Boshqaruv hamda pedagog kadrlarni qayta tayyorlash va ularni malakasini oshirish instituti

Nazorat savollari 
1.
Kompyuterlarning asosiy ko’rsatgichlari 
2.
Massiv parallel tizimlar (MPP) nima uchun qullaniladi? 

---

113 
19-Ma’ruza. 
Simmetirk multiprotsessorli tizimlar (SMP) apparat 
darajasidagi parallellik 
Reja:
1. 
Simmetirk multiprotsessorli tizimlar
 
2. 
Apparat darajasidagi parallellik
 
 
Tayanch iboralar:
SMP, ko'p protsessorli kompyuterlar,
 
Simmetrik ko'p ishlov berish (qisqartirilgan SMP) - ko'p protsessorli 
kompyuterlar arxitekturasi bo'lib, unda ikki yoki undan ko'p bir xil ko'rsatkichlarga 
ega protsessorlar umumiy xotiraga (va tashqi qurilmalarga) bir xilda ulanadi va bir 
xil funktsiyalarni bajaradi (nima uchun tizim simmetrik deb ataladi). [1]. Ingliz 
tilida SMP tizimlari chambarchas bog'langan ko'p protsessorlar deb ham ataladi 
[2], chunki tizimlarning ushbu sinfida protsessorlar umumiy avtobus orqali bir-biri 
bilan chambarchas bog'langan va hisoblash tizimining barcha resurslariga (xotira 
va kiritish-chiqarish qurilmalari) teng kirish huquqiga ega. ) va barchasi operatsion 
tizimning bir nusxasi bilan boshqariladi. 
SMP tizimlari har qanday protsessorga ushbu vazifa uchun ma'lumotlar 
xotirada qayerda saqlanganidan qat'i nazar, har qanday vazifani bajarishga imkon 
beradi - to'g'ri operatsion tizimni qo'llab-quvvatlash bilan SMP tizimlari vazifalarni 
protsessorlar o'rtasida osonlik bilan o'tkazishi va yukni samarali muvozanatlashi 
mumkin. 
Turli xil SMP tizimlari protsessorlarni umumiy xotiraga turli yo'llar bilan 
ulaydi. Eng oddiy va arzon yondashuv bu tizim shinasiga ulanish [3] [4]. Bunday 
holda, bir vaqtning o'zida faqat bitta protsessor xotiraga kirishi mumkin, bu esa 
bunday tizimlarda qo'llab-quvvatlanadigan protsessorlar soniga sezilarli cheklov 
qo'yadi. Qanchalik ko'p protsessorlar bo'lsa, umumiy avtobusga qancha yuk ko'p 
bo'lsa, har bir protsessor avtobus xotiraga kirish uchun bo'sh qolguncha shunchalik 
uzoq kutishi kerak. Protsessorlar sonining ko'payishi bilan bunday tizimning 
umumiy ishlashining pasayishi juda tez sodir bo'ladi, shuning uchun odatda 
bunday tizimlarda protsessorlar soni 2-4 dan oshmaydi. Protsessorlarni ulashning 

---

114 
bunday usuliga ega SMP mashinalariga misol sifatida har qanday boshlang'ich 
darajadagi ko'p protsessorli serverlar kiradi. 
19.1-rasm. SMP tizimlari 
Protsessorlarni ulashning ikkinchi usuli - ko'ndalang kalit [3] [5]. Shu 
munosabat bilan barcha umumiy xotira xotira banklariga bo'linadi, har bir xotira 
bankining o'z shinasi mavjud va protsessorlar barcha avtobuslarga ulanadi, ular 
orqali istalgan xotira banklariga kirish imkoniga ega. Bunday ulanish sxematik 
jihatdan murakkabroq, lekin u protsessorlarga bir vaqtning o'zida umumiy xotiraga 
kirish imkonini beradi. Bu tizimdagi protsessorlar sonini umumiy ish faoliyatini 
sezilarli darajada kamaytirmasdan 8-16 tagacha oshirish imkonini beradi. Bunday 
SMP mashinalariga RS / 6000 ko'p protsessorli ish stantsiyalari misol bo'la oladi. 
19.2-rasm. SMP tizimlari 
Afzalliklari va kamchiliklari 
SMP hisoblash tizimini masshtablashning eng oddiy va tejamkor usuli 
hisoblanadi: protsessorlar sonini ko'paytirish. Dasturlash ham oddiy: xotiradagi 
umumiy o'zgaruvchilar orqali ular o'rtasida ma'lumot almashish uchun oqimlar va 
tegishli mexanizmlardan foydalanish. 

---

115 
SMP ko'pincha fan, sanoat, biznesda qo'llaniladi, bu erda dasturiy ta'minot 
ko'p bosqichli bajarish uchun maxsus ishlab chiqilgan. Shu bilan birga, so'zlarni 
qayta ishlash va kompyuter o'yinlari kabi ko'pchilik iste'mol tovarlari SMP 
tizimlarining kuchli tomonlarini ishlata olmaydigan tarzda yozilgan. O'yinlarga 
kelsak, bu ko'pincha SMP tizimlari uchun dasturni optimallashtirish yaqin 
vaqtgacha shaxsiy kompyuterlar bozorining katta qismini egallagan bir protsessorli 
tizimlarda ishlashda ishlashning yo'qolishiga olib kelishi bilan bog'liq. (Zamonaviy 
ko'p yadroli protsessorlar SMP ning yana bir apparat tatbiq etishidir.) Turli xil 
dasturlash usullarining tabiati tufayli maksimal ishlash uchun bitta yadroli 
protsessor va SMP tizimlarini qo'llab-quvvatlash uchun alohida loyihalar kerak 
bo'ladi. Va shunga qaramay, SMP tizimlarida ishlaydigan dasturlar, hatto bir 
protsessorli tizimlar uchun yozilgan bo'lsa ham, unumdorlikka unchalik ko'p emas. 
Buning sababi shundaki, odatda yadro tomonidan ishlov berish uchun dasturning 
bajarilishini to'xtatib turadigan apparat uzilishlari bepul protsessorda (protsessor 
yadrosi) qayta ishlanishi mumkin. Ko'pgina ilovalardagi ta'sir unumdorlikni 
oshirishda emas, balki dasturning yanada muammosiz ishlashini his qilishda 
namoyon bo'ladi. Ba'zi amaliy dasturlarda (xususan: dasturiy ta'minot 
kompilyatorlari va ba'zi taqsimlangan hisoblash loyihalari) unumdorlikning oshishi 
qo'shimcha protsessorlar soniga deyarli to'g'ridan-to'g'ri proportsional bo'ladi. 
Bitta protsessorning ishdan chiqishi butun tizimning noto'g'ri ishlashiga olib 
keladi va nuqsonli protsessorni o'chirish uchun butun tizimni qayta ishga 
tushirishni talab qiladi. Bitta protsessor yadrosining ishdan chiqishi ko'pincha 
butun ko'p yadroli protsessorning ishlamay qolishiga olib keladi, agar ko'p yadroli 
protsessor nuqsonli protsessor yadrosini o'chirib qo'yadigan va shu bilan xizmat 
ko'rsatish 
mumkin 
bo'lgan 
protsessor 
yadrolarining 
normal 
ishlashini 
ta'minlaydigan o'rnatilgan himoya bilan jihozlanmagan bo'lsa. 
Protsessorlar sonini cheklash 
Protsessorlar sonining ko'payishi bilan xotira avtobusining o'tkazish 
qobiliyatiga bo'lgan talab sezilarli darajada oshadi. Bu SMP arxitekturasida 

---

116 
protsessorlar soniga cheklov qo'yadi. Zamonaviy SMP tizimlari 16 ta protsessor 
bilan samarali ishlashi mumkin. 
Har bir zamonaviy protsessor protsessorga qaraganda sekinroq bo'lgan 
asosiy xotiradan ma'lumot va mashina ko'rsatmalarini tezroq olish uchun ko'p 
darajali kesh xotirasi bilan jihozlangan. Ko'p protsessorli tizimda protsessor 
keshlarining mavjudligi umumiy avtobus yoki dial-up ulanishidagi yukni 
kamaytiradi, bu umumiy tizimning ishlashiga juda foydali ta'sir ko'rsatadi. Ammo 
har bir protsessor o'zining shaxsiy kesh xotirasi bilan jihozlanganligi sababli, 
asosiy xotirada va boshqa protsessorning kesh xotirasida saqlanganidan farq 
qiladigan o'zgaruvchan qiymat bitta protsessorning kesh xotirasiga tushishi xavfi 
mavjud. Tasavvur qiling-a, protsessor o'z keshidagi o'zgaruvchining qiymatini 
o'zgartiradi va boshqa protsessor bu o'zgaruvchini asosiy xotiradan so'raydi va u 
(ikkinchi protsessor) o'zgaruvchining noto'g'ri qiymatini oladi. Yoki, masalan, 
kiritish-chiqarish quyi tizimi asosiy xotiradagi o'zgaruvchiga yangi qiymat yozadi, 
lekin eskirgan qiymat hali ham protsessor keshida. Ushbu muammoni hal qilish 
kesh kogerentligi protokoliga yuklangan bo'lib, u umumiy ish faoliyatini 
yo'qotmasdan barcha protsessorlar va asosiy xotira keshlarining izchilligini 
("muvofiqligi") ta'minlash uchun mo'ljallangan. 
SMP qo'llab-quvvatlashi operatsion tizimga o'rnatilishi kerak, aks holda 
qo'shimcha protsessorlar ishlamay qoladi va tizim bitta protsessor sifatida ishlaydi. 
(Aslida, bu muammo ko'p yadroli protsessorli bir protsessorli tizimlar uchun ham 
dolzarbdir.) Aksariyat zamonaviy operatsion tizimlar simmetrik ko'p ishlov 
berishni qo'llab-quvvatlaydi, lekin turli darajada. 
Linux multiprocessing yordami yadro 2.0 [7] da qo'shildi va 2.6 da 
yaxshilandi. Windows NT liniyasi dastlab ko'p protsessorli yordam bilan 
yaratilgan. (Windows 9x SMP-ni qo'llab-quvvatlamaydi.) 
SMP ko'p protsessorli mashinani yaratishning bir variantidir. Yana bir 
kontseptsiya NUMA bo'lib, u protsessorlarni alohida xotira banklari bilan 
ta'minlaydi. Bu protsessorlarga xotira bilan parallel ravishda ishlash imkonini 

---

117 
beradi va bu ma'lumotlar ma'lum bir jarayonga (va shuning uchun protsessorga) 
bog'langan bo'lsa, xotira o'tkazish qobiliyatini sezilarli darajada oshirishi mumkin.
Boshqa tomondan, NUMA protsessorlar o'rtasida ma'lumotlarni ko'chirish 
narxini oshiradi, ya'ni yukni muvozanatlash qimmatroq. NUMA ning afzalliklari 
ma'lum bir vazifalar to'plami bilan cheklangan, asosan serverlar, bu erda 
ma'lumotlar ko'pincha muayyan vazifalar yoki foydalanuvchilarga qattiq 
bog'langan. 
Boshqa kontseptsiya - bu assimetrik ko'p ishlov berish (ASMP), bunda 
alohida ixtisoslashtirilgan protsessorlar alohida vazifalar uchun qo'llaniladi va 
klasterli ko'p ishlov berish (Beowulf), bunda barcha xotira barcha protsessorlar 
uchun mavjud emas. Bunday yondashuvlar kamdan-kam qo'llaniladi (zamonaviy 
video kartalardagi yuqori unumdor 3D chipsetlarni assimetrik multiprocessing turi 
deb hisoblash mumkin), klaster tizimlari esa juda katta superkompyuterlarni 
yaratish uchun keng qo'llaniladi. 
Boshqa kontseptsiya - bu assimetrik ko'p ishlov berish (ASMP), bunda 
alohida ixtisoslashtirilgan protsessorlar alohida vazifalar uchun qo'llaniladi va 
klasterli ko'p ishlov berish (Beowulf), bunda barcha xotira barcha protsessorlar 
uchun mavjud emas. Bunday yondashuvlar kamdan-kam qo'llaniladi (zamonaviy 
video kartalardagi yuqori unumdor 3D chipsetlarni assimetrik multiprocessing turi 
deb hisoblash mumkin), klaster tizimlari esa juda katta superkompyuterlarni 
yaratish uchun keng qo'llaniladi.