerak emas. Kamchilik shundaki, to'r tarmog'ining diametri to'rtdan ortiq protsessorga ega tizimlar uchun giperkubadan kattaroqdir.
Parallelashtirish tizimlarining arxitekturasi
Parallelashtirish tizimlarining arxitekturasi, bir nechta ishchi (processor) va ulardan iborat bir nechta ish (task) yoki amallarni boshqarish usullarini oʻz ichiga oladi. Bu tizimlar, masofaviy parallelashtirish (task-level parallelism) va kod parallelashtirish (instruction-level parallelism) prinsiplariga asoslangan boʻlishi mumkin.
MIMD (Multiple Instruction, Multiple Data) arxitekturasi, parallelashtirish tizimlari uchun eng umumiy arxitektura turi hisoblanadi. Uning asosiy xususiyati shundaki, bir nechta ishchi (processor) oʻzining oʻziga xos instruksiyalar va maʼlumotlarni qabul qilib, oʻzining oʻziga xos amalni bajarishi mumkin. Ya'ni, har bir ishchi oʻzining oʻziga xos kodni va ma'lumotlarni bajarishi uchun oʻzining oʻziga xos operativ xotiraga ega boʻladi.
MIMD arxitekturasi, bir nechta ishchi tomonidan bir nechta vazifalarni bajarishga imkon beradi. Bu vazifalar oʻzaro bogʻliqlikka ega boʻlishi shart emas va har bir ishchi oʻzining oʻziga xos amalni bajarishi uchun oʻz ma'lumotlariga ega boʻladi. MIMD arxitekturasi, parallelashtirishda keng qoʻllaniladigan bir tizim shakli hisoblanadi, chunki unda bir nechta ishchi ba'zida bir-biriga bogʻliq boʻlmagan vazifalar bilan shug'ullanishi mumkin.
MIMD arxitekturasi misollarini quyidagi turlarda topish mumkin:
- Klastersiz parallel kompyuterlar: Bu parallel kompyuterlar, bir nechta ajratilgan ishchilardan iborat boʻlib, har biri oʻzining oʻziga xos xotiraga ega. Bu ishchilar oʻzaro aloqasiz shug'ullanadigan vazifalarni bajarishadi.
- Klastersimon parallel kompyuterlar: Bu turlar esa bir nechta ajratilgan ishchilardan iborat boʻlib, ulardan har biri klastersimon ishchi sifatida ishlaydi. Klastersimonlar esa birbiriga bogʻliq vazifalarni bajarishadi.
- GPU (Graphics Processing Unit): GPU, grafiklarni yaratish uchun ishlatilgan, masofaviy parallelashtirishga moslashtirilgan xususiy parallel kompyuterlardir. Ular, bir nechta ishchilardan iborat boʻlib, har biri oʻzining oʻziga xos instruksiyalarni va ma'lumotlarni bajarishadi. GPU lar, xususiy kompyuter grafika ishlashiga moslashtirilgan boʻlsa-da, umumiy maqsadli parallel kompyuterlikda ham ishlatiladilar.
MIMD arxitekturasi, parallelashtirish tizimlarining kuchli va keng qoʻllaniladigan bir shakli hisoblanadi. Uning imkoniyatlari va keng doirasidan foydalanish, murakkab vazifalarni tez va samarali bajarish imkonini beradi.
MIMD arxitekturasi va uning ilovalari haqida bir nechta qo'shimcha fikrlar:
Masshtablilik: MIMD arxitekturasi bir nechta protsessorlarga turli vazifalarda birgalikda ishlash imkonini berib, miqyoslilikni taʼminlaydi. Bu shuni anglatadiki, protsessorlar soni ortishi bilan vazifalarni parallellashtirish va ish yukini protsessorlar o'rtasida taqsimlash orqali tizimning umumiy ish faoliyatini yaxshilash mumkin.
Vazifalar mustaqilligi: MIMD arxitekturasi protsessorlar o'rtasida tez-tez aloqa yoki sinxronizatsiyani talab qilmasdan vazifalar mustaqil ravishda bajarilishi mumkin bo'lganda samarali bo'ladi. Tizimdagi har bir protsessor o'ziga xos ko'rsatmalar va ma'lumotlar to'plamida ishlashi mumkin, bu esa samarali parallel bajarilishini ta'minlaydi.
Yuklarni muvozanatlash: MIMD tizimlarida yukni muvozanatlash muhim ahamiyatga ega. Bu barcha protsessorlardan optimal foydalanishni ta'minlash uchun ish yukini protsessorlar o'rtasida teng taqsimlashni o'z ichiga oladi. Yuklarni muvozanatlash usullari protsessorlarning bo'sh vaqtini kamaytirishga va umumiy tizim o'tkazuvchanligini maksimal darajada oshirishga qaratilgan.
Xabar uzatish: MIMD arxitekturasida protsessorlar o'rtasidagi aloqa odatda xabarlarni uzatish orqali amalga oshiriladi. Protsessorlar bir-biriga xabarlar yuborish orqali ma'lumotlarni almashishi va o'z operatsiyalarini sinxronlashtirishi mumkin. Xabarlarni uzatish turli vazifalar ustida ishlaydigan protsessorlar o'rtasida muvofiqlashtirish va hamkorlik qilish imkonini beradi.
Parallel dasturlash modellari: MIMD arxitekturasi umumiy xotira va taqsimlangan xotira modellari kabi turli xil parallel dasturlash modellarini qo'llab-quvvatlaydi. Umumiy xotira modellari protsessorlarga umumiy xotira maydoniga kirish imkonini beradi, taqsimlangan xotira modellari esa har bir protsessor uchun alohida xotira bo'shliqlarini o'z ichiga oladi. Parallel dasturlash tillari va OpenMP, MPI va CUDA kabi ramkalar odatda MIMD tizimlari uchun ilovalarni ishlab chiqish uchun ishlatiladi.
Ilovalar: MIMD arxitekturasi turli sohalardagi ilovalarni topadi, jumladan, ilmiy simulyatsiyalar, hisoblash fizikasi, ob-havo prognozi, moliyaviy modellashtirish, maʼlumotlar tahlili va muhandislik va dizayn uchun simulyatsiyalar. Ushbu ilovalar ko'pincha hisoblash intensiv vazifalarini o'z ichiga oladi, ular parallellashtirilishi mumkin va MIMD tizimlari tomonidan taqdim etilgan yuqori ishlov berish quvvatidan foyda oladi.
Superkompyuterlar: Ko'pgina superkompyuterlar yuqori unumdorlikka erishish uchun MIMD arxitekturasidan foydalanadilar. Ushbu superkompyuterlar taqsimlangan MIMD rejimida birgalikda ishlaydigan minglab yoki hatto millionlab protsessorlardan iborat. Ular murakkab simulyatsiyalar, keng ko'lamli ma'lumotlarni tahlil qilish va katta hisoblash quvvatini talab qiladigan ilmiy tadqiqotlar uchun ishlatiladi.
MIMD arxitekturasi parallel hisoblash tizimlari uchun moslashuvchanlik, masshtablilik va yuqori unumdorlikni ta'minlaydi. Bu bir vaqtning o'zida bir nechta vazifalarni samarali bajarishga imkon beradi va turli sohalarda hisoblashni talab qiladigan muammolarni hal qilishda hal qiluvchi rol o'ynaydi.
XULOSA .
Flin klassifikatsiyasidagi arxitekturasining to'rtta klassi: SISD, MISD, SIMD, MIMD larinin o’rganib oldim. Bularning vazifasi SISD. (Bitta qoida / bitta ma’lumotlar oqimi) SIMD. (Bitta qoida / bir nechta ma’lumotlar oqimi). MISD (bir nechta buyruqlar oqimi va bitta ma’lumotlar oqimi). MIMD (bir nechta buyruqlar va bir nechta ma’lumotlar oqimi). Bular pratsesorlarning ishlash prinsiplari. Mustaqil ishda shularni bilib oldim va yangi ma’lumotlarga ega bo’ldim.
FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR
1. A.A. Xalikov. Raqamli sxemotexnika. – Toshkent, 2006.
2. Вайсман Г.М. Автоматика и телемеханика в метео-
рологии. – Ленинград, 1987.
3. B.M. Xolmatjanov, Z.N. Fatxullayeva. Meteorologik axbo-
rotni qayta ishlash va tahlil qilish usullari. – Toshkent, 2011.
|
| |
