Vii bap. Kompyuter tarmaqlarınıńámeliy qollaniliwi

7.2. SIMD klasindaǵı esaplaw sistemaları

SIMD –sistemalar processor sani kóp bolǵan hám onimdarlıqtıńGFLOPS tártibine erisken birinshi esaplaw sistemalarınan.Flinn klassifikasciyasina tiykarlanıp SIMD klasina kópǵana maǵlıwmatlar elementlerine parallel qayta islenedi, biraq bir túrdegi qayta isleytuǵın esplaw sistemaları kiredi. SIMD – sistemaları kóp tárepten klassik kompyuterlerge uqsaydi: olarda programma buyrıqların izbe-iz orınlanıwin támiyleytuǵın tap sonday bir basqariw qurılması bar. Bunda tek buyrıqti orınlaw waqtindaǵı pariq, yaǵniy uliwma buyrıq hár biri ózinińmaǵlıwmatin qayta islewshi kópǵana processorlarǵa uzatiladı.

SIMD klasindaǵıvektorlı (vector-konveyrli), matricalı, associativ, sistologik hám VLIW – esaplaw sistemaları payda etedi. Tap usi sistemalar keying bólimde kórip shiǵıladı.
Vector-konveyrli esaplaw sistemaları.
Ilim pán rawajlanǵan sayin esaplaw ónimdarlıǵınasırıw máselesi kóterilip atir, sebebi kóp máseleler úlken esaplaw quwatin talap qilip atir. Bunday máselelerge jıljıwshıútirli sannińúlken turaqlı massivlerin qayta islewge sáykes haqiyqiy obiektlerdi hám proceslerdi modellestiriw máseleleri kiredi. Bunday massivlar matrica hám vektorlar kórinisinde boladı, olardı qayta islew algoritmleri bolsa matricalıámeller termininde táriyplenedi. Bizge belgili, tiykarǵı matricalıámeller baslanǵısh matricaniń jup elementleri ustindegi parallel orınlanıwı múmkin bolǵan bir túrdegi ámellerge keltiriledi.Skalyar ámellerge saykeslengen universal kompyuterlerde matricalardı qayta islew izbe-iz orınlanadı. Úlken ólshemdegi massivlerde matrica elementlerin izbe-iz qayta islew júdá kóp waqıttı talap etedi hám sol sebepten kórilip atirǵan máseleler klasi ushın universal mashinalar samarasiz esaplanadı. Massivlerdi qayta islew ushın jalǵız buyrıq penen massivtiń hámme elementleri ustinde birden amellerdi orınlaw imkanin beriwshi esaplaw quralları – vektorlı qayta islewshi qurallar kerek boladı.
Vektorlı qayta islewdi qollanıwǵa kórinislerdi hám signallardısanlı qayta islewdi missal qılıw múmkin.
Vektorlı qayta islew qurallarında vector dep, turaqlı túrde yadta ornalastirilǵan bir túrdegi maǵlıwmatlardıń bir ólshemli massivi (ádette jıljıwshıútirli formada) túsiniledi. Eger kóp ólshemli massivler qayta islense, olarǵada vector sıpatında qaraladı.Eger kóp ólshemli massivler mashina yadinda qanday súwretleniwin esapqa alsaq, bunday jantasiwǵa jol qoyiw múmkin.
4x5 ólshemdegi tuwrı múyeshli matricadan dúzilgen A maǵlıwmatlar massivi bolsin (7.1,a-súwret). Matricani yadqa jaylastırıwda, onıń hámme elementleri yashsheykaǵa izbe-iz adressler menen kiritiledi, bunda maǵlıwmatlar qatar izinen qatar yáki baǵana izinen baǵana bolıp jaziliwi múmkin (7.1,b-súwret). Kóp ólshemli massivlerdiń yadta bunday jaylasıwin esapqa alsaq, olardı vector sıpatında kóriw hám bir ólshemli maǵlıwmatlar massivin (vektordi) qayta islewge mólsherlengen esaplaw qurallarına baǵdar alıw múmkin.
Kóp ólshemli massivler ústinde ámeller óz qásiyetine iye. Máselen eki ólshemli massivte qatar boyınsha da, baǵana boyınshada qayta islew múmkin. Bul yadtan tańlanǵan elementtiń adresi qanday adim menen ózgeriwinde súretlenedi. Eger misalda kórolgen matrica yadta qatar boylap jaylasqan bolsa, yadtiń izbe-iz jaylasqan elementleri adresi birge pariq qiladı, baǵana elementleri ushın adim beske teń, qatar boylap bolsa tórtke teń boladı. Vektorlı konsepciyada vector elementlerin yadtan alıw adimin belgilew ushın indeks boyınsha adim termini isletiledi. Vektordiń jáne bir qásiyeti bar bolıp, onıń elementlerin dúziwshi sanlar – vector uzinlıǵı.
Vektorlı processor – bul ayirim buyrıqlardıń operandlarısıpatında tártipke keltirilgen maǵlıwmatlar massivi – vektorlar bolıwı múmkin bolǵan processor. Vektorlı processor eki túrli variantta bolıwı múmkin. Birinshisinde universal kompyuterge qosımsha blok, ekinshi variantta bolsa ǵaressiz esaplaw sistemasıniń tiykari bolıwı múmkin.
Vektorlı processordiń eń keń tarqalǵan arxitekturasın úsh toparda keltiriw múmkin:
- konveyrli ALQ (аrifmetikalı-logikalıqqurılma);
- ALQ massiv;
- procesor elementleriniń massivi (matricalı esaplaw sisteması).
Vektorlı processor túsinigi birinshi eki toparǵa tiyisli. Bul eki kategoriya 7.2- suwrette keltirilgen.

Konveyrli ALQ variantinda (7.2,а-súret), vector elementlerin qayta islew jıljıwshıútirli (JU”) sanlar ushın konveyrli ALQ da ámelge asırıladı.

Vektor elementleri ustinde birden orınlanatuǵın ámellerdi parallel túrde isletiletuǵın, bir neshe ALQ járdeminde ámelge asırıw múmkin (7.2,b-súret).
SU” kórinistegi sanlar ústindegi ámellerdi quramalıbolıwına qaramastan, óz aldina adimlarǵa bóliw múmkin. Sonda eki sandi qosiw tórt basqishta ámelge asırıliwi múmkin: tártiplerdi salıstıriw, sanlardıń kishkenesinen mantissa boyınsha jiljiw, mantissani qosiw hám nátiyjeni normallastırıw (7.3,а-расм).Ҳар бир босқич конвейерли АМҚ нинг алоҳида поғонаси ёрдамида амалга оширилиши мумкин (7.3,б-расм). Векторнинг навбатдаги элементи АМҚ нинг поғонаси бўшаши билан конвейернинг киришига берилади (7.3,v-súwret). Bunday varianttiń vektordi qayta islew ushın jaramli ekenligi aniq.
Eger parallel isletiletuǵın ALQ lard a konveyrli bolsa, ol jaǵayda konveyrlestiriwdiń jáne bir basqishi bar. Bul ideya ámelge asırılǵan esaplaw sistemaların vector – konveyrli sistema delinedi. Universallıqtı támiynlew maqsetinde quramina skalyar processor qosilǵan vector-konveyrli sistemalar super-kompyuter ati menen belgili.