Vii bap. Kompyuter tarmaqlarınıńámeliy qollaniliwi

7.5. Zamanagoy superkomyuterler
Superkompyuterlerdi jaratıw tariyxi mámleket dárejesinde yadroli texnologiyalar máselesin sheshiw hám kosmosti izzertew waqtinda yarim ásir aldin baslanǵan. bul qiyin sheshiletuǵın esaplaw usilların qollaw joli menen quramalı proceslerdi modellestiriw máselesi bolıp esaplanadı. Bunday esaplaw sistemaların bahalawdiń tiykarǵı kriteriyasi tezlik hám maksimal ónimdarlıq edi. Superkompyuterler sol waqıtta da, házir de million dollar turadi, biraq sheshilip atirǵan máseleniń zárúrligi tiykarǵı róldi oynaydi.
Ásirese, individual programmalıq táminati original sxema boyınsha tayarlanǵan birinshi superkompyuterler qimbat turatuǵın edi.Olar eń basinan aq apparat hám programmalıq dárejede parallel qayta islewge tiykarlanǵan. Bul MPP (Massively parallel processing) ǵalabalıq parallelism usilları. Máselen, “Cray - 1” (AQSH) superkompyuteri 1976 – jili shiǵarilǵan bolıp, jıljıwshıútirli operaciyalardı 100 mln.oper/s orınlaydi hám bahasi 10 mln.dollardan artiq.
90–jillar basinda jumisshi stanciyalar, keyinmem superkompyuterde qollanilǵan tezligi úlken hám arzan bolǵan RISC –processorlar payda boldi. Bunnan tisqari, quramalı esaplaw máseleleri menen bir qatarda ekanomika, qarji-bank iskerligi, islep hsiǵariwdi basqariw siyaqli tarawlarda tranzakciyalardı basqariw máselelerin sheshiwge bolǵan talap payda boldi. Superkompyuterlerde “Power 2” (IBM), “Pentium Pro” (Intel) standart processorları isletile basladı. Bunnan tisqari, superkompyuterdi tayarlawshi kompaniyalar keń tarqalǵan “AIX”, “Solarıs” operacion sistemalardı, tarmaq kontrollerin hám Ethernet kartasin qollana basladı. Standart kompanentlerden paydalanıwjańa processorlardı hám feriperiks qurılmalardı qosiw esabina superkompyuterlerdińónimdarlıǵınózgertiriw imkanin beredi. Uliwma parallel qayta islew beriw boǵlamaların qosiw joli menen esaplaw qiwatlilıǵınasırıw imkanin támiynleydi.
Superkompyuter texnikalıqasiniń hár túrdegi túrlerin kórip shiǵamiz.
Birinshi bapta keltirilgen Flin klassifikaciyasina muwapiq, superkompyuterlerdińsalıstırmalı kóptarqalǵan arxitekturaları SIMD (bektorli hám bektor – koneyrli) hám MIMD (kóbinshe MPP kórinisindegi sistemalar) bolıp esaplanadı. Olardıń arxitekturasin analız qilinǵandaǵı tiykarǵı kórsetkishleri tómendegiler:
- parallel qayta islewdi dúziw;
- procesordiń túri hám kórsetkishi;
- esaplaw boǵlamalarınıń (processorlardıń) sani.
Superkompyuterlerdiń aqiriǵı modeli tek quramalı proceslerdi modellestiriwde emes, iri aymaqlıq – bólip-bólip jiberilgen islep shiǵariw sistemaların basqariw ushın iri korporativ tarmaqlardıń server, izlew sistemalarınıń server, izlew sistemalarınń server (maǵlıwmatlar bazasi) sıpatında qollaniladı.
Aldin jaratilǵan bazi bir modellerdi kórip shiǵamiz.
CRAY – C90 superkompyuteri (AQSH).CRAY Y-MP C90 – bul maksimal konfiguraciyada uliwmalıq yad penen islewshi 16 processordi birlestiretuǵın vector konbeyrli kompyuter. CRAY C90 kompyuteriniń takt waqti derlik 250 Mhz taktlew shastotasina sáykes bolǵan 4.1 ns qa teń.
Processordiń esaplaw sekciyasi.
Hámme processorlar registrlerden, funkcional qurılmalardan (FQ), kommunikaciyalaw tarmaqlarınan dúzilgen birdey esaplaw sekciyasina iye. Registrlar ha;m FQ maǵlıwmatlardıńúsh túrin saqlawi hám islew beriw múmkin: adresler (Ἀ-registrler, b-registrler), skalyarlar (S-registrlar, T-registrlar) hám vektorlar (V-registrlar).
Processor arasindaǵıóz-ara baylanis sekciyasi.
Processor arasindaǵıóz-ara baylanis sekciyasi óz quraminda processorlar arasindaǵı informaciyani basqaratuǵın hám maǵlıwmatlardı uzatiw ushın arnalǵan ajiratiwshi registrlar hám semaforlarǵa iye. Registrlar hám semaforlar birdey gruppalarǵa (klasterler)bólingen, hár bir klaster 8 (32-razryadli) bóliniwshi adresli registrden (SB), 8 (64-razryadli) skalyar registrdan (ST) hám 32 dana bir bitli semafordan dúzilgen.
Operativ yad qurılması.
Bul kompyuterdiń operativ yadi (OY) hámme prcessorlar hám kiritiw/shiǵariw sekciyaları arasinda bólinedi. Hár bir sóz 80 razryadtan dúzilgen: 64 i maǵlıwmatlardı saqlaw ushın al 16 danasi qátelerdi dúzetiw ushın mólsherlengen. Yad maǵlıwmatlardı tańlaw tezligin asırıwushın bir waqıttıńózinde isley alatuǵın kóp banklerge bólingen.
Hár bir prcessor OYdan paydalanıwdi ótkiziw qásiyeti hár bir taktte eki sóz bolǵan tórt port arqalıámelge asiradi, bunda álbette portlardan biri kiritiw/shiǵariw sekciyasi menen baylanisqan bolıp, hesh bolmaǵanda portlardan biri jaziw operaciyasi ushınAjıratılǵan boladı.
Maksimal kopnfiguraciyada pútkil yad 8 dana sekciyaǵa, hár bir sekciya 8 dana kishi sekciyaǵa, hár bir kishi sekciya 16 dana bankke bólingen. Afresler berilgen kórsetkishlerden náwbetpe-náwbet baradi. Buyrıqlar OYdan blok kórinisinde alınadı hám buyrıqlar buferine kiritiledi, olar ol jerden keyin orınlanıwushınalınadı. Eger buyrıqlar buferinde orınlanıwi kerek bolǵan buyrıq bolmasa, náwbettegi blokti tańlaw ámelge asırıladı.
Buyrıqlar túrli formatqa iye bolıp, bir dana paketti (16 razryadli), 2 yáki 3 paketti (bir sóz 64 razryadtan ibarat,demek bir sózde 4 paket) iyelewi múmkin. CRAY C90 da programmaniń maksimal uzinlıǵı 1 Gigasózge teń . buyrıqlardıorınlawdiń kóp basqishli konveyrleniwi de kózde tutilǵan.Prcessor tárepinen yadqa múrájet qılıw, buyrıqlardı qayta islew hám kórsetpelerdi orınlaw siyaqli orınlanatuǵın hámme operaciyalar konveyr rejiminde orınlanadı.
CRAY C90 niń eńjoqarıónimdarlıǵı.
CRAY Y-MP C90 kompyuteriniń eńjoqarıónimdarlıǵı tómendegishe esaplanadı: funkcional qurılmalar hár bir taktte eki nátiyje beredi (ekilengen konveyrler), qosiw hám kóbeytiw bir taktte tórt operaciyani beredi, bul derlik 1 Gflopsti (10⁹ operaciya/s) quraydi.