Mavzu: Flin klassifikatsiyasi va uning asosiy arxitekturasi

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
"Kompyuterni tashkil etish” fanidan

Mavzu: Flin klassifikatsiyasi va uning asosiy arxitekturasi.

Bajardi: 204-guruh talabasi

Miliyev B.A
Qabul qildi: Sobirov R.A
SAMARQAND – 2022


Mavzu: Flin klassifikatsiyasi va uning asosiy arxitekturasi
Reja

1. 
   Kampyuter tizmi nima.
   
2. 
   Computer Architecture
   
3. 
   Kompyuterlar evolyutsiyasi.
   

Computer Architecture | Flynn’s taxonomy
Parallel hisoblash - bu ishlar bir vaqtning o'zida bajarilishi mumkin bo'lgan diskret qismlarga bo'lingan hisoblash. Har bir qism qo'shimcha ravishda bir qator ko'rsatmalarga bo'linadi. Har bir qismdagi ko'rsatmalar bir vaqtning o'zida turli protsessorlarda bajariladi. Parallel tizimlar bir vaqtning o'zida bir nechta kompyuter resurslaridan foydalanish bilan shug'ullanadi, ular bir nechta protsessorli bitta kompyuterni, parallel ishlov berish klasterini yaratish uchun tarmoq orqali ulangan bir nechta kompyuterlarni yoki ikkalasining kombinatsiyasini o'z ichiga olishi mumkin.
Parallel tizimlarni dasturlash bitta protsessorli kompyuterlarga qaraganda qiyinroq, chunki parallel kompyuterlar arxitekturasi shunga mos ravishda o'zgaradi va bir nechta protsessorlarning jarayonlari muvofiqlashtirilgan va sinxronlashtirilishi kerak.
Parallel ishlov berishning asosiy qismi protsessorlardir. Bir vaqtning o'zida qayta ishlanishi mumkin bo'lgan ko'rsatmalar va ma'lumotlar oqimlari soniga qarab, hisoblash tizimlari to'rtta asosiy toifaga bo'linadi:
Flinn tasnifi -

Yagona buyruqli, bitta ma'lumotli (SISD) tizimlar -

SISD hisoblash tizimi - bu bitta ma'lumot oqimida ishlaydigan, bitta buyruqni bajarishga qodir bo'lgan bir protsessorli mashina. SISD da mashina ko'rsatmalari ketma-ketlik bilan qayta ishlanadi va bu modelni qabul qiluvchi kompyuterlar xalq orasida ketma-ket kompyuterlar deb ataladi. Ko'pgina an'anaviy kompyuterlar SISD arxitekturasiga ega. Barcha ko'rsatmalar va qayta ishlanadigan ma'lumotlar asosiy xotirada saqlanishi kerak.

SISD modelidagi ishlov berish elementining tezligi kompyuterning ichki ma'lumot uzatish tezligi bilan cheklangan (bog'liq). Dominant vakili SISD tizimlari IBM PC, ish stantsiyalari.

Yagona ko'rsatma, ko'p ma'lumotli (SIMD) tizimlar -

SIMD tizimi - bu barcha protsessorlarda bir xil ko'rsatmalarni bajarishga qodir, lekin turli ma'lumotlar oqimlarida ishlaydigan ko'p protsessorli mashina. SIMD modeliga asoslangan mashinalar ilmiy hisoblash uchun juda mos keladi, chunki ular ko'plab vektor va matritsa operatsiyalarini o'z ichiga oladi. Shunday qilib, ma'lumotlar barcha qayta ishlash elementlariga (PE) uyushgan ma'lumotlar elementlariga uzatilishi mumkin

Dominant vakili SIMD tizimlari Crayning vektor ishlov berish mashinasidir.

Ko'p buyruqli, bitta ma'lumotli (MISD) tizimlar -

MISD hisoblash tizimi ko'p protsessorli mashina bo'lib, turli xil PElarda turli ko'rsatmalarni bajarishga qodir, lekin ularning barchasi bir xil ma'lumotlar to'plamida ishlaydi.

Misol Z = sin(x)+cos(x)+tan(x)
Tizim bir xil ma'lumotlar to'plamida turli operatsiyalarni bajaradi. MISD modelidan foydalangan holda qurilgan mashinalar ko'pgina ilovalarda foydali emas, bir nechta mashinalar qurilgan, ammo ularning hech biri tijoratda mavjud emas.

Ko'p buyruqli, ko'p ma'lumotli (MIMD) tizimlar -

MIMD tizimi - bu bir nechta ma'lumotlar to'plamida bir nechta ko'rsatmalarni bajarishga qodir bo'lgan ko'p protsessorli mashina. MIMD modelidagi har bir PE alohida ko'rsatmalar va ma'lumotlar oqimlariga ega; shuning uchun ushbu model yordamida qurilgan mashinalar har qanday turdagi ilovalarga qodir. SIMD va MISD mashinalaridan farqli o'laroq, MIMD mashinalaridagi PElar asinxron ishlaydi.

MIMD mashinalari umumiy xotiraga ega MIMD va taqsimlangan xotira MIMD ga PE larning asosiy xotiraga ulanish usuliga ko‘ra keng toifalarga bo‘linadi.

Umumiy xotira MIMD modelida (bir-biriga mahkam bog'langan ko'p protsessorli tizimlar) barcha PElar bitta global xotiraga ulangan va ularning barchasi unga kirish huquqiga ega. Ushbu modeldagi PE o'rtasidagi aloqa umumiy xotira orqali amalga oshiriladi, global xotirada saqlangan ma'lumotlarni bitta PE tomonidan o'zgartirish boshqa barcha PElarga ko'rinadi. Dominant vakili umumiy xotira MIMD tizimlari Silicon Graphics mashinalari va Sun/IBM ning SMP (Symmetric Multi-Processing).

Taqsimlangan xotira MIMD mashinalarida (boʻsh ulangan koʻp protsessorli tizimlar) barcha PElar mahalliy xotiraga ega. Ushbu modeldagi PE o'rtasidagi aloqa o'zaro ulanish tarmog'i (jarayonlararo aloqa kanali yoki IPC) orqali amalga oshiriladi. PE larni bog'laydigan tarmoq daraxtga, to'rga yoki talabga muvofiq sozlanishi mumkin.
Umumiy xotira MIMD arxitekturasini dasturlash osonroq, lekin nosozliklarga nisbatan kamroq bardoshli va taqsimlangan xotira MIMD modeliga nisbatan kengaytirish qiyinroq. Umumiy xotiradagi MIMDdagi nosozliklar butun tizimga ta'sir qiladi, bu esa har bir PEni osongina ajratib olish mumkin bo'lgan taqsimlangan modelga taalluqli emas. Bundan tashqari, umumiy xotira MIMD arxitekturalari miqyosi kamroq bo'ladi, chunki ko'proq PE qo'shilishi xotira nizosiga olib keladi. Bu har bir PE o'z xotirasiga ega bo'lgan taqsimlangan xotirada sodir bo'lmaydigan holat. Amaliy natijalar va foydalanuvchi talablari natijasida taqsimlangan xotira MIMD arxitekturasi boshqa mavjud modellardan ustundir.

Yagona ko'rsatmalar oqimi, bir nechta ma'lumotlar oqimi (SIMD)
Asosiy maqola: Bitta ko'rsatma, bir nechta ma'lumotlar
Bitta ko'rsatma bir vaqtning o'zida bir nechta turli ma'lumotlar oqimlariga qo'llaniladi. Ko'rsatmalar ketma-ket, masalan, quvur liniyasi orqali yoki bir nechta funktsional birliklar tomonidan parallel ravishda bajarilishi mumkin. Flinning 1972 yilgi hujjati SIMDni yana uchta toifaga ajratdi:

Massiv protsessorlari - Ular bitta (bir xil) buyruqni oladilar, lekin har bir parallel ishlov berish bloki o'zining alohida va alohida xotirasi va registr fayliga ega.

Quvurli protsessor - Ular bitta (bir xil) ko'rsatmani oladi, lekin keyin markaziy resursdan ma'lumotlarni o'qiydi, har biri ushbu ma'lumotlarning qismlarini qayta ishlaydi, so'ngra natijalarni bir xil markaziy resursga yozadi. Flinning 1977 yildagi 5-rasmida bu resurs asosiy xotira hisoblanadi: zamonaviy protsessorlar uchun bu resurs endi odatda registr fayli hisoblanadi.
Assotsiativ protsessor - Ular bitta (bir xil) ko'rsatmani oladilar, lekin har bir parallel ishlov berish blokida mustaqil qaror qabul qilinadi, bu qurilmaning mahalliy ma'lumotlariga asoslanib, bajarishni bajarish yoki uni o'tkazib yuborish to'g'risida. Zamonaviy terminologiyada bu "predikativ" (maskalangan) SIMD sifatida tanilgan.
Ba'zi zamonaviy dizaynlar (xususan, GPU'lar) ushbu kichik toifalarning bir nechta xususiyatlarini o'z ichiga oladi: bugungi GPU'lar SIMT, lekin ayni paytda Assotsiativdir, ya'ni SIMT massividagi har bir ishlov berish elementi ham oldindan belgilab qo'yilgan.
Massiv protsessor
Massiv protsessorining zamonaviy atamasi "bitta ko'rsatma, ko'p oqim" (SIMT). Bu Flinnning 1972 yilgi taksonomiyasida SIMDning pastki toifasi sifatida alohida tasnifdir. U o'zining mustaqil registr fayli va xotirasiga (kesh va ma'lumotlar xotirasi) ega bo'lgan parallel subelementlar bilan aniqlanishi mumkin. Flynnning asl maqolalarida SIMT protsessorlarining ikkita tarixiy misoli keltirilgan: SOLOMON va ILLIAC IV.

Nvidia odatda o'zining marketing materiallari va texnik hujjatlarida bu atamadan foydalanadi, bu erda u Nvidia arxitekturasining yangiligi haqida bahs yuritadi.SOLOMON NVidia'dan 60 yildan ko'proq vaqt oldin paydo bo'lgan.

Aspex Microelectronics Assotsiativ String Processor (ASP) o'zining marketing materialida o'zini "massiv keng SIMD" deb tasnifladi, lekin bit darajasidagi ALU va bit darajasidagi predikatsiyaga ega (Flynn taksonomiyasi: assotsiativ ishlov berish) va 4096 protsessorning har biri o'z registrlari va xotirasi (Flinn taksonomiyasi: massivni qayta ishlash). 2010-yilda chiqarilgan Linedancer 4096 ta 2-bitli predikatsiyalangan SIMD ALU-larni o'z ichiga olgan, ularning har biri o'z kontent-adresli xotirasiga ega va soniyada 800 milliard ko'rsatmalarni bajarishga qodir edi.[8] Aspex kompaniyasining ASP assotsiativ massivi SIMT protsessori NVIDIA dan 20 yil oldin paydo bo'lgan.

1. 
   http://www.intuit.ru
   
2. 
   http://www.kgtu.runnet.ru
   
3. 
   http://www.piter.com
   
4. 
   http://www.learncomputerscienceonline.com