Kafedrasi kompyuter arxitekturasi moduli bo‘yicha

Nazorat savollari

1. 
   Oqimlarni qayta ishlash
   
2. 
   Oqimli ishlov berishning apparat vositalari
   

30-Ma’ruza. Ko’p yadroli protsessorlarning arxitekturasi
Reja:
1. Ko’p yadroli protsessorlarning arxitekturasi
2. Ko'p yadroli protsessorlarning asosiy sinflari
Tayanch iboralar: ko’p yadroli protsessorlar.
Ko'p yadroli texnologiyalar keng joriy etish imkoniytlari kompyuterlar hisoblash imkoniyatlarini yangi bir ko'rinish beradi va innovatsion echimlar yaratish uchun ijodiy faoliyati portlashi hosil etadi. Mijozlar dasturlarini ishlab chiquvchilari ilgari amaliy bo'lmagan yoki amalga oshirish qiyin bo'lgan ko'p yo'nalishli dasturni qo'llashning yangi usullarini o'rganishlari mumkin. Misol uchun, muhim tizim vazifalar endi doimiy amalga oshirilishi mumkin - doimiy va faol viruslar izlash , avtomatik zaxira barcha ish fayllar saqlanishini ta'minlash aqlli tizimi monitoring ish oqimlarni, foydalanuvchi ehtiyojlarini oldindan va real vaqtda ma'lumotlarni taqdim qilish qobiliyati haqida so'rov. Ko'p yadroli mijoz shaxsiy kompyuterlarining tarqalishi bilan doimiy ravishda ishlaydigan foydali ilovalar ro'yxati o'sishda davom etmoqda. Hisoblash manbalarini talab qiladigan va " HPC- ilovalar" atamasi bilan taqqoslanishi mumkin bo'lgan bir nechta dastur turlari mavjud.
Katta ma'lumotlar fayllarini qayta ishlaydigan dasturlar:
• 2D / 3D SAPR;
• modellashtirish tizimlari, animatsiya vositalari;
• sonli tasvirni qayta ishlash vositalari;
• elektron nashriyot tizimlari;
• videolarni tahrirlash / ko'rsatish vositalari;
• kompyuter o'yinlari (mijoz kompyuterlari va serverlarida);
• qidirish / indekslash vositalari;
• oqimli media tizimlari;
• xavfsizlik va kriptografiya vositalari.
• RAM manzil maydonini ko'paytirishni talab qiladigan ilovalar :
• moliyaviy modellashtirish;
• ilmiy va texnik hisob-kitoblar;
• Ish stoli kompyuterlarining ko'plab foydalanuvchilariga yoki nozik mijozlarga xizmat ko'rsatadigan serverda ishlaydigan ilovalar.
Katta hajmdagi operatsiyalar / foydalanuvchilar bilan ishlaydigan ilovalar:
• ma'lumotlar bazasi;
• veb-serverlar;
• elektron pochta serverlari.
Agar siz ushbu amaliy sinflarni parallelizatsiya imkoniyatlari yoki ko'p oqimli rejimlarni tashkil qilish nuqtai nazaridan ko'rib chiqsangiz, siz HPC dasturlarining bo'sh joyini olishingiz mumkin. Ko'p yadroli protsessorlar ishlashni saqlab turganda energiya sarfini sezilarli darajada kamaytirishi mumkinligi ko'rsatildi. Bu, o'z navbatida, yangi amaliy yo'nalishlarni ochadi:
• ma'lumotlar bazasi;
• veb-serverlar;
• elektron pochta serverlari.
Ko'p yadroli protsessorlar ishlashni saqlab turganda energiya sarfini sezilarli darajada kamaytirishi mumkinligi ko'rsatildi. Bu, o'z navbatida, yangi amaliy yo'nalishlarni ochadi:
• past issiqlik radiatsiyasi bilan ixcham yuqori samarali qurilmalar;
• quvvat sarfi va konditsionerlikni kamaytirish uchun server xonalari;
• akkumulyator quvvati oshgan mobil kompyuterlar uchun echimlar;
• uy va ofis uchun yechimlar, avvalgi avlod protsessorlaridan foydalanishda ilgari amalga oshirish mumkin bo'lmagan.
Ko'p yadroli hisob-kitoblarga o'tish uchun asos bo'lgan energiya tejovchi ishlashni ta'minlash deyarli barcha platformalar uchun foyda keltiradi. Qo'shimcha hisoblash qobiliyatlari paydo bo'lganda, ishlab chiquvchilar ilovalarning tezkorligini oshirishdan tashqari, istiqbollarni ochadilar. Ovozli boshqaruv, IP-telefoniya va video telefoniya, yangi elektron kotiblar, Real vaqtda ma'lumotlarga kirish, ip orqali rivojlangan boshqaruv qobiliyatlari, ko'p darajali ma'lumotlarni qidirish va olish funktsiyalari — bu tezkor javob beruvchi kuchli hisoblash tizimlarining foydalanuvchilari tomonidan olinadigan imtiyozlarning bir nechtasi. Ushbu dasturiy ekotizim butunlay yangi sohalarni qamrab oladigan qo'shimcha innovatsion foydalanish modellarini joriy etishga tayyor. Ko'p yadroli protsessorlarning asosiy sinflari Ma'lumki, eng keng tarqalgan yondashuv "buyruq oqimi" va / yoki "ma'lumotlar oqimi" ni parallellashtirishdir . Ma'lumotlarni parallellashtirish - bu bir ma'lumotlar elementlarini hisoblanadigan dasturni bir necha ma'lumotlar elementlar massivi uchun ishlatiladi. Hisoblash jarayonini bir necha mustaqil vazifalarga bo'lib, har biri o'z yadrosida ishlaydi. Ko'p yadroli tizimlarni MIMD sinfining deb ataladigan tizimlariga kiritish mumkin (Multiple Instruction - Multiple Data), bunda bir nechta dastur shoxlari bir vaqtning o'zida va bir-biridan mustaqil ravishda amalga oshiriladi, ammo ma'lum bir vaqtda ma'lumotlar almashinadi. Asosan, bugungi kunda taqdim etilgan protsessorlar MIMD arxitek-turasiga ega, ammo SIMD tizimlari sifatida yaratilgan protsessorlar guruhi ham bor - bu oqim yoki grafik protsessorlar deb nomlanadi. Ko'p yadroli protsessorlar orasida biz hozirda asosan embeddet va mobil ilovalar uchun mo'ljallangan protsessorlarni ajratib ko'rsatishimiz mumkin, bunda energiya sarfini kamaytirish vositalari va usullarini ishlab chiqaruvchilarga, hisoblash yoki grafik stantsiyalarga, energiya iste'mol qilish muammolari unchalik muhim bo'lmagan protsessorlarga va hokazolarga katta e'tibor qaratildi, keng tarqalgan asosiy tarmoq - server, ish stantsiyalari va shaxsiy kompyuterlarda foydalanishga yo'naltirilgan. Ko'p yadroli protsessorlarni ularning arxitekturasi yoki yadroni tuzilishi asosida tasniflash mumkin. Yadro tuzilishi pastki darajadagi dasturlash nuqtai nazaridan muhim, dasturlarni loyihalash va optimallashtirishda, hisoblash nuqtai nazaridan protsessorning imkoniyatlarini aniqlaydi. Ko'p yadroli protsessorlar RISC yadrolariga asoslangan; albatta, CISC yadrolari bilan kuchli jarayonlarning markaziy guruhi mavjud va MISC yadrolari ham mavjud. Ko'p yadroli protsessorlarni energiya iste'moli asosida tasniflash mumkin. Ko'p yadroli protsessorlarni ishlab chiquvchilar, qoida tariqasida, protsessor ishlashi va samaradorligini oshirish vazifalariga qo'shimcha ravishda, past protsessor yukida yoki bo'sh vaqtlarda quvvatni taqsimlashni kamaytirish yoki protsessor yadrosidan hisoblash natijalarini kutish bilan shug'ullanishadi. Bu tasnif faqat darslari ajratish qulay ustida elektr iste'moli mutlaq darajasida, va sinflar bo'yicha kuch boshqarish texnikasi. Shuningdek, umumiy xotiraga kirishni va yadrolar orasidagi samarali aloqani ta'minlash kerak. Chiptali xotiraning mavjudligi va uni tashkil etish dasturlash paradigmasiga, tashqi xotiraga kirish chastotasiga ta'sir qiladi, shuningdek dasturlar va ma'lumotlar qanday sinxronizatsiya qilinishini aniqlaydi. Ko'p yadroli protsessorlar uchun dasturlarni ishlab chiquvchilar oldida turgan muammolardan biri bu yadro o'rtasida ma'lumotlarni tarqatish yoki uzatishdir. Tashqi interfeyslar protsessor va xotira, tashqi qurilmalar o'rtasidagi o'zaro ta'sirni va protsessorlar sonini ko'paytirish imkoniyatini aniqlaydi. Ko'p yadroli protsessorlarni ko'rib chiqishda ular asosan parallel tizimlar uchun qabul qilingan Flynn tasnifidan foydalanadilar, yagona farq shundaki, tugunlar yoki mashinalar bir xil chipda yoki bir xil korpusda joylashgan hisoblash yadrolari.