Nazariy ma’lumot Parallel xisoblash — dasturlar o’zaro parallel (bir vaqtda) xarakatlanadigan xisoblash jarayonlarini qayta ishlovchi to’plami sifatida kompyuterli xisoblashni tashkillash usuli xisoblanadi. Bu ibora dasturlashdagi parallellizm muammolari yig’indisi, shuningdek, samarali faoliyat yurituvchi qurilmalarni tadbiq etish xususiyatlarini o’z ichiga qamrab oladi. Parallel xisoblash nazariyasi amaliy algoritmlar nazariyasini yaratilishiga olib keldi.
Parallel xisoblashni tadbiq etishning turli usullari mavjud. Masalan, xar bir xisoblash tizimi operatsin tizim jarayoni ko’rinishida tadbiq etilishi yoki xisoblash jarayonlari operatsion tizimning birgina jarayoninig o’zida bajaruvchilar oqimi to’plamini aks ettirishi mumkin. Parallel dasturlar fizik nuqtai nazardan yagona protsessorda – xar bir xisoblash jarayoni qadamlarini navbatma-navbat ketma-ketlikda bajarilishi yoki belgilangan xar bir xisoblash jarayonini parallel aniqlab, bir yoki bir nechta protsessorlar (yonma-yon joylashgan yoki kompyuter tarmoqlarida taqsimlangan) yordamida amalga oshirilishi mumkin.
Parallel dasturlarni loyixalashdagi asosiy murakkablik shundan iboratki, turli xisoblash tizimlari bilan o’zaro aloqasini, shuningdek, jarayonlar o’rtasida taqsimlanadigan resurslar koordinatsiyasini to’g’ri ketma-ketlikda xarakatlanishini ta’minlash xisoblanadi.
Bir necha amallarni bir vaqtda bajarish g’oyasidan iborat bo’lgan ma’lumotlarni parallel xisoblash ikki xil ko’rinishi mavjud. Bular: Parallel va konveyer. Agar biror qurilma bitta amalni vaqt birligida bajarsa, u holda mingta amalni ming vaqt birligida bajaradi. Agar xuddi shunday bir vaqtda ishlay oladigan va bir–biriga mustaqil beshta qurilma mavjud deb qaralsa, u holda ular yuqoridagi mingta amalni mingta vaqt birligida emas, balki ikki yuzta vaqt birligida bajaradi. Xuddi shunday N ta qurilmadan iborat tizim 1000 ta amalni 1000/N vaqt birligida bajarida. Unga o’xshash holatlarni hayotdan ham keltirish mumkin. Masalan, agar bitta askar polizga 10 soatda ishlov bersa, u xolda 50 askardan iborat rota bir vaqtda ishlab polizga 12 minutda ishlov beradi. Bu parallel amallar printsipi hisoblanadi.
Parallel tizim arxitektura kategoriyalari
Kompyuter sistemalarini to’rtta asosiy kategoriyaga ajratish mumkin. Bu uchun qanday ishlashi haqidagi ko’rsatmani birmuncha almashtiramiz. Markaziy protssessor nuqtai nazaridandastur rasshifrovka qilish va bajarish kerak bo’lgan qoidalar oqimidir. Ma’lumotlarni ham oqim ko’rinishida kiruvchi deb hisoblash mumkin.
Dasturlash modeli – abstrakt kompyuter arxitekturasiga javob beradigan dasturlash usullari majmuasi bo’lib, ma’lum algoritmlar sinfini amalga oshirish uchun mo’ljallangan. Dasturlash modellari kompyuter va uning arxitekturasini mantiqiy tashkillash haqida aniq tasavvurga ega bo’lishi uchun xizmat qiladi.
Arxitekturalarning xar xil turlari mavjud bo’lib ulardan birinchi bo’lib “FLINN taksonomiyasi” xisoblanadi. Arxitekturaning bu turi kompyuterning buyruqlar va ma’lumotlar oqimi bilan ishlash xususiyatlarga asoslanadi. Biz tahlil qiladigan to’rtta kategoriya ma’lumot va qoidalarning bitta oqimga kirish-kirmasligi bilan aniqlanadi. Ushbu arxitektura turlariga qisqacha to’xtalib o’tamiz.
SISD (Single Instruction Single Data) bir oqim buyruq, bir oqim ma’lumotlar. Bitta oqim buyruq, bitta oqim ma’lumotlar (SISD) modeli o’zida bitta protssesorli klassik modelni ko’rsatadi. Unga eski avlod kompyuterlari bilan bir qatorda ko’pgina zamonaviy kompyuterlar ham misol bo’ladi. Bunday kompyuter protsessori har qanday vaqt momentida faqatgina bitta qoidani bajarishga qodir va faqat bitta ma’lumotlar to’plami bilan ishlay oladi.
SIMD (Single Instruction Multical Data) bir oqim buyruq, bir necha oqim ma’lumotlar. Bitta oqim buyruq, bir nechta oqim ma’lumotlar bo’lgan komyuterlarda (SIMD) bir xil operatsiyani turli xil ma’lumotlar bilan ishlovchi bir nechta protssessorlar mavjud. SIMD - mashinalar ba’zan vektorli protsessorlar deb ham ataladi, chunki ular vektorlar ustida amal bajarish uchun juda qulay. Bunda har qaysi protssesorga bitta vector koordinasi beriladi va amal bajarilgandan so’ng natija vektor kelib chiqadi.
MISD (Multical Instruction Single Data) bir necha oqim buyruq, bir oqim ma’lumotlar. Bir vaqtda faqat bir xil ma’lumotlar ustida amal bajarish avval g’alati tuyulishi mumkin, chunki qndaydir bir sonni kvadratga ko’tarish, ikkiga ko’paytirish, o’nga bo’lish kabi dasturlar kamdan-kam uchraydi. Lekin bu holatga boshqa nuqtai-nazardan qarasak, bunday tipdagi mashinalarda sonning tub yoki murakkabligini tekshirishni takomillashtish mumkinligini ko’ramiz. MISD – mashina orqali bitta operatsiyada tekshirishimiz mumkin. Agar X son murakkab bo’lsa, unda ga to’g’ri kelmaydigan bo’luvchisi bo’lishi kerak.
MIMD (Multical Instruction Multical Data) bir necha oqim buyruq, bir necha oqim ma’lumotlar. Bu kategoriya kategoriyalar orasida ancha murakkabidir. MIMD –sistemalar holatida biz o’z qoidasini amalga oshira oladigan bir nechta protsessor bilan ish ko’ramiz. Bundan tashqari, bir nechta bir nechta ma’lumotlar oqimi ham mavjud va har qaysi protsessor o’z ma’lumotlar to’plami bilan ishlay oladi.
Parallel arxitekturalar Parallel kompyuterlar tizimlari arxitekturasida 2 ta jihat asosiy rol o’ynaydi:
Protesssorlar va ularning xotiralari o’zaro qanday bog’langanligi;
Protsessorlarning qanday o’zaro ta’sir qilishi.
Parallel algoritmlarni muhokama qilganda biz ana shu jihatlar haqida gapiramiz. Negaki u yoki bu yechimlar turli masalalar uchun turli samaradorlikka ega bo’lishi mumkin. Parallel arxitekturada protsessorlarni ulashning bundan boshqa imkoniyatlari ham mavjud. Bularga daraxtsimon tarmoqlar (protsessorlar bironta daraxtni hosil qiladi) va ikki o’lchovli chambaraksimon umumlashtiradigan giperkublarni misol qilish mumkin.
