OZBEKISTON-RESPUBLIKASI-OLIY-TALIM-FAN-VA-INNOVATSIYALAR-VAZIRLIGITOSHKENT-AMALIY-FANLAR-UNIVERSITET (3)

1.

O‘ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY TA’LIM, FAN VA INNOVATSIYALAR VAZIRLIGITOSHKENT
AMALIY FANLAR UNIVERSITETI “AXBOROT TEXNOLOGIYALARI” FAKULTETI “KOMPYUTER
INJINIRINGI” KAFEDRASI
Flinn klassifikatsiyasi, parallel xisoblash tizimlari, konveyerli xisoblash, superskalyar xisoblashlar,
Nyper-threading texnologiyasi, Multitasking va koʻpoqimli tizimlar, VLIW, SMT (simultaneous
multithreading) yo'llari. mavzusidagi
Bajardi:
KI22-S-05(B)
JAVLON DAVRONOV AKRAMJON O'G'L
Qabul qildi: Kafedra katta o`qituvchisi:
Kendjayeva Dildora
FAN: Kompyuter arxitekturasi va raqamli qurilmalarni loyihalash

2.

Mundarija
Flinn klassifikatsiyasi ................................................ 3-sahifa
Parallel hisoblash tizimlari ......................................... 4-sahifa
Konveyerli va superskalyar hisoblash ......................... 5-sahifa
VLIW — Very Long Instruction Word texnologiyasi ...... 6-sahifa
Multitasking va ko‘p oqimli tizimlar ........................... 7-sahifa
Hyper-Threading texnologiyasi ................................... 8-sahifa
SMT — Simultaneous Multithreading texnologiyasi ..... 9-sahifa
Texnologiyalar o‘rtasidagi farqlar ............................... 10-sahifa
Xulosa ...................................................................... 11-sahifa

3.

Flinn Klassifikatsiyasi (1966)
Maykl Flinn 1966-yilda hisoblash tizimlarini buyruqlar va ma'lumotlar oqimi asosida to'rt sinfga ajratdi. Bu klassifikatsiya parallel
arxitekturalarni tushunish uchun asosiy nazariy poydevor bo'lib xizmat qiladi va bugungi kungacha qo'llaniladi.
SISD
SIMD
Bitta buyruq, bitta ma'lumot
Bitta buyruq, ko'p ma'lumot
An'anaviy fon Neyman arxitekturasi. Har bir buyruq bitta
Vektor protsessorlar va GPU lar asosi. Bitta buyruq bir vaqtda
ma'lumot ustida ketma-ket bajariladi. Oddiy va tushunarli, ammo
ko'plab ma'lumotlar ustida bajariladi. Grafik va ilmiy
parallellik yo'q.
hisoblashlarda keng qo'llaniladi.
MISD
MIMD
Ko'p buyruq, bitta ma'lumot
Ko'p buyruq, ko'p ma'lumot
Amaliyotda kam uchraydi. Turli protsessorlar bir ma'lumotni turli
Ko'p yadroli protsessorlar, klasterlar va taqsimlangan tizimlar.
buyruqlar bilan ishlaydi. Asosan maxsus tolerant tizimlarda
Zamonaviy hisoblashning asosi. Har bir protsessor mustaqil
qo'llaniladi.
ishlaydi.

4.

Parallel Hisoblash Tizimlari
Parallel hisoblashning asosiy maqsadi — bir vaqtning o'zida bir nechta operatsiyani
bajarish orqali umumiy ish unumdorligini sezilarli darajada oshirishdir. Bu yondashuv ikki
asosiy darajada amalga oshiriladi.
ILP — Instruction Level Parallelism
Buyruqlar darajasidagi parallellik. Protsessor ichida bir nechta buyruqni bir vaqtda
bajarish imkoniyati. Konveyerlash, superskalyarlik va VLIW texnologiyalari ILP ni
amalga oshirish usullaridir. Kompilyator va apparat birgalikda ishlaydi.
TLP — Thread Level Parallelism
Oqimlar darajasidagi parallellik. Bir nechta dastur oqimlarini parallel ishga tushirish.
Ko'p yadroli tizimlar, Hyper-threading va SMT TLP ni amalga oshirishning asosiy
vositalari. Operatsion tizim va apparat birgalikda boshqaradi.
Zamonaviy protsessorlar ILP va TLP ni birgalikda qo'llab, maksimal
samaradorlikka erishadi.

5.

Konveyerli va Superskalyar Hisoblash
Konveyerli Ishlash (Pipelining)
Superskalyar Arxitektura
Buyruqlarni bosqichma-bosqich ishlash orqali chastotani oshirish usuli. Har bir bosqich
alohida ishlaydi va keyingi buyruq oldingi tugashini kutmay ishga tushadi.
Bir soat siklida bir nechta buyruqni bajaruvchi arxitektura. IPC (Instructions Per Cycle)
ko'rsatkichi 1 dan yuqori bo'ladi.
IF — Buyruq olish
ID — Dekodlash
EX — Bajarish
MEM — Xotiraga murojaat
WB — Natijani yozish
Bir nechta bajarish bloki
Dinamik jadvalash
Buyruqlar nomustaqilligini aniqlash
Spekulyativ bajarish
Intel Core va AMD Ryzen kabi zamonaviy protsessorlar superskalyar arxitekturaga asoslangan.
IF
ID
EX
MEM
WB

6.

VLIW — Very Long Instruction Word
VLIW arxitekturasida murakkab buyruqlar bir katta "so'z" ichida
birlashtiriladi. Bu yondashuvda kompilyator buyruqlar parallelizmini
aniqlash va jadvalash vazifasini o'z zimmasiga oladi.
Aparat qismi soddalashtiriladi, chunki protsessor buyruqlarni o'zi tahlil
qilmaydi — kompilyator buni oldindan bajaradi. Natijada apparat resurslari
tejaldi va chastota oshirish imkoniyati kengayadi.
✓ Afzalliklari
✗ Kamchiliklari
apparat
VLIW ning asosiy afzalligi: apparat murakkabligi kamayadi,
energiya sarfi optimallashadi.
Soddalashtirilgan
Yuqori chastota
Kompilyatorga
katta yuk
Dinamik
imkoniyati
ma'lumotlar bilan
Prognozlashtiriladi
ishlash qiyin
gan ishlash
Kod hajmi katta
Kam energiya sarfi
Portativlik past

7.

Multitasking va Ko'poqimli Tizimlar
Zamonaviy operatsion tizimlar bir nechta dasturni bir vaqtda ishlatish imkonini beradi. Bu imkoniyat ikki asosiy mexanizm orqali amalga
oshiriladi.
Multitasking
Ko'p oqimlar (Multithreading)
Operatsion tizim darajasida vazifalarni taqsimlash. Protsessor vaqti
Bitta protsessor doirasida bir nechta oqimni navbatma-navbat
turli jarayonlar o'rtasida tez almashinadi, foydalanuvchiga bir vaqtda
ishlash. Har bir oqim mustaqil dastur oqimi bo'lib, umumiy xotira
ko'plab dasturlar ishlayotgandek tuyuladi. Preemptiv va kooperativ
maydonidan foydalanadi. Oqimlar o'rtasida ma'lumot almashinuvi
multitasking turlari mavjud.
jarayonlarga nisbatan tezroq amalga oshadi.

8.

Hyper-Threading Texnologiyasi
Intel kompaniyasi tomonidan 2002-yilda taqdim etilgan Hyper-Threading texnologiyasi — bu SMT ning birinchi keng tarqalgan
amaliy ko'rinishi. U bitta jismoniy yadroni ikkita mantiqiy yadro sifatida ko'rsatishga imkon beradi.
Jismoniy Yadro
Bitta haqiqiy protsessor yadrosi barcha bajarish resurslariga ega. Hyper-threading bu yadroni ikkita mantiqiy protsessor sifatida
taqdim etadi.
Mantiqiy Yadrolar
Har bir mantiqiy yadro o'z registrlar to'plamiga ega, ammo bajarish bloki va kesh xotirasini umumiy ishlatadi. Ikki oqim bir
yadroda parallel ishlaydi.
Unumdorlik O'sishi
Bo'sh resurslardan samarali foydalanish hisobiga ish unumdorligi 15–30% ga oshadi. Ayniqsa ko'p oqimli ilovalarda sezilarli natija
beradi.
Resurs Optimallash
Agar bir oqim xotiraga murojaat qilsa, ikkinchi oqim bajarish blokidan foydalanadi. Resurslar bo'sh turmaydi va samaradorlik
oshadi.

9.

SMT — Simultaneous Multithreading
SMT texnologiyasi protsessorning bo'sh resurslarini bir vaqtning
o'zida turli oqimlar bilan to'ldirishga asoslangan. Hyper-threading
1
Resurs ulashish
SMT ning Intel tomonidan amalga oshirilgan maxsus ko'rinishi
Barcha bajarish bloklari, kesh va xotira interfeysi oqimlar
hisoblanadi.
o'rtasida umumiy ishlatiladi.
SMT da har bir soat siklida bir nechta oqimdan buyruqlar birgalikda
bajarilishi mumkin. Bu ILP va TLP ni birgalikda ishlatib, protsessor
samaradorligini maksimal darajaga ko'taradi.
2
Dinamik jadvalash
Har bir siklda qaysi oqimdan buyruqlar bajarilishi dinamik
ravishda hal qilinadi.
SMT — zamonaviy server va ish stantsiyasi
protsessorlarining ajralmas qismi.
3
Yuqori IPC
Bir siklda bir nechta oqim buyruqlari bajarilgani uchun IPC
ko'rsatkichi sezilarli oshadi.

10.

Texnologiyalar O'rtasidagi Farqlar
Har bir texnologiya parallellikning muayyan turiga yo'naltirilgan. To'g'ri texnologiyani tanlash dastur turi va maqsadga bog'liq.
ILP Yo'naltirilganlar
TLP Yo'naltirilganlar
Superskalyar va VLIW bir dastur oqimi ichidagi buyruqlar parallelligiga e'tibor qaratadi. Superskalyar apparat
darajasida dinamik jadvalashni amalga oshirsa, VLIW bu vazifani kompilyatorga yuklaydi.
SMT va Hyper-threading bir nechta dastur oqimlarini parallel ishlatishga yo'naltirilgan. Protsessor resurslarini
to'liq ishlatib, tizim unumdorligini oshiradi. Zamonaviy serverlarda keng qo'llaniladi.

11.

Xulosa:
Zamonaviy hisoblash texnologiyalari rivojlanishining asosiy yo'nalishi — chastota oshirishdan arxitektura
samaradorligini yaxshilashga o'tishdir.
1
Konveyerlash
Buyruqlarni bosqichma-bosqich bajarish orqali chastotani oshirish
2
Superskalyarlik
Bir siklda bir nechta buyruqni bajarish (IPC > 1)
3
Hyper-threading
Bir yadroni ikkita mantiqiy yadro sifatida ishlatish
4
SMT va VLIW
Maksimal parallellik va resurs optimallash
4
2
Flinn sinflari
Parallellik turi
SISD, SIMD, MISD, MIMD
ILP va TLP
30%
SMT samarasi
Unumdorlik o'sishi
Parallelizm — zamonaviy hisoblashning yagona to'g'ri yo'li. Kelajak protsessorlari ko'proq yadro, ko'proq oqim
va aqlli resurs boshqaruvi hisobiga rivojlanadi.