Parallel kompyuter arxitekturalari – ularning tuzilishlari va ishlash tamoillari

Reja:

Parallel hisoblashga asoslangan kompyuter
Gordon Moore qonuni
Xulosa

Parallel hisoblashga asoslangan kompyuter.
Parallel kompyuterlar, taxminan, apparatning paralellikni qo'llab-quvvatlash darajasiga qarab tasniflanishi mumkin, ko'p yadroli va ko'p protsessorli kompyuterlar bitta mashina ichida bir nechta ishlov berish elementlariga ega, klasterlar, MPP va tarmoqlar bir xil kompyuterda ishlash uchun bir nechta kompyuterlardan foydalanadi. Ixtisoslashgan parallel kompyuter arxitekturalari ba'zida an'anaviy vazifalarni tezlashtirish uchun an'anaviy protsessorlar bilan birga qo'llaniladi. Ba'zi hollarda parallellik dasturchi uchun shaffof, masalan, bit darajasidagi yoki buyruq sathidagi parallellikdagi, ammo aniq parallel algoritmlarni, xususan, parallellikni ishlatadiganlarni yozish ketma-ketlikdan ko'ra qiyinroq, chunki bir xillik bir nechta yangi mumkin bo'lgan dasturiy ta'minot xatolarining sinflari, ulardan poyga sharoitlari eng keng tarqalgan. Turli xil kichik topshiriqlar orasidagi aloqa va sinxronizatsiya odatda dasturning optimal parallel ishlashini ta'minlash uchun eng katta to'siqlardan biridir.
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, asbobuskunalar 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".
Parallellashtirish natijasida bitta dasturni tezlashtirishning nazariy yuqori chegarasi Amdahl qonuni bilan ifodalanadi. Kompyuter dasturlari an'anaviy ravishda ketma-ket hisoblash uchun yozilgan. Bu shuni anglatadiki, muammoni hal qilish uchun algoritm muammoni kichikroq ko'rsatmalarga ajratadi. Ushbu alohida ko'rsatmalar keyinchalik kompyuterning markaziy protsessor qismida birma-bir bajariladi. Faqat bitta ko'rsatma tugagandan so'ng, keyingisi boshlanadi. Parallel hisoblashning afzalliklari shundaki, kompyuterlar kodni yanada samarali bajarishi mumkin, bu esa "katta ma'lumotlar" ni har qachongidan ham tezroq saralash orqali vaqt va pulni tejashga imkon beradi. Parallel dasturlash yanada murakkab muammolarni hal qilishi, jadvalga ko'proq resurslarni keltirishi mumkin. Bu quyosh energiyasini yaxshilashdan tortib moliya sohasi qanday ishlashini o'zgartirishgacha bo'lgan dasturlarda yordam beradi.
Parallelizm turlari:
Bit darajadagi parallellik: Bu protsessor hajmining o'sishiga asoslangan parallel hisoblash shakli. Bu katta hajmli ma'lumotlarda vazifani bajarish uchun tizim bajarishi kerak bo'lgan ko'rsatmalar sonini kamaytiradi.
Misol: 8 bitli protsessor ikkita 16 bitli butun sonlarning yig'indisini hisoblashi kerak bo'lgan stsenariyni ko'rib chiqing. Dastlab 8 ta pastki tartibli bitni jamlashi kerak, so'ngra 8 ta yuqori tartibli bitni qo'shib, operatsiyani bajarish uchun ikkita ko'rsatma kerak. 16 bitli protsessor operatsiyani faqat bitta ko'rsatma bilan bajarishi mumkin.
Ko'rsatma darajasidagi parallellik: protsessor har bir soat tsikli fazasi uchun faqat bittadan kam ko'rsatmaga murojaat qilishi mumkin. Ushbu ko'rsatmalarni qayta buyurtma qilish va guruhlash mumkin, ular keyinchalik dastur natijasiga ta'sir qilmasdan bir vaqtda bajariladi. Bunga ko'rsatma darajasidagi parallellik deyiladi. Vazifa paralelligi: Vazifa parallelligi vazifani pastki topshiriqlarga ajratib, so'ngra har bir kichik topshiriqni bajarishga ajratishni qo'llaydi. Protsessorlar bir vaqtning o'zida quyidagi vazifalarni bajaradilar:
1. Noutbuklar va shaxsiy kompyuterlar
Ko'pgina zamonaviy kompyuterlarni quvvatlaydigan Intel® protsessorlari parallel hisoblash misollari. HP Specter Folio va HP EliteBook x360-dagi Intel Core ™ i5 va Core i7 chiplari har birida 4 ta ishlov berish yadrosi mavjud. HP Z8 - dunyodagi eng qudratli ish stantsiyasi - 56 yadroli kompyuter quvvatiga ega to'plamlar, bu unga 8K videoda real vaqtda videoni tahrirlash yoki murakkab 3D simulyatsiyalarini bajarishga imkon beradi.
2. ILLIAC IV
Bu asosan Illinoys Universitetida qurilgan birinchi "massiv" parallel kompyuter edi. Mashina 1960-yillarda NASA va AQSh havo kuchlari yordamida ishlab chiqilgan. Unda bir vaqtning o'zida 131 072 bit bilan ishlashga qodir bo'lgan 64 ta ishlov berish elementlari bo'lgan.
3. NASA kosmik transporti kompyuter tizimi
Space Shuttle dasturi parallel ravishda 5 ta IBM AP-101 kompyuteridan foydalanadi. Ular "Shuttle" ning avionikasini boshqaradi, real vaqt rejimida katta miqdordagi tezkor ma'lumotlarni qayta ishlaydi. Mashinalar soniyasiga 480 000 ta ko'rsatmani bajara oladi. Xuddi shu tizim F-15 qiruvchi samolyotlari va B-1 bombardimonchi samolyotlarida ham qo'llanilgan.
4. American Summit superkompyuteri
Yerdagi eng qudratli superkompyuter bu Amerika sammiti. Mashina AQSh Energetika vazirligi tomonidan ularning Oak Ridge milliy laboratoriyasida qurilgan. Bu soniyada 200 kvadrillion operatsiyani bajarishi mumkin bo'lgan 200 petaFLOPS mashinasi. Agar er yuzidagi har bir inson soniyada bir marta hisob-kitob qilgan bo'lsa, Summitning qila oladigan ishini bir soniya ichida bajarish uchun 10 oy kerak bo'ladi .
Mashina og'irligi 340 tonnani tashkil etadi va daqiqasiga 4000 galon suv bilan sovutiladi. Olimlar undan genomika, zilzilalar, ob-havo va fizikani tushunishda va hayotimizni osonlashtirish uchun yangi materiallar ishlab chiqarishda foydalanmoqdalar.
Kompyuterning umumiy sxemasi.
Xulosa qilib shuni aytish mumkinki parallel hisoblash kompyuter texnologiyalarini hozirgi darajasiga olib chiqishda muhim rol o’ynagan.
Chunki parallel hisoblash orqali juda katta ma’lumotlar ustida amallarni ham tez bajarsa bo’ladi . Shuningdek parallel hisoblash bizning vaqtimiz va pulimizni tejaydi. Hozirgi kunda esa barcha kompyuterlar va kompyuter tizimlari hammasi parallel hisoblashga asoslangan holda ishlaydi bunga shubha bo’lishi mumkin emas.
931-19 guruh..
Ro`zmetov Boltaboy
Ro`zmetov Baxtiyor
Rustamova Dilafruz
http://fayllar.org

Download 8.21 Kb.