Joba: Kóp yadrolı protsessor

Tema: Multiprogrammalastırıw hám multiprotsessorlaw
Joba:

1. 
   Kóp yadrolı protsessor
   
2. 
   Programmalıq támiynattı parallellestiriw
   
3. 
   Kompyuter arxitekturasında multithreading
   
4. 
   Juwmaq
   
5. 
   Paydalanılǵan ádebiyatlar
   

Multiprogrammalastırıw hám multiprotsessorlaw
Multiprogrammalash (multi... hám programma ) — túrli máselelerge tiyisli bir neshe programma (programma ) ni cifrlı esaplaw mashinası (RHM) de bir waqıtta orınlaw usılı. Kóp programmalı rejimde RHM yadında bir yo'la bir neshe másele programması boladı. Bir programma tawısıwı menen (yamasa bir programmanı orınlaw keshiksa) M. 2 das-túrge ótiwge múmkinshilik beredi. Eger RHM bir waqıtta bir neshe abonenttiń programması menen bánt bolsa, ol kóp programmalı rejimde, bir abonenttiń programması menen bánt bulsa, bir programmalı rejimde islep atirǵan esaplanadı. M. den tiykarǵı maksad — RHM apparatlarınıń bos turıp qalıwına jol qoymaw, jumıs ónimliligin asırıw. Boshkaruvchi programma (monıtor ) bir programma tawısıwı menen 2 dasturning atqarılıwın támiyinleydi. M. apparat hám programma quralları menen ámelge asıriladı. Apparat qurallarına yad qáwipsizligi hám toqtatıwlardı shólkemlestiriw kiredi. Programma quralları dispetcherdasturlar hám programmalastırıw tillerinen ibarat.
Multiprotsessor (ingliz tilinen multiprocessor, multiprocessing) kóp protsessorli kompyuter sistemalarınıń kishi klassi bolıp, onda bir neshe protsessor hám bir manzil maydanı bar bolip, barlıq protsessorlarģa kórinedi. Flinn taksonomiyasida multiprotsessorlar SM-MIMD mashinalari klasına kiredi. Kóp protsessor OS diń bir nusqasın bir kesteler kompleksi menen, sonday-aq qaysı yad betleri bosliģin gúzetip baratuǵınlar menen isleydi.
Kóp protsessorli sistemada protsessorlar atqaratuǵın rolǵa kóre, olar tómendegilerdi ajıratıp kórsetiwedi:nosimmetrik kóp protsessorlar (SMP) - barlıq protsessorlar birdey rol oynaydı hám yad hám sırtqı apparatlarǵa birdey kiriw ruxsatına iye va assimetrik multiprotsessorlar (AMP ) - protsessorlar túrli rol oynaydı yamasa kiriw ruxsatına iye. tashqi apparatlar hár qıylı apparatlar. AMP texnologiyası tek 60 -jıllarda SMP texnologiyası islep chiqilgunga shekem ótiw dáwiri edi.
Yadtı adreslew usılına ko'ra kóp protsessorlarning bir neshe túrleri bar , atap aytqanda :UMA (Uniform Memory Access), NUMA (Nan Uniform Memory Access) va COMA (Cache only Memory Access).
Bunnan tısqarı, ko'p protsessorlar sistema daǵı barlıq protsessorlar birdey bolǵanda bir jinsli yamasa sistema daǵı protsessorlar hár túrlı túrdegi bolsa, geterogen turdegi bolıwı múmkin.
Kóp protsessorlardi programmalastırıwda eki dasturlash modelidan foydalanish múmkin: multithreading , bunda hár bir protsessorda atqarılıw sızıǵı iske túsiriledi hám olar ulıwma yad daǵı ulıwma ózgeriwshiler arqalı bir-biri menen maǵlıwmatlardı almasadılar yamasa (yaǵnıy quramalılaw ) xabarlar ótiwi bilan, eger bólek fayl bolsa.jarayon hár bir protsessorda iske túsiriledi hám olar bir-biri menen xabar almaslaw arqalı baylanıs etedi. Kóp tarmaqlı programmalastırıw aniq qollanıladı (sistema API orqali kompilyatsiya etilgen programmalastırıw tillerida (mısalı, POSIX Threads orqali C / C++ de ), sonıń menen birge C++ de boost::thread yamasa std::thread-den C++11 standartınan baslap, aytinadigan tillerde (Java va C# ) til konstruksiyalarınan paydalanǵan halda) yaki bilvosita (deklarativ ravishda kompilyator direktivalari járdeminde (OpenMP ) ) yoki avtomatik túrde kompilyatorning ózi (High Performance Fortran )).
Kóp protsessorli mashinalar (SMP/UMA) bazarǵa 1980-jıllardıń aqırı hám 1990 -jıllardıń baslarında, daslep mini-superkompyuterlar (masalan, Alliant, Convex, Sequent, Encore va Synapse mahsulotlari ) sifatida , so'ngra ma'lumotlarni qayta ishlash retinde usınıs etilgen . serverler va server apparat bozorida demde ataqlılıqqa eristi . Intel 80386 hám Intel 486 protsessorlariga tiykarlanǵan birinshi x86 multiprotsessorlari 1989 jıl aqırı hám 1990 jıl basında bazarǵa shıqqan Compaq SystemPro serverleri edi. X86 multiprotsessorli bazarında usınıslardıń ósiwiserverlar Intel kóp protsessorli specifikaciyani [2]yaratishga alıp keldi, bul kóp jıllar dawamında x86 SMP mashinaları ushın da -fakto standartqa aylandı .
1998 jılda SMP/UMA sistemalarına mısallar.

Birinshi ccNUMA tipidagi multiprotsessorlar 1980-jıllardıń ortalarında Kendall Square Research kompaniyasining KSR1 kompyuteri hám Denelcor kompaniyasining Denelcor HEP edi.

1998 jılda ccNUMA sistemalarına mısallar.

Sonıń menen birge, kesh kogerentligi bolmaǵan kóp protsessorlar (nccNUMA) jaratılǵan :

1998 jılda nccNUMA sistemalarına mısallar.

Esaplaw elektronikasida miniatyuralastiriwdiń rawajlaniwi bir neshe protsessorlarni bir paketke yamasa bir chipga jaylastırıw imkaniyatın berdi (anglichan chip-level multiprocessing, CMP), ko'p yadrolı protsessorlarni yaratish. Bul ırǵaq tezligin asırıw yamasa bir yadrolı protsessorning esaplaw truba liniyasini quramalılastırıwǵa bolǵan dástúriy urınıslar ornına, ápiwayı dizayndagi esaplaw yadroları sanın kóbeytiw arqalı protsessorlarning islewin jaqsılawǵa múmkinshilik berdi. Usınıń menen birge, kóp yadrolı protsessorlar yaddan natiyjelilew paydalanadı, kóp tarmaqlı qosımshalar menen isleydi, kem quwat sarplaydı hám kóp quwat sarplamaydi, bul maǵlıwmatlar orayların masshtablaw ushın ideal bolıp tabıladı.
Shama menen 2005 jıldan beri qarıydar kompyuterleri bazarı ushın barlıq protsessorlar ko'p yadrolı versiyada chiqarildi, yaǵnıy olar mánisan miniatyura multiprotsessorlari (anıqrog'i, UMA yadına kiriw ruxsatına iye SMP mashinaları, birpara rezervatsiyalar menen). Bul jónelistiń jáne de rawajlanıwı kóp yadrolı multiprotsessorlarning payda bolıwına alıp keldi - bir neshe protsessorlar ámeldegi bolǵan sistemalar jáne bul protsessorlar óz gezeginde bir neshe yadrolardı óz ishine aladı. 2016 -jılda maǵlıwmatlar oraylarıda serverlarning eń keń tarqalǵan versiyasi ikkita 8 yadroli Intel Xeon , Oracle SPARC yoki IBM POWER sinf protsessorlari bolǵan server bolıp, olar apparat quralların da qollap -quwatlaydı. bir waqtıniń ózinde bir neshe sabaqlardı orınlaw .
Kóp yadrolı protsessor - bul hár biri programma kórsetpelerin oqıǵan hám atqaratuǵın yadro dep atalǵan, eki yamasa odan artıq bólek qayta islew birligi bolǵan bir integral mikrosxemadaģi kompyuter protsessori. Kórsetpeler ápiwayı protsessor kórsetpeleri (mısalı, maǵlıwmatlardı qosıw, kóshiriw hám filiallardı qosıw), lekin bir protsessor bir waqıttiń ózinde bólek yadrolarda kórsetpelerdi orınlawı múmkin, bul bolsa kóp qırlı yamasa basqa parallel esaplaw texnikasın qollap-quwatlaytuǵın programmalardıń ulıwma tezligin asıradı. Óndiriwshiler ádetde yadrolardı bir integral mikrosxemaģa (chip kóp protsessori yamasa CMP dep atalıwshi) yamasa bir chip paketindegi bir neshe matritsaģa birlestirediler. Házirde derlik barlıq jeke kompyuterlerde isletiletuǵın mikroprotsessorlar kóp yadrolı.

CPU-jergilikli 1-dárejegi keshleri hám ulıwma, ekinshi dárejedegi 2-kesh menen ulıwma eki yadrolı protsessor diagramması.

Kóp yadrolı protsessor bir fizikalıq pakette kóp qayta islewdi ámelge asıradı. Dizaynerler kóp yadrolı apparatdaǵı yadrolardı bekkem yamasa jumsaq tárzde birlestiriwi múmkin. Mısalı, yadrolar keshlerdi bólıwı múmkin yamasa bólmewi múmkin hám olar xabarlardı uzatıw yamasa ulıwma yadta yadrolar aralıq baylanıs usılların qóllawları múmkin. Yadrolardı óz-ara bólıw ushın isletiletuǵın ulıwma tarmaq topologiyalarina avtobus, sheńber hám tosın kiredi. Bir qiyli kóp yadrolı sistemalarǵa tek birdey yadrolar kiredi; heterojen kóp yadrolı sistemalarda birdey bolmaǵan yadrolar ámeldegi (mısalı, big. LITTLE birdey buyrıqlar kompleksine iye bolǵan heterojen yadrolarǵa iye, AMD tezlestirilgen protsessor birliklerinde bolsa birdey kórsetpeler kompleksine iye bolmaǵan yadrolar ámeldegi). Tap bir protsessorli sistemalarda bolǵanı sıyaqlı, kóp yadrolı sistemalardaǵı yadrolar VLIW, superscalar, vector yamasa multithread sıyaqlı arxitekturalardı ámelge asırıwı múmkin
An Intel Core 2 Duo E6750 dual-core processor
Kóp yadrolı protsessorlar kóplegen programma tarawlarında keń qollanıladı, atap aytqanda ulıwma maqsetler ushın mólsherlengen, ornatılǵan, tarmaq, cifrlı signallardı qayta islew (DSP) hám grafikalar (GPU). Tiykarǵı esaplaw hátte o'nlabga ko'payadi hám 10 000 den artıq qánigelesken chiplar ushın hám superkompyuterlarda (yaǵnıy chiplar klasterleri) esaplaw 10 millionnan asıwı múmkin.

An AMD Athlon X2 6400+ dual-core processor

Kóp yadrolı protsessordan paydalanıw nátiyjesinde erisilgen kórsetkishlerdiń jaqsılanıwı paydalaniletuǵın programmalıq támiynat algoritmlarına hám olardı ámelge asırıwǵa baylanıslı. Atap aytqanda, múmkin bolǵan tabıslar programmalıq támiynattıń bir neshe yadrolarda bir waqtıniń ózinde parallel túrde islewi múmkin bolǵan bólegi menen sheklengen; bul tásir Amdahl nızamı menen xarakterlenedi. Eń jaqsı jaǵdayda, sharmandali parallel máseleler dep atalatuǵın zat, yadro sanına jaqın tezlikti asırıwshı faktorlardı ámelge asırıwı múmkin, yamasa eger mashqala hár bir yadro keshiga sáykes keletuǵın dárejede bolınıp ketken bolsa, júdá astelew tiykarǵı sistema yadınan paydalanıwdı aldın alıw. Programmistler barlıq mashqalalardi qayta kórip shıǵıwda qadaǵan etilgen muǵdardaǵı kúsh sarplamasalar, kópshilik programmalar sonshalıq tezlestirilmaydi.

Programmalıq támiynattı parallellestiriw izertlewdiń turaqlı dawam etetuǵın teması bolıp tabıladı. Kóp protsessorli programmalardıń birlestirilishi tarmaq arxitekturasın proektlestiriwde maslasıwshanlıqtı támiyinleydi. Parallel modeller ishinde maslasıwshanlıq bul protokollardan paydalanatuǵın sistemalardıń qosımsha ózgesheligi esaplanadı.
Kompyuter arxitekturasında multithreading - bul oraylıq protsessor (protsessor) (yamasa kóp yadrolı protsessordagi bir yadro ) dıń bir waqtıniń ózinde operatsion sistema tárepinen qollap -quwatlanatuǵın bir neshe atqarıw etiliwin támiyinlew qábileti. Bul jantasıw kóp qayta islewden parıq etedi. Kóp islengen programmada sabaqlar bir yamasa bir neshe yadrolardıń resurslarini bóliw kóredi, olar quramına esaplaw birlikleri, protsessor keshlari hám awdarma kórinisindegi bufer (TLB) kiredi.
Kóp qayta islew sistemaları bir yamasa bir neshe yadrolarda bir neshe tolıq qayta islew birliklerin óz ishine alatuǵın bolsa, kóp qayta islew sabaqlar dárejesindegi parallellik hám buyrıqlar dárejesindegi parallellik járdeminde bir yadrodan paydalanıwdı asırıwǵa qaratılǵan. Eki texnika bir-birin toldırlıǵi sebepli, olar derlik barlıq zamanagóy sistemalar arxitekturalarında bir neshe kóp qırlı protsessorlar hám kóp yadrolı yadrolı protsessorlar menen birlestirilgen.
Programmalastırıwdıń eń tómen dárejesinde atqarılatuǵın kod individual protsessor tárepinen qollap -quwatlanatuǵın mashina tili kórsetpelerinen ibarat - ádetde oraylıq protsessor (CPU) yamasa grafik protsessor (GPU). Mashina tili kompyuterdiń jaǵdayın aldınǵı jaǵdayınan ózgertiretuǵın protsessor kórsetpelerin bildiriwshi ekilik bahalar gruppalarınan ibarat. Mısalı, kórsetpe kompyuter degi málim bir saqlaw jayında saqlanatuǵın bahanı ózgertiwi múmkin - bul paydalanıwshı tikkeley gúzetip bolmaytuǵın tásir. Kórsetpe, sonıń menen birge, kirisiw yamasa shıǵarıw boyınsha kóplegen operatsiyalardan birin orınlawı múmkin, mısalı, birpara tekstlerdi kompyuter ekranında sáwlelendiriw; paydalanıwshına kórinetuǵın jaǵday ózgeriwin keltirip shıǵaradı. Protsessor kórsetpelerdi berilgen tártipte atqaradı, eger basqa buyrıqqa " ótiw" kórsetpesi berilmasa yamasa operatsion sistema tárepinen toqtatilsa. 2015 jılǵa kelip, kópshilik jeke kompyuterler, smartfonlar apparatları hám serverlerinde bir neshe atqarıw etiwshi birlikleri bolǵan protsessorlar ámeldegi yamasa bir neshe protsessorlar birgelikte esaplawdı ámelge asırmoqdalar hám esaplawlar ótken zamandagiga qaraǵanda talay aktivlesip barıp atır.
Programmalıq támiynattıń kópshiligi joqarı dárejedegi programmalastırıw tillerinde jazılǵan. Olar programmistler ushın ańsatlaw hám natiyjelilew, sebebi olar mashina tillerine qaraǵanda tábiy tillerge jaqınlaw. Joqarı dárejedegi tiller kompilyator yamasa awdarmashı yamasa ekewiniń kombinatsiyası járdeminde mashina tiline awdarma etiledi. Programmalıq támiynat, sonıń menen birge, kompyuterdiń kompyuter tilindegi kórsetpelerine kúshli sáykes keletuǵın hám assambleyer járdeminde mashina tiline awdarma etilgen, tómen dárejedegi jıynalıs tilinde jazılıwı múmkin.

Juwmaq
Ulıwma alǵanda, biz kompyuterlerdi kompyuterlerdi talap etetuǵın, odan payda kóretuǵın yamasa jaratatuǵın hár qanday maqsetke jóneltirilgen iskerlikti ańlatıwı múmkin. Sonday etip, esaplaw texnikası keń maqsetler ushın apparat hám programmalıq támiynat sistemaların proektlestiriw hám qurıwdı óz ishine aladı; hár túrlı túrdegi maǵlıwmatlardı qayta islew, dúziw hám basqarıw; kompyuterlerden paydalanǵan halda ilimiy izertlewler ótkeriw; kompyuter sistemaların sanalı tutıwın támiyinlew; baylanıs hám ko'ngil ashıw quralların jaratıw hám olardan paydalanıw; hár qanday anıq maqsetke muwapıq maǵlıwmatlardı tabıw hám toplaw hám basqalar. Dizim derlik sheksiz hám múmkinshilikler kútá úlken.

Paydalanilģan ádebiyatlar
https://www.w3schools.in/operating-system-tutorial/process-management/
https://www.learncomputerscienceonline.com/operating-system/