Hisoblash mashinalari va tizimlarining arxitekturasi tushunchasi

ma’lumotlarni ishlash ketma-ketligini, ya’ni ma’lumotlar traktini
shakllantiradi (1.6-rasm). Ma’lumotlar trakti quyidagicha ishlaydi – bitta yoki ikkita registrlar tanlanadi, arifmetik mantiqiy qurilma ular yordamida qandaydir amalni, masalan – inkorlash, qo‘shish, ayrish yoki boshqa bir amalni bajaradi, so‘ngra natija tanlangan registrlardan biriga joylashtiriladi.
Ba’zi kompyuterlarda (protsessorlarda) ma’lumotlar trakti –
mikroprogramma (mikrodastur) deb nomlangan maxsus dastur tomonidan nazorat qilinadi. Boshqa xil kompyuterlarda esa ma’lumotlar trakti – apparat vositalar tomonidan nazorat qilinadi. Hozirda ishlab chiqarilayotgan kompyuterlarda ma’lumotlar trakti - odatda apparat vositalar tomonidan nazorat qilinadi. Shuning uchun birinchi sathning nomi – mikroarxitektura sathi deb nomlangan. Ma’lumotlar trakti dasturiy ta’minoti tomonidan nazorat qilinadigan kompyuterlarda, mikrodastur deganda – ikkinchi sath buyruqlarining interpretatori, ya’ni amalga oshiruvchisi tushuniladi. Mikrodastur xotiradan buyruqlarni chaqirib oladi va ularni ma’lumotlar traktidan foydalangan holda ketma-ket bajaradi. Masalan: ADD – qo‘shish buyrug‘ini bajarish uchun, u avval xotiradan chaqirib olinadi, unda ishtirok etadigan operandalar, ya’ni qo‘shiluvchilar registrlarga joylashtiriladi, arifmetik-mantiqiy qurilma yig‘indini hisoblaydi va natija xotiraga yoziladi. Ma’lumotlar trakti apparat ta’minoti tomonidan nazorat qilinadigan kompyuterlarda ham, xuddi shunday muolaja amalga oshiriladi, ammo bunda ikkinchi sath buyruqlarini amalga oshiruvchi, ya’ni interpretatsiya qiluvchi mikrodastur bo‘lmaydi.
Ikkinchi sath – buyruqlar to‘plami arxitekturasi sathi deb ataladi.
Kompyuter ishlab chiqaruvchi har bir firma, o‘z kompyuterida ishlatilgan
protsessorga mos mashina tiliga oid qo‘llanma ham taqdim etadi. U tavsifi
keltirilgan buyruqlar to‘plami interpretator-mikrodastur yoki apparat
ta’minoti tomonidan bajarilishi va bu sathga oid ma’lumotlardan iborat
bo‘ladi.
Uchinchi sath – operatsion tizim sathi. Ushbu sath gibrid sath
hisoblanadi. Operatsion tizim sathining bunday deb atalishiga sabab, uning tilidagi ko‘pchilik buyruqlar, undan pastroqda joylashgan buyruqlar to‘plami arxitekturasi sathida ham, mavjuddir. Biron bir sathga tegishli buyruqlar, boshqa bir sathda ham ifodalanishi va ishlatilishi mumkin. Operatsion tizim sathi ba’zi bir qo‘shimcha xususiyatlarga ega. Bu – unda xotiraning boshqacha tashkil qilinganligi, bir vaqtda ikki va undan ortiq dasturlarni bajara olish imkoniyatining borligi, hamda operatsion tizim
sathining yangi buyruqlar to‘plamiga ega ekanligi xususiyatlaridir.

1.6-rasm. Fon-neyman mashinasining ma’lumotlar trakti.
To‘rtinchi va beshinchi sathlar – dasturchilar uchun ishlab
chiqilgan quyi va yuqori sath tillaridan iboratdir. To‘rtinchi sath - turli xil
protsessorlar uchun ishlab chiqilgan turli xil assembler tillaridan iborat
bo‘ladi. Beshinchi sath esa amaliy dasturchilar uchun mo‘ljallangan yuqori sath tillari - C, C++, Java kabi tillardan tashkil topgan bo‘ladi. Kompyuter tuzilishini ko‘p sathli ko‘rinishda ifodalanishi va sathlarga oid muhokamalarni shu erda to‘xtatib, kompyuter arxitekturasini
o‘rganishda muhim hisoblangan ba’zi bir xulosalarni keltirib o‘tamiz.
SHunday qilib, hozirgi kompyuterlar bir-nechta sathlarning ierarxik
tuzilishi shaklida loyihalanadi va ishlab chiqariladi. Har bir sath turli xil
ob’ektlarning va amallarning ma’lum bir abstraksiyasini, ya’ni ma’lum
darajadagi ko‘rinishini ifoda etadi. Kompyuterlar tuzilishini bunday
o‘rganish bilan biz, murakkab bo‘lgan jihatlarni tushunish uchun, nisbatan soddaroq ko‘rinishda ifodalash va tushunish imkoniyatiga ega bo‘lamiz. Yuqorida keltirilgan har bir sathga tegishli bo‘lgan ma’lumotlar, amallar va tavsiflar xillarining to‘plami arxitektura deb ataladi.
Arxitektura - kompyuterni qanday dasturlanishi, ishlanishi va ishlatilishi kabi jihatlariga bog‘liq tushuncha hisoblanadi. Masalan, biron-bir dasturni yozish va ishlatish uchun zarur bo‘ladigan xotiraning xajmi haqidagi ma’lumot - bu arxitekturaning bir qismidir. Ushbu xotiraning qanday ishlab chiqilganligi, ya’ni unda qo‘llanilgan texnologiya esa arxitekturaning bir qismi hisoblanmaydi. Kompyuterning yoki kompyuter tizimining dasturiy elementlarini loyihalash usullarini o‘rganish bilan biz, kompyuter arxitekturasini o‘rganamiz. Amaliyotda kompyuter arxitekturasi va kompyuterni tashkil qilish degan iboralar sinonim iboralar sifatida qo‘llaniladi.

2. HISOBLASH MASHINALARINING SINFLANISHI, FLINN TIZIMI

Ba'zi eng mashhur tasniflarni ko'rib chiqamiz:
Ishlash tamoyiliga muvofiq. Bu erda kompyuterlarni bo'lish mezoni ular ishlaydigan axborotni taqdim etish shaklidir.
1. analog (AVM) - uzluksiz ishlaydigan kompyuterlar, uzluksiz (analog) shaklda taqdim etilgan ma'lumotlar bilan ishlaydi, ya'ni. ba'zi jismoniy miqdorlarning uzluksiz qiymatlari ko'rinishida (ko'pincha elektr kuchlanishi).
Analog kompyuterlar juda oddiy va ulardan foydalanish oson; ularni hal qilish uchun dasturlash vazifalari, qoida tariqasida, mashaqqatli emas; masalalarni yechish tezligi operatorning iltimosiga ko'ra o'zgaradi va o'zboshimchalik bilan katta (raqamli kompyuterdan ko'proq) bo'lishi mumkin, lekin muammolarni hal qilishning aniqligi juda past (nisbiy xato 2-5%).murakkab mantiqni talab qiladi.
2. raqamli (kompyuter) - diskret harakatdagi kompyuterlar, diskret, to'g'rirog'i, raqamli shaklda taqdim etilgan axborot bilan ishlaydi.
3. gibrid (GHM) - raqamli va analog ko'rinishda taqdim etilgan ma'lumotlar bilan ishlaydigan kombinatsiyalangan kompyuterlar; ular AVM va raqamli kompyuterning afzalliklarini birlashtiradi. Murakkab yuqori tezlikdagi texnik komplekslarni boshqarish muammolarini hal qilish uchun GVM dan foydalanish maqsadga muvofiqdir. Diskret ma'lumotlarning elektr tasviriga ega bo'lgan eng ko'p qo'llaniladigan raqamli kompyuterlar elektron raqamli kompyuterlar bo'lib, ularning raqamli tabiati haqida gapirmasdan, odatda oddiygina elektron kompyuterlar (kompyuterlar) deb ataladi.
MAQSADIGA MUVOFIQ

1. 
   universal (umumiy maqsadli) - turli xil texnik masalalarni: iqtisodiy, matematik, informatsion va boshqa muammolarni hal qilish uchun mo'ljallangan, algoritmlarning murakkabligi va qayta ishlanayotgan ma'lumotlarning katta miqdori bilan tavsiflanadi. Ular ommaviy hisoblash markazlarida va boshqa kuchli hisoblash tizimlarida keng qo'llaniladi.
   
2. 
   muammoga yo'naltirilgan - qoida tariqasida, texnologik ob'ektlarni boshqarish bilan bog'liq bo'lgan torroq vazifalarni hal qilishga xizmat qiladi; nisbatan kichik hajmdagi ma'lumotlarni ro'yxatga olish, to'plash va qayta ishlash; nisbatan oddiy algoritmlar yordamida hisob-kitoblarni bajarish; ular asosiy kompyuterlarga nisbatan cheklangan apparat va dasturiy resurslarga ega. Muammoga yo’naltirilgan kompyuterlarga, xususan, boshqaruvchi hisoblash tizimlarining barcha turlari kiradi
   
3. 
   ixtisoslashtirilgan - tor doiradagi vazifalarni hal qilish yoki qat'iy belgilangan funktsiyalar guruhini amalga oshirish uchun ishlatiladi. Kompyuterlarning bunday tor yo'nalishi ularning tuzilishini aniq ixtisoslashtirishga, ularning murakkabligi va narxini sezilarli darajada kamaytirishga imkon beradi, shu bilan birga ularning ishlashining yuqori ishlashi va ishonchliligi saqlanib qoladi. Ixtisoslashgan kompyuterlarga, masalan, maxsus maqsadlar uchun dasturlashtiriladigan mikroprotsessorlar kiradi; individual oddiy texnik qurilmalar, birliklar va jarayonlar uchun mantiqiy boshqaruv funktsiyalarini bajaradigan adapterlar va kontrollerlar; kompyuter tizimi tugunlarining ishlashini muvofiqlashtirish va o'zaro bog'lash uchun qurilmalar.
   

hajmi va funksionalligi bo'yicha.
1. super-katta (superkompyuter)
2. katta
3. kichik
4. mini
5. o'ta kichik (mikrokompyuter)
Superkompyuterlar qatoriga sekundiga yuz millionlab – o‘nlab milliard operatsiyalar tezligiga ega kuchli ko‘p protsessorli kompyuterlar kiradi. Superkompyuterlar murakkab va yirik ilmiy muammolarni (meteorologiya, gidrodinamika va h.k.) yechishda, boshqaruvda, razvedkada, markazlashtirilgan axborotni saqlashda va hokazolarda foydalaniladi. Superkompyuterlar arxitekturasi hisob-kitoblarni parallellik va konveyrli g'oyalariga asoslanadi.
Bu mashinalarda shunga o'xshash ko'plab operatsiyalar parallel ravishda, ya'ni bir vaqtning o'zida amalga oshiriladi (bu multiprocessing deb ataladi). Shunday qilib, barcha vazifalar uchun juda yuqori ko'rsatkichlar ta'minlanmaydi, faqat parallel ravishda bajarilishi mumkin bo'lgan vazifalar uchun.
Konveyrni qayta ishlash nima? Taqqoslaylik - konveyerning har bir ish joyida ishlab chiqarish jarayonining bir bosqichi amalga oshiriladi va barcha ish joylarida bir vaqtning o'zida turli xil mahsulotlar turli bosqichlarda qayta ishlanadi. Ushbu tamoyilga ko'ra, superkompyuterning arifmetik-mantiqiy birligi tartibga solinadi. Superkompyuterlarning o'ziga xos xususiyati ko'p o'lchovli raqamli ob'ektlar - vektorlar va matritsalar bilan operatsiyalarni parallel bajarish uchun uskunalar bilan jihozlangan vektor protsessorlari. Ularda o'rnatilgan vektor registrlari va parallel konveyrlarni qayta ishlash mexanizmi mavjud. Agar an'anaviy protsessorda dasturchi vektorning har bir komponenti bo'yicha operatsiyalarni navbatma-navbat bajarsa, vektor protsessorida u darhol vektor buyruqlarini beradi. Vektor apparati juda qimmat, chunki u vektor registrlari uchun juda tez xotirani talab qiladi.
Vektor-konveyrli ma'lumotlarni qayta ishlash tizimi bilan bir qatorda alohida sonlar yoki sonlar juftlari ustida oddiy arifmetik amallarni bajarishga asoslangan skalyar tizim ham mavjud. To'g'rirog'i, skaler ma'lumotlarni qayta ishlashdan foydalanadigan tizimlar unumdorligi bo'yicha superkompyuterlardan pastroq, ammo ular yuqori unumdor hisoblash tizimlariga xos tendentsiyalarni namoyon etadi: protsessorlar o'rtasida katta vazifalarni parallellashtirish zarurati.
Oddiy superkompyuter modeli taxminan quyidagi xususiyatlarga ega bo'lishi kerak:
tezligi taxminan 100 000 MFLOPS bo'lgan yuqori parallel ko'p protsessorli hisoblash tizimi;
hajmi: RAM 10 GB, disk xotirasi 1-10 TB (1 1000 GB);
razryadi: 64; 128 bit
Yuqori parallel MPVS bir nechta navlarga ega:
o protsessorlar qayta ishlangan ma'lumotlarning ketma-ket oqimida bir vaqtning o'zida turli operatsiyalarni bajaradigan magistral (konveyr) MPVS; qabul qilingan tasnifga ko'ra, bunday MPCS ko'p buyruqlar oqimi va bitta ma'lumotlar oqimi (MISD yoki MISD - Multiple Instruction Single Data) bo'lgan tizimlarga tegishli;
vektor MPVS, unda barcha protsessorlar bir vaqtning o'zida turli ma'lumotlar bo'yicha bitta ko'rsatmani bajaradi - bir nechta ma'lumotlar oqimiga ega bo'lgan yagona ko'rsatma oqimi (SIMD yoki SIMD - Single Instruction Multiple Data);
matritsa MPVS, unda MPlar bir vaqtning o'zida qayta ishlangan ma'lumotlarning bir nechta ketma-ket oqimlarida turli operatsiyalarni bajaradi - bir nechta ma'lumotlar oqimiga ega bo'lgan ko'p buyruq oqimi (MKMD yoki MIMD - Multiple Instruction Multiple Data).
Superkompyuterda MPCS arxitekturasining barcha uchta varianti qo'llaniladi:
· MIMD strukturasi klassik versiyada (masalan, Burroughs BSP superkompyuterida);
parallel quvur liniyasi modifikatsiyasi, aks holda, MMISD, ya'ni. multiprotsessorli (Multiple) MISD-arxitekturasi (masalan, Elbrus 3 superkompyuterida);
· parallel-vektorli modifikatsiya, aks holda, MMISD, ya'ni. multiprotsessorli SIMD arxitekturasi (masalan, Cray 2 superkompyuterida).
MSIMD arxitekturasi eng yuqori samaradorlikni ko'rsatdi, shuning uchun u ko'pincha zamonaviy superkompyuterlarda qo'llaniladi (Cray, Fujitsu, NEC, Hitachi va boshqalar superkompyuterlari).
Birinchi superkompyuter 1960 yilda o’ylab topilgan va 1972 yilda yaratilgan (20 MFLOPS unumdorligi bilan ILLIAC IV mashinasi) va 1974 yildan boshlab superkompyuterlarni ishlab chiqishda yetakchilikni Cray Research kompaniyasi egalladi, u Cray 1 kompyuterini chiqardi. 160 MFLOPS va 64 MB operativ xotiraning ishlashi va 1984 yilda MSIMD arxitekturasini to'liq amalga oshirgan va superkompyuterlarning yangi avlodining paydo bo'lishini belgilagan Crau 2 kompyuteri. Crau 2 ishlashi - 2000 MFLOPS, RAM - 2 GB. Bu klassik nisbatdir, chunki kompyuter resurslarini muvozanatlash mezoni protsessor ishlashining har bir MFLOPS kamida 1 MB RAMga mos kelishi kerak.
Hozirda dunyoda oddiy ofis Cray EL dan kuchli Cray 3, Cray 4, CrayY-MP C90 Cray Research, Control Datadan Cyber ​​205, NEC dan SX-3 va SX-X gacha bo'lgan bir necha ming superkompyuterlar mavjud. , Fujitsu13 (Yaponiya) dan VP 2000, Siemens (Germaniya) dan VPP 500 va boshqalar, sig'imi bir necha o'n minglab MFlOPS.
Chet elda yirik kompyuterlar ko'pincha asosiy kompyuterlar (Mainfreme) deb ataladi. Mainfreymlar odatda quyidagi xususiyatlarga ega kompyuterlardir:
· unumdorlik 10 MIPS dan kam bo'lmagan;
sig'imi 64 dan 1000 MB gacha bo'lgan asosiy xotira;
kamida 50 GB tashqi xotira;
· ko'p foydalanuvchili ish rejimi (bir vaqtning o'zida 16 dan 1000 foydalanuvchigacha xizmat qiladi).
Mainfreymlar hanuzgacha kun bo'yi uzluksiz ishlashni ta'minlaydigan eng kuchli (superkompyuterlarni hisobga olmaganda) umumiy maqsadli hisoblash tizimlari bo'lib qolmoqda. Ular bir yoki bir nechta protsessorlarni o'z ichiga olishi mumkin, ularning har biri, o'z navbatida, vektor soprotsessorlari bilan jihozlangan bo'lishi mumkin (superkompyuterning ishlashi bilan operatsiyalarni tezlatuvchi). Bizning fikrimizcha, asosiy kompyuterlar hali ham suvni sovutish va konditsioner tizimlari bilan jihozlangan maxsus jihozlangan xonalarni talab qiladigan katta mashinalar bilan bog'liq. Biroq, bu mutlaqo to'g'ri emas. Elementlarni loyihalash bazasi sohasidagi taraqqiyot asosiy qurilmalarning o'lchamlarini sezilarli darajada kamaytirish imkonini berdi. Ikki pallali suv sovutish tizimini talab qiladigan og'ir yuk mashinalari bilan bir qatorda sovutish uchun majburiy havo ventilyatsiyasini talab qiladigan kamroq kuchli modellar va blok-modulli asosda qurilgan va maxsus xonalar va konditsionerlarni talab qilmaydigan modellar mavjud.
Mainfreymlarning asosiy etkazib beruvchilari taniqli kompyuter kompaniyalari IBM, Amdahl, ICL, Siemens, Nixdorf va boshqalardir, ammo etakchi rol IBMga tegishli. Bu 1964 yilda chiqarilgan IBM / 360 tizimining arxitekturasi va uning keyingi avlodlari namuna bo'ldi. Mamlakatimizda ko'p yillar davomida ushbu tizimning mahalliy analogi bo'lgan ES kompyuter seriyali mashinalari ishlab chiqarildi. Arxitektura nuqtai nazaridan, asosiy kompyuterlar yuqori tezlikdagi ma'lumotlar uzatish liniyalari bilan o'zaro bog'langan umumiy xotiraga ega bo'lgan bir yoki bir nechta markaziy va periferik protsessorlarni o'z ichiga olgan ko'p protsessorli tizimlardir. Bunda asosiy hisoblash yuki markaziy protsessorlarga tushadi va periferik protsessorlar (IBM terminologiyasida – selektor, blok-multipleks, multipleks kanallar va teleprotsessorlar) periferik qurilmalarning keng doirasi bilan ishlashni ta’minlaydi.
Ular keng toifadagi ilmiy va texnik muammolarni hal qilish uchun mo'ljallangan va murakkab va qimmat mashinalardir. Ulardan kamida 200 - 300 ish o'rinlari bo'lgan katta tizimlarda foydalanish tavsiya etiladi. Ma'lumotni asosiy kompyuterda markazlashtirilgan qayta ishlash mijoz-server yondashuvi bilan taqsimlangan ishlov berishdan taxminan 5-6 baravar arzon. IBM kompaniyasining taniqli S/390 asosiy kompyuteri odatda kamida uchta protsessor bilan jihozlangan. Onlayn xotiraning maksimal hajmi 342 terabaytga etadi. Uning protsessorlarining ishlashi, kanallarning o'tkazish qobiliyati, operativ saqlash hajmi 20 dan oraliqda ish o'rinlari sonini ko'paytirish imkonini beradi. Ular keng toifadagi ilmiy va texnik muammolarni hal qilish uchun mo'ljallangan va murakkab va qimmat mashinalardir. Ulardan kamida 200 - 300 ish o'rinlari bo'lgan katta tizimlarda foydalanish tavsiya etiladi. Ma'lumotni asosiy kompyuterda markazlashtirilgan qayta ishlash mijoz-server yondashuvi bilan taqsimlangan ishlov berishdan taxminan 5-6 baravar arzon. IBM kompaniyasining taniqli S/390 asosiy kompyuteri odatda kamida uchta protsessor bilan jihozlangan. Onlayn xotiraning maksimal hajmi 342 terabaytga etadi. Uning protsessorlarining ishlashi, tarmoqli kengligi kanallari, operativ saqlash hajmi protsessor platalari, operativ xotira modullari va disk drayverlarini oddiygina qo'shish orqali 20 dan 200 000 gacha oraliqdagi ish o'rinlari sonini oshirish imkonini beradi. Bitta vazifani bajarish uchun bir xil operatsion tizim ostida o'nlab asosiy kompyuterlar birgalikda ishlashi mumkin.
Serverlar ko'pincha superkompyuterlar deb ataladi.
Server - bu kompyuter tarmoqlaridagi kuchli kompyuter bo'lib, unga ulangan kompyuterlarga xizmat ko'rsatish va boshqa tarmoqlarga kirish imkonini beradi.
Maqsadga qarab, serverlarning quyidagi turlari aniqlanadi:
Ilova serveri kompyuter tarmog'ining barcha stansiyalaridan kelgan so'rovlarni qayta ishlaydi va ularga umumiy tizim resurslariga (ma'lumotlar bazalari, dasturiy ta'minot kutubxonalari, printkramlar, fakslar va boshqalar) kirishni ta'minlaydi.
Fayl serveri - ma'lumotlar bazalari bilan ishlash va unda saqlangan axborot fayllaridan foydalanish.
Arxivlash serveri - yirik multiservis tarmoqlarida ma'lumotlarni zaxiralash uchun. U 5 Gb gacha bo'lgan olinadigan patronli lenta drayvlaridan (streamerlardan) foydalanadi. Odatda ulangan serverlar va ish stantsiyalaridan ma'lumotlarni har kuni avtomatik arxivlashni amalga oshiradi.
Faks-server - bir nechta faks-modem kartalari bilan, ma'lumotlarni uzatish paytida ruxsatsiz kirishdan maxsus himoyalangan, elektron faksni saqlash tizimi bilan samarali multicast faks aloqasini tashkil qilish uchun.
Pochta serveri faks serveri bilan bir xil, lekin elektron pochta qutilari bilan elektron pochtani tashkil qilish uchun.
Chop etish serveri - tizim printerlaridan samarali foydalanish uchun.
Telekonferentsaloqa serveri - bu foydalanuvchilarga telekonferentsiya va yangiliklar bilan xizmat ko'rsatish dasturiga ega bo'lgan kompyuter, shuningdek, video tasvirni avtomatik qayta ishlash tizimiga ega bo'lishi mumkin va hokazo.
Har qanday kompyuter, agar siz unga tegishli tarmoq dasturini o'rnatsangiz, serverga aylanishi mumkin. Bundan tashqari, bitta kompyuter bir vaqtning o'zida bir nechta funktsiyalarni bajarishi mumkin - masalan, pochta serveri, yangiliklar serveri, dastur serveri va boshqalar.
Mainfreymlardan samarali foydalanishning asosiy yo'nalishlari ilmiy-texnikaviy muammolarni hal qilish, axborotni paketli qayta ishlash bilan hisoblash tizimlarida ishlash, katta ma'lumotlar bazalari bilan ishlash, kompyuter tarmoqlari va ularning resurslarini boshqarishdir. Oxirgi yo'nalish - kompyuter tarmoqlarida yirik serverlar sifatida asosiy kadrlardan foydalanish ko'pincha mutaxassislar tomonidan eng dolzarblari orasida qayd etiladi.
Kichik kompyuterlar (minikompyuterlar) - ishonchli, arzon va foydalanishda qulay kompyuterlar, asosiy kadrlardan bir oz pastroq imkoniyatlarga ega Mini - kompyuterlar (va ulardan eng kuchlisi supermini - kompyuterlar) quyidagi xususiyatlarga ega:
ishlash - 100 MIPS gacha;
· asosiy xotira hajmi - 4-512 MB;
· disk xotirasining sig'imi - 2-100 GB;
qo'llab-quvvatlanadigan foydalanuvchilar soni 16-512.
Mini-kompyuterlarning barcha modellari integral mikrosxemalar, 16-, 32-, 64-bitli mikroprotsessorlarning mikroprotsessorlari majmualari asosida ishlab chiqilgan. Ularning asosiy xususiyatlari quyidagilardan iborat: muayyan dastur sharoitida ishlashning keng doirasi, kiritish-chiqarish ma'lumotlarining aksariyat tizim funktsiyalarini apparat bilan amalga oshirish, mikroprotsessorli va ko'p mashinali tizimlarni oddiy amalga oshirish, uzilishlarni qayta ishlashning yuqori tezligi, ma'lumotlar formatlari bilan ishlash qobiliyati. turli uzunliklar.
Mini-kompyuterlarning afzalliklari quyidagilardan iborat: katta modullikka ega o'ziga xos arxitektura, asosiy kompyuterlarga qaraganda yaxshiroq ishlash / narx nisbati va hisob-kitoblarning yuqori aniqligi.
Mini-kompyuterlar boshqaruv hisoblash tizimlari sifatida foydalanishga qaratilgan. Bunday komplekslar uchun an'anaviy periferik qurilmalarning keng assortimenti o'zgaruvchan tuzilishga ega hisoblash tizimlarini amalga oshirishni ta'minlaydigan protsessorlararo aloqa birliklari bilan to'ldiriladi.
Jarayonni boshqarish uchun mini-kompyuterlardan foydalanish bilan bir qatorda ko'p foydalanuvchili hisoblash tizimlarida, kompyuter yordamida loyihalash tizimlarida, oddiy ob'ektlarni modellashtirish tizimlarida va sun'iy intellekt tizimlarida hisob-kitoblar uchun muvaffaqiyatli qo'llaniladi.
Zamonaviy mini-kompyuterlarning ajdodini DEC (Digital Equipment Corporation - Discrete Equipment Corporation, AQSH) kompaniyasining PDP-11 kompyuterlari (Program driven Processor- dastur bilan boshqariladigan protsessor) deb hisoblash mumkin, ular bizning mahalliy mini-kompyuterlarimiz - Kichik kompyuter tizimlarining prototipi edi. SM kompyuterlari): CM 1, 2,3,4,1400,1700 va boshqalar.
Mikrokompyuterlar - bu markaziy protsessor mikroprotsessor shaklida ishlab chiqarilgan kompyuterlar.
Mikrokompyuterlarning ilg'or modellarida bir nechta mikroprotsessorlar mavjud. Kompyuterning ishlashi nafaqat ishlatiladigan mikroprotsessorning xarakteristikalari, balki operativ xotiraning sig'imi, periferik qurilmalarning turlari, dizayn echimlarining sifati va boshqalar bilan ham belgilanadi.
Mikrokompyuterlar turli murakkab masalalarni yechish vositalaridir. Ularning mikroprotsessorlari har yili quvvatni oshiradi, periferik qurilmalar esa samaradorlikni oshiradi. Ishlash - soniyada taxminan 1 - 10 million operatsiya.
Mikrokompyuterning bir turi mikrokontrollerdir. Bu boshqaruv tizimi yoki ishlab chiqarish liniyasiga o'rnatilgan mikroprotsessorga asoslangan maxsus qurilma.
Shaxsiy kompyuterlar (ShK) bir foydalanuvchi uchun mo'ljallangan va bir kishi tomonidan boshqariladigan ko'p maqsadli mikrokompyuterlardir.
Shaxsiy kompyuter quyidagi talablarga javob berishi kerak:
bir necha yuzdan 5-10 ming dollargacha;
Magnit disklarda tashqi xotiraning mavjudligi;
Operativ xotira hajmi 4 MB dan kam emas;
operatsion tizimning mavjudligi;
yuqori darajadagi tillardagi dasturlar bilan ishlash qobiliyati;
· Professional bo'lmagan foydalanuvchiga yo'naltirish (oddiy modellarda).
Noutbuk kompyuterlari odatda ofisdan tashqarida - uyda, taqdimotlarda yoki xizmat safarlarida ishlashga majbur bo'lgan biznes rahbarlari, menejerlar, olimlar, jurnalistlarga kerak bo'ladi.
Portativ kompyuterlarning asosiy turlari:
Laptop (tizza yostig'i, tizzadan tizza va tepadan). Hajmi odatdagi portfelga yaqin. Asosiy xususiyatlarga ko'ra (tezlik, xotira) u taxminan ish stoli kompyuteriga mos keladi. Endi bu turdagi kompyuterlar o'z o'rnini kichikroq kompyuterlarga bo'shatib bermoqda.
Noutebook (daftar, daftar). Hajmi jihatidan u katta formatdagi kitobga yaqinroq. Uning vazni taxminan 3 kg ni tashkil qiladi. Diplomat portfeliga mos keladi. Ofis bilan aloqa qilish uchun u odatda modem bilan jihozlangan. Noutbuklar ko'pincha CD-ROM disklari bilan jihozlangan.
Ko'pgina zamonaviy noutbuklarda standart ulagichlar bilan almashtiriladigan bloklar mavjud. Bunday modullar juda ko'p turli funktsiyalar uchun mo'ljallangan. Agar kerak bo'lsa, CD diskini, magnit diskni, zaxira batareyani yoki olinadigan qattiq diskni bir xil uyaga joylashtirishingiz mumkin. Noutbuk elektr uzilishlariga chidamli. An'anaviy elektr tarmog'idan energiya olsa ham, biron bir nosozlik bo'lsa, u bir zumda batareya quvvatiga o'tadi.
Parallel hisoblash - bu ishlar bir vaqtning o'zida bajarilishi mumkin bo'lgan diskret qismlarga bo'lingan hisoblash. Har bir qism qo'shimcha ravishda bir qator ko'rsatmalarga bo'linadi. Har bir qismdagi ko'rsatmalar bir vaqtning o'zida turli protsessorlarda bajariladi. Parallel tizimlar bir vaqtning o'zida bir nechta kompyuter resurslaridan foydalanish bilan shug'ullanadi, ular bir nechta protsessorli bitta kompyuterni, parallel ishlov berish klasterini yaratish uchun tarmoq orqali ulangan bir nechta kompyuterlarni yoki ikkalasining kombinatsiyasini o'z ichiga olishi mumkin.
Parallel tizimlarni dasturlash bitta protsessorli kompyuterlarga qaraganda qiyinroq, chunki parallel kompyuterlar arxitekturasi shunga mos ravishda o'zgaradi va bir nechta protsessorlarning jarayonlari muvofiqlashtirilgan va sinxronlashtirilishi kerak.
Parallel ishlov berishning asosiy qismi protsessorlardir. Bir vaqtning o'zida qayta ishlanishi mumkin bo'lgan ko'rsatmalar va ma'lumotlar oqimlari soniga qarab, hisoblash tizimlari to'rtta asosiy toifaga bo'linadi:

Flinn tasnifi -

Yagona buyruqli, bitta ma'lumotli (SISD) tizimlar -
SISD hisoblash tizimi - bu bitta ma'lumot oqimida ishlaydigan, bitta buyruqni bajarishga qodir bo'lgan bir protsessorli mashina. SISD da mashina ko'rsatmalari ketma-ketlik bilan qayta ishlanadi va bu modelni qabul qiluvchi kompyuterlar xalq orasida ketma-ket kompyuterlar deb ataladi. Ko'pgina an'anaviy kompyuterlar SISD arxitekturasiga ega. Barcha ko'rsatmalar va qayta ishlanadigan ma'lumotlar asosiy xotirada saqlanishi kerak.

SISD modelidagi ishlov berish elementining tezligi kompyuterning ichki ma'lumot uzatish tezligi bilan cheklangan (bog'liq). Dominant vakili SISD tizimlari IBM PC, ish stantsiyalari.
Yagona ko'rsatma, ko'p ma'lumotli (SIMD) tizimlar -
SIMD tizimi - bu barcha protsessorlarda bir xil ko'rsatmalarni bajarishga qodir, lekin turli ma'lumotlar oqimlarida ishlaydigan ko'p protsessorli mashina. SIMD modeliga asoslangan mashinalar ilmiy hisoblash uchun juda mos keladi, chunki ular ko'plab vektor va matritsa operatsiyalarini o'z ichiga oladi. Shunday qilib, ma'lumotlar barcha qayta ishlash elementlariga (PE) uyushgan ma'lumotlar elementlariga uzatilishi mumkin

Dominant vakili SIMD tizimlari Crayning vektor ishlov berish mashinasidir.

Ko'p buyruqli, bitta ma'lumotli (MISD) tizimlar -

MISD hisoblash tizimi ko'p protsessorli mashina bo'lib, turli xil PElarda turli ko'rsatmalarni bajarishga qodir, lekin ularning barchasi bir xil ma'lumotlar to'plamida ishlaydi.

Misol Z = sin(x)+cos(x)+tan(x)
Tizim bir xil ma'lumotlar to'plamida turli operatsiyalarni bajaradi. MISD modelidan foydalangan holda qurilgan mashinalar ko'pgina ilovalarda foydali emas, bir nechta mashinalar qurilgan, ammo ularning hech biri tijoratda mavjud emas.

Ko'p buyruqli, ko'p ma'lumotli (MIMD) tizimlar -

MIMD tizimi - bu bir nechta ma'lumotlar to'plamida bir nechta ko'rsatmalarni bajarishga qodir bo'lgan ko'p protsessorli mashina. MIMD modelidagi har bir PE alohida ko'rsatmalar va ma'lumotlar oqimlariga ega; shuning uchun ushbu model yordamida qurilgan mashinalar har qanday turdagi ilovalarga qodir. SIMD va MISD mashinalaridan farqli o'laroq, MIMD mashinalaridagi PElar asinxron ishlaydi.

MIMD mashinalari umumiy xotiraga ega MIMD va taqsimlangan xotira MIMD ga PE larning asosiy xotiraga ulanish usuliga ko‘ra keng toifalarga bo‘linadi.

Umumiy xotira MIMD modelida (bir-biriga mahkam bog'langan ko'p protsessorli tizimlar) barcha PElar bitta global xotiraga ulangan va ularning barchasi unga kirish huquqiga ega. Ushbu modeldagi PE o'rtasidagi aloqa umumiy xotira orqali amalga oshiriladi, global xotirada saqlangan ma'lumotlarni bitta PE tomonidan o'zgartirish boshqa barcha PElarga ko'rinadi. Dominant vakili umumiy xotira MIMD tizimlari Silicon Graphics mashinalari va Sun/IBM ning SMP (Symmetric Multi-Processing).

Taqsimlangan xotira MIMD mashinalarida (boʻsh ulangan koʻp protsessorli tizimlar) barcha PElar mahalliy xotiraga ega. Ushbu modeldagi PE o'rtasidagi aloqa o'zaro ulanish tarmog'i (jarayonlararo aloqa kanali yoki IPC) orqali amalga oshiriladi. PE larni bog'laydigan tarmoq daraxtga, to'rga yoki talabga muvofiq sozlanishi mumkin.
Umumiy xotira MIMD arxitekturasini dasturlash osonroq, lekin nosozliklarga nisbatan kamroq bardoshli va taqsimlangan xotira MIMD modeliga nisbatan kengaytirish qiyinroq. Umumiy xotiradagi MIMDdagi nosozliklar butun tizimga ta'sir qiladi, bu esa har bir PEni osongina ajratib olish mumkin bo'lgan taqsimlangan modelga taalluqli emas. Bundan tashqari, umumiy xotira MIMD arxitekturalari miqyosi kamroq bo'ladi, chunki ko'proq PE qo'shilishi xotira nizosiga olib keladi. Bu har bir PE o'z xotirasiga ega bo'lgan taqsimlangan xotirada sodir bo'lmaydigan holat. Amaliy natijalar va foydalanuvchi talablari natijasida taqsimlangan xotira MIMD arxitekturasi boshqa mavjud modellardan ustundir.