3-маъруза Kompyuter tizimining tuzilishi turlari Reja: Ma'lumotlarni parallel qayta ishlash bilan hisoblash tizimlari arxitekturasining tasnifi

3-маъруза
Kompyuter tizimining tuzilishi turlari
Reja:
1. Ma'lumotlarni parallel qayta ishlash bilan hisoblash tizimlari arxitekturasining tasnifi
2. Simmetrik ko'p protsessorli arxitektura SMP
3. Ommaviy parallel MPP arxitekturasi
4. NUMA gibrid arxitekturasi


1. Ma'lumotlarni parallel qayta ishlash bilan hisoblash tizimlari arxitekturasining tasnifi
Ko'p protsessorli hisoblash tizimlari haqida to'liqroq tasavvur berish uchun yuqori ishlashdan tashqari, boshqa o'ziga xos xususiyatlarni ham nomlash kerak. Birinchidan, bu ishlashni yaxshilashga qaratilgan g'ayrioddiy me'moriy echimlar (vektorli operatsiyalar bilan ishlash, protsessorlar o'rtasida tezkor xabar almashishni tashkil etish yoki ko'p protsessorli tizimlarda global xotirani tashkil etish va boshqalar).
Yuqori samarali tizim arxitekturasi kontseptsiyasi juda keng, chunki arxitekturani tizimda qo'llaniladigan ma'lumotlarni parallel qayta ishlash usuli, xotirani tashkil qilish, protsessorlar o'rtasidagi aloqa topologiyasi va usul sifatida tushunish mumkin. tizim arifmetik amallarni bajaradi. Arxitekturalarning butun majmuasini tizimlashtirishga urinishlar birinchi marta 60 -yillarning oxirida boshlangan va hozirgacha davom etmoqda.
1966 yilda M. Flin (Flin) hisoblash tizimlari arxitekturasini tasniflashga o'ta qulay yondashuvni taklif qildi. Bu protsessor tomonidan ishlov beriladigan elementlar, buyruqlar yoki ma'lumotlar ketma -ketligi sifatida tushuniladigan oqim tushunchasiga asoslangan edi.
Tegishli tasniflash tizimi ko'rsatmalar va ma'lumotlar oqimlari sonini hisobga olishga asoslangan va to'rtta arxitektura sinflarini tavsiflaydi:
 SISD (Single Instruction Single Data) - 1 ta ko'rsatma oqimi va 1 ta ma'lumotlar oqimi.
 MISD (Multiple Instruction yagona Data) - bir necha qo'llanma oqimlari va 1 ma'lumotlar oqimi.
D SIMD (bitta ko'rsatma bo'yicha bir nechta ma'lumotlar) - 1 ta ko'rsatma oqimi va bir nechta ma'lumotlar oqimi.
IM MIMD (Multiple Instruction Multiple Data) - bir nechta ko'rsatma oqimi va bir nechta ma'lumotlar oqimi.

1-rasm – SISD arxitekturasi, 1 buyruqlar oqimi va 1 ma'lumotlar oqimi

2 -rasm - MISD arxitekturasi, bir nechta buyruqlar oqimi va 1 ta oqim ma'lumotlar

3-rasm - SIMD arxitekturasi, 1 buyruqlar oqimi va bir nechta ma'lumotlar oqimi

4-rasm - MIMD, bir nechta buyruqlar oqimi va bir nechta ma'lumotlar oqimi

SISD ( bitta ko'rsatma oqimi / bitta ma'lumot oqimi ) - bitta ko'rsatma oqimi va bitta ma'lumot oqimi. Bu sinf ketma -ket bajariladigan buyruqlar oqimini qayta ishlashga qodir yagona markaziy protsessorga ega ketma -ket kompyuter tizimlarini o'z ichiga oladi.
Hozirgi vaqtda deyarli barcha yuqori samarali tizimlar bir nechta markaziy protsessorga ega, biroq ularning har biri bir-biriga bog'liq bo'lmagan ko'rsatmalar oqimini bajaradi, bu esa SISD tizimlarining bunday tizim komplekslarini turli xil ma'lumotlar maydonlarida ishlaydi. Quvur liniyasi buyruqlarni qayta ishlash tezligini va arifmetik amallarni bajarish tezligini oshirish uchun ishlatilishi mumkin. Vektorli tizimlarga kelsak, vektorli ma'lumotlar oqimi bitta bo'linmas vektorlar oqimi sifatida qaralishi kerak.
Compaq, Hewlett-Packard va Sun Microsystems ish stantsiyalarining ko'pchiligi SISD arxitekturasiga ega bo'lgan kompyuterlarga misollardir.
MISD ( bir nechta ko'rsatma oqimi / bitta ma'lumot oqimi ) - bir nechta ko'rsatma oqimi va bitta ma'lumot oqimi. Nazariy jihatdan, bu turdagi mashinalarda bitta ma'lumotlar oqimi bo'yicha bir nechta ko'rsatmalarni bajarish kerak. Hozirgacha bu sinfga kiradigan bitta haqiqiy mashina yaratilmagan. Ko'rinib turibdiki, bank ishini bunday tizim ishining analogi deb hisoblash mumkin. Har qanday terminaldan siz buyruq berishingiz va mavjud ma'lumotlar banki bilan biror narsa qilishingiz mumkin. Ma'lumotlar bazasi bitta va buyruqlar ko'p bo'lgani uchun biz bir nechta buyruqlar oqimi va bitta ma'lumotlar oqimi bilan shug'ullanamiz.
SIMD ( bitta ko'rsatma oqimi / bir nechta ma'lumotlar oqimi ) - bitta ko'rsatma oqimi va bir nechta ma'lumotlar oqimi. Bu tizimlar odatda juda ko'p sonli protsessorlarga ega (1024 dan 16384 gacha), ular har xil ma'lumotlar bo'yicha bir xil ko'rsatmani qattiq konfiguratsiyada bajarishi mumkin. Ko'pgina ma'lumotlar elementlari bo'yicha bitta bayonot parallel ravishda bajariladi.
SIMD mashinalariga misollar CPP DAP, Gamma II va Quadrics Apemille tizimlari.
Vektorli kompyuterlar SIMD tizimlarining yana bir kichik sinfidir. Vektorli kompyuterlar shunga o'xshash ma'lumotlarning massivlarini skalyar mashinalar xuddi shunday massivlarning alohida elementlarini ishlov beradigan tarzda boshqaradi. Bu maxsus ishlab chiqilgan vektorli markaziy ishlov berish bloklari yordamida amalga oshiriladi. Ma'lumotlar vektor modullari tomonidan qayta ishlanganida, natijalar chastota generatorining bir, ikki yoki uchta soat tsikliga chiqarilishi mumkin (soat aylanishi - tizimning asosiy vaqt parametri). Vektorli rejimda ishlayotganda, vektorli protsessorlar ma'lumotlarni deyarli parallel ravishda qayta ishlaydilar, bu ularni skalyar rejimda ishlashdan bir necha barobar tezroq qiladi. Bu turdagi tizimlarga misollar, masalan, Hitachi S3600 kompyuterlari.
MIMD ( bir nechta ko'rsatma oqimi / bir nechta ma'lumotlar oqimi ) - bir nechta ko'rsatma oqimi va bir nechta ma'lumotlar oqimi. Bu mashinalar turli xil ma'lumotlar oqimlari bo'yicha parallel ravishda bir nechta buyruqlar oqimini bajaradi. Yuqorida aytib o'tilgan ko'p protsessorli SISD mashinalaridan farqli o'laroq, ko'rsatmalar va ma'lumotlar bir -biriga bog'liq, chunki ular bir vazifaning turli qismlarini ifodalaydi. Masalan, MIMD tizimlari asosiy vazifani bajarish vaqtini qisqartirish uchun parallel ravishda bir nechta qo'shimcha vazifalarni bajarishi mumkin.
MIMD sinfiga kiruvchi hisoblash tizimlarining xilma -xilligi Flinn tasnifini mutlaqo adekvat qilmaydi.
Haqiqatan ham, NEC-dan to'rt protsessorli SX-5 ham, ming protsessorli Cray T3E ham shu sinfga kiradi. Bu bizni kompyuter tizimlari sinflarini turlicha tavsiflab, tasnifga boshqacha yondashishga majbur qiladi.
Tasniflashning yana bir yondashuvi - bu hisoblash tizimlarini bir nechta buyruqlar oqimini boshqarishiga qarab ajratish.
Alohida iplar uchun vaqtni taqsimlash rejimida ishlaydigan bitta quvurli ishlov berish bloki. Bu xususiyat odatda quvurli yoki vektorli deb ataladigan MIMD kompyuterlarida qo'llaniladi. Vektorli kompyuterlar quvur liniyasi kontseptsiyasiga asoslangan, ya'ni. arifmetik birlikni alohida qismlarga aniq ajratish, ularning har biri bir juft operand uchun o'z vazifasini bajaradi.
Har bir ipni o'z qurilmasi boshqaradi. Bu xususiyat parallel kompyuterlarda ishlatiladi. Parallel kompyuter bitta muammoni hal qilish uchun birgalikda ishlaydigan bir nechta protsessorlardan foydalanish g'oyasiga asoslangan va protsessorlar ham skaler, ham vektor bo'lishi mumkin.
Muayyan arxitekturaning ishlash xususiyatlarini tushunish uchun hisoblash tizimlari arxitekturasini tasniflash kerak, lekin MCSni yaratishda unga ishonish uchun etarli darajada batafsil ma'lumot yo'q, shuning uchun batafsilroq tasnifni kiritish kerak. turli xil kompyuter arxitekturasi va ishlatilgan uskunalar bilan.