Kompyuter arxitekturasi fanidan 1-topshiriq

1.2-rasm. Ko‘p yadroli protsessorlarning arxitekturasi
Agar nosimmetrik multiprotsessor va ko‘p yadroli arxitekturalarni taqqoslasak, ular deyarli bir xil bo‘lib chiqadi. Asosiy kesh ko‘p darajali bo‘lishi mumkin (mahalliy va umumiy, va RAMdan ma’lumotlar to‘g‘ridan-to‘g‘ri L2 keshiga yuklanishi mumkin). Ko‘p yadroli protsessor arxitekturasining ko‘rib chiqilgan afzalliklariga asoslanib, ishlab chiqaruvchilar unga e’tibor berishadi. Ushbu texnologiyani amalga oshirish juda arzon va ko‘p qirrali bo‘lib chiqdi, bu esa uni keng bozorga chiqarishga imkon berdi. Bundan tashqari, ushbu arxitektura Mur qonuniga o‘z tuzatishlarini kiritdi: "protsessordagi hisoblash yadrolari soni har 18 oyda ikki baravar ko‘payadi."
Agar zamonaviy kompyuter texnikasi bozoriga nazar tashlasangiz, to‘rt va sakkiz yadroli protsessorlarga ega qurilmalar ustunligini ko‘rishingiz mumkin. Bundan tashqari, protsessor ishlab chiqaruvchilari tez orada bozorda yuzlab ishlov berish yadrosi bo‘lgan protsessorlar paydo bo‘lishini aytishadi. Ilgari ko‘p marta aytilganidek, ko‘p yadroli arxitekturaning to‘liq salohiyati faqat yuqori sifatli dasturiy ta’minot bilan namoyon bo‘ladi. Shunday qilib, kompyuter texnikasi va dasturiy ta’minotini ishlab chiqarish sohasi bir-biri bilan chambarchas bog‘


Ko’p yadroli protsessorlar
Ko'p yadroli protsessor bitta protsessor chipida yoki bitta paketda 2 yoki undan ko'p hisoblash yadrosini o'z ichiga olgan markaziy protsessor hisoblanadi. Intel korporatsiyasi tomonidan 1971 yil 15-noyabrda birinchi (albatta, bitta yadroli!) Intel 4004 protsessori ishga tushirildi. U 2300 tranzistorni o'z ichiga olgan, 108 kHz soat chastotasida ishlagan va 300 dollar turadi. Markaziy mikro protsessorning hisoblash quvvati talablari tobora o'sib bormoqda va o'sishda davom etmoqda. Ammo oldin protsessor ishlab chiqaruvchilari kompyuter foydalanuvchilari tomonidan amalga oshiriladigan tezkor (har doim o'sib borayotgan!) Talablarga moslashtirishi kerak bo'lsa, hozirda chiplar ishlab chiqaruvchilari uzoq yo'l oldilar! Uzoq vaqt davomida an'anaviy hosildorlik yagona yadroli protsessorlar asosan soat chastotasining ketma-ket o'sishiga (protsessor ishlashining qariyb 80 foizi soat chastotasi bilan aniqlangan) va bir chipda tranzistorlar soni bir vaqtning o'zida ko'payishi natijasida yuzaga keldi. Shu bilan birga, soat chastotasining navbatdagi tezligi (3.8 gigagertsli soat chastotasi, chiplar o'ta qizib ketgan!) Bir qator fundamental fizik to'siqlarga asoslangan (chunki texnologik jarayonlar atom darajasiga juda yaqin: bugungi kunda protsessorlar 45nm texnologiyasidan foydalanib ishlab chiqarilgan va silikon atomining hajmi taxminan 0.543 nm):
* Birinchidan, kristall o'lchamlari va ortib borayotgan soat chastotasi bilan tranzistor oqimining oqimi ortadi. Bu esa energiya sarfini oshirish va issiqlik chiqindilarining oshishiga olib keladi;
* ikkinchidan, xotiraga kirishning kechikishlaridan kelib chiqqan holda, yuqori chastotali soat tezligi afzalliklari qisman bekor qilinadi, chunki xotiradan foydalanish vaqti soatning chastotalarigacha mos kelmaydi;
* Uchinchidan, ba'zi ilovalar uchun an'anaviy ketma-ket arxitektorlar "von Neumann darboğazi" deb ataladigan soat chastotasining ortishi bilan samarasiz bo'lib qoladi - ketma-ket hisoblash oqimlari natijasida ishlash cheklovlari. Bu signal chastotasining ortishi bilan bog'liq bo'lgan qo'shimcha darboğaz bo'lgan signal uzatishni kuchaytiruvchi kechikishlarini oshiradi.



1.3-rasm
Ko'p protsessorli tizimlardan foydalanish ham keng tarqalgan emas, chunki u murakkab va qimmatli ko'p protsessorli anakartlarni talab qiladi. Shuning uchun mikroprotsessorlarning ishlashini boshqa yo'llar bilan yanada takomillashtirishga qaror qilindi. Superkompyuterlar dunyosidan kelib chiqqan ko'p tarmoqli kontseptsiya eng samarali yo'nalish sifatida tan olingan - bir nechta buyruqlar oqimlarining parallel ishlashi.