|
Reja:
Parallel kompyuterlarning arxitekturasi ularning tuzilishi va ishlash
|
| bet | 24/26 | | Sana | 25.11.2023 | | Hajmi | 399,83 Kb. | | #105370 |
Bog'liq Kompyuter arxitekturasi MI 2 kis21 05 guruh Yorquljonov sherbekReja:
Parallel kompyuterlarning arxitekturasi ularning tuzilishi va ishlash
2.Parallel ishlov berish va ularning tamoyillari.
O’tgan mavzularda allaqachon parallel hisoblash tizimlarini tashkil etishning turli xil usullari aniqlangan. Bu erda vektor konveyerli kompyuterlar, ommaviy parallel va matritsali tizimlar, keng buyruqli so'zlar, maxsus protsessorlar, klasterlar, juda ko'prikli arxitekturali kompyuterlar va hokazo. Kompyuterlarga qo'ng'iroq qilishingiz mumkin. Xuddi shu ro'yxatda hali muhokama qilinmagan mimariler Masalan, sistolik massivlar yoki dataflow kompyuterlar. Shu bilan birga, tavsifning to'liqligi uchun xotira tashkil etilishi, protsessorlar o'rtasidagi muloqot topologiyasi, alohida qurilmalar ishining sinxronlashi yoki operatsiyalarni bajarish usuli kabi muhim parametrlar qo'shiladi, keyin turli xil me'morchiliklarning soni mutlaqo tushunarsiz bo'ladi. Nima uchun juda ko'p parallel arxitektura mavjud? Ularning o'zaro aloqasi qanday? Har bir me'morlikni tavsiflovchi asosiy omillar nima? Bu kabi savollarga javobni topishning o'zi kompyuter tizimlarining arxitekturasini tasniflash zaruriyatiga olib keladi. Bu yo'nalishdagi faol harakatlar M. Flynn o'tgan asrning 60- yillari oxirida tasnifi birinchi versiyasining nashr etilganidan so'ng boshlangan edi.
Yaxshi tarkibni tasniflash kompyuterni takomillashtirishning mumkin bo'lgan usullarini taklif qilishi mumkinligini inkor etmang. Masalan, qimmatbaho yoki yuqori ko'rsatkichlarga ko'ra tasniflashda noyob bo'lmagan "oq nuqta" ni topish qiyin. Biroq, dasturlarning soddaligi va moslashuvchanligi nuqtai nazaridan mumkin bo'lgan sistematikalar haqidagi aks ettirish yangi arxitekturalarni qidirish yo'nalishini aniqlash uchun juda foydali bo'lishi mumkin. M. Flinn tasnifi (M.Flynn). Ehtimol, eng erta va eng taniqli 1966 yilda M. Flynn tomonidan taklif etilgan hisoblash tizimlarining arxitekturasi tasnifi. Tasniflash oqim kontseptsiyasiga asoslangan bo'lib, u protsessor tomonidan qayta ishlangan buyruqlar yoki ma'lumotlarni ketma-ketligini anglatadi. Buyruq oqimlari va ma'lumotlar oqimlarining soniga qarab, Flynn to'rtta me'moriy klasslarni belgilaydi. SISD (Single Instruction stream / Single Data stream) - bitta buyruqlar oqimi va bitta ma'lumot oqimi .
M. Flynnning tasnifini tasvirlaydigan raqamlarda quyidagi yozuv ishlatiladi: PR bir yoki bir nechta protsessor elementlari, CU - nazorat qurilmasi, PD - ma'lumotlar xotirasi. SISD klassi, birinchi navbatda, klassik ketma-ketlikdagi mashinalar yoki muqobil ravishda Von Neumann tipidagi mashinalarni, masalan, PDP-11 yoki VAX 11/780 ni o'z ichiga oladi. Bunday mashinalarda faqat bitta buyruq buyrug'i mavjud, barcha buyruqlar ketma-ketlikda bir-biriga qayta ishlanadi va har bir buyruq bir skaler operatsiyani boshlaydi. Buyumlarning ishlash tezligini va arifmetik operatsiyaning tezligini oshirish uchun quvurlarni qayta ishlashni qo'llash muhim emas: bu ikkala CDC 6600 skalar ishlab chiqilgan qurilmalar va CDC 7600 konveyerlar bilan bu sinfga tushadi.
SISD va SIMD sinflar tasnifi.
M. Flinn SIMD (Single Instruction Stream / Multiple Data Stream) - bitta buyruqlar oqimi va bir nechta ma'lumotlar oqimi. Ushbu turdagi arxitekturalarda, oldingi sinfdan farqli o'laroq, vektorli buyruqlar bilan bir qatorda buyruqlar oqimi saqlanadi. Bu sizga bir vaqtning o'zida bir nechta ma'lumotlarda, masalan, vektor elementlari bo'yicha bitta arifmetik operatsiya qilish imkonini beradi. Vektorli operatsiyalarni bajarish usuli aniqlanmagan, shuning uchun vektor elementlarini У У SIMD ПР ; ПД qayta ishlash, ILLIAC IVda bo'lgani kabi, protsessor matritsasi yoki konveyer yordamida, masalan, SG-1 mashinasida bajarilishi mumkin. MISD (Multiple Instruction stream / Single Data stream) - bir nechta buyruqlar xaridi va bitta ma'lumotlar oqimi
Ta'rif bir xil ma'lumotlar oqimini qayta ishlaydigan ko'plab protsessorlarning arxitekturasida mavjudligini bildiradi. Biroq, Flynn ham, kompyuter arxitekturasi sohasidagi boshqa mutaxassislar ham ushbu printsipga asoslangan real-hayot hisoblash tizimining ishonchli misolini keltira oldilar. Bir qator tadqiqotchilar konveyerlarni bu sinfga havola etmoqdalar, ammo bu ilmiy jamiyatda aniq tan olinmagan. MIMD (Multiple Instruction stream / Multiple Data stream) - bir nechta buyruqlar oqimi va bir nechta ma'lumotlar oqimi.
Bu sinf komputer tizimida bir nechta buyruqlar ishlash moslamalari mavjudligini, bir kompleksga birlashtirilganligini va ularning har biri o'zining o'z navbatida buyruqlar va ma'lumotlar oqimlari bilan ishlashini ta'kidlaydi. T. Feng (T. Feng) tasnifi. 1972 yilda T.Feng ikkita oddiy xususiyatga asoslangan hisoblash tizimlarini tasniflashni taklif qildi. Birinchisi, mashinaning ko'rsatmalarini bajarishda parallel ravishda ishlov beriladigan kompyuter so'zidagi bitlarning soni. Deyarli barcha zamonaviy kompyuterlarda bu raqam mashina so'zining uzunligiga to'g'ri keladi. Ikkinchi xarakteristika ushbu hisoblash tizimi tomonidan bir vaqtning o'zida qayta ishlangan so'zlar soniga teng. Terminani biroz o'zgartirib, har qanday kompyuterning ishlashi bit qatlamlarining parallel ishlashi sifatida ifodalanishi mumkin, ularning har birida m bitlar mustaqil ravishda aylanadi. Ushbu
sharhga asoslanib, ikkinchi xarakterga bit qatlamining kengligi deyiladi.
Axborotlarga ishlov berish deyilganda, bir ‘axborot obyekti’ ustidama’lum bir algoritmlarning bajarilishi natijasida boshqa «axborot obyekti» ni shakllantirish tushuniladi. Bu jarayon axborotning turlitumanligi va hajmi ortishining asosiy vositasi hisoblanadi.
Ishlov berishning eng yuqori darajasida sonli va sonli bo’lmagan
ishlov berish usullarini ko’rsatish mumkin. Ko’rsatilgan ishlov berish
turlari “ma’lumot” tushunchasiga turlicha izoh beradi. Sonli ishlov
berishda o’zgaruvchi, vektorlar, matritsalar, ko’p o’lchovli massivlar,
o’zgarmaslar kabi obyektlar qo’laniladi. Sonli bo’lmagan ishlov
berishda obyekt sifatida fayllar, yozuvlar, maydonlar, tarmoqlar,
nisbatlar va hokazolar olinishi mumkin. Yana bir farqli tomoni shundaki, sonli ishlov berishda ma’lumotlar mazmuni katta ahamiyatga ega emas, ayni vaqtda sonli bo’lmagan ishlov berishda bizni yaxlitligicha mosligi emas, balki obyekt haqida ma’lumotlar qiziqtiradi.
Zamonaviy hisoblash texnikasi yutuqlari nuqtai nazaridan
axborotlarga ishlov berishning quyidagi turlarini ajratish mumkin:
– ketma-ket ishlov berish, bir protsessorga ega bo’lgan, an’anaviy
fon-neyman arxitekturali EHMlarda qo’laniladi;
parallel ishlov berish, EHMda bir necha protsessor bo’lganda qo’llaniladi;
konveyerli ishlov berish, turli masalalarni yechish uchun EHM
arxitekturasida ayni bir manbalardan foydalanish bilan bog’liq.
Elektron hisoblash mashinalarning mavjud arxitekturalarini
axborotga ishlov berish nuqtai nazaridan quyidagi sinflardan biriga taalluqli deb olish qabul qilingan:
|
| |
