O`ZBEKISTON RESPUBLIKASI AXBOROT TEXNOLOGIYALARI VA KOMMUNIKATSIYALARINI RIVOJLANTIRISH VAZIRLIGI MUHAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI SAMARQAND FILIALI "Kompyuter injiniring" fakulteti"Kompyuter tizimlari" kafedrasi "Kampyuter arxitekturasi"fanidan Bajardi: 21.15-guruh talabasi F.I.Sh: Maxmasaparov Asilbek Qabul qildi: Xusanov Kamollidin Mavzu: Parallel kompyuterlar: umumiy va ajratilgan xotirali multiprotsessorlar va multikompyuterlar Reja 1Kirish 2 Parallel kompyuterlar umumiy va ajratilgan xotirali multiprotsessorlar 3 Umumiy xotirali tizimlar 4 Ajratilgan xotirali tizimlar 5 Parallel tizimlar arxitekturasi Flinn klassifikatsiyasi 6 Xulosa 7 Foydalanilgan adabiyotlar 1 Kirish Parallel kompyuterlar, 1970-yillarda yaralib, intensiv hisoblash vazifalarini bajarish uchun ishlab chiqilgan. Bu turlar, bir nechta protsessorlarni bir vaqtda ishlatish orqali tezlik va samaradorlikni oshirish maqsadida yaratilgan. Bu protsessorlar o'zaro aloqasi bilan bir-biriga bog'liq bo'lib, ma'lumotlarni bir vaqtda bir nechta protsessorlar orasida bo'lagi bo'lmagan holda ishlab chiqish imkonini beradi. Multiprotsessorlar esa, 1980-yillarda yaratilgan. Ular, bir qator protsessorlarni bir xotira va boshqa resurslarni ulashish imkoniyatini beradi. Bu turlar, intensiv hisoblash, ma'lumotlar analizi, ishlab chiqish va boshqa sohalarda yuqori tezlik va samaradorlikni ta'minlash maqsadida ishlab chiqilgan. Multiprotsessorlar, har bir protsessorga o'z xotirasini beradi va ularning o'zaro aloqasi yo'q. Parallel kompyuterlar, umumiy va ajratilgan xotirali multiprotsessorlar va multikompyuterlar bilan amalga oshiriladi. Bu turlar parallel ishlovchi kompyuterlarning turli xususiyatlariga ega bo'lib, bir nechta protsessorlarni bir vaqtda ishlatish imkonini beradi.Umumiy xotirali multiprotsessorlar, bir qator protsessorlarni bir xotira va boshqa resurslarni ulashish imkoniyatini beruvchi bir qator interkoneksiyalar bilan bog'langan bo'lib, bu protsessorlar bir vaqtda bir xizmatni bajarish uchun ishlatiladi. Bu turlar kompyuterlar, parallel ishlovchi dasturlarni bajarishda samarali bo'lib, masalan, intensiv hisoblash jarayonlarida yoki katta ma'lumotlar bazalarini ishlatishda.Ajratilgan xotirali multiprotsessorlar esa har bir protsessorga o'z xotirasini beradi va ularning o'zaro aloqasi yo'q. Bu turlar kompyuterlar, har bir protsessorning o'zining xotirasini ishlatish imkoniyatini beradi va shuningdek, har bir protsessorga aloqasiz bo'lgan ma'lumotlarni barcha protsessorlarga taqsimlash imkonini beradi. Bu turlar kompyuterlar, ma'lumotlar parallel tarzda ishlaydigan dasturlarni bajarishda samarali bo'lib, masalan, ma'lumotlarni to'plash, qismdan qismga bo'lish va boshqa amallarni bajarishda.Multikompyuterlar esa bir nechta kompyuterlardan iborat bo'lib, ular o'zaro tarmoqlanish orqali ma'lumot almashinuvi va ish birliklarini o'rganish imkoniyatini beradi. Bu turlar kompyuterlar, katta miqyosdagi hisoblash jarayonlarini bajarishda samarali bo'lib, masalan, meteorologiya modellari, genetika hisoblashi va boshqa sohalarda foydalaniladi. Shuningdek, parallel kompyuterlar, intensiv hisoblash, ma'lumotlar analizi, ishlab chiqish va boshqa sohalarda yuqori tezlik va samaradorlikni ta'minlaydi. Bu turlar kompyuterlar, katta miqyosdagi hisoblash vazifalarini bir nechta protsessorlarni bir vaqtda ishlatish orqali tez va samarali bajarish imkoniyatini beradi. 2 Parallel kompyuterlar umumiy va ajratilgan xotirali multiprotsessorlar Kompyuter industriyasi mavjud bo'lganda parallel kompyuterlar arxitekturasi juda tez sur'atda va turli yo'nalishlarda ishlab chiqildi. Buni tekshirish uchun hech qanday qiyinchilik yo'q, masalan, mukammal bir umumiy qarashga e'tibor qaratish etarli. Biroq, zamonaviy parallel hisoblash tizimlarining aksariyat qismini yaratish g'oyalarini belgilash va umumiy fikrni ta'kidlasangiz, faqatgina ikkita sinf qoladi. Birinchi sinf - xotira kompyuterlari bilan birgalikda. Ushbu tamoyilga asoslangan tizimlar ba'zan ko'p protsessor tizimlari yoki oddiygina ko'p protsessorlar deb ataladi. Tizimda bir xotiraga bir xil kirish imkoniyatiga ega bo'lgan birnecha peer protsessorlari mavjud Barcha protsessorlar umumiy xotirani o'zlarida birlashtiradi, shuning uchun businf kompyuterlari uchun boshqa xotira – birgalikda xotirasi bo'lgan kompyuterlar. Barcha protsessorlar yagona manzillar maydoni bilanishlaydi: agar bittaprotsessorqiymati 1024 da so'zni 79 ga yozsa, boshqa protsessor 1024 da joylashgan so'znio'qiydi, 79 qiymatini oladi. Umumiy xotiraga ega parallel kompyuterlar Ikkinchi sinf – ajiratilgan xotirali kompyuterlar bo'lib, ular oldingi sinfga o'xshash tarzda ba'zan ko'p-komputerli tizimlar deb ataladi (2.9-rasm). Aslida, har bir hisoblash tugunlari o'zlarining protsessorlari, xotirasi, G / Ç quyi tizimi va operatsion tizimiga ega to'liq huquqli kompyuter. Bunday vaziyatda, agar bitta protsessor 1024 da 79 qiymatini yozsa, u har bir kishi o'z manzilgohida ishlayotgani uchun, u boshqa odamning o'sha manzilda o'qigan ma'lumotlariga ta'sir qilmaydi.Ajiratilgan xotiraga ega parallel kompyuterlar Birgalikda ishlatiladigan xotira kompyuterlari barcha Simmetrik Multi Processors (SMP) sinf tizimlarini o'z ichiga oladi. SMP-da bir nechta protsessorlar bitta nusxada: bitta xotira, bitta operatsion tizim, bitta G / Ç quyitizimi. Arxitektura nomidagi «nosimmetrik» so'zi har bir protsessor boshqa narsalarni bajarishi mumkinligini anglatadi. Aytgancha SMP ko'pincha umumiy xotiraga ega bo'lgan kompyuterlar uchun muqobil nom sifatida qaraladi, bu esa bu qisqartani tushunish uchun ikkita mumkin bo'lgan variantlar: simmetrikk o'pishlaydigan va umumiy xotira protsessorlari. Ushbu ikkita darslik, birgalikda vatarqatilgan xotirasi bo'lgan kompyuterlar tasodifan ko'rinmadi. Ular parallel hisoblashning ikkiasosiy vazifasini aks ettiradi. Birinchi vazifa maksimal ishlashi bilan hisoblash tizimlarini qurishdir. Bu esa, tarqalgan xotirasi bo'lgan kompyuterlarni osonlashtirishga imkon beradi. Bugungi kunda yagona aloqa muhitida minglab hisoblash nodlarini birlashtiradigan qurilmalar mavjud. Lekin, nima demoq-da, Internetni tarqatilgan xotirasi bo'lgan millionlab hisoblash nodlarini birlashtirgan eng katta parallel kompyuter hisoblanishi mumkin. Ammo bunday tizimlarni qanday qilib samarali ishlatish kerak? Parallel protsessorlarning o'zaro ta'siriga tushadigan katta xarajatlar qanday ketadi? Parallel dasturlarni ishlab chiqishni qanday soddalashtirish kerak? Bunday tizimlarni amalda qo'llashning yagona usuli hardoim ham oson bo'lmagan xabarlar tizimini ishlatish, masalan, PVM yoki MPI. Bu erda ikkinchi vazifa - parallel hisoblash tizimlarining samarali dasturiy ta'minotini ishlab chiqish usullarini izlash. Ushbu vazifa birgalikda xotirasi bo'lgan kompyuterlar uchun biroz osonroqdir. 3 Umumiy xotirali tizimlar Kompyuter industriyasi mavjud bo'lganda parallel kompyuterlar arxitekturasi juda tez sur'atda va turli yo'nalishlarda ishlab chiqildi. Buni tekshirish uchun hech qanday qiyinchilik yo'q, masalan, mukammal bir umumiy qarashga e'tibor qaratish etarli. Biroq, zamonaviy parallel hisoblash tizimlarining aksariyat qismini yaratish g'oyalarini belgilash va umumiy fikrni ta'kidlasangiz, faqatgina ikkita sinf qoladi. Birinchi sinf - xotira kompyuterlari bilan birgalikda. Ushbu tamoyilga asoslangan tizimlar ba'zan ko'p protsessor tizimlari yoki oddiygina ko'p protsessorlar deb ataladi. Tizimda bir xotiraga bir xil kirish imkoniyatiga ega bo'lgan bir necha peer protsessorlari mavjud (2.8-rasm). Barcha protsessorlar umumiy xotirani o'zlarida birlashtiradi, shuning uchun bu sinf kompyuterlari uchun boshqa xotira - birgalikda xotirasi bo'lgan kompyuterlar. Barcha protsessorlar yagona manzillar maydoni bilan ishlaydi: agar bitta protsessor qiymati 1024 da so'zni 79 ga yozsa, boshqa protsessor 1024 da joylashgan so'zni o'qiydi, 79 qiymatini oladi. Umumiy xotiraga ega parallel kompyuterlar Ikkinchi sinf - ajiratilgan xotirali kompyuterlar bo'lib, ular oldingi sinfga o'xshash tarzda ba'zan ko'p-komputerli tizimlar deb ataladi. Aslida, har bir hisoblash tugunlari o'zlarining protsessorlari, xotirasi, G / Ç quyi tizimi va operatsion tizimiga ega to'liq huquqli kompyuter. Bunday vaziyatda, agar bitta protsessor 1024 da 79 qiymatini yozsa, u har bir kishi o'z manzilgohida ishlayotgani uchun, u boshqa odamning o'sha manzilda o'qigan ma'lumotlariga ta'sir qilmaydi. 4 Ajratilgan xotirali tizimlar Ajiratilgan xotiraga ega parallel kompyuterlar Birgalikda ishlatiladigan xotira kompyuterlari barcha Simmetrik Multi Processors (SMP) sinf tizimlarini o'z ichiga oladi. SMP-da bir nechta protsessorlar bitta nusxada: bitta xotira, bitta operatsion tizim, bitta G / Ç quyi tizimi. Arxitektura nomidagi «nosimmetrik» so'zi har bir protsessor boshqa narsalarni bajarishi mumkinligini anglatadi. Aytgancha, SMP ko'pincha umumiy xotiraga ega bo'lgan kompyuterlar uchun muqobil nom sifatida qaraladi, bu esa bu qisqartani tushunish uchun ikkita mumkin bo'lgan variantlar: simmetrik ko'p ishlaydigan va umumiy xotira protsessorlari. Ushbu ikkita darslik, birgalikda va tarqatilgan xotirasi bo'lgan kompyuterlar tasodifan ko'rinmadi. Ular parallel hisoblashning ikki asosiy vazifasini aks ettiradi. Birinchi vazifa maksimal ishlashi bilan hisoblash tizimlarini qurishdir. Bu esa, tarqalgan xotirasi bo'lgan kompyuterlarni osonlashtirishga imkon beradi. Bugungi kunda yagona aloqa muhitida minglab hisoblash nodlarini birlashtiradigan qurilmalar mavjud. Lekin, nima demoq-da, Internetni tarqatilgan xotirasi bo'lgan millionlab hisoblash nodlarini birlashtirgan eng katta parallel kompyuter hisoblanishi mumkin. Ammo bunday tizimlarni qanday qilib samarali ishlatish kerak? Parallel protsessorlarning o'zaro ta'siriga tushadigan katta xarajatlar qanday ketadi? Parallel dasturlarni ishlab chiqishni qanday soddalashtirish kerak? Bunday tizimlarni amalda qo'llashning yagona usuli - har doim ham oson bo'lmagan xabarlar tizimini ishlatish, masalan, PVM yoki MPI. Bu erda ikkinchi vazifa - parallel hisoblash tizimlarining samarali dasturiy ta'minotini ishlab chiqish usullarini izlash. Ushbu vazifa birgalikda xotirasi bo'lgan kompyuterlar uchun biroz osonroqdir. Protsessorlar o'rtasida umumiy xotira orqali ma'lumotlar almashinuvi minimal va bunday tizimlarning dasturlash metodlari odatda soddalashtiriladi. Muammo bu erda boshqacha. Texnologik sabablarga ko'ra, juda ko'p sonli protsessorlarni bitta RAM bilan birlashtirish mumkin emas, shuning uchun bugungi kunda bunday tizimlarda juda yuqori ishlashga erishish mumkin emas. Shunga e'tibor beringki, har ikki holatda ham protsessorlarni xotira modullari yoki protsessorlar bilan o'zaro bog'laydigan almashtirish tizimi juda ko'p muammolarga olib keladi. 32 ta protsessor bir RAMga teng kirish huquqiga ega, yoki 1024 protsessor ularning har biri bilan bog'lanishi mumkinligini va buning amalda qanday amalga oshirilishini aytish osonmi? Kompyuterlarda aloqa tizimlarini tashkil qilishning ba'zi usullarini ko'rib chiqing. Keyinchalik kuchli tizimlarni yaratish uchun boshqa yondashuvlarga ehtiyoj bor. Ulardan biri xotiraning mustaqil modullarga bo'linishi va turli protsessorlarni bir vaqtning o'zida turli modullarga kirish imkoniyati. Ko'pgina mumkin echimlar, xususan, matritsali kalitlarni ishlatish mumkin. Protsessorlar va xotira modullari shakl. 2.11. Yo'nalishlarni kesishda, elementar nuqta kalitlari joylashgan bo'lib, ular protsessorlar va xotira modullari o'rtasida ma'lumotlarni uzatish imkonini beradi yoki taqiqlaydi. Bunday tashkilotning shubhali afzalligi - turli xotira modullariga ega bo'lgan protsessorlarning bir vaqtda ishlashi. Tabiiyki, ikkita protsessor bitta xotira moduli bilan ishlashni xohlaydigan bo'lsa, ulardan biri bloklanadi. Matritsali kalitlarning ahvoliga katta hajmdagi zarur uskunalar kiradi, chunki n 2-tugmachalari n protsessorlarni n xotira modullariga ulash uchun kerak. Ko'pgina hollarda, bu juda qimmat qaror bo'lib, ishlab chiquvchilarni boshqa yo'llar izlashga majbur qiladi. 5 Parallel tizimlar arxitekturasi Flinn klassifikatsiyasi Umumiy qilib olganda arxitektura tushunchasiga quyidagi, xotirani tashkil etish, protsessorlar orasidagi aloqa topologiyalari, alohida qurilmalar sinxron ishlashi yoki amallarni bajarilish usullar kabi muhim parametrlar, tashkil etadi. Shundan kelib chiqib arxitekturalar soni juda kopdir. Xar bir arxitekturani tavsiflovchi asosiy faktorlar kompyuterlar va hisoblash arxitekturasini sinflashga olib keladi. Otgan asrning 60 yillarida M.Flinn tomonidan nashr etilgan parallel hisoblash tizimi klassifikatsiyalari hozirgacha ishlatilmoqda Bu sinflanish protsessorda qayta ishlanayotgan buyruq va malumot tushunchalari ketma ketligiga asoslanadi Kompyuter bajaruvchi qurilmalari Malumot NatijaBuyruqlar Malumot buyruq SISD Malumot buyruq SIMD Malumot buyruq MISD Parallel tizimlar arxitekturalari sinflanishi Agarda qayta ishlovchi qurilma sifatida protsessorlarni korib chiqadigan bolsak, unda parallel hisoblash tizimi va ularning arxitekturasi sifatida berilgan sinflanishga mos ozaro aloqada ishlaydigan protsessorlar toplamini tushunish mumkin. Parallel tizimlar sinflanishi (Flinn klassifikatsiyasi) MIMD arxitekturasida buyruqlar oqimi toplami ikki xil yol bilan qayta ishlanishi mumkin: -alohida oqimlar uchun vaqtni taqsimlanishi rejimida ishlovchi bir konverli qurilma orqali; -yoki har bir oqim ozining qurilmasi orqali qayta ishlanadi. 7 MIMD Multikomyuterli Konveyrli Multiprotsessorlar Umumiy xotiraliTaqsimlangan xotirali Doimiy panjarali giperkubli Ierarxirk strukturali ogaradigan konfiguratsiyali 8 SISD (Single Instruction, Single Data) Bitta ko`rsatma. Bir xil malumotlar. Raqamli imzoning ananaviy arxitekturasi, bir takt davomida bir yoki bir necha operandlar ustidan buyruqlar bajarish imkonini beradi. SIMD (Single Instruction, Multiple Data) Bitta ko`rsatma, ko`p malumotlar. Mikroprotsessorlar uchun MMX buyruqlarni qurishning asosiy tamoyili. Ushbu buyruqlar operandlar sifatida operandlarni 80- xonali setkada saqlash uchun mo`ljallangan hamprotsessor registrlaridan foydalanadi. 6 Xulosa Men bu mustaqil ishda kompyuterlarning 2 yoki undan ko’p kompyuterlarga bitta xotirada ishlatilishini o’rgandim. bunda qanday qiyinchiliklar borligini va kompyuterlar qotib qolishini ko’rdim. Lekin bunga qanday yechim borliglarini ham o’rganib chiqib o’z bilimlarimni oshirdim 7 Foydalanilgan adabiyotlar Nigmatov.X – “Kompyuter arxitekturasi” Toshkent -2019 kitobidan 2. www.delicesuctr.uz – Google saytidan 3. Орлов С. А., Цилькер Б. Я. Организация ЭВM и систем: Учебник для вузов.2е изд. — СПб.: Питер, 2011. — 688 с.: ил. 4. Таненбаум Э. Архитектура компьютера. 6е. издание. СПб.: Питер, 2013. - 816 с. 5. Мусаев М.М., Кахҳаров А.А., Каримов М.М. Сборка узлов компьютерных сетей. Учебноепособие.- Т, ИТПД им. Чулпана, 2007.-152с. 6. Musayev M.M., Qahhorov A.A.,Karimov M.M. Kompyuter tarmoqlarini yig` ish. Akademik litsey va kollejlari uchun o`quv qollanma. T.:”ILM ZIYO”, 2006.160 b. 7. ManojFrankling – Computer Architecture and Organization: From Software to Hardware, University of Maryland, College Park, ©Manoj Frankling2007, 489 p. Internet saytlari 1. http:// www.intuit.ru 2. https://delicesucre.ru/uz/32-bit-x86-x64-system-what-is-the-bit-depth-of-the operating-sy