|
Rakhmatov live t me/rakhmatov s 1 Rahmatov Sanjarbek kompyuter arxitekturasi
|
| bet | 1/2 | | Sana | 20.05.2024 | | Hajmi | 2,73 Mb. | | #244657 |
Bog'liq Rahmatov Sanjarbek KA 2-mustaqil ish
Rakhmatov_live
t.me/rakhmatov_s_1
Rahmatov Sanjarbek
KOMPYUTER ARXITEKTURASI
2-mustaqil ish
______________________________________________________________________
Reja:
- O’rnatilgan tizimlarda qo’llaniladigan zamonaviy protsessorlar.
- Paralel hisoblash uchun mo’ljallangan masalalar.
- Super kompyuterlar va ularning xususiyatlari.
Mavzu: Super kompyuterlar va ularning xususiyatlari
O’rnatilgan tizimlarda qo’llaniladigan zamonaviy protsessorlar
O’rnatilgan tizim-bu amaliy kompyuter tizimi bo’lib, u boshqa turdagi kompyuter tizimlaridan, ya’ni shaxsiy kompyuterlar (PC) yoki superkompyuterlardan farq qiladi. Biroq, siz “o’rnatilgan tizim” tushunchasini tushunishda ba’zi qiyinchiliklarga uchrashingiz mumkin, chunki u texnologiyadagi o’zgarishlar va turli xildagi kompyuter qurilmalari va dasturiy qismlari narxlari sezilarli tushish natijasida doimiy ravishda mukammallashib boradi. Yaqin yillarda o’rnatilgan tizimning an’anaviy turlari doirasi ancha kengaydi. O’quvchi yaqin kelajakda bu tizimga duch kelishi mumkinligi sababli, tizim haqida mulohaza qilishni va bugungi kunda ular qanchalik to’g’ri ishlashi yoki kamchiliklarini tushunishi juda muhim hamda ular xususida onliravishda muhokama yurita olishi kerak. Quyida o’rnatilgan tizimning bir necha umumiy xususiyatlri haqida fikr yuritiladi: O’rnatilgan tizimlar qurilmalar va dasturiy ta’minotining keng qo’llanishi jihatdan shaxsiy kompyuterlarga (PC) qaraganda ancha chegaralangan. Bu hol o’rnatilgan tizimlarining muhim yo’nalishlari uchun to’g’riligini saqlamoqda.
Qurilmalar cheklanganligi to’rt jihatdan kamchiliklarga ega, ular ish sifatini yaxshilash, is’temol kuchi, xotira va qurilma keng tarqalishidagi kamchiliklardir. Dasturiy ta’minotdagi kamchiliklar jihatdan o’rnatilgan tizimlar shaxsiy kompyuterlarga ancha yaqin, ya’ni tatbiqlar kam, ko’lami past tatbiqlar, operatsion tizim yo’qligi yoki cheklangan tizimlar. Biroq bu ta’riflar boshqaruv kengashi nazarida qisman to’g’ri va shaxsiy kompyuterlardagi dasturiy ta’minotning avvalgi va bugungi avlodi ancha mukammal o’rnayilgan tizim loyihalariga qayta joylanmoqda.
O’rnatilgan tizimlar faqat maxsus vazifalarni bajarish uchun loyihalashtirilgan.
Ko’plab o’rnatilgan qurilmalar asosan bir xususiy vazifa uchun ishlab chiqilgan. Biroq, biz bugun ko’rishimiz mumkinki ayrim qurilmalar, masalan shaxsiy ma’lumotlar bazasi yordamchisi (PDA) gibrid telefon kameralari bir necha turdagi funksiyalarni bajarish uchun islab chiqarilgan.shuningdek, so’ngi raqamli TV lar ikkitomonlama amallarni bajarishga moslashgan, ya’ni ko’plab turdagi “TV”larga bog’liq bo’lmagan umumiy, lekin muhim bo’lgan amallarni bajaradi, xususan email, internetdan foydalanish va ko’plab o’yinlar.
O’rnatilgan tizim shunday kompyuter tizimidirki, unda boshqa kompyuter tizimlaridan ko’ra yuqori sifatli va ishonchli qurilmalar talab etiladi. O’rnatilgan qurilmalarning ba’zi qurilmalarida juda yuqori sifatli va ishonchli uskunalar bilan jihozlangan. Misol uchun, avtomobil motori kontrolerlarining harakat vaqtida tutashib ketishi yoki nozik tibbiyot asboblariningn jarrohlik vaqtidagi nuqsonlari juda jiddiy oqibatlrga olib keladi. Biroq, bu yerda ham shunday o’rnatilgan qurilmalar bo’lib, masalan TV, o’yinlar, kamera telefonlar kabi, ularda noqulayliklar mavjud bo’lib, lekin ular hayotga xavf soladigan holatlarni vujudga keltimaydi.
Ba’zi o’rnatilgan tizimlar deb nom olgan qurilmalar, misol uchun PDA yoki web bloknotlar, aslida o’rnatilgan qurilma emas. Kompyuter tizimlari sohada ba’zi bahsli holatlar uchraydi va an’anviy tizimlarning hammasi ham aslidao’rnatilgan tizim emas. Biroz tushunildiki, ancha mukammalroq loyihalarning o’rnatilgan tizim sifatida shakllanishi, masalan PDAning, nanotexnologik bozor va sotuv jarayoniga ko’proq bog’liq ekan muhandislarga qaraganda.
Haqiqatda soha muhandislari o’rnatilgan tizim jarayonidagi faoliyatiga qarab o’zaro bo’lingan, hatto bu loyihachilar joriy tizimlar borasida birgalikda muhokamalashishsada, an’anaviy o’rnatilgan tizim rivojlanishda davom etadimi yo’qmi yoki sanoat jarayonida yakunda boshqalar tomonidan boshqariladimi. Hozirda sanoatni ta’minlaydigan kompyuter tizimlari ko’lami mavjud emasligi sababli an’anaviy o’rnatilgan tizimlar va umumiy maqsadli shaxsiy kompyuterlar orasidagi raqobat sustlashdi. Bu kitob o’rnatilgan tizim evolyutsion ko’rinishini asoslab ko’rsatib beradi,qaysiki bu turdagi kompyuter tizim loyihalarini o’z ichiga olgan.
Zamonaviy prtosessorla Intel,AMD
Intel Core i7 protsessori. Intel Core i7 protsessori birinchi shaxsiy kompyuter hisoblangan IBM PC kompyuterida ishlatilgan Intel 8088 protsessorining avlodidir.
Intel Core i7 protsessori, tarkibida bor-yo‘g‘i 29 000-ta tranzistori bo‘lgan Intel 8088 protsessoridan anchagina farq qilishiga qaramasdan, unda Intel 8088 va undan keyin ishlab chiqarilgan Intel protsessorlari oilasiga mansub protsessorlar uchun yozilgan ikkilik dasturlarni bajarish mumkin. Avval ham ta’kidlab o‘tganimizdek ushbu protsessorlar arxitekturalari bir-biriga mos holda takomillashtirib kelingan, ya’ni ular o‘zaro bir-biriga mos tushadi, rus tilida bu «sovmestimostь» deb ataladi. Intel Core i7 protsessorining dastlabki versiyasi 4-ta yadroli Nahalem arxitekturasiga asoslangan edi [1, 16]. Ushbu protsessor tarkibida 731 000 000-ta tranzistor bo‘lib, uning «qatorining kengligi» 45 nanometrga va taktli generatorining chastotasi esa 3,2 GGs-ga teng edi. Odam sochining diametri 20 000-100 000 nanometrnini tashkil qiladi. Intel Core i7 protsessorining 2011 yili ishlab chiqarilgan yangi versiyasi Sandy-Bridge arxitekturasi asosida qurilgan.
Uning tarkibida ishlatilgan tranzistorlarning soni 1 160 000 000-taga etdi, tezligi
3,5 GGs-ni va «qatorining kengligi» esa 32 nanometrni tashkil etdi. Intel Core i7
64-razryadli kompyuter bo‘lib, unda 80386, 80486, Pentium, Pentium II, Pentium Pro, Pentium III, va Pentium 4 protsessorlari asosida qurilgan kompyuterlardagi kabi, ishlab chiqarishda qo‘llaniladigan standart arxitektura - ISA (Industry Standard Architecture) dan foydalanilgan. Ushbu protsessor undan avval ishlab chiqarilgan va nomlari yuqorida sanab o‘tilgan protsessorlar tarkibida mavjud bo‘lgan IEEE 754 standartiga asoslangan registrlar va buyruqlar to‘plamlariga egadir. Intel Core i7 buyruqlarining tarkibiga birinchi navbatda kriptografik amallarni bajarish uchun mo‘ljallangan yangi buyruqlar qo‘shilgan. Intel Core i7 protsessori tarkibida 2-tadan 6-tagacha yadro bo‘lgan holda ishlab chiqarilishi mumkin. Unda ham Pentium 4 protsessoriga o‘xshab bir nechta apparat oqimlarni bir vaqtda faollashtirib ishlash mumkin bo‘lgan – giperoqimli texnologiyadan foydalanilgan. Core i7 protsessorlarida ham uch sathi kesh xotiradan foydalaniladi. Ularda ma’lumotlar va buyruqlar uchun mo‘ljallangan alohidaalohida qilib ishlangan, har biri 32 Kbayt hajmga ega birinchi sath (L1) kesh xotiralari mavjud. Har bir yadro o‘zining 256 Kbaytli ikkinchi sath (L2) kesh xotirasiga ega. Hajmi 4 Mbaytdan 15 Mbaytgacha bo‘lishi mumkin uchinchi sath (L3) kesh xotirasidan barcha yadrolar birgalikda foydalanadilar. Intel Core i7 protsessori tomoning uzunligi 37,5 mm bo‘lgan kvadrat shaklidagi LGA korpusiga joylashtirilgan
Avvalgi paragraflarda ko‘rib o‘tilgan buyruqlar sathidagi parallellik asosida qurilgan – konveyerli va superskalyar arxitekturali protsessorlar kompyuterlarning ishlash tezliklarini, ya’ni kompyuterning ish unumini yoki unumdorligini odatda 5- 10 barobar oshirish imkonini berar ekan. Kompyuterlar unumdorligini 50, 100 barobar va undan ko‘proq oshirish uchun – bir nechta protsessorlardan iborat kompyuterlarni yoki bir nechta kompyuterlardan iborat kompyuter tizimlarini yaratish kerak ekan. Ushbu sohaga oid adabiyotlarda - tizim iborasi, bir nechta kompyuterlardan iborat kompyuterlar jamlanmasiga nisbatangina emas, balki bir nechta protsessorlardan iborat kompyuterga nisbatan ham ishlatiladi. Hozirda bunday kompyuterlarni – ko‘p yadroli protsessorga ega kompyuterlar yoki tizimlar deb atalmoqda. Ushbu paragrafda ana shu xildagi kompyuterlarning tuzilish asoslari bilan tanishib chiqamiz [1,4,5,32]. Matritsali kompyuterlar. Fizika va texnika fanlarida echilishi kerak bo‘lgan masalalarda – matritsalar shaklidagi massivlar yoki turli xil tartiblangan strukturalar ustida amallar bajarish talab etiladi. Ko‘p hollarda ana shu xildagi to‘plamlar tarkibiga kirgan turli ma’lumotlar to‘plamlari ustida - bir vaqtda bir xil hisoblashlarni bajarish kerak bo‘ladi.
Bunday hisoblashlarni bajarish uchun yaratilgan dasturlarning tartiblanganligi va strukturalanganligi, ularning alohidaalohida bo‘laklarini parallel tarzda bajarish bilan hisoblashlarni anchagina tezlashtirish mumkin ekan. Katta-katta ilmiy dasturlarni bajarilishini tezlashtirishning ikki xil sxemasi mavjud: 1.Bitta protsessorni kengaytirish. 2.Hisoblashlarni bajaruvchi ko‘p protsessorlardan foydalanish. 131 Birinchi sxema asosida qurilgan protsessorlar matritsali va vektorli protsessorlar deb ataladi. Bunday protsessorlar asosida qurilgan kompyuterlar esa matritsali kompyuterlar deb ataladi. Matritsali protsessor (Array processor) deganda – bir vaqtda ko‘p sonli ma’lumotlar, ya’ni matritsaning elementlari ustida, bir-xil ketma-ketlikdan iborat buyruqlarni, ya’ni bir hil amalni bajaradigan ko‘p sonli protsessorlar tushuniladi. Ushbu g‘oya asosida qurilgan dastlabki kompyuter, 1972 yili AQSHning Illinoys universitetida qurilgan ILLIAC IV kompyuteri hisoblanadi. Rejaga asosan bu kompyuter protsessori, har birida 8x8 o‘lchamdagi matritsa shaklida joylashtirilgan 64-tadan protsessori bo‘lgan 4-ta kvadrantdan iborat bo‘lishi kerak edi. Jami 64x4 = 256-ta protsessor
Har bir kvadrant alohida boshqarish blokiga ega bo‘lib, bu bloklar kvadrant tarkibidagi protsessorlarga bir xil buyruqlarni jo‘natib turgan. Kvadrant tarkibiga kirgan protsessorlarning har biri o‘ziga tegishli bo‘lgan xotiradan olingan ma’lumotlardan foydalangan. Bunday kvadrant yordamida bir sekundda suriluvchi nuqtali sonlar ustida 50 mln. amal bajrishga erishilgan. To‘rtta kvadrant bilan esa, sekundiga 1 mlrd. amal bajarish ko‘zda tutilgan. Biroq tarkibida to‘rtta kvadrantdan iborat bo‘lgan, jami 256-ta protsessorli matritsali protsessorni, ya’ni ko‘p yadroli protsessorni qurish anchagina mablag‘ talab qilganligi sababli, ILLIAC IV 132 kompyuteri protsessorining 64-ta protsessordan iborat bo‘lgan – bitta kvadrantli varianti ishlab chiqilgan halos (3.24-rasm). Fon-neyman arxitekturasidan anchagina farq qiladigan ushbu arxitektura, Flin klassifikatsiyasiga asosan SIMD (Single Instruction-stream Multiple Data-stream) ko‘p ma’lumotlar oqimiga ega bitta buyruqlar oqimi arxitekturasi deb ataladi (rus tilida - odin potok komand s neskolьkimi potokami dannыx).
Ko‘p protsessorli kompyuter hisoblangan vektor protsessorli (vector processor) kompyuterga misol qilib - Cray Research firmasi tomonidan ishlab chiqarilgan Cray-1 (1974 yil) superkompyuterini keltirish mumkin. Matritsali va vektor protsessorlarni qurishda ishlatilgan tamoillardan zamonaviy kompyuterlar protsessorlarini ishlab chiqishda ham foydalanilmoqda. Ular asosida Pentium oilasi mansub protsessorlarning buyruqlari to‘plamlariga kiritilgan MMX va SSE-buyruqlari ishlab chiqilgan. MMX (Multi Media eXtension) - tovush va video ma’lumotlarni ishlash tezligini oshiruvchi buyruqlar to‘plami. SSE (Streaming SIMD Extensions) – multimedia ma’lumotlarni oqimlar tarzida ishlovchi qo‘shimcha buyruqlar to‘plami. Bu buyruqlar to‘plamlari yordamida multimediali dasturlarning tezkor bajarilishi amalga oshirilmloqda.
|
| |
