Referati Tayyorladi: Ibrohimova Sh. Qabul qildi: Sobirov M. Mavzu: Multi dasturlash va multiprotsessorlash Reja

CPU-mahalliy daraja-1 keshlari va umumiy, ikkinchi darajadagi 2-kesh bilan umumiy ikki yadroli protsessor diagrammasi.
Ko'p yadroli protsessor bitta jismoniy paketda ko'p ishlov berishni amalga oshiradi. Dizaynerlar ko'p yadroli qurilmadagi yadrolarni mahkam yoki yumshoq tarzda birlashtirishi mumkin. Masalan, yadrolar keshlarni bo'lishishi mumkin yoki bo'lmasligi mumkin va ular xabarlarni uzatish yoki umumiy xotirada yadrolararo aloqa usullarini qo'llashlari mumkin. Yadrolarni o'zaro bog'lash uchun ishlatiladigan umumiy tarmoq topologiyalariga avtobus, halqa, ikki o'lchovli mash va to'sin kiradi. Bir hil ko'p yadroli tizimlarga faqat bir xil yadrolar kiradi; heterojen ko'p yadroli tizimlarda bir xil bo'lmagan yadrolar mavjud (masalan, big.LITTLE bir xil buyruqlar to'plamiga ega bo'lgan heterojen yadrolarga ega, AMD tezlashtirilgan protsessor birliklarida esa bir xil ko'rsatmalar to'plamiga ega bo'lmagan yadrolar mavjud). Xuddi bitta protsessorli tizimlarda bo'lgani kabi, ko'p yadroli tizimlardagi yadrolar VLIW, superscalar, vector yoki multithread kabi arxitekturalarni amalga oshirishi mumkin.

An Intel Core 2 Duo E6750 dual-core processor
Ko'p yadroli protsessorlar ko'plab dastur sohalarida keng qo'llaniladi, jumladan umumiy maqsadlar uchun mo'ljallangan, o'rnatilgan, tarmoq, raqamli signallarni qayta ishlash (DSP) va grafikalar (GPU). Asosiy hisoblash hatto o'nlabga ko'payadi va 10 000 dan ortiq ixtisoslashgan chiplar uchun va superkompyuterlarda (ya'ni chiplar klasterlari) hisoblash 10 milliondan oshishi mumkin.
Kompyuterning uchta asosiy vazifasi - kiritish, chiqarish va qayta ishlash. Ko'pgina hollarda, eng muhim ish I/U hisoblanadi va ishlov berish shunchaki tasodifiydir. Misol uchun, biz veb-sahifani ko'rib chiqayotganimizda yoki faylni tahrirlayotganimizda, bizning e'tiborimiz javobni hisoblashda emas, balki ba'zi ma'lumotlarni o'qish yoki kiritishda bo'ladi. Operatsion tizimning kompyuter kiritish-chiqarishdagi asosiy roli kiritish-chiqarish operatsiyalarini boshqarish va barcha kiritish-chiqarish qurilmalarini boshqarish va tartibga solishdan iborat.
Kompyuterga ulangan ko'plab qurilmalarni boshqarish kerak va bu operatsion tizim ishlab chiquvchilari uchun katta muammo. Ushbu kiritish-chiqarish qurilmalari o'zlarining funksionalligi va tezligi (masalan, sichqoncha, qattiq disk va CD kabi) jihatidan juda farq qilganligi sababli, ularni boshqarish uchun turli usullar talab qilinadi. Bu usullar OT yadrosining kiritish-chiqarish quyi tizimini tashkil qiladi, bu yadroning qolgan qismini kiritish-chiqarish qurilmalarini boshqarishdagi qiyinchiliklardan ajratib turadi.
Kompyuterlar ko'plab turdagi qurilmalarni boshqaradi. Saqlash qurilmalarining umumiy toifalariga disklar, lentalar, uzatish qurilmalari (masalan, tarmoq kartalari, modemlar) va foydalanuvchi interfeysi qurilmalari (ekranlar, klaviaturalar va boshqalar) kiradi.
Kabel yoki hatto radiokanal orqali signallarni uzatish orqali kompyuterning operatsion tizimi bilan aloqa qiladigan qurilma. Mashina bilan kirish nuqtasi orqali aloqa qiladigan tashqi qurilmalar portlar deb ham ataladi (masalan, ketma-ket port). Har doim qurilmalar simlar yoki kabellar to'plamidan foydalansa, bu ulanish kabellari "avtobuslar" deb ataladi. Oddiy qilib aytganda, avtobus - bu simlar to'plamini va sim orqali yuborilishi mumkin bo'lgan xabarlar to'plamini tavsiflovchi aniq belgilangan protokol.
• Ma'lumotlar o'lchamlari kirish uchun xost tomonidan o'qiladi.
• Ma'lumotni chiqarish registrini chiqishni yuborish uchun xost yozadi.
• Holat registrida xost tomonidan o'qilishi mumkin bo'lgan bitlar mavjud.
• Boshqaruv registrlari xost tomonidan buyruqni bajarish yoki istalgan qurilmaning rejimini o‘zgartirish uchun yoziladi.
• Ma'lumotlar registrlari odatda 1 dan 4 baytgacha hajmda bo'ladi. Ba'zi kontrollerlarda menejerning imkoniyatlarini ma'lumotlar registrining hajmidan tashqari kengaytirish uchun bir necha bayt kirish yoki chiqish ma'lumotlarini saqlaydigan FIFO chiplari mavjud.
Parallel jarayonlarni tashkil etish.
Kompyuter tizimining hisoblash tezligini oshirish uchun "parallel ishlov berish" atamasi bir vaqtning o'zida ma'lumotlarni qayta ishlash operatsiyalarini bajarish uchun ishlatiladigan katta sinfga nisbatan qo'llaniladi. Bundan tashqari, parallel ishlov berish tizimi bir vaqtning o'zida ma'lumotlarni qayta ishlashga qodir, bu esa bajarish vaqtini qisqartiradi.
Misol tariqasida, operativ xotirada buyruqni bajarayotganda keyingi ko'rsatmani xotiradan o'qish mumkin. Tizim ikki yoki undan ortiq operativ xotiraga ega bo'lishi va bir vaqtning o'zida ikki yoki undan ortiq ko'rsatmalarni bajarishi mumkin. Bundan tashqari, kompyuterning hisoblash quvvatini tezlashtirish va parallel ishlov berishni oshirish uchun ikki yoki undan ortiq jarayonlar ham qo'llaniladi va u bilan tizimning narxi oshadi. Biroq, texnologik taraqqiyot uskunalarning narxini parallel ishlov berish texnikasi iqtisodiy jihatdan foydali bo'lgan darajaga tushirdi.
Parallel ishlov berish bir necha darajadagi murakkablik natijasidir. Eng past daraja, ishlatiladigan registrlar turiga qarab, parallel va ketma-ket operatsiyalar o'rtasida qo'llaniladi. Shift registrlari bir vaqtning o'zida ketma-ket ishlaydi, parallel registrlar esa so'zning barcha bitlarida bir vaqtning o'zida ishlaydi. Murakkablikning yuqori darajasida parallel ishlov berish sodir bo'ladi, chunki bir nechta funktsiya bloklari bir vaqtning o'zida alohida yoki o'xshash operatsiyalarni bajaradi.
Parallel ishlov berish ma'lumotlarni bir nechta funktsional bloklarga bo'lish orqali o'rnatiladi.Misol tariqasida, arifmetik, siljish va mantiqiy amallarni uchta birlikka bo'lish mumkin va operatsiyalar boshqaruv bloki nazorati ostida o'qitish birligiga aylantiriladi.
Ijro birligini parallel ishlaydigan sakkizta funktsional birlikka bo'lishning mumkin bo'lgan usullaridan biri rasmda ko'rsatilgan. Yo'riqnomada ko'rsatilgan operatsiyaga qarab, registrlardagi operandlar operandlar bilan bog'langan birliklardan biriga o'tkaziladi. Har bir funktsional birlikda bajarilgan operatsiya diagrammaning har bir blokida belgilanadi. Butun sonlar bilan arifmetik amallar qo'shimcha va butun sonni ko'paytiruvchi tomonidan bajariladi.
Suzuvchi nuqta operatsiyalarini parallel ravishda ishlaydigan uchta sxemaga bo'lish mumkin. Turli ma'lumotlarda mantiqiy, siljish va oshirish amallari bir vaqtda bajariladi. Barcha birliklar bir-biridan mustaqil, shuning uchun bitta raqam siljiydi, boshqa raqam esa ko'paytiriladi. Umuman olganda, ko'p funktsiyali tashkilot bir nechta tarkibiy qismlar o'rtasidagi barcha faoliyatni muvofiqlashtirish uchun murakkab boshqaruv bloki bilan bog'liq.
Parallel ishlov berishning asosiy afzalligi shundaki, u umumiy tizim o'tkazuvchanligini ko'paytirish orqali tizim resurslaridan yaxshiroq foydalanishni ta'minlaydi.

An AMD Athlon X2 6400+ dual-core processor
Ko'p yadroli protsessordan foydalanish natijasida erishilgan ko'rsatkichlarning yaxshilanishi foydalaniladigan dasturiy ta'minot algoritmlariga va ularni amalga oshirishga bog'liq. Xususan, mumkin bo'lgan yutuqlar dasturiy ta'minotning bir nechta yadrolarda bir vaqtning o'zida parallel ravishda ishlashi mumkin bo'lgan qismi bilan cheklangan; bu ta'sir Amdahl qonuni bilan tavsiflanadi. Eng yaxshi holatda, sharmandali parallel muammolar deb ataladigan narsa, yadro soniga yaqin tezlikni oshiruvchi omillarni amalga oshirishi mumkin, yoki agar muammo har bir yadro keshiga mos keladigan darajada bo'linib ketgan bo'lsa, juda sekinroq asosiy tizim xotirasidan foydalanishni oldini olish . Dasturchilar barcha muammolarni qayta ko'rib chiqishda taqiqlangan miqdordagi kuch sarflamasalar, aksariyat dasturlar shunchalik tezlashtirilmaydi.
Dasturiy ta'minotni parallellashtirish tadqiqotning doimiy davom etadigan mavzusidir. Ko'p protsessorli dasturlarning birlashtirilishi tarmoq arxitekturasini loyihalashda moslashuvchanlikni ta'minlaydi. Parallel modellar ichida moslashuvchanlik ushbu protokollardan foydalanadigan tizimlarning qo'shimcha xususiyati hisoblanadi.
Kompyuter arxitekturasida multithreading - bu markaziy protsessor (protsessor) (yoki ko'p yadroli protsessordagi bitta yadro) ning bir vaqtning o'zida operatsion tizim tomonidan qo'llab-quvvatlanadigan bir nechta ijro etilishini ta'minlash qobiliyati. Ushbu yondashuv ko'p ishlov berishdan farq qiladi. Ko'p ishlangan dasturda iplar bitta yoki bir nechta yadrolarning resurslarini baham ko'radi, ular tarkibiga hisoblash birliklari, protsessor keshlari va tarjima ko'rinishidagi bufer (TLB) kiradi.
Ko'p ishlov berish tizimlari bir yoki bir nechta yadrolarda bir nechta to'liq ishlov berish birliklarini o'z ichiga oladigan bo'lsa, ko'p ishlov berish iplar darajasidagi parallellik va buyruqlar darajasidagi parallellik yordamida bitta yadrodan foydalanishni oshirishga qaratilgan. Ikkala texnika bir-birini to'ldirganligi sababli, ular deyarli barcha zamonaviy tizimlar arxitekturalarida bir nechta ko'p qirrali protsessorlar va ko'p yadroli yadroli protsessorlar bilan birlashtirilgan.
Dasturlashning eng past darajasida bajariladigan kod individual protsessor tomonidan qo'llab-quvvatlanadigan mashina tili ko'rsatmalaridan iborat - odatda markaziy protsessor (CPU) yoki grafik protsessor (GPU). Mashina tili kompyuterning holatini oldingi holatidan o'zgartiradigan protsessor ko'rsatmalarini bildiruvchi ikkilik qiymatlar guruhlaridan iborat. Masalan, ko'rsatma kompyuterdagi ma'lum bir saqlash joyida saqlanadigan qiymatni o'zgartirishi mumkin - bu foydalanuvchi bevosita kuzatib bo'lmaydigan ta'sir. Ko'rsatma, shuningdek, kirish yoki chiqarish bo'yicha ko'plab operatsiyalardan birini bajarishi mumkin, masalan, ba'zi bir matnlarni kompyuter ekranida aks ettirish; foydalanuvchiga ko'rinadigan holat o'zgarishini keltirib chiqaradi. Protsessor ko'rsatmalarni berilgan tartibda bajaradi, agar boshqa buyruqqa "o'tish" ko'rsatmasi berilmasa yoki operatsion tizim tomonidan to'xtatilsa. 2015 yilga kelib, aksariyat shaxsiy kompyuterlar, smartfonlar qurilmalari va serverlarida bir nechta ijro etuvchi birliklari bo'lgan protsessorlar mavjud yoki bir nechta protsessorlar birgalikda hisoblashni amalga oshirmoqdalar va hisoblashlar o'tmishdagiga qaraganda ancha faollashib bormoqda.
Dasturiy ta'minotning aksariyati yuqori darajadagi dasturlash tillarida yozilgan. Ular dasturchilar uchun osonroq va samaraliroq, chunki ular mashina tillariga qaraganda tabiiy tillarga yaqinroq. Yuqori darajadagi tillar kompilyator yoki tarjimon yoki ikkalasining kombinatsiyasi yordamida mashina tiliga tarjima qilinadi. Dasturiy ta'minot, shuningdek, kompyuterning kompyuter tilidagi ko'rsatmalariga kuchli mos keladigan va assambleyer yordamida mashina tiliga tarjima qilingan, past darajadagi yig'ilish tilida yozilishi mumkin.

4.