4-Мавзу Процессорларда маьлумотларни қайта ишлашни тадқиқ этиш

Ma’lumotlar va ob’ektlar parallelligi. Bitta dasturning bajarilishi davomida, tizimga kelib tushayotgan bir kancha ma’lumotlar tuplamini kayta ishlash masalasi xal kilinadi. Bunday masalalarga ikkita bir xil ob’ektni xarakterlovchi vektorlar yoki matritsalar ustidagi bajariladigan amallarni misol kilib keltirishimiz mumkin. Ikkita mxn ulchovli matritsani kushish uchun ular tarkibidagi barcha elementlarni bir-birlariga kushish kerak buladi.

A+B=[a_ir]+[v_ir]=[a_ir+v_ir]

Bu xrlda x,ar bir m va p juftliklarni kushish kerak buladi. Xuddi shuningdek mxn ulchovi matritsani skalyar kattalikka kupaytirishda x,am mxn elementlarni x,ar birini skalyarga kupaytirish talab kilinadi.



Ana shunday amallarni bir nechta sayta ishlovchi kurilmalarda bir-biriga boglik, bulmagan xolda parallel bajarish mumkin. Bundan tashk,ari radiolokatsion stansiyalarda signallarni qayta ishlashda, x,amma signallar bitta dastur asosida qayta ishlanishini xam parallel bajarish mumkin.

Axborotlarni kayta ishlashdagi yana bir usul bu konveyerli qayta ishlash usulidir. Konveyerli qayta ishlashni bir k,ancha operatsion bloklarga bulingan bitta protsessorli tizimlarda x,am tashkil etish mumkin. Xar bir operatsion blok operatsiyaning anik, kismini bajarishga maxsuslashtirilgan. Ana shu protsessor kuyidagicha ishlaydi: agar i-operatsion bloki, j-operatsiyani i kismini bajarsa, (i-1)-operatsion bloki (j) operatsiyani (i-1) kismini bajaradi. Natijada konveyerli kayta ishlash xrsil buladi.

SHunday kilib, konveyerli ishlash rejimida turli modullarda turli masalalarning kismlari parallel bajariladi. Xdr bir masalani bajarilishi jarayoni bir kancha nisbatan bir xil vaktda, turli maxsuslashtirilgan modullarda bajariladi. Xrxlagan keyingi modul, oldingi topshirik, bajarilib bulingandan sung, uziga ma’lumot keyingi topshirikni bajarishni boshlaydi. Konveyerli kayta ishlashda operatsiyalarni bajarilishini birlashtirish tamoyilini 13-rasmdagi diagrammada kurishimiz mumkin.

Operatsiyalarni ketma-ket bajarishda xar bir operatsiya oldingisi bajarilib bulingandan sung boshlanadi (3,a-rasm).



3-rasm. Konveyerli rejimda operatsiyalarni bajarishni birlashtirish.

Konveyerli kayta ishlashda bitta yoki undan kuprok operatsiyalar yoki buyruqlar turli darajalarda bir vaqtda bajariladi (3, b-rasm). Masalan, buyruqulardan birini bajarilishi tugallanish xolatida, yana biri asosiy xotiradagi axborotni Bsutish x,olatida bulishi mumkin. Buni 3,a-rasm misolida kurib chitsamiz: kuzgaluvchi vergulli ikki sonni sushish amalini kurib chik,amiz.

A*2^x+V*2^u=S*2^x+u

Bu kushish amalini turtta ketma-ket bajariladigan bosqichlarga bulishimiz mumkin: 1) tartiblarni takkrslash (TT); 2) tartiblarni tenglashtirish (TTg); 3) kichkina tartibli mantissani surish va mantissani kushish (sm); 4) natijani normallashtirish (NN). SHunga moe ravishda protsessor tarkibida turtta ketma-ket boglangan va yuk,orida kursatilgan turtta amalni bajaruvchi operatsion bloklar kiritilgan. 4-rasmda kuzgaluvchi vergulli ikki sonni kushishdagi konveyerli operatsiyalarni bajarishning struktura sxemasi keltirilgan.



4-rasm. Konveyerli operatsiya struktura sxemasi

Xdr bir kadamning bajarilish vakti 60,100,140,100 ne ga teng, shuning uchun kushish amali 400 ne da amalga oshiriladi.

Amaliyotda kuzgaluvchi vergulli n-ta elementga ega bulgan ikkita vektorni kushish va bu jarayonni vakt diagrammasini yaratish kerak buladi. SHu ikki vektorni kushishni konveyer yordamida xisoblaymiz.

Bu erda, t- operatsion bloklar ,t - bosqichlarni bajarilish vakti, p - vektor elementlari soni. Agar, konveyersiz ikki vektorni kusheak

xosil buladi, bu erda, T_i-kayta ishlashdagi j-bosqichning bajarilish vakti.

SHuni ta’kidlab utish kerakki, ma’lumotlar zanjiri sanchalik uzun bulsa va xar bir bosqich sanchalik kup oparatsiyalarga bulib tashlansa, konveyerdan foydalanish shunchalik samara beradi.

Biz fakatgina arifmetik amallarni konveyerli bajarishni kurib chikdik, lekin x,isoblash jarayonidagi barcha operatsiyalarning buyruklarini bajarishda konveyerli kayta ishlashni kullash samarali x,isoblanadi.

Xisoblash tizimlarida bir vatstda x,am konveyerli buyruklardan x,am arifmetik amallarni konveyerli bajarishdan foydalanish mumkin. Konveyerli turda operatsiyalarni parallel bajarishning unumdorligi kuyidagicha anikdanadi

τ_j – masalani kerakli j kismini bajarish vakti

k – modullar soni

τ_n – xar bir modulning oralik, natijalarini sakdash

vakti.

Bu formula tizimda x,amma modullar ishlayotgan xrxdagan vaktda kayta ishlashni parallellash uchun tugri xisoblanadi. Agar, ishlash davomida modullarning bir kismlari ishlamay krlsa, u xrlda bu formulaga tuxtab turishlar sonini nisbiy anikdovchi koeffitsienta kiritilishi kerak buladi.

Konveyerli usuldan foydalanish tizim tarkibiga kushimcha kurilmalar kiritmasdan, uning unumdorligini oshirish imkoniyatini beradi.