Boshqaruv hamda pedagog kadrlarni qayta tayyorlash va ularni malakasini oshirish instituti

 
Nazorat savollari 
1. Parallel hisoblashlar 
2. Gustafson qonuni 
3. Amdahl qonunidan Gustafson qonuni nimasi bilan farq qiladi? 

---

149 
24-Ma’ruza. 
Xotirali protsessorlarni ishlatganda operatsiyalarni bajarishda 
ish hajmini baholash usullarini 
Reja:
1.
 
Xotira qurilmasi 
 
2. 
Operatsiyalarni bajarishda ish hajmini baholash usullari
 
 
Tayanch iboralar: 
xotira qurilmasi, 
BIOS
, RAM , SMP, UMA.
 
Xotira qurilmasi
- elektron hisoblash mashinasi (EHM), raqamli hisoblash 
mashinasi (RHM) va kompyuterlarning axborotlarni qayd qilish, saqlash va 
operator izlaganda "qaytarib berish" uchun mo
ʻ
ljallangan qismi. Asosan integral 
mikrosxemalardan iborat.
Xotira qurilmasi, asosan, o’ta operativ, operativ va tashqi qurilmalardan 
iborat bo’ladi. Axborotlarni izlash usuliga ko’ra, adresli (har bir xotira uyasiga 
zarur raqam qo’yiladi va axborot aniq bir adres bo’yicha izlanadi) hamda 
assotsiativ (axborotlar alomatlar yigindisi bo’yicha izlanadi) Xotira qurilmasi 
farqlanadi. Xotira qurilmasining axborotlar o’chmaydigan (diod matritsalar, 
perfolentalar va boshqalardagi axborotlar) va o’chadigan (magnit eltuvchilar, 
ferromagnit o’zaklar va boshqalardagi axborotlar) turlari bor. Xotira qurilmasining 
asosiy ish ko’rsatkichi birligi bit yoki bayt (8 bit)da olchanadigan sig
ʻ
im, ya
ʼ
ni bir 
vaqtda Xotira qurilmasida joylashishi mumkin bo
’
lgan belgilar soni. 
Inson miyasi eng mukammal Xotira qurilmasi hisoblanadi. Unda (10—
15)109 ga yaqin asab hujayrasi (uyasi) — neytronlar mavjud bo
ʻ
lib, ularning har 
biri xotira hujayrasi (uyasi)ni tashkil qiladi. 
Kompyuterning "miyasi" — mikroprotsessor ma
ʼ
lumot yoki dasturlarni 
aynan xotiradan oladi va natijalarni unga qayd qiladi. Kompyuter diskdan 
ma
ʼ
lumotlarni "o’qib", maxsus qismida saqlaydi va ish jarayonida undan bevosita 
foydalanib turadi. Ana shu maxsus qurilma operativ xotira deb ataladi. 
Kompyuterning imkoniyatlari operativ xotira sig’imiga bog’liq. Kompyuterda 
operativ xotira 1 Mbayt yoki undan kichik bo’lsa, u faqat MS DOS OT muhitida, 
agar 4 Mbayt bo
’
lsa, MS DOS OT, Windows 3.1 muhitida, 32 Mbayt va undan 

---

150 
katta bo’lsa, lokal tarmoqlar (internet, elektron pochta — Email) da ishlashi 
mumkin. Ko
’
pchilik kompyuterlarda operativ xotira orasiga qo
’
shimcha KES 
hxotira o
’
rnatiladi. Ko’p ishlatiladigan ma’lumotlar ana shu xotiraga qayd qilinadi. 
IBM PC kompyuterida yana xotiraning BIOS (doimiy xotira) va CMOS (yarim 
doimiy xotira) turlari mavjud. Ularda kompyuter qurilmalarini tekshirish dasturlari, 
operatsion tizimni yuklash va kompyuter qurilmalariga xizmat ko’rsatish 
vazifalarini bajarish dasturlari saqlanadi. Elektron texnikasining rivojlanishi, 
bionika yutuqlaridan samarali foydalanish tufayli sig
’
imi inson miyasi sig’imiga 
yaqinlashib qoladigan xotira qurilmasi yaratishga muvaffaq bo
’
lindi. 
Xotiraning asosiy talabi - alohida so'zlarga qisqacha kirish vaqti. Umuman 
olganda, so'zlar bo'yicha operatsiyalarni bajarish uchun zarur bo'lgan vaqtdan, o'ta 
og'ir holatlarda, unga mos keladigan vaqtdan ancha qisqa bo'lishi kerak. Xarakterli 
kirish vaqti operatsiyalarni bajarish vaqtidan sezilarli darajada qisqartiriladigan 
xotiraning bir qismi tez deb nomlanadi, qolganlari sekinlashadi.
Katta qismi adreslanadigan xotirani tashkil qiladi, kichikroq qismi esa 
manzilsiz hisoblanadi. Manzilning xotirasida har bir so'zda manzil mavjud. 
Xotiraning bu qismi foydalanuvchi uchun mavjud. U bilan ishlashingiz uchun siz 
ikkala ma'lumotni yozishingiz va o'qishingiz mumkin. U shuningdek, tasodifiy 
erkin xotira (RAM) deb nomlanadi va tegishli texnik qurilmalar tasodifiy erkin 
xotira (RAM) deb ataladi. 
Hech narsa doimiy xotiraga yozilmaydi, lekin bundan oldin yozib olingan 
ma'lumotlarni bir necha bor o'qib chiqish mumkin. Odatda, kompyuterni ishga 
tushirish buyruqlar, turli foydali dasturlar, va hokazolarni saqlaydi. 
Keling, birgalikda va tarqatilgan xotirasi bo'lgan kompyuterlarning xususiyatlarini 
muhokama qilamiz. Yuqorida aytib o'tganimizdek, har ikkala sinf ham o'zlarining 
afzalliklariga ega, biroq ularning zaifliklarini darhol o'zlarining kamchiliklariga 
aylantiradi. Parallel dasturlarni birgalikda ishlatiladigan xotira kompyuterlari 
uchun yaratish oson, biroq ularning maksimal ishlashi juda kam sonli protsessorlar 
tomonidan cheklangan. Va tarqatilgan xotira bilan jihozlangan kompyuterlar uchun 
buning aksi rost. Bu ikki sinfning mahsullarini birlashtirish mumkinmi? Mumkin 

---

151 
bo'lgan yo'nalish - NUMA (Yagona xotiraga ega bo'lmagan) arxitekturasi bilan 
jihozlangan kompyuterlarning dizayni. 
Umumiy xotirasi bo'lgan kompyuterlar uchun parallel dasturlarni yozishni 
nima uchun osonlashtiradi? Bitta manzillar maydoni bo'lgani uchun va 
foydalanuvchining ma'lumotlar almashinuviga ma'lumotlar almashinishini tashkil 
qilishning hojati yo'q. Agar foydalanuvchi dasturlarining kompyuterning barcha 
kommuttal jismoniy xotirasini bitta adreslangan xotira sifatida ko'rish imkonini 
beradigan mexanizmni yaratadigan bo'lsangiz, hamma narsa juda oson bo'ladi. 
1970-yillarning oxirlarida birinchi NUMA kompyuterini yaratgan Cm * 
tizimini ishlab chiquvchilari bu yo'ldan ketishdi. Ushbu kompyuter interkuster 
avtobusi orqali bir-biriga ulangan klasterlardan iborat. Har bir klaster bir 
protsessorni, xotira tekshirgichni, xotira modulini va, ehtimol, mahalliy avtobus 
orqali bir-biriga ulangan ba'zi I / U asboblarini birlashtiradi (24.3-rasm).
 
24.3-rasm. Cm* kompyuter tizimining sxemasi 
Protsessor o'qish yoki yozish operatsiyalarini bajarishi kerak bo'lsa, u to'g'ri 
manzilni o'z xotirasi tekshirgichiga yuboradi. Nazoratchi manzilning yuqori 
darajadagi bitlarini tahlil qiladi, unda qaysi modul kerakli ma'lumotlarning 
saqlanishini aniqlaydi. Agar manzil mahalliy bo'lsa, talab mahalliy avtobusda 
joylashtiriladi, aks holda uzoqdan klasterning so'rovi interlustust avtobus orqali 

---

152 
yuboriladi. Ushbu rejimda, bitta xotira modulida saqlangan dasturni tizimning har 
qanday protsessori bajarishi mumkin. Bitta farq - bu bajarilish tezligi. Barcha 
mahalliy havolalar masofaviy havolalardan ko'ra tezroq qayta ishlanadi. Shuning 
uchun, dastur saqlanadigan guruhning protsessori uni boshqa har qanday 
o'lchamdan tezroq tartibga soladi.
Ushbu funksiyadan kompyuter sinfining nomi - yagona xotiraga ega 
bo'lmagan kompyuterlar keladi. Shu ma'noda, klassik SMP kompyuterlarning har 
qanday protsessorning har qanday xotira moduliga bir xil kirishini ta'minlaydigan 
UMA (Uniform Memory Access) me'morchiligi mavjud. 
Avval hisoblash tizimlari unumdorligining (quvvatini) taxmniy o’lchov 
birligi sifatida ikki muhim ko’rsatkich ishlatilar edi: markaziy protsessorning takt 
chastotasi va operativ xotira hajmi. Ushbu yondashish ko’p bosqichli kesh, 
konveyer, konveyerni yuklashni yaxshilovchi ajoyib usullar, superskalyarli 
protsessorlar bo’lmagan hisoblash tizimlarida yomon ishlamagan edi. Lekin 
kompyuter arxitekturasining keyingi rivojlanishi shuni ko’rsatdiki, kompyuterni 
quvvatini o’lchash holati juda ham oson ish emas ekan. 
Bu e‘tirozlarni adabiyotdan olingan misol orqali namoyish etamiz. 1949-yili 
ishlab chiqarilgan birinchi avlodning birinchi mashinasi hisoblangan EDSAC takt 
chastotasi 0,5 MGs, unumdorligi sekundiga 100 arifmetik operatsiyadan iborat 
bo’lgan. 2002-yili yaratilgan Hewlett-Packard Superdome hisoblash tizimining 
markaziy protsessorlari 770 MGs chastotada ishlagan, uning unumdorligi 
sekundiga 192 milliard arifmetik operatsiyani bajarishi orqali baholangan. Ya’ni 
takt chastotasi ―bor yo’g’i 1540 marta oshgan, shu bilan birga unumdorligi 
deyarli 2 milliard marta oshgan. ―Qo’shimcha o’sish ni protsessor va boshqa 
markaziy qurilmalarning ko’rsatkichlarini yaxshilanishi hisobiga ta‘minlangan 
emas, keng ko’lamda parallellikni tatbiq etish va arxitekturaviy yechimlar 
hisobiga, matematik va algoritmik usullarni, shuningdek tegishli dasturiy 
ta‘minotning rivojlanishi hisobiga erishilgan albatta. 
Diqqat va e‘tibor bilan qilingan tahlil shuni ko’rsatadiki, hisoblash 
tizimining unumdorligi ko’pchilik omillarga bog’liq:

---

153 
•
kompyuterning shinalar tizimining razryadligi va tezlik ko’rsatkichlariga;
•
tashqi xotira qurilmalarining sig’imi va tezlik ko’rsatkichlariga;
•
hisoblash tizimining tarkibiga kirgan protsessorlar o’rtasidagi almashuvni 
ta‘minlovchi qurilmalarga;
•
ishlatiladigan 
operatsion 
tizim 
imkoniyatlariga, 
uning 
qurilmalar 
imkoniyatlarini ―boshqara olish mahorati
‖
va ayniqsa, markaziy 
protsessorlarni parallel ishlashini tashkillashtira olishiga;
•
translyatorlarni dasturning mashina kodini parallel muhitda ishlashiga 
tayyorlay olishiga–bir necha bloklarda, konveyerlarda, protsessorlarda va 
boshqalarda;
•
ishlatiladigan 
dasturlash 
tillaridagi 
dasturlarni 
parallel 
bajarilish 
imkoniyatlarini tashkillashtirilish imkoniyati;
•
tatbiq etilayotgan matematik usul va algoritmlarni quvvati, yani masalani hal 
qilish uchun tanlangan parallellashtirish usuli qanchalik muvaffaqiyatli 
tanlangaligi;
•
mavjud apparat vositalarini tanlangan parallellashtirish usuliga moslik 
darajasi;