Mavzu: Prosessorlarda qo’llaniladigan zamonaviy texnologiyalari. Reja : I. Kirish II. Asosiy qisim

Parallel ishlov berish turlari
Parallel ishlov berishning bir nechta turlari mavjud, ulardan ikkitasi eng ko'p ishlatiladigan SIMD va MIMD. SIMD yoki bitta buyruqli bir nechta ma'lumot - bu parallel ishlov berish shakli bo'lib, unda kompyuterda ikki yoki undan ortiq protsessorlar bir xil buyruqlar to'plamiga amal qiladi, har bir protsessor turli xil ma'lumotlarni qayta ishlaydi. SIMD odatda bir xil ko'rsatilgan mezonlarga asoslangan katta ma'lumotlar to'plamlarini tahlil qilish uchun ishlatiladi.
MIMD yoki bir nechta buyruqli ma'lumotlar parallel ishlov berishning yana bir keng tarqalgan shakli bo'lib, har bir kompyuterda ikkita yoki undan ortiq o'z protsessorlari mavjud va ma'lumotlarni alohida ma'lumotlar oqimlaridan oladi.
Parallel ishlov berishning boshqa kamroq qo'llaniladigan turiga MISD yoki bir nechta buyruqlar ma'lumotlari kiradi, bunda har bir protsessor bir xil kirish ma'lumotlari bilan boshqa algoritmdan foydalanadi.

2-rasm SIMD tuzilishi

3-rasm MIMD tuzilishi
SMP va MMP
Ushbu muammolarni hal qilish simmetrik ko'p ishlov berish tizimiga (SMP) olib keldi. SMP tizimida har bir protsessor teng darajada qobiliyatga ega va tizim orqali ish oqimini boshqarish uchun javobgardir. Dastlab, maqsad SMP tizimlarini dasturchilarga bitta protsessor, ko'p dasturlash tizimlari bilan aynan bir xil ko'rinishga keltirish edi. Biroq, muhandislar ba'zi ko'rsatmalarni noto'g'ri bajarish va dasturchilardan murakkablikni oshirishni talab qilish orqali tizimning ishlashini 10-20% oralig'ida oshirish mumkinligini aniqladilar (muammo faqat ikki yoki undan ortiq dastur bir vaqtning o'zida o'qilganda ko'rinadigan bo'lishi mumkin). va bir xil operandlarni yozing; Shunday qilib, ortib borayotgan murakkablik bilan shug'ullanish yuki faqat bir nechta dasturchilarga tushadi va keyin faqat juda ixtisoslashgan sharoitlarda). SMP mashinalari umumiy ma'lumotlarda o'zini qanday tutishi kerakligi haqidagi savol haligacha hal qilinmagan.
SMP tizimlarida protsessorlar soni ortishi bilan ma'lumotlarning tizimning bir qismidan boshqa barcha qismlariga tarqalish vaqti ham ortadi. Agar protsessorlar soni bir necha o'nlab oraliqda bo'lsa, tizimga qo'shimcha protsessorlarni qo'shishning unumdorligi qo'shimcha xarajatlarni oqlash uchun juda kichikdir. Uzoq tarqalish vaqtlari muammosini hal qilish uchun yuqorida aytib o'tilgan xabarlarni uzatish tizimi yaratilgan. Ushbu tizimlarda ma'lumotlarni almashuvchi dasturlar ma'lum operandlarga yangi qiymat berilganligini e'lon qilish uchun bir-biriga xabarlar yuboradi. Operandning yangi qiymatini tizimning barcha qismlariga translyatsiya qilish o'rniga, yangi qiymat faqat yangi qiymatni bilishi kerak bo'lgan dasturlarga etkaziladi. Umumiy xotira o'rniga dasturlar o'rtasida xabarlarni uzatishni qo'llab-quvvatlaydigan tarmoq mavjud. Ushbu soddalashtirish yuzlab, hatto minglab protsessorlarga bir tizimda samarali ishlash imkonini beradi. Shuning uchun bunday tizimlarga massiv parallel ishlov berish (MPP) tizimlari nomi berildi.
Eng muvaffaqiyatli MPP ilovalari katta hajmdagi ma'lumotlar bo'yicha ko'plab alohida, mustaqil operatsiyalarga bo'linishi mumkin bo'lgan muammolar uchun bo'lgan. Ma'lumotlarni qazib olishda statik ma'lumotlar bazasini bir nechta qidirishni amalga oshirish zarurati mavjud. Sun'iy intellektda shaxmat o'yinidagi kabi bir nechta alternativalarni tahlil qilish zarurati tug'iladi. Ko'pincha MPP tizimlari protsessorlar klasterlari sifatida tuzilgan. Har bir klaster ichida protsessorlar SMP tizimidagi kabi o'zaro ishlaydi. Faqat klasterlar o'rtasida xabarlar uzatiladi. Operandlarga xabarlar yoki xotira manzillari orqali murojaat qilish mumkinligi sababli, ba'zi MPP tizimlari bir xil bo'lmagan xotira manzillarini aniqlash uchun NUMA mashinalari deb ataladi.
SMP mashinalarini dasturlash nisbatan sodda; MPP mashinalari bunday emas. SMP mashinalari barcha turdagi muammolarni yaxshi hal qiladi, agar jalb qilingan ma'lumotlar miqdori unchalik katta bo'lmasa. Katta ma'lumotlar bazalarining ma'lumotlarini qazib olish kabi muayyan muammolar uchun faqat MPP tizimlari xizmat qiladi.

Hyper-Threading nima?

4-rasm
Intel® Hyper-Threading texnologiyasi - bu har bir protsessor yadrosida bir nechta iplarni qayta ishlash imkonini beruvchi innovatsion apparat texnologiyasi. Qancha ko'p iplar bo'lsa, shuncha ko'p vazifalar parallel ravishda bajarilishi mumkin.
Hyper-Threading texnologiyasi qanday ishlaydi? Intel® Hyper-Threading Technology faol bo'lsa, protsessor har bir fizik yadroni ikkita yadro sifatida ko'rsatadi. Shunday qilib, har bir fizik yadro turli xil dastur iplarini qayta ishlay oladigan ikkita mantiqiy yadroga mos keladi. Masalan, Hyper-Threading texnologiyasi yoqilgan 10 yadroli Intel® Core ™ i9-10900K protsessor parallel ravishda 20 ta ipni qo'llab-quvvatlaydi.
Ikki mantiqiy yadro vazifalarni an'anaviy bitta tarmoqli yadroga qaraganda samaraliroq qayta ishlaydi. Intel® Hyper-Threading texnologiyasi yadrodagi boshqa vazifalarni bajarish uchun kutish vaqtini ishlatadi, bu vaqt oldin isrof qilingan va shu tariqa protsessor sig'imining o'tkazuvchanligini oshiradi (server ilovalari uchun 30% gacha ko'tariladi 3 ).

5-rasm
Hyper-Threading texnologiyasining afzalliklari nimada?
Hyper-Threading texnologiyasi yordamida protsessor ko'proq ma'lumotni kamroq vaqt ichida qayta ishlashi va ko'proq fon vazifalarini uzilishlarsiz bajarishi mumkin. Optimal sharoitlarda ushbu texnologiya protsessor yadrolariga bir vaqtning o'zida ikkita vazifani samarali bajarishga imkon beradi. Ko‘p vazifali foydalanuvchilar, oqimchilar va ko‘p bosqichli dasturlardan foydalanadigan mutaxassislar eng yangi Intel® Core ™ i9 protsessori kabi Intel® Hyper-Threading Technology protsessoriga ega noutbuk yoki o‘yin kompyuteriga yangilash orqali o‘z mahsuldorligini oshirishi mumkin .
Xulosa
Ushbu mustaqil ishini bajarish davomida men uzimga protsessorlar va ularning tuzilish texnalogiyalari qanchalar murakkab ekanligi haqida tushunib yetdim yani ko’p yadroli protsessorlar va ularning hisoblashni qanday amalga oshirishi haqida yanda kengroq ma’lumotga ega bo’ldim.
Ular maxsus dastur ko'rsatmalari yozilgan taqdirdagina ishlashga qodir. Agar yo'q bo'lsa, demak, har qanday tuyg'u yangi texnologiya umuman bo'lmaydi. Shunday qilib, agar bu erda bitta yadroli dasturlar ikki yadroli protsessorda ishlasa, ular faqat bitta yadro uchun ishlaydi, ya'ni tezlik oshmaydi, ikkinchi yadro ishlatilmaydi.
Ko'p chipli protsessorlarning paydo bo'lishi bilan vaziyat deyarli shunday. Garchi hozir bu muammo allaqachon hal qilingan. Deyarli barcha chiquvchi dasturlar ko'p yadroli protsessorlarda ishlash uchun optimallashtirilgan (kerak bo'lganda). Albatta, bu o'yinlar, videoni qayta ishlash, tasvirlash, modellashtirish, ishlab chiqish va boshqalar.
Qanday qilib protsessorni tanlash mumkin
Umuman olganda, har qanday lazzat va ehtiyoj uchun ularning keng assortimenti mavjud. Ammo biroz talabchan talablar uchun uni tanlash qiyin emas. Boshlash uchun, agar kompyuter faqat qanday maqsadda ishlatilishini hal qilish kerak, agar faqat ish va kichik o'yin -kulgi uchun (kichik o'yinlar, filmlar, musiqa tomosha qilish, Internetda sayr qilish), unda hamma narsa oddiy - eng arzon zamonaviy chip mos keladi. siz.
Protsessor - bu mo'rt qism, shuning uchun uni hech qachon tashlamaslik, taqillatish yoki sumkaga tashlamaslik kerak.
Uni o'rnatgandan so'ng, unga termal pasta (issiqlik o'tkazuvchi pasta) surtish kerak, bu maqolada biz changdan tozalab, uni noutbukda almashtiramiz, mantiq bir xil. Agar siz termal pastani qo'llashni unutib qo'ysangiz, protsessor haddan tashqari qizib ketadi va beqaror ishlaydi, natijada u butunlay yonib ketadi. Bundan tashqari, quritilgan termal yog 'va chang noutbuk va kompyuterning ishdan chiqishining asosiy sabablaridan biridir.
U ulagichni anakartga mos kelishi kerak, bu sotib olishdan oldin 100% aniqlanishi kerak. Bozorda 2 ta asosiy protsessor ishlab chiqaruvchilari mavjud - Intel va AMD. Ushbu firmalarning har biri ma'lum bir ulagichga ega bo'lgan turli xil protsessorlarni ishlab chiqaradi, ular uchun siz anakartni bilishingiz va tanlashingiz kerak, ya'ni keyinchalik doimiy ishlash uchun o'rnatiladigan taxta.
Yuqorida keltirilgan ma'lumotlarga asoslanib, siz protsessor nima, uning xususiyatlari va uni to'g'ri ishlatish haqida umumiy tasavvur hosil qila olasiz deb umid qilamiz.
Kirish. Kompyuter texnologiyalari tez rivojlanmoqda. Hisoblash qurilmalari kuchliroq, ixcham va qulayroq bo'lib bormoqda, lekin yaqinda qurilmalarning ish faoliyatini yaxshilash katta muammoga aylandi. 1965 yilda Gordon Mur (Intel asoschilaridan biri) "integral mikrosxemaga joylashtirilgan tranzistorlar soni har 24 oyda ikki baravar ko'payadi" degan xulosaga keldi.

Foydalanilgan adabiyotlar (saytlar) ro’yhati

1. 
   https://parallel.ru/vvv/lec1.html
   
2. 
   https://searchdatacenter.techtarget.com/definition/parallel-processing
   
3. 
   https://www.shutterstock.com/ru/search/multi+core