Mustaqil ish Mavzu: Protsessor yadrosi

1. Umumiy tushunchalar 
Arxitektura keng ma'noda ko'plab elementlardan tashkil topgan murakkab 
tizimning tavsifi. 
Rivojlanish jarayonida yarimo'tkazgichli tuzilmalar (mikrosxemalar) 
rivojlanmoqda, shuning uchun protsessorlarni qurish tamoyillari, ularning 
tarkibiga kiradigan elementlar soni, o'zaro ta'sirini tashkil etish usuli doimo 
o'zgarib turadi. Shunday qilib, dizayn printsiplari bir xil bo'lgan protsessorlar 
odatda bir xil arxitekturali protsessorlar deb ataladi. Va bu printsiplarning o'zi 
protsessor arxitekturasi (yoki mikroarxitektura) deb ataladi. 
Mikroprosessor (yoki protsessor) - kompyuterning asosiy komponenti. U 
ma'lumotlarni qayta ishlaydi, dasturlarni bajaradi va tizimdagi boshqa 
qurilmalarni boshqaradi. Dasturlarning qanchalik tez ishlashi protsessor 
quvvatiga bog'liq. 
Yadro har qanday mikroprotsessorning tayanchidir. U silikon chipda joylashgan 
millionlab tranzistorlardan iborat. Mikroprotsessor registrlar deb nomlangan 
maxsus hujayralarga bo'linadi 
umumiy maqsad
(RON) Umuman olganda, 
protsessorning ishi xotiradan ko'rsatmalar va ma'lumotlarni ma'lum bir ketma -

---

ketlikda olish va ularni bajarishdan iborat. Bundan tashqari, kompyuter tezligini 
oshirish uchun mikroprotsessor ichki kesh xotirasi bilan jihozlangan. Kesh xotira 
- bu 
ichki xotira
 bufer sifatida ishlatiladigan protsessor (RAM bilan aloqa 
uzilishlaridan himoya qilish uchun). 
IBM -ga mos keladigan shaxsiy kompyuterlarda ishlatiladigan Intel protsessorlari 
mingdan ortiq yo'riqnomaga ega va ular kengaytirilgan buyruqlar to'plamiga ega 
protsessorlar - CISC -protsessorlari (CISC - Complex Instruction Set Computing) 
deb ataladi. 
1.1 Yuqori samarali hisoblash. Parallellik 
Hisoblash texnologiyasining rivojlanish tezligini kuzatish oson: ENIACdan 
(umumiy foydalanish uchun birinchi elektron raqamli kompyuter) sekundiga bir 
necha ming operatsiyalarni bajaradigan Tianhe-2 superkompyuterigacha 
(sekundiga 1000 trillion suzuvchi nuqta operatsiyalari). Bu shuni anglatadiki, 
hisoblash tezligi 60 yil ichida trillion marta oshdi. Yuqori samarali hisoblash 
tizimlarini yaratish eng murakkab ilmiy va texnik muammolardan biridir. 
Hisoblash tezligini hisobga olsak 
texnik vositalar
 faqat bir necha million marta 
o'sdi, hisoblashning umumiy tezligi trillionlab marta oshdi. Bu ta'sirga 
hisoblashning barcha bosqichlarida parallellik qo'llanilishi natijasida erishiladi. 
Parallel hisoblash ratsional xotira ajratilishini topishni talab qiladi. 
ishonchli 
usullar
 axborot uzatish va hisoblash jarayonlarini muvofiqlashtirish. 
1.2 Nosimmetrik ko'p ishlov berish 
Simmetrik ko'p ishlov berish (qisqartirilgan SMP) yoki nosimmetrik ko'p ishlov 
berish - ko'p protsessorli tizimlarning maxsus arxitekturasi bo'lib, unda bir nechta 
protsessorlar umumiy xotiraga kirish imkoniga ega. Bu juda keng tarqalgan 
arxitektura bo'lib, u so'nggi paytlarda juda keng qo'llanilmoqda. 
SMP -dan foydalanganda bir vaqtning o'zida bir nechta protsessorlar 
kompyuterda ishlaydi, ularning har biri o'z vazifasi bo'yicha. Yuqori sifatli 
operatsion tizimga ega SMP tizimi protsessorlar o'rtasida vazifalarni oqilona 
taqsimlab, ularning har biriga teng yukni ta'minlaydi. Biroq, xotiraga kirishda 
muammo bor, chunki hatto protsessorli tizimlar ham nisbatan talab qiladi 
uzoq 
vaqt
... Shunday qilib, SMPda RAMga kirish ketma -ket sodir bo'ladi: avval bitta 
protsessor, keyin ikkinchi. 
Yuqorida sanab o'tilgan xususiyatlar tufayli SMP tizimlari faqat ilmiy sohada, 
sanoatda, biznesda va kamdan -kam hollarda ish ofislarida qo'llaniladi. Uskunani 
amalga oshirishning yuqori narxidan tashqari, bunday tizimlar vazifalarning ko'p 
bosqichli bajarilishini ta'minlaydigan juda qimmat va sifatli dasturiy ta'minotni 
talab qiladi. Oddiy dasturlar (o'yinlar, 
matn muharrirlari
) SMP tizimlarida 

---

samarali ishlamaydi, chunki ular bu parallellik darajasini ta'minlamaydilar. Agar 
siz biron bir dasturni SMP tizimiga moslashtirsangiz, u holda protsessorli 
tizimlarda ishlash juda samarasiz bo'lib qoladi, bu esa bir xil dasturning bir nechta 
versiyasini yaratish zarurligiga olib keladi. 
turli xil tizimlar
... Istisno, masalan, 
ko'p protsessorli tizimlarni qo'llab-quvvatlaydigan ABLETON LIVE dasturi 
(musiqa yaratish va Dj-to'plamlarini tayyorlash uchun mo'ljallangan). Agar siz 
oddiy dasturni ko'p protsessorli tizimda ishlatsangiz, u hali ham protsessorli 
tizimga qaraganda biroz tezroq ishlaydi. Bu boshqa bo'sh protsessorda 
bajariladigan apparat uzilishlari (yadro bilan ishlash dasturini to'xtatish) bilan 
bog'liq. 
SMP tizimi (parallel hisob -kitoblarga asoslangan boshqa tizimlar kabi) xotira 
shinasining o'tkazish qobiliyati kabi xotira parametrlariga talablarni oshiradi. Bu 
ko'pincha tizimdagi protsessorlar sonini cheklaydi (zamonaviy SMP tizimlari 16 
protsessorgacha samarali ishlaydi). 

---

Protsessorlar umumiy xotiraga ega bo'lgani uchun undan oqilona foydalanish va 
ma'lumotlarni muvofiqlashtirishga ehtiyoj bor. Ko'p protsessorli tizimda ma'lum 
bo'lishicha, umumiy xotira manbasi uchun bir nechta keshlar ishlaydi. Keshning 
muvofiqligi - bu umumiy resurs uchun alohida keshlarda saqlanadigan 
ma'lumotlarning yaxlitligini ta'minlaydigan kesh xossasi. Bu kontseptsiya xotira 
muvofiqligi kontseptsiyasining alohida holatidir, bu erda bir nechta yadrolar 
umumiy xotiraga kirish imkoniyatiga ega (bu zamonaviy ko'p yadroli tizimlarda 
hamma joyda mavjud). Agar biz bu tushunchalarni umumiy ma'noda ta'riflasak, 
rasm quyidagicha bo'ladi: bir xil ma'lumotlar bloki har xil keshlarga yuklanishi 
mumkin, bu erda ma'lumotlar har xil usulda qayta ishlanadi. 
Ma'lumotni o'zgartirish to'g'risida bildirishnomalarni ishlatmaslik xatolikka olib 
keladi. Keshning izchilligi bunday qarama -qarshiliklarni bartaraf etish va 
keshlardagi ma'lumotlar izchilligini saqlash uchun mo'ljallangan. 
SMP tizimlari-Flynn hisoblash tizimlari tasnifi (Stenford universiteti professori, 
Palyn Associates asoschilaridan biri) MIMD (ko'p tuzilmali ko'p ma'lumotlar) 
kichik guruhi. Bu tasnifga ko'ra, parallel tizimlarning deyarli barcha turlarini 
MIMD deb tasniflash mumkin. 
Ko'p protsessorli tizimlarning turlarga bo'linishi xotiradan foydalanish tamoyiliga 
ko'ra bo'linish asosida sodir bo'ladi. Bu yondashuv quyidagi muhim turlarni 
ajratishga imkon berdi 
ko'p protsessorli tizimlar - ko'p protsessorlar (umumiy xotiraga ega bo'lgan ko'p 
protsessorli tizimlar) va ko'p kompyuterlar (alohida xotirali tizimlar). Parallel 
hisoblashda ishlatiladigan umumiy ma'lumotlar sinxronizatsiyani talab qiladi. 
Ma'lumotlarni sinxronlashtirish vazifasi eng muhim muammolardan biri bo'lib, 
uning echimi ko'p protsessorli va ko'p yadroli va shunga mos ravishda 
zarurdir. 
dasturiy ta'minot
 muhandislar va dasturchilar uchun ustuvor vazifadir. 
Ma'lumot almashish xotirani jismoniy ajratish orqali amalga oshirilishi mumkin. 
Bunday yondashuv xotiraga bir xil bo'lmagan kirish (NUMA) deb nomlanadi.