2. Gibrid, smp va numa (Non-Uniform Memory Access)arxitekturalarining asosiy afzalligi

O`ZBEKISTON RESPUBLIKASI AXBOROT TEXNOLOGIYALARI VA KOMMUNIKATSIYALARINI RIVOJLANTIRISH VAZIRLIGI


MUHAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI
TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI
UNIVERSITETI SAMARQAND FILIALI

"Kompyuter injiniring" fakulteti

"Kompyuter Tizimlari" kafedrasi
" Kompyuterni tashkil etish fanidan ” fanidan

MUSTAQIL ISH-№3

Mavzu: Kompyuter arxitekturasi AVR

Bajardi:

Qabul qildi: Sobirov R.
SAMARQAND – 2022

Mavzu:Kompyuter arxitekturasi AVR
Reja:
1.1. Zamonaviy kompyuterlarning asosiy tavsiflari.
1.2. Periferik qurilmalar
2. Gibrid, SMP va NUMA (Non-Uniform Memory Access)arxitekturalarining asosiy afzalligi.
3. Kompyuter arxitekturasi.
4. Kompyuterning ishlash printsipi.

Tayanch so’zlar: Super kompyuterlar, katta kompyuterlar, mini kompyuterlar, shaxsiy kompyuterlar, sistema blok, mikroprotsessor, tezkor xotira, doimiy xotira, kesh xotira, videoxotira, shinalar, tashqi xotira, qattiq disk, videoadapter, klaviatura, matritsali printerlar, oqimli printerlar, skanerlar, monipulyatorlar.

Zamonaviy kompyuterlarning asosiy tavsiflari. Kompyuter – inglizcha so`z bo`lib, u hisoblovchi demakdir. U hozirda faqat hisoblovchi bo`lmasdan, matnlar, tovush, video va boshqa ma’lumotlar ustida ham amallar bajaradi. Uning asosiy vazifasi turli ma’lumotlarni qayta ishlashdan iboratdir. Avallo shuni aytish lozimki, ko`pchilikning tushunchasida go`yoki biz kundalikda foydalanadigan faqat shaxsiy kompyuter bor, xolos. Bunga, albatta, sabablar ko`p. Shulardan biri hozirgi zamon shaxsiy kompyuterlari, ilgargi universal deb hisoblangan kompyuterlardan tezligi va xotira hajmi jihatidan ancha oshib ketganligida bo`lsa, ikkinchi tomondan, ko`p masalalarni yechish uchun bu kompyuterlar foydalanuvchilarni qanoatlantirishidadir. Kompyuterlarning amalda turli xillari mavjud: raqamli, analogli (uzluksiz), raqamli – analogli, maxsuslashtirilgan. Ammo, raqamli kompyuterlar foydalanilishi, bajaradigan amallarning universalligi, hisoblash amallarining aniqligi va boshqa ko`rsatkichlari yuqori bo`lgani uchun ular ko`proq foydalanilmoqda. Amalda esa hozir rivojlangan mamlakatda kompyuterlarning besh guruhi keng qo`llanilmoqda. *(3Discovering Computers 2016. Tools, Apps, Devices,and the Impact of Texnology. 55 pg.) Kompyuterlarni xotirasining hajmi, bir sekundda bajaradigan amallar tezligi, ma’lumotlarning razryad to`rida (yacheykalarda) tasvirlanishiga qarab besh guruhga bo`lish mumkin:  super kompyuterlar (Super Computer);  katta kompyuterlar (Manframe Computer);  mini kompyuterlar (Minicomputer);  shaxsiy kompyuterlar (PC - Personal Computer);  bloknot kompyuterlar (Notebook). Super kompyuterlar – juda katta tezlikni talab qiladigan va katta hajmdagi masalalarni yechish uchun mo`ljallangan bo`ladi. Bunday masalalar sifatida ob – havoning global prognoziga oid masalalarni, uch o`lchovli fazoda turli oqimlarning kechishini o`rganish masalalari, global informatsion tizimlar va h.z. keltirish mumkin. Bu kompyuterlar bir sekundda 10 trilliardlab amal bajaradi. Super kompyuterlarning ma’lum yo`nalish masalalarini yechishga qaratilgan turlari ham mavjud. Katta kompyuterlar – fan va texnikaning turli sohalariga oid masalalarni yechishga mo`ljallangan. Ularning amal bajarish tezligi va xotira hajmi super kompyuterlarnikiga qaraganda bir – ikki pog`ona past. Mini kompyuterlar hajmi va bajaradigan amallar tezligi jihatidan katta kompyuterlardan kamida bir pog`ona pastdir. Shuni aytish joizki, ularning o`lchamlari tobora ixchamlashib, hatto shaxsiy kompyuterdek kichik joyni egallaydiganlari yaratilmoqda. Bu kompyuterlar avvallari asosan harbiy maqsadlar uchun ishlatilgan va maxfiy hisoblangan. Shaxsiy kompyuterlar hozirda korxonalar, muassasalar, oily o`quv yurtlarida keng tarqalgan bo`lib, ularning aksariyati IBM rusumiga mos kompyuterlardir. IBM rusumiga mos kompyuterlar deganda, ularning turli kompaniyalar ishlab chiqarishiga qaramay, ham texnik, ham dasturiy ta’minoti mosligi, ya’ni bir – biriga to`g`ri kelishi nazarda tutiladi. Noutbuk kompyuterlar. Ularning hajmi ancha ixcham bo`lib, ammo bajaradigan amallar soni, xotira hajmi shaxsiy kompyuterlar darajasiga ko`tarilib bormoqda. Ularning qulaylik tomonlaridan biri ham elektr energiyasidan va ichiga o`rnatilgan batareyalardan ham uzluksiz (batareyani har safar almashtirmasdan) ishlash mumkinligidir. Bunda batareya quvvati energiyaga ulanishi bilan o`zi zaryad ola boshlaydi va u batareya bir necha yillarga mo`ljallangan bo`ladi. Hozirda noutbuk kompyuterlaridan ham ixcham cho`ntak kompyuterlari ishlab chiqilmoqda. Kompyuterning ishlash printsipi va tashkil etuvchilari. Kompyuterning ishlash printsipini birinchi ingliz olimi Charliz Bebich va uning g`oyasining mukammalshgan ko`rinishini Djon Fon Neyman taklif qilgan. Uning printsipi dastur asosida boshqariladigan avtomatik ravishda ketma – ket ishlash g`oyasidan iborat. Hozirda ko`p rusumli kompyuterlar shu g`oya asosida ishlaydi. Lekin keyingi paytlarda ko`p protsessorli kompyuterlar, ya’ni bir vaqtda dasturning bo`laklarini ketma – ket emas, parallel bajaradigan kompyuterlar ham yaratilganligini ko`rsatib o`tish joizdir. Shunday qilib, kompyuter avvaldan tuzilgan dastur asosida ishlaydi. O`z navbatida, dastur qo`yilgan masalani kompyuterda yechish uchun qandaydir dasturlash tilida yozilgan buyruqlar (operatorlar) ketma –ketligidir. Dasturlash tilida tuzilgan dasturlar maxsus tarjimon dasturlar yordamida kompyuterlar tiliga o`tkaziladi. Hisoblash tizimi tarkibi konfiguratsiya deb ataladi. Odatda hisoblash texnikasining apparat va
dasturiy vositalari alohida olib o‘rganiladi. Shuning uchun ham mos ravishda hisoblash tizimlari
apparat konfiguratsiyasi va dasturiy konfiguratsiyasi alohida olib o‘rganiladi. Bunday bo‘linish axborot
texnologiyalari uchun muhim ahamiyatga egadir, chunki ko‘p xollarda alohida olingan masala yechimini ham
apparat, ham dastur vositalari yordamida ta’minlash mumkin.
Hisoblash tizimlarining apparat ta’minoti tarkibiga, apparat konfiguratsiyani tashkil etuvchi
qurilma va asboblar kiradi. Zamonaviy kompyuter va hisoblash majmua (kompleks)lari blok-modulli
konstruksiya (tuzilish)dan iborat. Ma’lum ishlarni bajarishga zarur bo‘lgan apparat konfiguratsiyani
tayyor blok va qismlardan yig‘ib olish mumkin.
Qurilmalarning, markaziy protsessorga (Central processing UNIT, CPU) nisbatan joylashishiga
qarab tashqi va ichki qurilmalarga ajratamiz.
Tashqi qurilmalar, qoida bo‘yicha, ma’lumotlarni kiritish va chiqarish qurilmalari-dir, ularni
odatda periferik qurilmalar ham deb ataladi. Bundan tashqari ma’lumotlarni uzoq saqlashga
mo‘ljallangan qurilmalar ham tashqi qurilmalarga kiradi.
Alohida blok va qismlar orasidagi kelishuvchanlik, birgalikda ishlashdagi moslanuvchanlik,
apparatli interfeys deb ataluvchi o‘tish apparat-mantiqiy qurilmalari yordamida bajariladi. Hisoblash
texnikasidagi apparat interfeysiga belgilangan standartlar protokollar deyiladi. Shunday qilib,
protokol – bu qurilma yaratuvchilari tomonidan, bu qurilmaning boshqa qurilmalar bilan
muvaffaqiyayatli va kelishilgan holda birgilikda ishlashi uchun, ishlab chiqiladigan texnik shartlar
majmuasidir.
Dastur – buyruqlarning tartiblangan ketma-ketligidir. Kompyuter uchun tuzilgan har dastur
vazifasi – apparat vositalarni boshqarishdir. Birinchi qarashda dasturning qurilmalar bilan xech qanday
bog‘liqligi yo‘qdek ko‘rinadi, ya’ni masalan, dastur kiritish qurilmlaridan ma’lumot kiritishni va
chiqarish qurilmalariga ham ma’lumot chiqarishni talab qilmasa ham, baribir uning ishi kompyuterning
apparat qurilmalarini boshqarishga asoslangan.
Kompyuterda, dasturiy va apparat ta’minot, doimo uzilmas aloqada va uzluksiz bog‘lanishda
ishlaydi. Biz bu ikki kategoriyani alohida ko‘rib chiqayotganimizga qaramasdan, ular orasida dialektik
aloqa mavjudligi va ularni alohida ko‘rib chiqish shartli ekanlgini esdan chiqarmaslik kerak.
Kompyuterlar va hisoblash tizimlarining dasturiy ta’minoti tuzilishini dasturiy
konfiguratsiya deb ham ataladi. Dasturlar orasida xuddi kompyuterning fizik qismlari orasidagi kabi
o‘zaro aloqa mavjud. Aksariyat ko‘pgina dasturlar, quyiroq darajadagi boshqa dasturlarga tayanib ishlaydi.
Bunday bog‘lanish dasturlararo interfeys deyiladi. Bunday interfeys (muloqot) ning mavjudligi texnik
shartlar va o‘zaro aloqa qoidalariga asoslangan bo‘lsa ham, amalda u dasturiy ta’minotni o‘zaro aloqada
bo‘lgan bir nechta sathlar (daraja)larga taqsimlash bilan ta’minlanadi.
Dastur ta’minoti sathlari piramida tuzilishiga egadir. Har bir keyingi sath oldingi sathlar
dasturiy ta’minotiga tayanadi. Bunday ajratish, hisoblash tizimining dasturlarni o‘rnatishdan boshlab,
to amalda ekspluatatsiya qilish va texnik xizmat ko‘rsatishgacha bo‘lgan ish faoliyatining hamma bosqichlari
uchun qulaydir. Shunga alohida e’tibor berish kerakki, har bir yuqoridagi sath butun tizimning
funksionalligini oshiradi. Masalan, asos dasturiy ta’minoti sathiga ega bo‘lgan hisoblash tizimi ko‘p
funksiyalarni bajara olmaydi, ammo u tizimli dasturiy ta’minotni o‘rnatishga imkon beradi, ya’ni
sharoit yaratadi. Kompyuter tili 0 va 1 lardan tashkil topgan, ma’lum qoidalar asosida yoziladigan ketma – ketliklardan iborat. Fon Neyman printsipi bo`yicha avtomatik ravishda bajariladigan dastur avval kompyuterning xotirasiga yuklanadi. Xotirada turgan dastur asosida dasturni tashkil etuvchi har bir operator ishni ketma – ket bajaradi. *(3Discovering Computers 2016. Tools, Apps, Devices,and the Impact of Texnology. 55 pg.) 1.2. Periferik qurilmalar Boshqaruv qurilmasi deb ataluvchi maxsus qurilma hozir qanday operator bajarilishi va undan keyin qaysi operator bajarilishi ustidan nazorat o`rnatadi va uning bajarilishini ta’minlaydi. Amal esa protsessor deb ataluvchi qurilmada bajariladi. Dastur ishlash natijasi to`g`ridan – to`g`ri ekranda yoki tashqi qurilma (chop qiluvchi mexanizm, grafik chizuvchi qurilma, video qurilma va boshqalar) deb ataluvchi qurilmada ko`rilishi mumkin. Odatda kompyuterlar ikki qismdan: Hardware (kompyuterni tashkil etuvchilari – kompyuterning qattiq qismlari) va Software (kompyuterning dastur ta’minoti – kompyuterning yumshoq qismlaridan) tashkil topgan deyiladi. *(3Discovering Computers 2016. Tools, Apps, Devices,and the Impact of Texnology. 55 pg.) Shaxsiy kompyuterning tuzilishi Birinchi shaxsiy kompyuterlar o`tgan asrning 70-nchi yillarining o`rtalarida paydo bo`lgan. Bular “Altair 8800”, “TRS-80 PC”, “PET PC” va “Apple” lardir. Mashhur Microsoft firmasining yaratuvchisi va boshlig`i bo`lgan Bill Geyts “Altair” shaxsiy kompyuter (ShK) uchun birinchi bo`lib BASIC tilining interpretatorini yaratdi. Natijada bu kompyuterlar, avval faqat o`yinlar uchun mo`ljallangan edi. Shu bilan birga foydalanuvchilar tomonidan biznesda va murakkab bo`lmagan muhandislik hisob – kitoblarida ham ishlatib kelingan. 1981 yilda IBM firmasi o`ziga xos ShK variantini yaratdi va u IBM PC deb nom oldi. Bu kompyuter juda ko`p ishlab chiqarila boshladi va jahonda ShK larning standartiga aylandi. Shaxsiy kompyuterlar quyidagi qurilmalardan tashkil topgan:  sistema bloki;  monitor;  klaviatura;  «sichqoncha»;  tashqi qurilmalar. Sistema bloki Sistema bloki – ShK asosini tashkil etuvchi qismi hisoblanib, unda kompyuterning asosiy qismlar joylashgan bo`ladi. Sistema bloki ichida joylashgan qurilmalar ichki qurilma, unga tashqi tomonidan ulanadigan qurilmalar tashqi qurilmalar deyiladi. Tashqi qo`shimcha qurilmalar ma’lumotni kiritish va chiqarish uchun xizmat qiladi. Sistema bloki tashqi ko`rinishlari odatda yassi (desktop) yoki minora (town) ko`rinishlarda ishlab chiqariladi. Minora ko`rinishidagilari har xil o`lchamlarda bo`lishi mumkin: katta o`lchamli (BigTower), o`rta o`lchamli (MidiTower), kichik o`lchamli (MiniTower). Yassi ko`rinishdagilari esa ikki formatda bo`ladi: yupqa (Full-AT) va juda yupqa (Baby-AT). Kompyuterning asosiy qismlari sistema blokida joylashgan bo`lib, ular quyidagilar: tezkor xotira (RAM – Random Access Memory), mikroprotsessor, qurilmalar nazoratchilari (elektron sxemalar, elektr manbai bilan ta’minlash bloki, kontrolerlar, adapterlar), yumshoq disk qurilmasi (FDD – Floppy Disk Driver), qattiq disk qurilmasi (HDD – Hart Disk Driver), faqat o`qish uchun mo`ljallangan lazer disk qurilmasi (CD ROM – Compact Disk Read Only Memory), shinalar, modem, sistema platasi va boshqa qurilmalar. Sistema blokiga uning parallel (LPT) va ketma – ket (COM) portlari orqali ko`plab tashqi qurilmalarni ulash mumkin. Sistema blokining umumiy ko`rinishi 2.1 – rasmda keltirilgan. Sistema platasi Sistema blokidagi asosiy elektron sxemalar sistema platasida joylashgan bo`ladi (mother board). Unda BIOS, mikroprotsessor, tezkor xotira, doimiy xotira, kesh xotira, shinalar, taktik generator joylashgan. Bundan tashqari, unda ba’zi bir qurilmalar ishini boshqaruvchi elektron sxemalar, klaviatura, disk qurilmalari adapteri ham joylashgan bo`ladi. Hozirda shinalarning PCI/ISA turi keng ishlatilmoqda. Bunday shinalarning ma’lumot ayirboshlashi tezligi yuqori bo`lib, u orqali kompyuterga ko`p tashqi qurilmalarni ulash mumkin. Kompyuterda kiritish – chiqarish portlari mavjud bo`lib, ular sistema blokining orqa qismida joylashgan slot deb ataluvchi joylar orqali printer, «sichqonch», klaviatura va boshqa qurilmalar ulanishi uchun xizmat qiladi. Kiritish – chiqarish portlari parallel va ketma – ket bo`ladi va ular mos ravishda LPT 1 – LPT 4 va COM 1 – COM 3 deb belgilanadi. Odatda LPT portga printer va COM portga faks – modem, “sichqoncha” va boshqa qurilmalar ulanadi. Shunday qilib sistema platasi ShK ning asosiy platasi bo`lib, unda quyidagilar joylashgan: protsessor – asosiy mikrosxema bo`lib, matematik va mantiqiy operatsiyalarni (amallarni) bajaradi; chipset (mikroprotsessorli komplekt) – mikrosxemalar majmuyi bo`lib, ShK ning ichki qurilmalarining ishini boshqaradi va sistema blokining asosiy funktsional imkoniyatlarini aniqlaydi; shinalar – qurilmalarni bog`lovchi simlar bo`lib, ulardan kompyuterning ichki qurilmalari orasidagi berilganlarni ayriboshlovchi signallar o`tadi; tezkor xotira qurilmasi – mikrosxemalar majmuyi bo`lib, ma’lumotlarni vaqtincha saqlash uchun mo`ljallangan; doimiy xotira qurilmasi – uzoq vaqtgacha ma’lumotni o`zida saqlovchi mikrosxema; slot – qo`shimcha qurilmalarni ulash qurilmasi. Protsessor Protsessor – bu kompyuterning asosiy mikrosxemasidir yoki boshqacha aytganda kompyuterning “miyasi”. U xotirada joylashgan dasturiy kodlarni bajarishni va barcha qurilmalar ishini boshqaradi. Uning ishni bajarish tezligi kompyuterning tezligini anqlaydi. Protsessor maxsus yacheykalardan tashkil topgan bo`lib, ular registrlar deb ataladi. Shu registrlarda buyruqlar joylashgan bo`lib, protsessor tomonidan boshqariladi. Protsessorning ishi shundan iboratki xotiradan ma’lum bir buyruqlar ketma – ketligi va ma’lumotlarni tanlanib bajariladi. ShK larda albatta, markaziy protsessor (Central Processing Unit - CPU ) bo`lishi shart. U barcha asosiy operatsiyalarni (amallarni) bajaradi. Ko`pincha ShK qo`shimcha soprotsessorlardan tuzilgan bo`lib, ular ma’lum bir maxsus funktsiyalarni effektiv bajarish uchun mo`ljallangan bo`ladi. Masalan, matematik soprotsessor raqamli berilganlarni qayta ishlaydi, grafik soprotsessorlar grafik tasvirlarni qayta ishlaydi va h.z. 2. Gibrid, SMP va NUMA (Non-Uniform Memory Access)arxitekturalarining asosiy afzalligi. Gibrid arxitekturaning asosiy afzalligi xotiraga bir jinsli bo’lmagan murojaat (NUMA - nonuniform memory access). Gibrid arxitektura SMP va MPP arixitekturalarning afzalliklarini o’zida mujassamlashtirgan. Bu arxitekturaning moxiyati shuki xotira fizik jixatdan tizim qismlari o’rtisida taqsimlangan bo’lib mantiqiy jixatdan umumiy hisoblanadi. Shuning uchun foydalanuvchi yagona adreslar fazosiga ega bo’ladi. Tizim bir jinsli bazaviy modullar (platalar) asosida qurilgan. Har bir modul bir nechta prosessor va xotira blokidan tashqil topgan. Modullar yuqori tezlikka ega bo’lgan kommutator orqali bog’’langan. Boshqa modullarning xotirasiga murojaat qurilmaviy jixatdan tashqil qilingan. Bu holda lokal xotiraga murojaat uzoqdagi xotiraga nisbatan bir necha barobat tez amalga oshiriladi. Moxiyatiga ko’ra NUMA arxitekturasi MPP arxitekturasi hisoblanib alohida hisoblash elementlari sifatida SMP tugunlardan foydalaniladi. Bitta SMP tugun ichida ma’lumotlar almashish va xotiraga murojaat tugunning lokal xotirasi orqali juda tez amalga oshiriladi. Boshqa SMP tugun prosessoriga murojaat nisbatan sekin amalga oshiriladi. Gibrid arxitekturaning strukturaviy sxemasi Birinchi marta gibrid arxitektura g’oyasini Stiv Vollox taklif etgan. HP firmasi bu g’oyani sotib olgan va o’zining SPP seriyali superkompyuterlarida qo’llagan. Seymur Krey (Seymour R.Cray) bu g’oyaga yangi element – kogerent keshni qo’shib cc-NUMA arxitekturasini yaratgan (Cache Coherent Non-Uniform Memory Access – keshlar kogerentligi ta’minlangan xotiraga bir jinsli bo’lmagan murojaat). Origin tizimlari shunday arxitektura asosida qurilgan. SMP–arxitekturaning asosiy afzalliklari SMP (SMP- symmetric multiprocessing) arxitekturaning asosiy afzalligi barcha protsessorlarga taqsimlanadigan umuiy fizik xotiraning mavjudligidir. SMP-arxitekturaning sxematik ko‘rinishi Xotira protsessorlar o‘rtasida xabarlarni uzatish uchun xizmat qiladi, bunda barcha hisoblash qurilmalari xotiraga murojant qilishda teng huquqlarga ega bo‘lib barcha xotira yacheykalari uchun bir xil adresatsiyaga ega. SHuning uchun SMParxitektura simmterik deyiladi. SMP tizimlar yuqori tezlikka ega bo‘lgan tizim shinalari(SGI PowerPath, Sun Gigaplane, DEC TurboLaser) asosida quriladi. SHina slotlariga protsessorlar(MP), kiritish/chiqarish tizimi (I/O) va boshqa funksional bloklar ulanadi. Kiritish/chiqarish modullariga ulash uchun nisbatan past tezlikka ega bo‘lgan shinalardan(PCI, VME64) foydalaniladi. Eng mashxur SMP-tizimlar Intel protsessorlari asosida qurilgan SMP-serverlar va ishchi stansiyalar hisoblanadi (IBM, HP, Compaq, Dell, ALR, Unisys, DG, Fujitsu va b.) Butun tizim yagona OT boshqaruvida ishlaydi (odatda UNIX ga o‘xshash OT, ammo Intel-platformalar uchun Windows NT OT). OT avtomatik tarzda (ishlash jarayonida) jarayonlarni protsessorlarga taqsimlaydi. SMP-tizimlarning asosiy afzalliklari:  Dasturlashning oddiyligi va universalligi. SMP arxitekturasi dasturlash modeliga chegara qo‘ymayda. Umumiy xotiraning qo‘llanilishi ma’lumotlar almashish tezligini oshiradi va foydalanuvchi barcha xotira hajmiga murojaat qilishi mumkin.  SMP-tizmlar havo orqali sovutish tizimiga asoslangan konditsionerlash tizimiga ega bo‘lib texnik xizmat ko‘rsatishni osonlashtiradi.;  Nisbatan yuqori bo‘lmagan narxlar. Kamchiliklari:  Umumiy xotiraga ega tizimlarni masshtablashtirishning murakkabligi. Real tizimlarda 32 tagacha protsessorlar ishlashi mumkin. SMP ga asoslangan masshtablanuvchi tizimlarni qurish uchun esa klaster arxitekturasi yoki NUMA-arxitekturalardan foydalaniladi. SMP-tizimlar bilan ishlaganda taqsimlangan xotirali dasturlash paradigmasidan (shared memory paradigm) foydalaniladi. Bu arxitekturaning asosiy afzalligi shuki xotira fizik jixatdan taqsimlangan. Bu xolda tizim alohida modullar asosida quriladi. Har bir modul protsessor, lokal operativ xotira, kommunikatsion protsessorlar yoki tarmoq adapterlari, ba’zi hollarda qattiq disklar va/yoki boshqa kiritish/chiqarish qurilmalaridan tashqil topgan bo‘ladi. Moxiyatiga ko‘ra bunday modullar to‘la funksiyali kompyuterlar hisoblanadi. Har bir moduldagi protsessorlar shu moduldagi OX bankiga murojaat qilish imkoniyatiga ega. Modullar bir biri bilan maxsus kommunikatsion kanallar orqali bog’‘lanadi. Foydalanuvchi o‘zi bog’‘langan protsessorning mantiqiy raqamini aniqlashi va boshqa protsessorlar bilan xabarlar almashishni tashqil qilishi mumkin. MPP-arxitekturali mashanalarda ikki xil ko‘rinishdagi operatsion tizim qo‘llanilishi mumkin. Birinchi holda polnofunksionalniy OT faqat boshqaruvchi mashinada (Front-end) ishlaydi, har bir modulda esa OT ning qisqartirilgan varianti ishlaydi va unda joylashgan parallel ilovalarning ishlashini ta’minlaydi. Ikkinchi holda esa har bir modulda alohida o‘rnatiladigan UNIX OTga o‘xshash OT ishlaydi. Bu turdagi mashinalar bir qator afzalliklarga ega: agar yuqori unumdorlik talab etilsa u holda qo‘shimcha protsessorlar qo‘shish mumkin; agar moliyaviy tomondan cheklanishlar mavjud bo‘lsa yoki kerakli hisoblash quvvati oldindan ma’lum bo‘lsa u holda optimal konfiguratsiyani tanlash juda oson . Har bir protsessor o‘zining lokal xotirasiga murojaat qilish imkoniga ega. Agar dastur uchun boshqa protsessor xotirasida joylashgan o‘zgaruvchining qiymati kerak bo‘lsa u xolda xabarlarni uzatish mexanizmi ishga tushadi. Bu yondoshuv minglab protsessorlardan iborat hisoblash tizimlarini yaratish imkonini beradi Xozirgi paytda yuqori unumdorlikka ega deyarli barcha zamonaviy superkompyuterlar aynan MPP-arxitekturasi asosida qurilgan. Bo’larga ASCI Red, ASCI Blue Pacific, MVS-1000, IBM RS/6000 SP, SGI/CRAY T3E, Hitachi SR8000, Parsytec tizimlari kiradi. Kamchiliklari:  Umumiy xotiraning mavjud emasligi protsessorlar o‘rtasida ma’lumotlar almashish tezligini sezilarli darajada pasaytiradi. Protsessorlar o‘rtasida xabarlar almashishni amalga oshirish uchun maxsus dasturlash texnikasi talab etiladi.;  Har bir protsessor chekli hajmdagi lokal xotira bankidan foydalanish imkoniyatiga ega;  Massiv parallel tizimlar uchun dasturiy ta’minot narxining yuqoriligi SGI firmasining oxirgi mashinasi CRAY T3E Dec Alpha 21164 protsessorlari asosida qurilgan bo‘lib unumdorligi 1200 Mflops/s (CRAY T3E1200) tashqil etadi. Undagi protsessorlar sonini 2048 tagacha oshirish mumkin. MPP-tizmlar bilan ishlaganda ma’lumotlarni(xabarlarni) uzatishga asoslangan dasturlash paradigmasidan (Massive Passing Programming Paradigm – MPI, PVM, BSPlib) foydalaniladi. Bu arxitekturaning moxiyati shuki xotira fizik jixatdan tizim qismlari o‘rtisida taqsimlangan bo‘lib mantiqiy jixatdan umumiy hisoblanadi. SHuning uchun foydalanuvchi yagona adreslar fazosiga ega bo‘ladi. Tizim bir jinsli bazaviy modullar (platalar) asosida qurilgan. Har bir modul bir nechta protsessor va xotira blokidan tashqil topgan. Modullar yuqori tezlikka ega bo‘lgan kommutator orqali bog’‘langan. Boshqa modullarning xotirasiga murojaat qurilmaviy jixatdan tashqil qilingan. Bu holda lokal xotiraga murojaat uzoqdagi xotiraga nisbatan bir necha barobat tez amalga oshiriladi. Moxiyatiga ko‘ra NUMA arxitekturasi MPP arxitekturasi hisoblanib alohida hisoblash elementlari sifatida SMP tugunlardan foydalaniladi. Bitta SMP tugun ichida ma’lumotlar almashish va xotiraga murojaat tugunning lokal xotirasi orqali juda tez amalga oshiriladi. Boshqa SMP tugun protsessoriga murojaat nisbatan sekin amalga oshiriladi. Birinchi marta SMP arxitektura g‘oyasini Stiv Vollox taklif etgan. HP firmasi bu g‘oyani sotib olgan va o‘zining SPP seriyali superkompyuterlarida qo‘llagan. Seymur Krey (Seymour R.Cray) bu g‘oyaga yangi element – kogerent keshni qo‘shib cc-NUMA arxitekturasini yaratgan (Cache Coherent Non-Uniform Memory Access – keshlar kogerentligi ta’minlangan xotiraga bir jinsli bo‘lmagan murojaat). Origin tizimlari shunday arxitektura asosida qurilgan. 3. Kompyuter arxitekturasi Bu hisoblash tizimini tashkil etish printsiplarini, kompyuterning asosiy qismlarining tarkibi, tartibini va o'zaro ta'sirini belgilaydigan modelmi, funktsionallik, foydalanish qulayligi, xarajat, ishonchlilik. Har qanday kompyuter, shu jumladan shaxsiy kompyuter, o'z funktsiyalarini bajarish uchun minimal funktsional bloklar to'plamiga ega bo'lishi kerak. Bu arifmetikani bajarish uchun blok va mantiqiy operatsiyalar; axborotni (xotira) yoki saqlash moslamasini saqlash uchun blok; dastlabki ma'lumotlarni kiritish va natijalarni chiqarish uchun qurilmalar. Ushbu qurilmalarning barchasi bir vaqtning o'zida kerakli harakatlarni bajarishi kerakligi sababli ularni boshqarish kerak. Shuning uchun, har qanday kompyuterning tuzilishida, shuningdek, boshqarish moslamasi bo'lishi kerak. Yuqoridagi barcha bloklar, xotira qurilmasida (ichki va tashqi) ikkita daraja ajratilganligini hisobga olgan holda, kompyuterlarning yarmidan ko'pi uchun asos bo'lgan klassik Vonneumann tuzilishining tarkibiga to'liq mos keladi. bir asr (4.1- rasm). qalin o'qlar - ma'lumot uzatish; ingichka o'qlar - boshqaruv signallarini uzatish; ALU - arifmetik va mantiqiy amallarni bajarish uchun blok; ZU - saqlash qurilmasi; UU - boshqarish moslamasi; Uvv - ma'lumot kiritish moslamasi; Afsuski - axborot chiqarish moslamasi Kompyuter arxitekturasi Kompyuterning arxitekturasi ikkala kompyuter tarkibini aks ettiruvchi strukturani va dasturiy ta'minotni va matematik ta'minotni o'z ichiga oladi. Kompyuterning tuzilishi - bu elementlar va ular orasidagi bog'lanishlar to'plami. Barcha zamonaviy kompyuterlar qurilishining asosiy printsipi dasturiy ta'minotni boshqarishdir. Kompyuter arxitekturasi nazariyasining asoslarini Jon fon Neyman yaratgan. Ushbu tamoyillarning kombinatsiyasi klassik (fon Neyman) kompyuter arxitekturasini vujudga keltirdi. Fon Neyman nafaqat kompyuterning mantiqiy qurilmasining asosiy tamoyillarini ilgari surdi, balki uning 1-rasmda ko'rsatilgan tuzilishini ham taklif qildi. Fon Neymanning pozitsiyalari: 1. Kompyuter bir nechta asosiy qurilmalardan (arifmetik mantiqiy birlik, boshqaruv bloki, xotira, tashqi xotira, kirish va chiqish qurilmalari) iborat. 2. Arifmetik mantiqiy birlik - xotirada saqlangan ma'lumotlarni qayta ishlash uchun zarur bo'lgan mantiqiy va arifmetik amallarni bajaradi. 3. Boshqarish moslamasi - barcha kompyuter qurilmalarini boshqarish va nazorat qilishni ta'minlaydi (boshqaruv signallari nuqta o'qlari bilan ko'rsatiladi). 4. Saqlash moslamasida saqlangan ma'lumotlar ikkilik shaklda. 5. Kompyuterning ishlashini boshqaruvchi dastur va ma'lumotlar bir xil saqlash moslamasida saqlanadi. Axborotni kiritish va chiqarish u Protsessor - bu ma'lumotlarni qayta ishlash va boshqa birliklarning ishlashini boshqarish uchun asosiy operatsiyalarni bajaradigan kompyuterning funktsional qismi. Protsessor - bu xotiradan va tashqi qurilmalardan keladigan ma'lumotlarning konvertori. Xotira qurilmalari dastlabki va oraliq ma'lumotlarni, hisoblash natijalarini va dasturlarni saqlashni ta'minlaydi. Ular quyidagilarni o'z ichiga oladi: tezkor xotira (RAM), juda tezkor operativ xotira), faqat o'qish uchun xotira (ROM) va tashqi (OVC) saqlash qurilmalari. Operatsion xotira kompyuter bevosita ishlaydigan ma'lumotlarni saqlaydi berilgan vaqt (operatsion tizimning rezident qismi, dastur dasturi, qayta ishlangan ma'lumotlar). Operativ xotira protsessor tomonidan eng ko'p ishlatiladigan ma'lumotlarni o'z ichiga oladi. Faqat RAM va RAMda saqlanadigan ma'lumotlar to'g'ridan-to'g'ri protsessorga mavjud. Tashqi saqlash moslamalari (kabi magnit disklar qattiq disk yoki qattiq disk) hajmi RAMdan ancha kattaroq, ammo kirish imkoniyati ancha sekinroq uzoq muddatli saqlash katta hajmdagi ma'lumotlar. Masalan, operatsion tizim (OS) qattiq diskda saqlanadi, ammo kompyuter ishga tushganda, operatsion tizimning doimiy qismi operativ xotiraga yuklanadi va kompyuter tugaguniga qadar u erda qoladi. ROM (faqat o'qiladigan xotira) va EPROM (faqat o'qiladigan xotira) u erda ishlab chiqarilgan vaqt davomida yozilgan ma'lumotlarni doimiy saqlash uchun mo'ljallangan, masalan, BIOS uchun PROM. Masalan, klaviatura kirish moslamasi sifatida xizmat qiladi. Chiqish moslamasi sifatida - displey, printer va boshqalar. Von Neyman sxemasi bo'yicha qurilgan kompyuterda buyruqlar ketma-ket xotiradan o'qiladi va bajariladi. Keyingi dastur buyrug'i olinadigan keyingi xotira yacheykasining raqami (manzili) maxsus moslama - boshqaruv moslamasidagi buyruq hisoblagichi orqali ko'rsatiladi. 6. chun kirish va chiqarish moslamalari ishlatiladi. Eng muhim printsiplardan biri - saqlanadigan dasturning printsipi - dasturni dastlabki ma'lumot qo'yilgandek, xuddi shu tarzda mashinaning xotirasiga kiritishni talab qiladi. Arifmetik mantiqiy birlik va boshqaruv birligi zamonaviy kompyuterlar kompyuter protsessorini shakllantirish. Bir yoki bir nechta yirik integral mikrosxemalardan tashkil topgan protsessor mikroprotsessor yoki mikroprotsessor to'plami deb ataladi. 4.Kompyuterning ishlash printsipi. kompyuter - agregat texnik qurilmalarkerakli algoritmga muvofiq diskret xabarlarni avtomatlashtirilgan tarzda qayta ishlashga mo'ljallangan. Ma'lumotlarni qayta ishlash jarayonini avtomatlashtirish g'oyasi kompyuterning ishlash printsipida yotadi. Bu kompyuterning asosiy funktsional qismlarining tarkibi, tartibi va o'zaro ta'sir tamoyillarini namoyish etadi. Har qanday kompyuterda quyidagi asosiy qurilmalar mavjud: Arifmetik-mantiqiy (ALU); Dasturiy ta'minotning asosiy tarkibiy qismlari boshqa kurslarda batafsil yoritilgan va bu erda yoritilmagan. Operatsion tizimda bir nechta eslatmalar. Operatsion tizim barcha kompyuter resurslaridan foydalanish va boshqarishni optimal rejalashtirish orqali foydalanuvchi vazifalarini amalga oshirish uchun hisoblash jarayonini tashkil etadigan dasturiy ta'minot va zaruriy komplekslar majmuasini chaqiramiz. Bu OSning eng umumiy va to'liq ta'rifi. Bu kompyuterni foydalanuvchi nuqtai nazaridan virtual ko'p darajali tizim sifatida namoyish etishga imkon beradi (1.6-rasm). 1 - foydalanuvchi virtual tizimi; 2 - tashqi kengaytirilgan mashina; 3 - ichki kengaytirilgan mashina. a - uskunalar; b - OSning asosiy funktsiyalari; c - OSning asosiy funktsiyalari; d - jarayon qatlami; elektron ishni boshqarish tili va algoritmik tillar. Birinchi marta Dekstra tomonidan 1968 yilda taklif qilingan. "Ko'p dasturlash tizimlarining tuzilishi" asarida. In hisoblash tizimining vakili asosida ierarxik moslik bilan joylashtirilgan virtual mashinalar shaklida. Eng kichik qatlam fizik mashinadir va mikroprogram yoki elektron boshqaruv tamoyillariga asoslangan apparatda amalga oshiriladi. Har bir keyingi daraja OS va umumiy dasturiy ta'minot orqali yangi xususiyatlarni taqdim etadi. Eng past darajada mikro operatsiyalarni amalga oshirish uchun vositalar mavjud. Har bir keyingi darajani boshqarish vositalari va funktsiyalari ko'rib chiqilayotgan darajalarga nisbatan quyi darajadagi vositalar va funktsiyalardan shakllanadi. Har bir daraja amalga oshirilgan boshqaruvning davomiyligi va boshqariladigan mablag'larni qoplashning ma'lum kengligi bilan tavsiflanadi. Boshqaruvning eng yuqori darajalari boshqaruv moslamasining dasturiy ta'minotining davomi bo'lgan va foydalanuvchi va kompyuter o'rtasida interfeysni tashkil etadigan OS tarkibiy qismlari tomonidan amalga oshiriladi. Rivojlanish darajasi bo'yicha ba'zi zamonaviy operatsion tizimlar operator funktsiyalarini avtomatlashtirish qobiliyatiga ega bo'lganligi sababli ularni sun'iy intellekt deb tasniflash mumkin. Ko'p darajali kontseptsiyani amalda qo'llash virtual tizim: samolyotning ishlash jarayoni va uning asosiy tarkibiy qismlarini tavsiflashni soddalashtirish va rasmiylashtirish. Kundalik darajada "me'morchilik" atamasi ko'pchilik odamlar uchun turli xil binolar va boshqa muhandislik inshootlari bilan chambarchas bog'liqdir. Shunday qilib, biz Gothic sobori, Eyfel minorasi yoki opera teatri arxitekturasi haqida gaplashishimiz mumkin. Boshqa sohalarda bu atama juda kamdan-kam qo'llaniladi, ammo kompyuterlar uchun "kompyuter arxitekturasi" (elektron hisoblash mashinasi) tushunchasi o'tgan asrning 70-yillaridan beri mustahkam o'rnashgan va keng qo'llanilgan. Dasturlar va skriptlar kompyuterda qanday bajarilishini tushunish uchun avval uning har bir tarkibiy qismi qanday ishlashini bilishingiz kerak. Darsda muhokama qilinadigan kompyuterlar arxitekturasi doktrinasining asoslarini Jon fon Neyman yaratgan. Mantiqiy tugunlar, shuningdek zamonaviy arxitekturaning magistral modulli printsipi haqida batafsilroq shaxsiy kompyuterlar ushbu darsda o'rganish mumkin. Kompyuter arxitekturasi asosidagi printsiplar 1945 yilda Charlz Bebbijning g'oyalarini ishlab chiqqan Jon Von Neyman tomonidan ishlab chiqilgan bo'lib, u kompyuterning ishini qurilmalar to'plamining ishi sifatida ifodalagan: ishlov berish, boshqarish, xotira, kirish-chiqarish. Fon Neyman printsiplari. 1. Xotiraning bir xilligi printsipi. Ma'lumotlar kabi buyruqlar ustida bir xil amallarni bajarishingiz mumkin. 2. Xotiraning manzilliligi printsipi. Asosiy xotira tizimli ravishda raqamlangan hujayralardan iborat; har qanday hujayra istalgan vaqtda protsessor uchun mavjud. Demak, xotira maydonlariga nomlarni berish mumkin, shunda ularda saqlangan qiymatlarga keyinchalik kirish yoki tayinlangan nomlar yordamida dasturni bajarish paytida o'zgartirish mumkin. 3. Dasturni ketma-ket boshqarish printsipi. Dastur ma'lum bir ketma-ketlikda avtomatik ravishda protsessor tomonidan bajariladigan ko'rsatmalar to'plamidan iborat deb taxmin qiladi. 4. Arxitektura qat'iyligi printsipi. Topologiya, arxitektura, buyruqlar ro'yxati ishlashi paytida o'zgarmaslik. Fon Neyman printsiplari asosida qurilgan kompyuterlar klassik me'morchilikka ega, ammo boshqa me'morchilik turlari mavjud. Masalan, Garvard. Uning o'ziga xos xususiyatlari:  ko'rsatmalar do'koni va ma'lumotlar do'koni turli xil jismoniy qurilmalar;  ko'rsatma kanali va ma'lumotlar kanali ham jismonan alohida. Kompyuter texnologiyalarining rivojlanish tarixida sifatli sakrash taxminan har 10 yilda sodir bo'lgan. Bunday sakrash yangi avlod kompyuterlarining paydo bo'lishi bilan bog'liq. Mashinalarni ajratish g'oyasi qisqa rivojlanish tarixi davomida kompyuter texnikasi elementlar bazasi (lampalar, tranzistorlar, mikrosxemalar va boshqalar) jihatidan ham, evolyutsiyadan ham o'tganligi sababli paydo bo'ldi. uning tuzilishini o'zgartirish, yangi imkoniyatlarning paydo bo'lishi, foydalanish sohalari va foydalanish xususiyatlarini kengaytirish. Batafsil ma'lumot kompyuterni rivojlantirish bosqichlari rasmda ko'rsatilgan. 2. Bir avlod qanday qilib va \u200b\u200bnima uchun boshqasini almashtirganini tushunish uchun xotira, tezlik, integratsiya darajasi va boshqalar kabi tushunchalarning ma'nosini bilish kerak. Shakl: 2. Kompyuter avlodlari () Klassik bo'lmagan, fon bo'lmagan Neyman arxitekturasidagi kompyuterlar orasida neyrokompyuter deb ataladigan narsalarni ajratib ko'rsatish mumkin. Ular inson miya hujayralari, neyronlarning ishini, shuningdek, signal almashish qobiliyatiga ega bo'lgan asab tizimining ayrim qismlarini simulyatsiya qiladilar. Kompyuterning har bir mantiqiy tuguni o'z vazifalarini bajaradi. Vazifalar protsessor (3-rasm): - ma'lumotlarni qayta ishlash (ular bo'yicha arifmetik va mantiqiy operatsiyalarni bajarish); - boshqa barcha kompyuter qurilmalarini boshqarish. Shakl: 3. Kompyuterning markaziy protsessori () Dastur individual buyruqlardan iborat. Ko'rsatmada opcode, operandlarning manzillari (operatsiyaga jalb qilingan qiymatlar) va natijaning manzili kiradi. Buyruqning bajarilishi quyidagi bosqichlarga bo'linadi: · jamoaviy namuna olish;  keyingi buyruq manzilini shakllantirish;  buyruqni dekodlash;  operand manzillarini hisoblash;  operandlarni olish;  operatsiyani bajarish;  natija belgisini shakllantirish;  natijani qayd etish. Har qanday buyruqni bajarish paytida barcha bosqichlar mavjud emas (buyruq turiga qarab), ammo olish, dekodlash, keyingi buyruq manzilini yaratish va operatsiyani bajarish bosqichlari doimo sodir bo'ladi. Muayyan vaziyatlarda yana ikkita qadam mumkin:  bilvosita adreslash;  uzilishga javob. Operativ xotira (4-rasm) quyidagicha joylashtirilgan:  boshqa qurilmalardan ma'lumot olish;  ma'lumotni yodlash;  talab bo'yicha ma'lumotni boshqa kompyuter qurilmalariga o'tkazish. Shakl: 4. Kompyuter RAM (Tasodifiy kirish xotirasi) () Zamonaviy kompyuterlarning arxitekturasi asoslanadi magistral-modul printsipi(5-rasm). Modul printsipi kerakli konfiguratsiyani bajarishga va kerakli yangilanishlarni amalga oshirishga imkon beradi. Bu ishonadi shinalar printsipi modullar o'rtasida ma'lumot almashish. Tizim shinasi yoki kompyuter magistrali turli maqsadlar uchun bir nechta avtobuslarni o'z ichiga oladi. Magistral uchta ko'p bitli avtobuslarni o'z ichiga oladi:  ma'lumotlar avtobusi;  manzil avtobusi;  boshqaruv avtobusi. Shakl: 5. Magistral-modulli kompyuterni qurish printsipi Ma'lumotlar shinasi kompyuter qurilmalari o'rtasida turli xil ma'lumotlarni uzatish uchun ishlatiladi; manzil shinasi yuborilayotgan ma'lumotlarga murojaat qilish uchun, ya'ni ularning xotirada yoki kirish / chiqish qurilmalarida joylashishini aniqlash uchun ishlatiladi; boshqaruv avtobusi ishni vaqtincha muvofiqlashtirishga xizmat qiladigan boshqaruv signallarini o'z ichiga oladi turli xil qurilmalar kompyuter, ma'lumotlarni uzatish yo'nalishini aniqlash, uzatiladigan ma'lumotlarning formatlarini aniqlash va h.k. Ushbu tamoyil taxminan uch guruhga bo'linadigan turli xil kompyuterlar uchun amal qiladi:  statsionar;  ixcham (noutbuklar, netbuklar va boshqalar);  cho'ntak (smartfonlar va boshqalar). IN tizim birligi statsionar kompyuter yoki ixcham holatda asosiy mantiqiy tugunlar - bular anakart protsessor, quvvat manbai, tashqi xotira drayvlari va boshqalar bilan.

Xulosa: men bu mavzuni yaxsgi uzlashtirdim va zo;r tushunib oldim men bu mavzuda ancha narsa urgandim masalan Protsessor Protsessor – bu kompyuterning asosiy mikrosxemasidir yoki boshqacha aytganda kompyuterning “miyasi”. U xotirada joylashgan dasturiy kodlarni bajarishni va barcha qurilmalar ishini boshqaradi. Uning ishni bajarish tezligi kompyuterning tezligini anqlaydi. Protsessor maxsus yacheykalardan tashkil topgan bo`lib, ular registrlar deb ataladi. Shu registrlarda buyruqlar joylashgan bo`lib, protsessor tomonidan boshqariladi. Protsessorning ishi shundan iboratki xotiradan ma’lum bir buyruqlar ketma – ketligi va ma’lumotlarni tanlanib bajariladi. ShK larda albatta, markaziy protsessor (Central Processing Unit - CPU ) bo`lishi shart.

Foydalanilgan adabiyotlar ro’yxati

1. 
   Delattre, Frank (2008 yil 17 sentyabr). "L'architecture Intel Nehalem" . Hardware.fr (frantsuz tilida) . 2020 -yil 23-oktabrda olindi .
   
2. 
   Kanter, Devid (2010 yil 25 sentyabr). "Intel's Sandy Bridge mikroarxitekturasi" . Haqiqiy dunyo texnologiyasi . 2020 -yil 24-oktabrda olindi .
   
3. 
    "Willow Cove - Microarchitectures - Intel" . WikiChip . 2020 -yil 23-oktabrda olindi .
   
4. 
   Kutress, Ian; Frumusanu, Andrey (2020 yil 17 sentyabr). "Intel's Tiger Lake 11th Gen Core i7-1185G7 ko'rib chiqish va chuqur sho'ng'in: ekzotik uchun baskin" . AnandTech . 2020 -yil 8-noyabrda olindi .
   
5. 
    "Intel Core i7-5775C - CM8065802483301 / BX80658I75775C" . CPU dunyosi . 2020 -yil 6-noyabrda olindi .
   
6. 
   Delattre, Frank (2008 yil 17 sentyabr). "L'architecture Intel Nehalem" . Hardware.fr (frantsuz tilida) . 2020 -yil 23-oktabrda olindi .