1: Yuqori unumli kompyuter tizimlarining qo’llanilish soxalari

11/12/13/14. Klaster arxitekturasi.
Klaster ikki yoki undan ortiq kompyuterlarni (odatda tugunlar deyiladi) shinali arxitektura yoki kommutatorlarga asoslangan tarmoq texnologiyasi asosida birlashtirishdan iborat.
Klaster tugunlari sifatida serverlar, ishchi stansiyalar va hatto oddiy ShK lar olinishi mumkin. Uzel shunisi bilan xarakterlanadiki unda unda OTning yagona nusxasi ishlaydi. Klastur arxitekturasining afzalligi shundaki agar klasterning biror bir uzeli ishdan chiqsa boshqa uzel uning vazifalarini o’z zimmasiga oladi va foydalanuvchi uzilishlarni sezmaydi.
Klaster arxitekturasi asosida qurilgan superkompyuterlar tizimi eng arzon hisoblanadi, chunki ular standart qurilmalar: prosessorlar, kommutatorlar, disklar va tashqi qurilmalar asosida quriladi.

Klaster turlari

Klasterlarni shartli ravishda sinflarga ajratish Yazek Radayevskiy va Duglas Edlayn tomonidan taklif etilgan:
I Sinf. Bu sinf mashinalari to’lalagicha standart komponentlar asosida quriladi. (narxlarning pastligi, xizmat ko’rsatishning oddiyligi, apparat komponentlarni turli xil manbalardan olish mumkin).
II Sinf. Tizim eksklyuziv yoki uncha ko’p tarqalmagan komponentlardan tashkil topgan. Shu yo’l bilan yuqori unumdorlikka erishish mumkin lekin bunday tizimlarni qurish kam mablag’ talab qiladi
15.Kommunikasiya muhitini qurishda Ethernet texnologiyasi
16.Kommunikasiya muhitini qurishda SCI texnologiyasi
17.Kommunikasiya muhitini qurishda MYRINET texnologiyasi
Umumiy ma’noda yuqori unumli kompyuter sistemalarining arxitekturasini kompyuterlarni, xotiralarni va tashqi qurilmalarni o’zaro bog’lash usuli sifatida qarash mumkin. Bunday bog’lanishlarning aniq bir ko’rinishi kompyuterning kommunikasiya muhiti deyiladi. Buni amalga oshirishning eng oddiy usularidan biri bu umumiy shinadan foydalanishdir. Shinaga ham prosessorlar, ham xotira ulanadi. Shinaning o’zi esa ma’lum sondagi aloqa liniyalaridan iborat bo’ladi. Bu aloqa liniyalari orqali prosessor va xotira o’rtasida ma’lumotlar, adreslar va boshqaruvchi signallar uzatiladi. Bu usul SMP tizimlarda qo’llanilgan. Bunday tizimlarning asosiy kamchiligi masshtablashtirishning murakkabligi hisoblanadi. Shinadagi qurilmalar sonini juda kam miqdorda lshirish xotira bilan ma’lumot almashishda tutilishlarni keltirib chiqaradi va tizimning samaradorligi keskin tushib ketadi. Shuning uchun kommunikasiya muhitini qurishning boshqa usullaridan foydalanishga to’g’ri keladi.
Kommunikasiya muhitini qurish usullaridan biri bu xotirani mustaqil modullarga ajratib turli prosessorlarning bir vaqtning o’zida turli modullarga murojatini amalga oshirishdir. Bunday holda aloqa tizimlarining turli xil konfigurasiyalarini qurish mumkin. Masalan, Cray T3D/T3E kompyuterlarida barcha prosessorlar yuqori tezlikka ega bo’lgan maxsus kanallar orqali uch o’lchamli torga birlashtirilgan. Bunda har bir hisoblash uzeli 6 ta qo’shni uzellar bilan to’g’ridan to’g’ri bog’langan. IBM SP/2 kompyuterlarida prosessorlarning o’zaro aloqasi kommutatorlarning iyerarxik tizimi orqali amalgo oshiradi. Bu holda ham har bir prosessorni ixtiyoriy boshqa bir prosessor bilan bog’lash imkoniyati mavjud. Ammo bu kommnikasiya vositalari kompyuterlarning narxini ancha oshiradi.

18.Kompyuter tizimlarining unumdorligini baholaydigan o’lchov birliklar

19.Kompyuter tizimlarining unumdorligini baholash usullari
20Kompyuter tizimlarida "narx/unumdorlik" munosabati
21Kompyuter tizimlarini masshtablashtirish
YuUKT larining asosiy xususiyati ularning unumdorligi, ya’ni vaqt birligi ichida bajariladigan amallar soni hisoblanadi. Kompyuter tizimlarining unumdorligini aniqlashning ikkita usuli mavjud. Ulardan biri vaqt birligi ichida kompyuter bajaradigan buyruqlar soniga asoslangan. Uning o’lchov birligi sifatida MIPS(Million Instructions Per Second) qabul qilingan. Bu o’lchov birligi kompyuter o’zining buyruqlarini qanday tezlikda bajarishini ko’rsatadi. Ammo birinchidan dastur qancha sondagi buyruqlardan tashkil topganligi oldindan noma’lum, ikkinchidan har bir dastur o’zining xususiyatlariga ega bo’lib bir dasturdagi buyruqlar soni boshqa dasturdagi buyruqlar sonidan keskan farq qilishi mumkin. Shuning uchun bu xarakteristika kompyuterning unumdorligi haqida umumiy tasavvurlarni beradi.
Kompyuter unumdorligini baholashning boshqa usuli kompyuter tomonidan vaqt birligi ichida haqiqiy sonlar ustida bajariladigan amallar soniga asoslangan. Uning o’lchov birligi FLOPS (Floating point operations per second) – qo’zg’aluvchi nuqtali sonlar ustida bajariladigan amallar soni.

22. 
    Kompyuter tizimlarini masshtablashtirish
    

Masshtablanuvchanlik-prosessorlar soni va quvvati, operativ va tashqi xotira hajmlarini oshirish va hisoblash tizimi boshqa rusurslarni kuchaytirish imkoniyatlarinidir. Masshtablanuvchanlik kompyuterning arxitektura va konstruksiyasi, shuningdek dastur ta’minotining tegishli vositalari tomonidan ta’minlanishi kerak.
Misol uchun klasterning masshtablanuvchanlik imkoniyati prosessor tezligining aloqa tezligi nisbati qiymati bilan cheklanadi. U juda katta bo’lishi mumkin emas. Aks holda hattoki operasion tizimning birgina qiyofasi rejimini ham amalga oshirib bo’lmaydi. Boshqa tomondan, prosessor va kommunikatorlar rivojlanish tarixining so’nggi 10 yili shuni ko’rsatmoqdaki, ular o’rtasida tezlikdagi farq o’sib bormoqda. Haqiqiy masshtablanadigan tizimga har bir yangi prosessorning qo’yilishi maqbul xarajatlarda IChS va o’tkazish qobiliyatining prognozlanadigan o’sishini berishi kerak. Masshtablanadigan tizimlarni qurishda asosiy vazifalardan biri kompyuterni kengaytirish, qiymatini minimallashtirish va rejalashni soddalshtirishdir. Prosessorlarni tizimga qo’yish aslida uning IChSning chiziqli o’sishiga olib kelishi lozim. Lekin hamisha ham bunday bo’lavermaydi. Misol uchun prosessor va kiritish-chiqarish usullari o’rtasidagi trafikning oshishi natijasida shinalar o’tkazish qobiliyatining yetarlicha bo’lmasligi oqibatida IChS yo’qotilishi mumkin. Amalda IChSning real oshishi oldindan baholash mumkin, chunki u ko’p jihatdan amaliy vazifalarning dinamikasiga bog’liq. Tizimni masshtablash imkoniyati nafaqat apparat vositalarining arxitekturasi bilan belgilanadi, balki dastur ta’minotining xususiyatlariga ham bog’liq. Dastur ta’minotining masshtablanuvchanligi uning oddiy ma’lumotlarni uzatish mexanizmidan tartib tranzaksiyalar monitorlari kabi murakkab obyektlar va butun amaliy tizim muhiti bilan ishlashgacha bo’lgan barcha darajalarni qamrab oladi

22. 
    Dasturiy ta’minotning mosligi va mobilligi
    

Dasturiy mos kelish konsepsiyasi ilk bor keng ko’lamda IBM/360 tizimi ishlab chiquvchilari tomonidan qabul qilingan. Bu tizim barcha modellar qatorini loyihalashda asosiy vazifasi foydalanuvchi nuqtai nazaridan narxi va IChSdan qat’iy nazar bir xil bo’lgan shunday arxitekturani yaratishdan iborat. Yangilariga o’tishda dasturiy ta’minotining amaldagi “suyagi”ni saqlab qolish imkonini beradigan bunday yondoshuvning katta imkoniyatlari ham kompyuter ishlab chiqaruvchilari ham foydalanuvchilar tomonidan ancha tez baholandi va shu vaqtdan boshlab barcha kompyuter uskunalari yetkazib beruvchilari ana shu tamoyillarini qurol qilib olishdi hamda mos keladigan kompyuterlar seriyasini yetkazib bera boshlashdi. Lekin shuni ta’kidlash joizki, vaqt o’tishi bilan hattoki eng ilg’or arxitektura ham albatta eskiradi va ularning ham arxitekturasi, ham hisoblash tizimlari tashkil qilish usullariga ham tub o’zgarish kiritishga ehtiyoj tug’iladi.
Hozirgi vaqtda axborot texnologiyalarining rivojlanishida asosiy yo’nalishini belgilaydigan muhim amallardan biri kompyuter uskunalari yetkazib beruvchi kompyuterlarning amaliy dasturiy vositalari bozoriga ko’p e’tibor berilayotganligidir. Bu avvalo shu bilan izohlanadiki, oxir-oqibat yakuniy iste’molchi uchun uning vazifalarini hal qilish imkonini beradigan dastur ta’minoti muhim, u yoki bu apparat platformasini tanlash emas. Dasturi mos keladigan bir jinsli tarmoqlardan bir jinsli bo’lmagan, turli ishlab chiqaruvchilarning kompyuterlarini o’z ichiga olgan tarmoqlarni tuzishga o’tish, tarmoqlarning o’zga bo’lgan nuqtai–nazarini ham tubdan o’zgartiradi.

22. 
    Ideal konveyerning unumdorligini baholash
    

Har bir buyruqning bajarilishi bir nechta ketma-ket bosqichlardan (qadamlardan) iborat bo’lib bir buyruqdan boshqasiga o’tganda uning moxiyati o’zgarmaydi. Prosessorning tezligini oshirish va uning imkoniyatlaridan to’liq foydalanish maqsadida zamonaviy mikroprosessorlarda axborotlarga konveyer ishlov berish prinsipidan foydalaniladi. Bu prinsipga ko’ra har bir vaqt momentida prosessor bir nechta buyruqlarni bajarishning turli bosqichlari ustida ish olib boradi. Bu holda har bir bosqichning bajarilishi uchun alohida qurilma resurslari ajratiladi. Navbatdagi takt impulsi orqali konveyerda har bir buyruq keyingi ishlov berish bosqichiga siljiydi, bajarilgan komanda konveyerni tark etadi, yangisi esa konveyerga kelib tushadi. Turli prosessorlarda bosqichlar soni va mohiyati farq qiladi. Konveyer ishlov berish prinsipini besh pog’onali konveyer misolida ko’rib chiqamiz. Bu holda buyruqning bajarilishi quyidagi bosqichlarda amalga oshiriladi:

1. 
   IF (Instruction Fetch) – buyruqni prosessorga yuklash;
   
2. 
   ID (Instruction Decoding) – komandani dekodlashtirish;
   
3. 
   OR (Operand Reading) – operandlarni o’qish;
   
4. 
   EX (Executing) – buyruqni bajarish;
   
5. 
   WB (Write Back) – natijani yozish.
   

Buyruqning bunday konveyerda bajarilishi 1.1-jadvalda keltirilgan. Har bir taktda komandani qayta ishlashning turli bosqichlari bajarilishi mumkin, shuning uchun taktning uzunligi barcha bosqichlarni bajarishga sarflangan maksimal vaqtga bog’liq ravishda tanlanadi. Bundan tashqari buyruqni bir bosqichdan boshqasiga uzatganda orliq natijalarni bufer registriga yozish bilan bog’liq bo’lgan ma’lum qo’shimcha (Δt) vaqt talab etiladi.