Hisoblash tizimlari

Hisoblash tizimlari

Hisoblash tizimi (Quyosh)- axborotni yig'ish, saqlash, qayta ishlash va tarqatish uchun mo'ljallangan o'zaro bog'liq va o'zaro ta'sir qiluvchi protsessorlar yoki kompyuterlar, periferik uskunalar va dasturiy ta'minot to'plami.

Qurolli Kuchlarni yaratish quyidagi asosiy maqsadlarni ko'zlaydi:

· Ma'lumotlarni qayta ishlashni tezlashtirish orqali tizim ish faoliyatini oshirish;

· Hisob-kitoblarning ishonchliligi va aniqligini oshirish;

· Foydalanuvchini qo'shimcha xizmatlar bilan ta'minlash va boshqalar.

3.2-mavzu

Buyruqlar soniga va ma'lumotlar oqimlariga qarab samolyotlarning tasnifi: OKOD (SISD), SMD (SIMD), MKOD (MISD), MKMD (MIMD).

Umumiy xotirani amalga oshirishning turli usullari bilan ko'p protsessorli samolyotlarning tasnifi: UMA, NUMA, SOMA. Qiyosiy xususiyatlar, apparat va dasturiy ta'minot xususiyatlari.

Ko'p transport vositalarining tasnifi: MPP, NDW va COW. Uchrashuv, xususiyatlari, xususiyatlari.

Har xil turdagi samolyotlarga misollar. Har xil turdagi hisoblash tizimlarining afzalliklari va kamchiliklari.

Hisoblash tizimlarining tasnifi

Klassik kompyuterlarga nisbatan samolyotning o'ziga xos xususiyati shundaki, unda amalga oshiradigan bir nechta kompyuterlar mavjud parallel ishlov berish .

Operatsiyalarni bajarilishining parallelligi tizim ish faoliyatini sezilarli darajada oshiradi; u ishonchliligini ham sezilarli darajada oshirishi mumkin (agar tizimning bir komponenti ishlamay qolsa, uning vazifasini boshqasi o'z zimmasiga olishi mumkin), shuningdek operatsiyalar takrorlanadigan bo'lsa va natijalar taqqoslansa, tizimning ishlash ishonchliligi.

Hisoblash tizimlarini ikki guruhga bo'lish mumkin:

· ko'p mashinali ;

· ko'p protsessor .

Ko'p mashinali hisoblash tizimi bir nechta alohida kompyuterlardan iborat. Ko'p mashinali tizimdagi har bir kompyuter klassik arxitekturaga ega va bunday tizim keng qo'llaniladi. Biroq, bunday hisoblash tizimidan foydalanish samarasini faqat maxsus tuzilishga ega bo'lgan masalani echishda olish mumkin: uni tizimda qancha kompyuter bo'lsa, shuncha kuchsiz bog'langan kichik topshiriqlarga bo'lish kerak.

Multiprotsessor arxitekturasi kompyuterda bir nechta protsessorlar mavjudligini taxmin qiladi, shuning uchun ko'plab ma'lumotlar oqimlari va ko'plab buyruqlar oqimlari parallel ravishda tashkil etilishi mumkin. Shunday qilib, bitta topshiriqning bir nechta qismlari bir vaqtning o'zida bajarilishi mumkin. Ko'p protsessorli hisoblash tizimlarining bir protsessorga nisbatan tezligi ustunligi aniq.

Kamchilik - bir nechta protsessorlar bir xil xotira maydoniga kirganda ziddiyatli vaziyatlarning yuzaga kelish ehtimoli.

Ko'p protsessorli hisoblash tizimlarining xususiyati umumiy resurs sifatida umumiy RAMning mavjudligidir (11-rasm).

11-rasm - Ko'p protsessorli hisoblash tizimining arxitekturasi

Flinnning tasnifi

Barcha ko'rib chiqilgan samolyotlarni tasniflash tizimlari orasida eng keng tarqalgani 1966 yilda M. Flinn tomonidan taklif qilingan tasnif edi. Bunga asoslanadi oqim tushunchasi , bu buyruq ketma-ketligi yoki protsessor tomonidan qayta ishlangan ma'lumotlar elementlari sifatida tushuniladi. Flinn arxitekturaning to'rtta sinfini buyruqlar oqimlari va ma'lumotlar oqimlari soniga qarab ajratib turadi:

· OKOD - bitta buyruq oqimi - bitta ma'lumot oqimi. Ular orasida klassik fon Neumann VM mavjud. Quvurni qayta ishlash muhim emas, shuning uchun ikkala skaler funktsional moslamali VM 6600 va konveyer bilan 7600 OKOD sinfiga kiradi.

· ICOD - bir nechta buyruq oqimi - bitta ma'lumot oqimi. Ushbu arxitekturada bir nechta protsessorlar bir xil ma'lumot oqimini boshqaradi. Masalan, protsessorlarga buzuq signal berilgan VS va protsessorlarning har biri ushbu signalni o'z filtrlash algoritmi yordamida qayta ishlaydi. Shunga qaramay, na Flinn va na boshqa kompyuter arxitekturasi mutaxassislari ushbu printsip asosida qurilgan haqiqiy samolyotni tasavvur qila olishmadi. Bir qator tadqiqotchilar konveyer tizimlarini ushbu sinfga tegishli, ammo bu yakuniy tan olinmadi. Bo'sh sinfga ega bo'lish Flinn tasnifidagi nuqson deb qaralmasligi kerak. Bunday mashg'ulotlar samolyot qurish nazariyasi va amaliyotida yangi tushunchalarni ishlab chiqishda foydali bo'lishi mumkin.

· OKMD - bitta buyruq oqimi - ko'plab ma'lumotlar oqimlari - buyruqlar bitta boshqaruv protsessori tomonidan beriladi va barcha protsessorlarda bir vaqtning o'zida ushbu protsessorlarning mahalliy ma'lumotlari ustida bajariladi. SIMD (bitta ko'rsatma - bir nechta ma'lumotlar)

ICMD - ko'plab buyruqlar oqimi - ko'plab ma'lumotlar oqimlari - o'zlarining dasturlarida dastlabki ma'lumotlar bilan ishlaydigan kompyuterlar to'plami. MIMD (bir nechta ko'rsatma - bir nechta ma'lumotlar)

Flinnning tasniflash sxemasi samolyotni dastlabki baholashda eng keng tarqalgan, chunki u darhol tizimning asosiy printsipini baholashga imkon beradi. Shu bilan birga, Flinn tasnifi aniq kamchiliklarga ham ega: masalan, ba'zi bir arxitekturalarni bir yoki boshqa sinflarga birma-bir tayinlay olmaslik. Ikkinchi kamchilik - MIMD sinfining haddan tashqari to'yinganligi.

MIMD sinfining mavjud hisoblash tizimlari uchta kichik sinfni tashkil qiladi: nosimmetrik multiprotsessorlar (SMP), klasterlar va massiv parallel tizimlar (MPP). Ushbu tasnif tarkibiy-funktsional yondashuvga asoslangan.

Nosimmetrik multiprotsessorlar Xotira va tashqi qurilmalarga bir xil kirish huquqiga ega bo'lgan va bitta operatsion tizim (OS) ostida ishlaydigan protsessorlar to'plamidan iborat. SMPning alohida ishi bu bitta protsessorli kompyuterlar. Barcha SMP protsessorlari bitta manzil maydoni bilan umumiy xotiraga ega.

SMP-dan foydalanish quyidagi imkoniyatlarni beradi:

· Dasturlarni yangi boshlang'ich xarajatlar evaziga, dasturlarni yangi, samaraliroq uskunalarga aylantirmasdan qo'llash orqali;

· Tanish dasturiy ta'minot muhitida dasturlar yaratish;

· Barcha xotiraga kirish vaqti bir xil;

· Yuqori o'tkazuvchanlik qobiliyatiga ega xabarlarni yuborish qobiliyati;

· Asosiy xotira keshlari va bloklari to'plamining muvofiqligini qo'llab-quvvatlash, bo'linmas sinxronizatsiya va blokirovka operatsiyalari.

Klaster tizimi aloqa tizimi yoki umumiy tashqi xotira qurilmalari, masalan, disk massivlari bilan birlashtirilgan modullardan hosil bo'ladi.

Klaster hajmi bir necha moduldan bir necha o'nlab modullarga o'zgaradi.

Ham umumiy, ham taqsimlangan xotira ichida xotira tizimi arxitekturasining bir nechta modellari amalga oshiriladi. 12-rasmda MIMD sinfining hisoblash tizimlarida ishlatiladigan bunday modellarning tasnifi ko'rsatilgan (bu SIMD sinfiga ham tegishli).
12-rasm - Hisoblash tizimlarining xotira me'morchiligi modellarining tasnifi

Tizimlarda umumiy xotira bilan barcha protsessorlarda bitta manzil maydoniga kirish uchun teng imkoniyatlar mavjud. Bitta xotira bitta blokli yoki modulli shaklda qurilishi mumkin, ammo oxirgi variant odatda qo'llaniladi.

Har qanday protsessorning xotiraga kirishi bir xilda bajariladigan va bir xil vaqtni talab qiladigan umumiy xotiraga ega hisoblash tizimlari deyiladi bir xil xotiraga kirish imkoniyatiga ega tizimlar va UMA (Uniform Memory Access) qisqartmasi bilan belgilanadi. Bu umumiy xotira bilan parallel VS uchun eng keng tarqalgan xotira arxitekturasi.

Texnik jihatdan, UMA tizimlari har birini bog'laydigan tugun mavjudligini taxmin qiladi phar biri bilan protsessorlar txotira modullari. Bunday samolyotlarni yasashning eng oddiy usuli - umumiy avtobus orqali bitta xotira (M P) bilan bir nechta protsessorlarni birlashtirish (P i.). . Biroq, bu holda bir vaqtning o'zida avtobusda protsessorlardan faqat bittasi almashishi mumkin, ya'ni protsessorlar avtobusga kirish uchun raqobatlashishlari kerak. Qachon protsessor R i,xotiradan, boshqa protsessorlardan ko'rsatma oladi P j(i ≠ j) shinasi bo'sh bo'lguncha kutish kerak. Agar tizim faqat ikkita protsessorni o'z ichiga olsa, ular maksimal darajada ishlashga qodir, chunki ularning avtobusga kirishlari bir-biriga bog'lanishi mumkin: bitta protsessor buyruqni dekodlashi va bajarishi bilan, ikkinchisi avtobus yordamida xotiradan keyingi buyruqni olish uchun foydalanishi mumkin. Biroq, uchinchi protsessor qo'shilganda, ishlash pasayishni boshlaydi. Agar avtobusda o'nta protsessor bo'lsa, avtobus tezligining egri chizig'i (12b-rasm) gorizontal holatga keladi, shuning uchun 11 protsessor qo'shilishi ishlashni oshirmaydi. Ushbu rasmdagi pastki egri chiziq xotira va avtobusning xotira aylanishi vaqti va avtobus protokoli birikmasi bilan aniqlangan aniq tarmoqli kengligiga ega ekanligini va umumiy avtobus bilan ko'p protsessorli tizimda ushbu tarmoqli kengligi bir nechta protsessorlarga taqsimlanganligini ko'rsatadi. Agar protsessorning aylanish davri xotira davridan ko'p bo'lsa, ko'pgina protsessorlarni avtobusga ulash mumkin. Ammo, aslida, protsessor odatda xotiradan ancha tezroq ishlaydi, shuning uchun bu sxema keng qo'llanilmaydi.

UMA asosida umumiy xotira bilan multiprotsessorli CS-ni qurishning muqobil usuli 13-rasmda keltirilgan. . Bu erda avtobus protsessor so'rovlarini bir nechta xotira modullaridan biriga yo'naltiradigan kalit bilan almashtiriladi. Bir nechta xotira modullari bo'lishiga qaramay, ularning barchasi bitta virtual manzil maydoniga tegishli. Ushbu yondashuvning afzalligi shundaki, kalit parallel ravishda bir nechta so'rovlarni bajarishga qodir. Har bir protsessor o'zining xotira moduliga ulanishi va unga ruxsat etilgan maksimal tezlikda kirishi mumkin. Protsessorlar o'rtasidagi raqobat bir vaqtning o'zida bir xil xotira moduliga kirishga urinishda paydo bo'lishi mumkin. Bunday holda, faqat bitta protsessor ruxsat oladi, boshqalari esa bloklanadi.

Hisoblash tizimi haqida tushuncha

Bir-biri bilan o'zaro ta'sir qiluvchi qo'shimchalar va dasturlarning ma'lum bir to'plami, bitta ishlaydigan biznesga xizmat ko'rsatish uchun uchrashuvlar deyiladi. hisoblash tizimi.

Ma'lumotlarni avtomatik yoki avtomatlashtirilgan qayta ishlash uchun foydalaniladigan qo'shimcha binolar to'plami deyiladi hisoblash texnikasi yoki apparat muammolari. Hisoblash tizimining ombori deyiladi konfiguratsiya. Hisoblash tizimining apparat va dasturiy ta'minoti batafsil ko'rib chiqiladi.

Uskuna va dasturiy yechimni tanlash mezonlari hosildorlikі samaradorlik.

Hisoblash tizimining markaziy biriktirmasi kompyuterdir. Kompyuter- ma'lumotlarni yaratish, saqlash, qayta ishlash va tashishni avtomatlashtirish uchun mo'ljallangan butun elektron ilova. Agar siz apparat va dasturiy ta'minotni aniq ko'rib chiqmoqchi bo'lsangiz, hisoblash tizimining ushbu xususiyatlari uzluksiz aloqada va uzluksiz o'zaro ta'sirda ishlashini ta'kidlash kerak.

Raqamli texnologiyaning rivojlanish tarixi. EOMni yaratish.

(O'z-o'zini o'rganish uchun talabalarga Proponuetsya).

EOM tasnifi

Kompyuterning ommaviy xarakteri Qrim kompyuteri va boshqa qiyinroq hisoblash tizimlari ekanligi uchun turishda aybdor emas:

· Superkompyuterlar;

Katta EOM (meynfreymlar);

· Minikompyuter;

· Mikrokompyuterlar (ularning oldiga shaxsiy shaxsiy kompyuterlar keltiriladi).

Qi EOM vydryznyayutsya:

· Hosildorlik;

rozmarin;

funktsional tan olish.

EOM arxitekturasi va tuzilishi

Kompyuterning yordamchi binolarini ko'rib chiqayotganda, ularning arxitekturasi va tuzilishini farqlashga qaror qilindi.

arxitektura Kompyuter umumiy tilda tavsif deb ataladi, unda dasturlash imkoniyatlari, buyruq tizimlari, adreslash tizimlari, xotirani tashkil qilish va boshqalar tavsifi mavjud. Arxitektura kompyuterning asosiy mantiqiy tugunlarini: protsessor, operativ xotira, tashqi xotira va periferik qurilmalarni bo'lish, axborot aloqalari va o'zaro bog'lash tamoyillarini belgilaydi. Spylnistik arxitekturiya boshqa kompyuterlar Men koristuvachga qarashda chalkashlik hissimdan g'amxo'rlik qilaman.

Tuzilishi Kompyuter - bu uning funktsional elementlari va ular orasidagi bog'lanishlar yig'indisidir. Elementlar turli xil kengaytmalarda bo'lishi mumkin - kompyuterning asosiy mantiqiy tugunlaridan eng oddiy sxemalargacha. EHMning strukturasi grafik jihatdan blok-sxema shaklida tasvirlangan bo‘lib, ular yordamida EHMni har qanday batafsil tavsiflash mumkin.

Klassik arxitektura(von Neumann arxitekturasi) - bitta arifmetik-mantiqiy kengaytma (ALU), bu orqali ma'lumotlar oqimi o'tadi, bitta boshqaruv kengaytmasi (CU), bu orqali buyruqlar oqimi o'tadi - dastur. Tse yagona protsessorli kompyuter. Shaxsiy kompyuter arxitekturasining qaysi turi arxitektura hisoblanadi issiq shina. B

erda barcha funktsional bloklar qattiq shinalar bilan bog'langan, ular ham deyiladi tizimli avtomagistral. Jismoniy jihatdan, asosiy yo'nalish elektron sxemalarni ulash uchun rozetkalarga ega bo'lgan boy simli chiziqdir. Magistral tarmoqdagi simlar soni guruhlarga bo'linadi: manzil shinasi, ma'lumotlar shinasi va boshqaruv shinasi.

Hisoblash texnikasi usullarining tasnifi

1. Uskuna xavfsizligi

Hisoblash tizimining ombori konfiguratsiya deb ataladi. Hisoblash texnikasi uchun apparat va dasturiy ta'minot batafsil ko'rib chiqiladi. Ko'rinishidan, ro'yxatga olish tizimlarining apparat konfiguratsiyasi va dasturiy ta'minot konfiguratsiyasiga qarash aniq. Bunday tamoyil informatika uchun ayniqsa muhim bo'lishi mumkin, ammo parchalar ko'pincha ishchilarning o'zlari ham apparat, ham dasturiy vositalar bilan shug'ullanishi mumkin bo'lganidan ko'ra ko'proq muvaffaqiyatli bo'ladi. Uskuna va dasturiy ta'minot yechimini tanlash mezonlari unumdorlik va samaradorlikdir. E'tibor bering, apparat echimlari o'rtacha qimmatroq, ammo dasturiy echimlarni amalga oshirish yuqori malakali xodimlarni talab qiladi.

Oldin apparat xavfsizligi hisoblash