O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI AXBOROT TEXNOLOGIYALARI VA KOMMUNIKATSIYALARINI RIVOJLANTIRISH VAZIRLIGI MUHAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI QARSHI FILIALI “Kampyuter Injenering” FAKULTETI 3-BOSQICH 17_21 S -GURUH TALABASINING KAMPYUTER ARXITEKTURASI Bajardi: Qabul qildi: S.T.To’xtayev GANIYEV. A QARSHI-2024 1-Mustaqil ish 2-Mustaqil ish 3-Mustaqil ish 4-Mustaqil ish 5-Mustaqil ish Turli sohalar uchun mo‘ljallangan super kompyuterlar va kompyuter tizimlari. Zamonaviy kompyuterlarning protsessorlari va ularning xususiyatlari. Mobil tizimlar uchun mo‘ljallangan ko‘p yadroli protsessorlar. O‘rnatilgan tizimlarda qo‘llaniladigan zamonaviy protsessorlar. Parallel hisoblash uchun mo‘ljallangan masalalar. Super kompyuterlar va ularning xususiyatlari. Parallel hisoblashlarga asoslangan kompyuterlar va kompyuter tizimlari. Parallel kompyuterlar umumiy va ajratilgan xotirali multiprotsesosrlar va multikompyuterlar. Parallel kompyuterlarning dasturiy ta’minoti. Parallellashtirish tizimlarining arxitekturasi, MIMD arxitekturasi. Protsessorlarda qo‘llaniladigan zamonaviy parallelashtirish. Grid texnologiyasi va metahisoblash. Buyruqlar tizimi arxitekturalari. Parallelashtirish algoritmlarining samaradorligi ko‘rsatgichlari Hyper threading texnologiyasi. Multitasking va ko‘p oqimli tizimlar. Superskalyar hisoblashlar Mavzu:Parallel xisoblash uchun mo’ljallangan masalalar REJA: 1. Parallel xisoblash tizimlari 2. Parallel kompyuterlar 3. Parallel dasturlash Parallel xisoblash tizimlari Ko'p dasturlash - bir nechta dasturlarni parallel bajarish. Ko'p dasturlash sizga ularni bajarish uchun umumiy vaqtni kamaytirish imkonini beradi. 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 xisoblash tizimlari 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. Ilmiy tadqiqotlarda va yangi texnologiyalarda mavjud hisoblash tizimlarining barcha kuchini talab qiluvchi vazifalar mavjud. Mamlakatning ilmiy salohiyati ko'p jihatdan o'zining superkompyuterlari mavjudligi bilan belgilanadi. Superkompyuterning kontseptsiyasi nisbatan nuqtai nazardir. O'n yillik superkompyuterning xususiyatlari odatdagi kompyuterning xususiyatlariga mos keladi. Bugungi superkompyuterlar petafloplarda (1015 dona perimetrli operatsiyalar) o'lchovlarda ishlaydi. 2020 yilga qadar superkompyuterlarning ishlashi 1000 barobarga oshadi va eksaflopslarda o'lchov qilinadi Kompyuterlar tasniflash Kompyuterlar dunyosi miniatyura o'rnatilgan kompyuterlardan individual binolarni ishlaydigan ko'p tonna superkompyuterlarga qadar farq qiladi. Ular turli yo'llar bilan tasniflanishi mumkin. Ilmiy tadqiqotlarda va yangi texnologiyalarda mavjud hisoblash tizimlarining barcha kuchini talab qiluvchi vazifalar mavjud. Mamlakatning ilmiy salohiyati ko'p jihatdan o'zining superkompyuterlari mavjudligi bilan belgilanadi. Superkompyuterning kontseptsiyasi nisbatan nuqtai nazardir. O'n yillik superkompyuterning xususiyatlari odatdagi kompyuterning xususiyatlariga mos keladi. Bugungi superkompyuterlar petafloplarda (1015 dona perimetrli operatsiyalar) o'lchovlarda ishlaydi. 2020 yilga qadar superkompyuterlarning ishlashi 1000 barobarga oshadi va eksaflopslarda o'lchov qilinadi Kompyuterlar tasniflash Kompyuterlar dunyosi miniatyura o'rnatilgan kompyuterlardan individual binolarni ishlaydigan ko'p tonna superkompyuterlarga qadar farq qiladi. Ular turli yo'llar bilan tasniflanishi mumkin. Birinchi va eng sodda tasniflardan biri - Flynn tasniflashini ko'rib chiqing, bu ma'lumotlar kompyuterda qanday ishlashga asoslangan. Ushbu tasnifga ko'ra, barcha kompyuterlar (komp'yuter komplekslari) to'rtta sinfga bo'linadi arxitekturali kompyuterlar: SISD (Single Instruction stream - yagona ma'lumotlar oqimi) - bitta ma'lumot oqimi - bitta ma'lumot oqimidir. Bu sinf, programma buyruqlar ketma-ket bajarilganda, keyingi ma'lumotlar elementini qayta ishlashda von Neumann arxitekturasiga ega oddiy "ketma-ket" kompyuterlarni o'z ichiga oladi SIMD (bitta yo'riqnoma oqimi - bir nechta ma'lumotlar oqimi) - bitta buyruq xartasi - bir nechta ma'lumotlar oqimi. Vektorli va matritsali protsessorlarga ega kompyuterlar ushbu turga tegishli: MISD (bir nechta yo'riqnoma oqimi - yagona ma'lumotlar oqimi) - bir nechta buyruqlar oqimi - bitta ma'lumot oqimi. Ushbu turdagi ma'lumotlarni o'tkazishning konveyer turiga ega kompyuterlar bo'lishi mumkin. Biroq, ko'pchilik bunday kompyuterlarning birinchi turiga havola etilishiga va MISD klassi kompyuterlari hali yaratilmaganligiga ishonishadi. Ko'p yo'riqnomalar oqimi (ko'p ma'lumotli oqim) - bir nechta buyruqlar oqimi - ko'p ma'lumotli oqimlar. MIMD klassi juda keng va bugungi kunda juda ko'p turli xil me'morchilikning ko'plab kompyuterlari unga kiradi. Shuning uchun, MIMD klassiga tegishli bo'lgan kompyuterlarni aniqroq tasniflash imkonini beradigan boshqa tasniflashlar taklif etiladi.MIMD sinfidagi kompyuterlarning batafsil tasnifini ko'rib chiqamiz. Biz faqat kompyuterlarni uchta sinfga bo'lishning yana bir usuliga to'xtalamiz: Multiprocessor hisoblash tizimlari - umumiy xotirada ishlaydigan ko'p protsessorli kompyuterlar. Bu sinf bozorda bugungi kunda sotilgan ko'p yadroli kompyuterlarning ko'pchiligini o'z ichiga oladi.Multikompyuterli hisoblash tizimlari yuqori tezlikda aloqa liniyalari orqali ulangan kompyuterlarning ko'pini anglatadi. Har bir kompyuterda o'z xotirasi bor va ma'lumotni uzatish uchun tizimdagi boshqa kompyuterlar bilan xabarlar almashadi. Bu sinf klasterlarni o'z ichiga oladi. Kümelenme, bir serverning rolini o'ynaydigan bir necha shaxsiy kompyuter bilan butun hisoblangan hisoblash kompleksidir. Klasterga kiradigan kompyuterlar odatiy kompyuter bo'lishi mumkin, klasterlar nisbatan arzon.Yuqori 500 ta superkompyuterlarning aksariyati klasterlar bo'lib, gibrid hisoblash komplekslari ko'plab nodlardan tashkil topgan bo'lib, ularning har biri ko'p yadroli, ko'p protsessor, grafik protsessor yoki vektorli protsessor bo'lishi mumkin. Bunday komplekslar odatda superkompyuterlardir. Parallel hisoblash Parallel hisoblash ning bir turi hisoblash bu erda ko'plab hisob-kitoblar yoki bajarilish jarayonlar bir vaqtning o'zida amalga oshiriladi.[1] Katta muammolarni ko'pincha kichikroq muammolarga bo'lish mumkin, keyinchalik ularni bir vaqtning o'zida hal qilish mumkin. Parallel hisoblashning bir necha xil shakllari mavjud: bit darajali, ko'rsatma darajasi, ma'lumotlarva vazifa parallelligi. Parallelizm uzoq vaqtdan beri ishlatilgan yuqori samarali hisoblash, ammo jismoniy cheklovlarning oldini olish tufayli keng qiziqish uyg'otdi chastota miqyosi. So'nggi yillarda kompyuterlar tomonidan elektr energiyasini iste'mol qilish (va natijada issiqlik ishlab chiqarish) tashvishga solmoqda. parallel hisoblash inverktiv paradigma bo'ldi kompyuter arxitekturasishaklida, asosan ko'p yadroli protsessorlar. Parallel hisoblash bilan chambarchas bog'liq bir vaqtda hisoblash- ular tez-tez birgalikda ishlatiladi va ko'pincha bir-biriga qarama-qarshi bo'lib turadi, garchi ikkalasi bir-biridan farq qiladi: bir-biriga o'xshashliksiz parallellik bo'lishi mumkin (masalan, bit darajasidagi parallellik) va parallelliksiz bir vaqtda (masalan, tomonidan ko'p vazifalarni bajarish kabi) vaqtni taqsimlash bitta yadroli protsessorda). Parallel hisoblashda hisoblash vazifasi odatda mustaqil ravishda qayta ishlanishi mumkin bo'lgan va natijalari tugagandan so'ng birlashtiriladigan bir nechta, ko'pincha juda o'xshash kichik vazifalarga bo'linadi. Aksincha, bir vaqtda hisoblashda turli jarayonlar ko'pincha tegishli vazifalarni hal qilmaydi; ular qilganda, odatdagidek tarqatilgan hisoblash, alohida vazifalar har xil xarakterga ega bo'lishi mumkin va ko'pincha ba'zi birlarini talab qiladi jarayonlararo aloqa ijro paytida. Parallel kompyuterlar, taxminan, apparatlarning parallellikni qo'llab-quvvatlash darajasiga qarab tasniflanishi mumkin ko'p yadroli va ko'p protsessor bir nechta kompyuterlar ishlov berish elementlari bitta mashina ichida esa klasterlar, MPPlarva panjara bitta topshiriq ustida ishlash uchun bir nechta kompyuterlardan foydalaning. 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 darajasida yoki buyruq darajasidagi parallellikda, ammo aniq parallel algoritmlar, ayniqsa, paralellikdan foydalanadiganlarni yozishdan ko'ra qiyinroq ketma-ket birlari, chunki bir xillik potentsialning bir nechta yangi sinflarini taqdim etadi dasturiy ta'minotdagi xatolar, ulardan poyga shartlari eng keng tarqalgan. Aloqa va sinxronizatsiya turli xil kichik topshiriqlar orasida, odatda, dasturning optimal parallel ishlashini ta'minlash uchun eng katta to'siqlar mavjud. Nazariy yuqori chegara ustida tezlikni oshirmoq Parallellashtirish natijasida bitta dasturning qiymati Amdahl qonuni. An'anaga ko'ra, kompyuter dasturlari uchun yozilgan ketma-ket hisoblash. Muammoni hal qilish uchun algoritm ko'rsatmalarning ketma-ket oqimi sifatida qurilgan va amalga oshirilgan. Ushbu ko'rsatmalar a-da bajariladi markaziy protsessor bitta kompyuterda. Bir vaqtning o'zida faqat bitta ko'rsatma bajarilishi mumkin - bu buyruq tugagandan so'ng keyingisi bajariladi. Parallel hisoblash, boshqa tomondan, muammoni hal qilish uchun bir vaqtning o'zida bir nechta ishlov berish elementlaridan foydalanadi. Bunga har bir ishlov berish elementi boshqalar bilan bir vaqtda algoritmning bir qismini bajarishi uchun muammoni mustaqil qismlarga ajratish orqali erishiladi. Qayta ishlash elementlari xilma-xil bo'lishi mumkin va bir nechta protsessorlarga ega bo'lgan bitta kompyuter, bir nechta tarmoq kompyuterlari, ixtisoslashtirilgan qo'shimcha qurilmalar yoki yuqoridagi har qanday kombinatsiya kabi manbalarni o'z ichiga oladi. Tarixiy parallel hisoblash ilmiy hisoblash va ilmiy muammolarni simulyatsiya qilish uchun ishlatilgan, ayniqsa tabiiy va muhandislik fanlari, masalan. meteorologiya. Bu parallel apparat va dasturiy ta'minotni loyihalashtirishga olib keldi, shuningdek yuqori samarali hisoblash. Elektr energiyasini iste'mol qilish va katta qizib ketish muammosini hal qilish markaziy protsessor (CPU yoki protsessor) ishlab chiqaruvchilar bir nechta yadroli energiya tejaydigan protsessorlarni ishlab chiqarishni boshladilar. Yadro protsessorning hisoblash birligidir va ko'p yadroli protsessorlarda har bir yadro mustaqil bo'lib, bir vaqtning o'zida bir xil xotiraga kira oladi. Ko'p yadroli protsessorlar ga parallel hisoblash olib keldi ish stoli kompyuterlar. Shunday qilib, ketma-ket dasturlarni parallellashtirish asosiy dasturlash vazifasiga aylandi. 2012 yilda to'rt yadroli protsessorlar standart bo'ldi ish stoli kompyuterlar, esa serverlar 10 va 12 yadroli protsessorlarga ega. Kimdan Mur qonuni har 18-24 oyda bir protsessor uchun yadrolar soni ikki baravar ko'payishini taxmin qilish mumkin. Bu 2020 yildan keyin odatdagi protsessor o'nlab yoki yuzlab yadrolarga ega bo'lishini anglatishi mumkin. XULOSA 1. Parallel kompyuterlardan foydalanib katta hajmdagi masalalarni yechish xisoblash vaqtini qisqartiradi 2. Parallel kompyuterlar uchun parallel dasturlash tillaridan yoki maxsus texnologiyalardan foydalanishga to’g’ri keladi An operatsion tizim mavjud bo'lgan yadrolarda turli xil vazifalar va foydalanuvchi dasturlarining parallel ravishda bajarilishini ta'minlashi mumkin. Biroq, ketma-ket dasturiy ta'minot dasturi ko'p yadroli arxitekturadan to'liq foydalanishi uchun dasturchi kodni qayta tuzishi va parallel qilishi kerak. Ilova dasturiy ta'minotining ishlash vaqtini tezlashtirish endi chastotalarni kattalashtirish orqali amalga oshirilmaydi, aksincha dasturchilar ko'p yadroli arxitekturalarning hisoblash quvvatining ortib borishi uchun o'zlarining dasturiy ta'minot kodlarini parallellashtirishlari kerak. Foydalanilgan adabiyotlar 1. www.aim.uz – internet portal 2. “Raqamli teхnika va mikroprotsessorlar”- U.B. Amirsaidov, Х.Y. Abasхonova 3. “Parallel kompyuterlarning arxitekturasi va dasturlash’’ oquv uslubiy majmuasi.