Hisoblash tizimi axborotni qayta ishlash (hisoblash) muammolarini hal qilish uchun mo'ljallangan yagona muhitni tashkil etuvchi apparat va dasturiy ta'minot to'plami

Hisoblash tizimi axborotni qayta ishlash (hisoblash) muammolarini hal qilish uchun mo'ljallangan yagona muhitni tashkil etuvchi apparat va dasturiy ta'minot to'plami. Dastlabki universal hispblash tizimlari yagona prosessorli EHM lar asosida ularning ishlash tezligini oshirish maqsadida yaratilgan. Birinchi EHM prosessorlar kiritish-chiqarish operatsiyalarini o’zlari boshqargan. Lekin tashqi qurilmaning ishlash tezligi prosessornikidan sezilarli past edi, shuning uchun kiritish-chiqarish operatsiyalari vaqtida prosessor sustlik qilgan. Ularning ishini balansga keltirish uchun 1950-1960 yillarda EHMlarni alohida kiritish-chiqarish protsessorlari ko’rinishida hisoblashni parallel amalga oshirish va ma’lumotlar almashinuvi operatsiyalari uchun komplektlash boshlangan. Shunday qilib, “Hisoblash tizimi” atamasi vujudga kelgan.

Hisoblash tizimining yagona protsessorlar bilan taqqoslaganda asosiy afzalligi: amallarni bajarish jarayonida static va dinamik parallel yondashuv hisobiga ishlash tezligi sezilarli oshadi; to'liq yuklanishi tufayli uskunadan foydalanish samaradorligi oshadi; tizimning ishonchliligini yuqorilaydi va b.

Zamonaviy elementlarning integratsiyasi va ishlash darajasining doimiy o'sishi, mikroprotsessorlar, ularning yuqori darajadagi ishonchliligi va nisbatan arzonligi kerakli miqdordagi mikroprotsessorlarni birlashtirish va ma'lumotlarning parallel ishlashini tashkil etish orqali hisoblash tizimini qurish imkonini beradi. Hisoblash parallelligi hisoblash jarayonini boshqarishni, shuningdek, apparat va dasturiy ta'minot resurslarini taqsimlashni ancha murakkablashtirdi. Shu sababli hisoblash jarayonlarida rejalashtirish va resurslarni (RAM va tashqi xotira, protsessorlar, periferik uskunalar va boshqalarni) taqsimlash, shuningdek arxitektura xususiyatlaridan maksimal darajada foydalanishga imkon beradigan yuqori darajadagi tillardan kompilyatorlarni optimallashtirish funktsiyalarini bajaradigan operatsion tizimga muhim o'rin berila boshlandi.

V. bilan ishlashning yuqori samaradorligiga erishishda muhim rol o'ynaydi. protsessorlarni bir-biri bilan yoki RAM modullari bilan bog'laydigan kommutatsiya tizimini o'ynaydi. Hisoblash tizimining yuqori samaradorlika erishishda operativ xotiraning modullari o’rtasidagi yoki o’zaro aloqasi,ya’ni kommutatsiya tizimi asosiy rol o’ynaydi. Buning uchun protsessor va xotira moduli ulangan umumiy shinadan foydalaniladi. Birqancha protsessorlardan tashkil topgan hisoblash tizimlari odatda matritsali kommutatorlardan, shuningdek, halqa, yulduz va boshqa topologiyalardan foydalanadi. Ko’p sonli protsessorlarni birlashtirishda bundan murakkabroq aloqa topologiyalari qo’llaniladi: torus, giperkub va b.

Zamonaviy V. s. o'zlarining qobiliyatlari va xususiyatlari bilan bir-biridan juda farq qiladi va bu V. lar tasniflanadigan belgilarning xilma-xilligi bilan bog'liq. (masalan, kompyuterlar yoki protsessorlarning turi va soni, tizim arxitekturasi, ish rejimlari, tizim elementlarini boshqarish usullari bo'yicha). Shunday qilib, V. s. ajratiladigan (Bir-biridan mustaqil ravishda ishlay oladigan bir qancha EHMlar) va ajralmas (yoki ko'p protsessorli, protsessorlardan tashkil topgan, ularning har biri o'z vazifalarini faqat EHMning bir qismi sifatida bajarishi mumkin) bo’ladi. Ajratib bo'lmaydigan V. turlaridan biri, bir-biriga bog'langan bir nechta kompyuterlardan tashkil topgan klasterlar bo'lib, ular bitta korpusda joylashgan yoki yuqori tezlikdagi aloqa kanali bilan bog'langan. Hisoblash tizimlari, shuningdek, bir xil va bir xil bo’lmagan turga bo’linadi. Bir xil Hisoblash tizimi bazada bir xil turdagi protsessorlardan yoki EHMlardan, bir xil bo’lmagani esa har xil turdagi EHM yoki prostsessorlardan tashkil topadi. Ko’p mashinali va ko’p protsessorli turlarga ham bo’linadi.  Ko’p mashinali hisoblash tizimlarida har bir protsessor o’zining local operativ xotirasiga ega va o’zining OT asosida, ko’p protsessorli HT protsessorlar umumiy operativ xotira va yagona OT ostida ishlaydi. Parallel hisoblash tizimlari sinflari ham ajratiladi: SMP (simmetrik ko'p protsessorli ma'lumotlarni qayta ishlash - protsessorlar guruhi umumiy xotira bilan ishlaydi), MPP (massiv parallellik bilan hisoblash tizimlari - protsessorlar, ularning soni deyarli cheksiz, har biri o'z xotirasi bilan ishlaydi), NUMA (SMP va MPP sinflarining xususiyatlarini birlashtirgan oraliq arxitektura Agar HT ning tarkibiga raqamli hisoblash mashinalaridan tashqari analogli hisoblash mashinalari ham kirsa, u gibrid hisoblash tizimiga taalluqli hisoblanadi. Bu HT odatda murakkab tizimlar, dinamik protsesslar va boshqalarni modellashtirishda foydalaniladi, masalan, neft va gaz konlarining geologik va texnologik rivojlanish modellari, samolyotlarning parvozlarini boshqarish tizimlarida.

U HTlarni 4 sinfga ajratdi:

SISD(bir buyruq oqimini bir ma’lumot oqimi hisoblab) bir protsessorli tizimlarga tegishli;

SIMD(bir buyruq oqimi-ko’p ma’lumot oqimi) bir xil vektorli va matritsali HTni o’z ichiga oladi;

MISD(ko’p buyruq oqimi-bir ma’lumot oqimi) ;

MIMD(ko’p buyruq oqimi- ko’p ma’lumot oqimi) har bir protsessor o’zining dasturi va o’zining ma’lumotlari bo’yicha ishlaydi

Ushbu tasniflash hali ham aktualdir, ammo u HTlarning barcha ko’rinishini yetarli darajada butunlay va aniq xarakterlamaydi(masalan, oqimlarni), shuning uchun HTlarning barcha hilma-xilliklarini sistemalashtirish hali ham davom etmoqda. Masalan, Bazu sinflashtirishi(AQSH, 1987) HTni loyihalashda qabul qilingan qarorlarni ketma-ket aniqlashtirishga asoslangan: paralellik darajasi(ma’lumotlar,buyruq va amallar), algoritmlarni realizatsiyalash algoritmi(apparatli va dasturli), buyruqlarni parallel bajarish usuli(konveyerli va birpaytda mustaqil), buyruqlarni parallel bajarish usuli(sinxron yoki asinxron).

Krishnamurti HT larni 4ta xarakteristika asosida tasniflashni taklif etdi:

Parallellik darajasi;

Parallellikni realizatsiyalash usuli(apparatli yoki apparat-dasturli)

Topologiya(matritsali, chiziqli massiv, torus, daraxt, yulduz va b.)

Protsessorlarning aloqa darajasi(kuchli, kuchsiz, o’rtacha)

HTning rivojlanishida muhim bosqichlar bo’lib bunday tizimlarning yaratilishi ya’ni ILLIAC IV “ 1974 yilda ekspluatatsiyaga berilgan: 64 protsessordan iborat matritsali HT”, vector-konveyerli ”CRAY-1” (1976, AQSH), “CIBER 205” ( 1981, AQSH). “CRAY C90” (1991, AQSH), parallel HT “ Conection Machine-1” (giper kub orqali ulangan, 65536 1 razyadli prptsessorlarni bog’lagan ), “CRAY T3Y” (1995) va boshqalar. Rossiyada PC-2000 va PC-3000 ko’p protsessorli hisoblash komplekslari “ELBRUS-1, ELBRUS-2”. Eng tez ishlaydigan HT Rossiyada 2015 yillar o’rtalarida “T-Platforma” kompaniyasi tomonidan ishlab chiqarilgan va Lomonosov nomidagi MDU o’rnatilgan. TOP 500 supper kompyuterlarning xalqaro reytingida 31 o’rinni egallaydi, u 1,8 PFLOPS samaradorlikga ega( 1 PFLOPS=1 sekundda 1015 sonlar ustida operatsiya) TOP 500talikda 1-o’rinni record samaradorlik bilan 33,8 PFLOPSga ega bo’lgan “ TYANXE-2” XXR armiyasining ilmiy te[nik universiteti tomonidan loyihalangan HT egalladi