N kompyuter tomonidan echilishi kerak bo'lgan ixtiyoriy hisoblash muammosi bo'lsin

Parallel hisoblashni modellashtirish

2.1. Parallel hisoblashni modellashtirish
Parallel kompyuterlar o'z tashkiliy jihatdan juda farq qiladi. Keyingi bo'limda ularning qayta ishlash birliklari bir-biri bilan bevosita bog'langan yoki bo'lmasligi mumkinligini ko'rib chiqamiz; qayta ishlash birliklarining ba'zilari umumiy xotiraga ega bo'lishi mumkin, boshqalari esa faqat mahalliy (shaxsiy) xotiralarga ega bo'lishi mumkin; ishlov berish birliklarining ishlashi ­umumiy soat bilan sinxronlashtirilishi yoki ularning har biri o'z tezligida ishlashi mumkin. Bundan tashqari, odatda komponentlarning me'moriy tafsilotlari va apparat xususiyatlari mavjud bo'lib, ularning barchasi kompyuterni haqiqiy loyihalash va ishlatish jarayonida namoyon bo'ladi. Va nihoyat, texnologik farqlar mavjud bo'lib, ular turli xil soat tezligida, xotiraga kirish vaqtlarida va hokazolarda namoyon bo'ladi. Demak, quyidagi savol tug'iladi:
Parallel algoritmlarni loyihalash va tahlil qilishda parallel kompyuterlarning qaysi xususiyatlarini hisobga olish kerak va qaysi biri e'tiborga olinmasligi mumkin ?
Savolga javob berish uchun biz ketma-ket hisoblashda topilgan fikrlarga o'xshash fikrlarni qo'llaymiz. U yerda turli xil hisoblash modellari topildi.² Muxtasar qilib aytganda, ushbu modellarning har birining maqsadi (ketma-ket) hisoblashning tegishli xususiyatlarini ahamiyatsizlaridan mavhumlashtirish edi .
Random Access Machine (RAM) deb nomlangan model ayniqsa jozibali. Nega? Buning sababi shundaki, operativ xotira bugungi kunda ham keng qo'llaniladigan va parallel hisoblash va parallel kompyuterlarni modellashtirish uchun kontseptual asos sifatida qabul qilingan umumiy maqsadli ketma-ket kompyuterlarning muhim xususiyatlarini distillaydi . 1.1-rasmda operativ xotiraning tuzilishi ko'rsatilgan.
RAMning qisqacha tavsifi:
• Operativ xotira protsessor va xotiradan iborat . Xotira m₀, m₁. .. i, teng o'lchamdagi ­joylarning potentsial cheksiz ketma-ketligidir. Indeksi m_i ning manzili deyiladi. Har bir joylashuvga ishlov berish birligi tomonidan bevosita kirish mumkin: ixtiyoriy i berilgan bo'lsa, m_i dan o'qish yoki m_i ga yozish doimiy vaqt ichida amalga oshiriladi. Registrlar ketma-ketligidir r₁... r_n ishlov berish birligidagi joylarning . Registrlarga bevosita kirish mumkin. Ulardan ikkitasi alohida rolga ega. Kompyuter hisoblagichi ( = r₁) xotirada keyingi bajariladigan buyruqni o'z ichiga olgan joylashuv manzilini o'z ichiga oladi . ­Har bir ko'rsatmani bajarishda akkumulyator a ( = r₂ ) ishtirok etadi. Boshqa registrlarga kerak bo'lganda rollar beriladi. Dastur ko'rsatmalarning cheklangan ketma-ketligidir (haqiqiy kompyuterlardagi kabi) .
• Operativ xotira ishga tushirilgunga qadar quyidagi ishlar bajariladi: (a) dastur xotiraning ketma-ket joylashgan joylariga, aytaylik, m₀ dan boshlanadigan joyga yuklanadi; (b) kiritilgan ma'lumotlar ­o'nta bo'sh xotira joylariga yoziladi, masalan, dasturning oxirgi ko'rsatmasidan keyin.

M

1.1-rasm: Hisoblashning operativ xotira modeli xotira M (dastur ko'rsatmalari va ma'lumotlarini o'z ichiga olgan) va qayta ishlash bloki P (ma'lumotlar bo'yicha ko'rsatmalarni bajaruvchi) ga ega.

m₀ m.₁ m. ... m_k

/ X
• Bundan buyon operativ xotira dasturda ko'rsatilgandek mexanik bosqichma-bosqich tarzda mustaqil ishlaydi. Qadam boshida pc = k bo'lsin . (Dastlab, k = 0.) m_k manzilidan I ko'rsatmasi o'qiladi va ishga tushiriladi. Shu bilan birga, kompyuter ko'paytiriladi. Shunday qilib, men tugallangandan so'ng, men kompyuterni o'zgartiruvchi ko'rsatmalardan biri bo'lmasam (masalan, o'tish ko'rsatmalari) bo'lmasam, keyingi bajariladigan ko'rsatma m_k+1 da bo'ladi .

Shunday qilib, yuqoridagi savol quyidagi savolga to'g'ri keladi:

Parallel hisoblashning mos modeli nima ?
Ma'lum bo'lishicha, bu savolga javob topish ketma-ket hisob-kitoblarga qaraganda ancha qiyinroq. Nega? Parallel kompyuterlarni tashkil qilishning ko'plab usullari mavjud bo'lganligi sababli, ularni modellashtirish usullari ham ko'p; va eng qiyin narsa barcha parallel kompyuterlar uchun mos bo'lgan yagona modelni tanlashdir.
Natijada, so'nggi o'n yilliklarda tadqiqotchilar parallel hisoblashning bir nechta modellarini taklif qilishdi. Biroq, qaysi biri to'g'ri ekanligi haqida umumiy kelishuvga erishilmagan. Quyida biz RAMga asoslanganlarni tasvirlaymiz.³
2.2 .Ko'p protsessorli modellar