Vii bap. Kompyuter tarmaqlarınıńámeliy qollaniliwi

7.4. Modulli esaplaw sistemalarınıńámelge asırıliwi

Esaplaw sistemaları, tarmaqları hám olarǵa tiykarlanǵan avtomatlastırıw quralları búgingi kúnde insán iskerliginiń derlik hámme tarawlarında qollaniladı. Biraq aqirǵı jillar bunday sistemalardıń rawajlanıwi kriziske ushiradi. Bir tárepten esaplaw boǵlamalarınıńónimdarlıǵı, olar menen baylanisqan hám baylanista bolǵan sistemalardıńótkiziw qásiyetine qaraǵanda júdá tez asip barmaqta.

Sonıńushın mikroprocessorlardı jetekshi islep shiǵariwshilar kóp yadroli JÚIS (júdáúlken integral sxema) jaarata basladı. Biraq bul ónimdarlıǵıboyınsha tap usinday sáykes bolǵan processor yadrolarınıńkommutaciyalaw sistemasın talap qiladı, yaǵniy taza kommutaciya ortalıǵı tiykarindaǵı tarmaq texnologiyalarınıń mashqalasi makro – hám mikrobaasqishta tarqalǵan.
Ajıratılǵan baylanistiń uliwmalıq ortalıqli magistral sistemalar dáwiri ketip, joqarı tezliktegi tarmaq arxitekturalı jańa konvergent modulli sistemalar ásiri kirip keldi dep aytıw múmkin. Biz “konvergent” ataması astinda local tarmaqlardıńóz aldina esaplaw boǵlamaların ózara bir-birine jalǵap turiwshi texnologiyaların hám bir qurılma sheńberinde hár túrdegi funkcional sistemalardıń kommutaciyalaw usilların(modul, suvmodul, búgingi kúnde bolsa shipti) túsinemiz.
Hár dayimǵı local tarmaqlar, ásirese haqiyqy waqıt sháráyatında bólistirilgen sistemalarda kommutaciyalaw mashqalasin jetiskenlikli sheshiw qásiyetine iye emes.
Biraq modulli sistemalardıńáhimiyetke iye bolǵan elementi – bul onıń processor boǵlamalarınıń kommutaciya sisteması hám baylanisiwi. Óz aldina processor hám kompyuter modullarınıńózara baylanisin bir sistema sheńberinde asırıw dál soǵan baylanıslı. Sonıńushın modulli sistemalardıń arxitekturasi keleshegin kompyuterli kommutaciya ortalıǵınjaratıw usilları kóz qarasinan kórip shiǵamiz.
Salıstırmalıjoqarıónimdarli modulli sistemalardıjaratıw kóp funkcionalli boǵlamalrdi hám hátteki kristaldaǵı kóp processorli sistemalardıóz ishine alǵan yaǵniy JÚIS strukturasina tiykarlanǵan. Tap usinday zamanagoy mikrokontrollerler tiykarinan 8- hám 32-razryadli qurılmalar kórinisinde boladı (0,5 dollarǵa deyin).
Búgingi kúne joqarı ARM – yadroli 32-razryzadli hár túrli interfeysli (SPI, I²C, CAN, USB h.t.b.), flash – yadli mikrokontrollerler ǵalabalıq túrde islep shiǵarilmaqta. Bazi bir mikro kontrollerler hátteki signallardıcifrli qayta islew ushın iykenlestirilgen qurılmalar(DSP-yadro) menen támiynlenedi.
Joqarıónimdarli esaplaw ushın mólsherlengen zamanagoy processorlarǵa missal qilip IBM kompaniyasiniń eki yadroli POWER6 procesin keltiriw múmkin (7.18-súwret). Ol65-nmtexnologiya boyınsha 10-basqishli mis metallastırıw menen tayarlanǵan. Kristal maydani – 341 mm², processor 790 mln. tranzistordan dúzilgen. Taktlew shastotasi – 4,7 GGc, bul energiyani (100Vt) birdey sariplaǵanda, zamanlasinan (POWER5, 90 nm) eki ese kóp. Bir waqıttıńózinde hár bir yadro 5-7 ge shekem qollanbani teńdey tańlaw menen eki buyrıqlar aǵımin qayta iislew hám qollanabalar hám maǵlıwmatlar ushın 64 Kbayt kólemli birinshi dárejeli kesh-yadqa, hámde tez paydalanıwli buferli kólemi 4 Mbayt bolǵan ekinshi dárejeli kesh-yadqa, eki yadro menen bólinetuǵın úshinshi dárejeli kesh-yadqa (32 Mbayt) iye. Jaylastirilǵan SMP-kommutator (simmetriyalı multiprocessorli kommutator) sebepli, POWER6 tiykarinda masshtablanatuǵın 32 ge shekem JÚIS POWER6 ni óz ishine alǵan SMP-strukturani jaratıw múmkin.
Intel hа’m AMD da eki hám tórt yadroli processorlardı islep shiǵaradi. Тор500 (www.top500.org) tiń aqirǵı baspasinda (30-shi) eńjoqarıónimdarli bolǵan 500 esaplaw sistemalarınıń dizimi 215 dana sistema Intel EM64T semeystvasina tiyisli bolǵan 2 yadroli Xeon 53xx (Clovertown) processorda, 99 danasi Intel diń 4–yadroli Xeon 53xx (Clovertown) processorida, 77 danasi AMD niń x86_64 Opteron Dual Core processorda qurılǵan, jáne bir sistemada 4-yadroli Opteron qollanilǵan.
Biraq JÚIS ushın tórt yadro ele shegara emes. Intel, IBM, PicoChip siyaq kompaniyalar multiyadroli processo sistemaların islep shiǵaradi.

IBM kompaniyasi Sony hám Toshiba kompaniyaları menen sheriklikte (STI birlespesi) Cell Broadband Engine (Cell BE) kóp processorli JÚIS texnologiyasin islep shiqti. Cell BE processori 9 dana uliwmalıq yad processor elementlerin (PE)hám kiritiw/shiǵariw kontrollerin óz ishine aladı(7.19-súwret). Hámme processor elementler bir-biri hám sirtqi qurılmalar menen yadtiń kogorenligin qollanǵan halda joqarıónimli shinalar arqalı baylanisqan. Processor elementlerinen (PE) bir PowerPC (eki aǵımlı RISC- processor)mińlaydi hám kelejekte kóp yadroli processorlardıń fundamental texnologiyasın jaratıwushın poligon bolıpxızmet qıladı. Processor JÚIS 65 nm texnologiyası boyınsha orınlanǵan hám 143 mm² maydanlı kristalında 291 ml transistor jaylastirilǵan. Processor – bul kristalldaǵı local esaplaw tarmaǵı. Ol 8×10 bolǵan eki ólshemli tarnaq penen baylanisqan hám 4 GGc shastota menen islewshi 80 dana esaplaw boǵlamaların birlestiredi. Hár bir boǵlama quraminda boǵlamalar arasinda paketlerdi uzatip beriwsh 5 portli mezoxron interfeysli marshrutizator – kommutator bar. Tarmaq uliwmalıq 256 Gbayt/s ótkiziw qásiyetin támiynleydi.