Mavzu: konveyrli ishlov berish ish tartibini o'rganish munadarija kirish I bob. Vektor-konveyer arxitekturasi,Vektor protsessor,Superkompyuterlar

Pentium 4 protsessori NetBurst deb atal-gan va undan avval qо‘llanilgan R6 mikro-arxitekturasidan keskin farq qiladigan mikroarxitekturaga ega (3-rasm).

3-rasm. Pentium 4 protsessori-ning mikro-arxitekturasi - NetBurst.
NetBurst mikroarxitekturasi kо‘proq bos-qichli konveyerga va ikkita arifmetik-mantiqiy qurilmaga ega bо‘lib, giperoqim-li texnologiyani amalga oshira oladi. Giperoqimli texnologiya deganda – ikki-ta registrlar tо‘plamiga va qator boshqa resurslar tо‘plamiga ega bо‘lgan qurilma tushuniladi.
Bu texnologiya Pentium 4 protsessorida, ikkita dastur orasida biridan boshqasiga о‘tishni juda yuqori tezlikda ta’minlab beradi, ya’ni bunda bitta emas balki bir vaqtda ikkita protsessor ishlayotgandek bо‘lib tuyuladi.
Pentium 4 protsessori bitta sikl davomi-da bir nechta buyruqlarni bajarish imko-niyatiga ega, shuning uchun u superskalyar protsessor deb ataladi.
Pentium 4 protsessorida uning modeliga qarab ikki yoki uch sathli kesh xotiradan foydalaniladi. Barcha modellar 8 Kbayt xajmli SRAM turidagi birinchi sath kesh xotirasi L1 ga ega. L2 - 1 Mbaytgacha, L3 esa - 2 Mbayt xajmli kesh xotiraga ega. Ushbu xotiralar yordamida konveyerlar ishini tezlatish amalga oshiriladi. Pentium 4 protsessori ma’lumotlar traktining soddalashtirilgan kо‘rinishi 4-rasmda keltirilgan.

4-rasm. Pentium 4 ma’lumotlar traktining soddalash-tirilgan kо‘rinishi.
I BOB. Vektor-konveyer arxitekturasi
1.1 § Vektor-konveyer arxitekturasi
Kompyuterning arxitekturasini bilish uchun uning eng yuqori ko'rsatkichini hisoblash oson. Biz birinchi navbatda real raqamlar bo'yicha operatsiyalarni bajarish tezligidan manfaatdor ekanligimiz sababli, biz haqiqiy arifmetika uchun funktsional qurilmalarni imkon qadar ko'proq yuklashimiz kerak. Balandlikning teskari tomonidagi operatsiya kamdan-kam qo'llaniladi va bo'linish jarayonida qo'shimcha ravishda ko'paytirish ishi talab etiladi. Shuning uchun, kompyuterning eng yuqori ko'rsatkichini aniqlash uchun faqat ko'paytirish va qo'shimcha qurilmalarni ishlatamiz. Maksimal ishlash uchun ular birlashtirilgan rejimda ishlatilishi kerak.
D- = B, + Cr-x d shakllarining ishlashini amalga oshirishga kelganimizda shunga o'xshash narsalarni qildik. Agar qo'shimcha ravishda har bir bunday qurilma vektorli ishni bajarish uchun ikkita ichki konveyerdan foydalanishni hisoblasak, ikkita qurilmaning tizimi soat bo'yicha to'rtta operatsiya natijasini beradi. Kompyuterning aylanish vaqti 4.1 n, shuning uchun bitta Cray C90 protsessorining eng yuqori ko'rsatkichi deyarli 1 gflops yoki sekundiga 109 operatsiya bo'ladi. Agar kompyuterning barcha 16 ta protsessori bir vaqtning o'zida ishlayotgan bo'lsa, unda eng yuqori ko'rsatkich 16 gflopsgacha ko'tariladi.
Biz ushbu kompyuterning arxitekturasining asosiy xususiyatlarini buzib tashladik, undan nega bu qadar tez o'ylab topilgani aniqlandi. Biroq, u uchun samarali dasturlarni qanday yozishni bilish uchun siz uning boshqa tomonini o'rganishingiz kerak. Haqiqiy dasturlarda ishlashini kamaytiradigan omillarni ta'kidlash kerak. Ushbu qadam holda, hosildorlikni oshirish uchun dasturda nimani o'zgartirish kerakligini tushunish qiyin bo'ladi. Paragrafning qolgan qismi ushbu kompyuterda dasturlarni bajarish samaradorligini tahlil qilishga bag'ishlanadi.
Birinchidan, biz terminologiya haqida qaror qabul qilishimiz kerak. Kompyuterda vektor-konveyer arxitekturasi mavjud. Vektorli ishlov berish rejimi yordamida vaqtning asosiy daromadini olish mumkin. Kompyuterning buyruq tizimidagi vektor buyruqlari uni bajarish uchun ishlatilsa, ba'zi dastur qismlari vektor rejimida ishlov berilishi mumkin. Dasturning barcha qismini vektorli buyruqlar bilan almashtirsak, u holda uning to'liq vektorizatsiyasi haqida gapiramiz. Aks holda, biz qisman vektorizatsiya yoki umuman bir qismni vektor qilish imkonsizligi bilan ishlaymiz. Dasturda tegishli qismlarni topish va ularni vektorli buyruqlar bilan almashtirish jarayoni dasturning vektorizatsiyasi deb ataladi.