Boshqaruv hamda pedagog kadrlarni qayta tayyorlash va ularni malakasini oshirish instituti

Nazorat savollari 
1.
 
Komyuter xotirasi turlari 
2.
 
Tezkor xotiraning vazifasi nima?
 
3.
 
Xotira iyerarxiyasini tushuntiring?
 

---

44 
6-Ma’ruza. 
Xotira ierarxiyasi, xotiraga bir xil bo’lmagan ruxsatlilik tizimlari 
(NUMA) 
Reja: 
1. 
Xotira ierarxiyasi
 
2. 
Xotiraga bir xil bo’lmagan ruxsatlilik tizimlari (NUMA)
 
 
Tayanch iboralar:
xotira ierarxiyasi, bir xil bo’lmagan xotira, NUMA. 
Protsessorlar har doim xotiraga nisbatan tez ishlagan. Protsessorlar 
ham, xotira ham parallel ravishda takomillashtirilib kelinmoqda. Konveyerli 
va superskalyar arxitekturali, unumdorligi juda katta bo‘lgan protsessorlar ishlab 
chiqarilmoqda. Xotira qurilmalarini ishlab chiqaruvchilar esa birinchi galda, uning 
hajmini oshirishga harakat qilmoqdalar, tezkorligini emas. Shuning uchun ham 
protsessorlar va xotiralarning ishlash tezliklari orasidagi farq yana ham 
kattalashmoqda. Tezliklarning bunday farqlari tufayli, protsessor xotiraga unga 
kerakli so‘zni o‘qib olish uchun murojaat qilganida, bir nechta mashina sikllarini 
bekor o‘tkazib yuborishiga to‘g‘ri kelayapti. Xotira protsessorga nisbatan 
qanchalik sekin ishlasa, shunchalik ko‘proq sikllar davomida protsessor 
uni kutib turishi kerak bo‘layapti. 
Bu muammoni hal qilishning bir nechta yo‘llari mavjud ekan. Shulardan 
biri, uncha katta bo‘lmagan hajmga ega, ammo nisbatan ancha tez ishlaydigan, 
protsessor bilan asosiy xotira orasida joylashgan xotiradan foydalanish ekan (6.1-
rasm). Bunday xotira 
kesh-xotira 
deb ataladi («cacher» – fransuz tilida «yashirish» 
degan so‘zni anglatadi). Keshxotirada dastur tomonidan ko‘p ishlatiladigan so‘zlar 
yoki asosiy xotiraning ma’lum bir qismi saqlanadi. Asosiy xotiraning bu qismi, 
o‘sha paytda ishlayotgan dastur tomonidan ko‘proq foydalanilishi mumkin bo‘lgan 
qismi bo‘ladi. Bu 
lokallik tamoili 
deb ataladi (rus tilida – принцип ло- 
кальности).
 

---

45 
2.6-rasm. Kesh-xotira joylashgan o‘rni. 
Buyruqlar va ma’lumotlarni qanday saqlanishiga qarab kesh xotiraning 
ikki xili mavjud. Buyruqlar ham, ma’lumotlar ham birgalikda 
saqlanadigan kesh-xotira 
birlashtirilgan kesh-xotira 
deb ataladi (rus tilida - 
объединенная кэш-память). Buyruqlar alohida, ma’lumotlar alohida 
saqlanadigan kesh-xotira esa 
alohida ajratilgan kesh-xotira 
deb ataladi 
(rus tilida – разделенная кэш-память). Hozirgi kompyuterlarda ko‘proq 
alohida ajratilgan kesh-xotiradan foydalanilmoqda [16,17,28]. 
Umumiy xotira 
Umumiy xotira jarayonlar o'rtasida ma'lumotlar almashinuvining eng tez 
vositasidir. 
Boshqa jarayonlararo aloqa vositalarida (IPC) jarayonlar o'rtasida axborot 
almashinuvi yadro orqali o'tadi, bu jarayon va yadro o'rtasida kontekstni 
almashtirishga olib keladi, ya'ni. unumdorlik yo'qotishlariga. 
Umumiy xotira texnikasi yadro tizimi chaqiruvlaridan foydalanmasdan 
jarayonlar uchun umumiy xotira segmenti orqali axborot almashish imkonini 
beradi. Umumiy xotira segmenti jarayonning virtual manzil maydonining bo'sh 
qismiga ulanadi. Shunday qilib, ikkita turli jarayon ulangan umumiy xotiraning bir 
yacheykasi uchun turli manzillarga ega bo'lishi mumkin. 
Umumiy xotira segmentini yaratgandan so'ng, har qanday foydalanuvchi 
jarayoni uni o'zining virtual maydoniga biriktirishi va u bilan oddiy xotira 
segmenti kabi ishlashi mumkin. Ushbu ma'lumot almashinuvining kamchiliklari 

---

46 
sinxronizatsiya vositalarining etishmasligidir, ammo bu kamchilikni bartaraf etish 
uchun siz semafor texnikasidan foydalanishingiz mumkin. 
NUMA (inglizcha Non-Uniform Memory Access “nounformed memory 
access” yoki Non-Uniform Memory Architecture “bir xil bo’lmagan xotiraga ega 
arxitektura”) xotiraga kirish vaqti uning joylashuvi bilan aniqlanganda ko’p 
protsessorli tizimlarda foydalaniladigan kompyuter xotirasini amalga oshirish.
NUMA tizimlari asosiy xotira modullari bo'lgan oz sonli protsessorlarni o'z 
ichiga olgan bir hil asosiy tugunlardan iborat. Deyarli barcha protsessor 
arxitekturalari tez-tez kerakli ma'lumotlarga kirishni tezlashtiradigan kesh deb 
nomlanuvchi kichik hajmdagi juda tez ulashilmagan xotiradan foydalanadi. 
NUMA-da umumiy xotira bo'ylab muvofiqlikni qo'llab-quvvatlash muhim ishlash 
ustunligini taqdim etadi. 
Xotiraga kirish imkoni bo'lmagan NUMA tizimlarini loyihalash va qurish 
osonroq bo'lsa-da, klassik fon Neyman arxitektura modelida bunday tizimlar uchun 
dasturlarni yozish juda qiyin bo'ladi. Natijada, sotuvda mavjud bo'lgan barcha 
NUMA kompyuterlari kesh uyg'unligiga erishish uchun maxsus apparat 
echimlaridan foydalanadi va kesh-kogerent taqsimlangan umumiy xotira tizimlari 
yoki ccNUMA sifatida tasniflanadi. 
Odatda, bir nechta kesh bir xil xotira joyini saqlaganida, izchil xotira 
namunasini (xotira muvofiqligi) saqlash uchun kesh-kontrollerlar o'rtasida 
protsessorlararo aloqa mavjud. Shuning uchun ccNUMA platformalari ketma-ket 
bir nechta protsessorlar bir xil xotira blokiga kirishni so'raganda, ish faoliyatini 
yo'qotadi. NUMA-ni qo'llab-quvvatlaydigan operatsion tizim protsessorlar va 
xotirani qayta taqsimlash orqali ushbu turdagi kirish so'rovlarining chastotasini 
poygalar va blokirovkalardan saqlaydigan tarzda kamaytirishga harakat qiladi. 
ccNUMA arxitekturasiga ega ko'p protsessorli mashinalarga misol Silicon 
Graphics SGI Origin 2000 (ingliz tili) dan bir qator mashinalardir. ASCI Blue 
Mountain superkompyuteri - 1999 yilning eng kuchli superkompyuterlaridan biri - 
har birida 128 protsessorga ega 48 ta SGI Origin 2000 mashinasidan iborat massiv 
parallel klaster edi. 

---

47 
Tizim oz sonli protsessorlar va xotira blokidan iborat bir hil asosiy 
modullardan (platalar) iborat. Modullar yuqori tezlikdagi kalit yordamida ulanadi. 
Yagona manzil maydoni qo'llab-quvvatlanadi, masofaviy xotiraga kirish apparat 
tomonidan qo'llab-quvvatlanadi, ya'ni boshqa modullarning xotirasiga. Bundan 
tashqari, mahalliy xotiraga kirish masofaviy xotiraga qaraganda bir necha baravar 
tezroq. Agar apparat butun tizimdagi keshlarning uyg'unligini qo'llab-quvvatlasa 
(odatda shunday bo'ladi), ular cc-NUMA arxitekturasi (kesh-kogerent NUMA) 
haqida gapirishadi. 
Misollar: SCA konfiguratsiyalarida HP 9000 V-sinf, SGI Origin2000, Sun 
HPC 10000, IBM / Sequent NUMA-Q 2000, SNI RM600 va boshqalar. 
NUMA tizimlarining miqyosi manzil maydoni miqdori, kesh muvofiqligini 
qo'llab-quvvatlaydigan apparat imkoniyatlari va operatsion tizimning ko'p sonli 
protsessorlarni boshqarish qobiliyati bilan cheklangan. Hozirgi vaqtda NUMA 
tizimlarida protsessorlarning maksimal soni 256 ta (Origin2000). 
Operatsion tizim: Odatda butun tizim SMP da bo'lgani kabi bitta operatsion 
tizim ostida ishlaydi. Shu bilan birga, tizimning alohida "bo'limlari" turli xil 
operatsion tizimlar (masalan, NUMA-Q 2000 da Windows NT va UNIX) ostida 
ishlaganda tizimni dinamik ravishda "bo'linish" ham mumkin. 
NUMA katta SMP bo'lib, kichikroq va oddiyroq SMPlar to'plamiga 
bo'lingan. Uskuna tizimning tarkibiy qismlari (odatda tugunlar deb ataladi) asosiy 
xotirasining barcha individual qurilmalari bilan yagona ulkan xotira sifatida ishlash 
imkonini beradi. Bunday yondashuv bir qator oqibatlarga olib keladi. Birinchidan, 
tizimda barcha tugunlarga taqsimlangan bitta manzil maydoni mavjud. 
Shuning uchun asosiy masala NUMA ning "heterojenlik" darajasidir. Misol 
uchun, agar boshqa tugundan qiymat olish talab qilinsa faqat 10% uzoqroq, keyin u 
hech kimga zarar bermaydi. Bunday holda, har bir kishi tizimni SMP deb 
hisoblaydi va SMP uchun mo'ljallangan dasturlar juda yaxshi ishlaydi. 
Biroq, NUMA tizimlarining hozirgi avlodida tugunlarni ulash uchun tarmoq 
ishlatiladi. Bu tizimga ko'proq tugunlarni kiritish imkonini beradi, ba'zi tizimlarda 
jami 128 ta protsessor uchun 64 ta tugungacha mavjud. 

---

48 
Umumiy va taqsimlangan xotiraga ega kompyuterlarning afzalliklari va 
kamchiliklari Umumiy xotiraga ega kompyuterlar uchun parallel dasturlar yaratish 
osonroq, lekin ularning maksimal unumdorligi protsessorlar sonining kamligi bilan 
keskin cheklangan.Taqsimlangan xotiraga ega kompyuterlar uchun esa buning 
aksi.Bir. Ushbu ikki sinfning afzalliklarini birlashtirishning mumkin bo'lgan 
yo'nalishlaridan biri NUMA (Non Uniform Memory Access) arxitekturasiga ega 
kompyuterlarni loyihalashdir.