Эем-нің негізгі функционалдық элементтері, I бөлім



жүктеу 5.01 Kb.

бет9/12
Дата15.03.2017
өлшемі5.01 Kb.
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   12

Сурет 1. ЭЕМ-ныңмагистраль-модульдіәдісі.
Модульдің интерфейсті сұлбаларына келесі тапсырыстар жүктеледі:
сигналдар 
және 
модулдың
айырбасы 
және 
жүйелiк 
магистральнiң
хаттамаларының функционалдық және электр үйлесiмдiгiнiң қамтамасыз етуi;

Сигналдар мен жүйелік магистральдің және модульдің айырбас хаттамаларының
функционалдық және электр үйлесiмдiгiн қамтамасыз ету;

Ішкі модуль формат деректерін жүйелік магистраль формат  деректеріне
түрлендіру және керісінше;

обеспечение восприятия единых команд обмена информацией и преобразование
их в последовательность внутренних управляющих сигналов.
Бұл интерфейсті  сұлбалар өте  күрделі әрі өзінің мүмкіндіктеріне қарай әмбебап
микропроцессорлерге  сәйкес  келуі  мүмкін.  Бұндай  сұлбалар  контроллер  деп  аталып
кеткен.  Контроллерлер  жоғары  дәрежедегі  автономдыққа  ие,  ол  бұл  уақытта
перифериялы құрылымының қатарлас жұмысын және микропроцессормен деректердің
өңдеуінің
бағдарламасының
орындалуын
қамтамасыздандыру.  ЭЕМ
ұйымының
магистральды-модульді әдістерінің жетіспеушіліктерінің бірі болып екі немесе одан да
көп  модульдердің бір  уақылы әрекеттестіктерінің мүмкін  еместігі  болып  табылады,
өйткені  олар  компьютердің өндіргіштігіне  шектеу қояды.  Сол  себептен,  бұл әдіс
негізінен ЭЕМ-де қолданылады, оның сипаттамаларына жоғары талаптар койылмайды,
мысалы,  дербес  ЭЕМ-де.  ЭЕМ-де  деректерді  жіберу
ұйымының
жады  және
перифериялы құрылымының арасындағы  екі  негізгі әдісі қолданылады:  программа-
басқармалы беріліс және (ПДП) жадысына тікелей рұқсат алу. Деректердің программа-
басқармалы  берілісі  процессордың басқармасымен  және  міндетті  түрде қатысуымен
жүзеге  асады.  Мысалы,  деректер  блогының перифериялы құрылымының оперативті
процессор жадына жіберілуі келесі шарттарды орындауы тиіс:
1. ОП айырбас аймағының бастапқы адресін қалпына келтіру;
2. Жіберіліп  жаткан  деректер  массивінің  ұзындығын  санауыштың  қызметін
атқаратын ішкі регистрдің біріне орналастыру;
3. УВВ  ақпараттың оқылымының командасын ұстап  беру;  содан  МП-дағы
шина  адресіне  УВВ-дағы  адрес  беріледі,  басқару  шинасына – УВВ-ғы
деректер  оқылымының сигналы,  ал  санаулы  деректер  МП  ішкі  регистріне
орналастырылады;

67
4. ОП-дағы  ақпараттың жазбасының командасын ұстап  беру;  содан  МП-дағы
шина  адресіне  оперативті  жады ұяшығының адресі  беріледі;  басқару
шинасына – ОП  деректер  жазбасының сигналы,  ал  деректер  шинасына  МП
регистрінің ішіндегі  деректер  орналастырылады, өйткені  олар  УВВ-дан
оқыған кезде орналасқан;
5. Шұғыл жадының адресі бар регистрді модификаттау;
6. Массив ұзындығын деректер ұзындығына берілісіндегі санауышын азайту;
7. Егер барлық деректер жиберілмесе, онда 3-6-шы шарттарды қайталау, егерде
ол да жүзеге аспайтын болса онда айырбасты аяқтау керек.
Сонымен, 
программа-басқармалы 
айырбас 
микропроцессор
қуатының
рационалды  емес қолданылуына  алып  келеді,  негізгі  программаның жұмысын  тоқтата
тұрып,  көптеген қарапайым  операцияларды  міндетті  түрде  орындауға  алып  келеді.
Сонымен  бирге,  шұғыл  жады  мен  перифериялы құрылымға  сәйкес  келетін әрекеттер,
әдетте,  микропроцессорлердің жұмысының циклының  ұзақ мерзімділігін  талап  етеді,
өйткені  олардың микропроцессормен  салыстырғандағы  баяу  жұмысына  байланысты,
осылардың барлығы  ЭЕМ өндіргіштерінің жоғалуына  алып  келеді.  Программа-
басқармалы  айырбастың баламасы  жадыға  тікелей  рұқсат  ету үшін қызмет  атқарады,
процессордың жұмысын  тоқтатпай-ақ шұғыл  жадыға  алып  келеді.  Мұндай  айырбас
бөлек құрылымның басқаруымен - (КПДП)  жадысының тікелей  рұқсат    контроллері
арқылы жүзеге асады.
Құрамында КПДП  (Жадыға  тікелей  рұқсат контроллері)  бар  ЭЕМ құрылысы  2-
суретте көрсетілген.
Сурет2. Жадыға тікелей рұқсат режимі кезінде деректер алмасуы.
Алдымен жұмыс бастамас бұрын ПДП контроллерін жасау керек: алмасу процесі
жүретін  ОП  адресін,  және  жіберілетін  деректер  массивінің  ұзындығын  еңгізу  керек.
Келесі 
жағдайларда, 
сигнпл 
тапсырысымен, 
 
микропроцессор 
бағдарлама-
басқарылмалы  жіберіліс  кезінде қамтамасыздандырған  іс-әрекеттерді,  тікелей  рұқсат
контроллері  орындайды.  Еңгізу-шығару құрылғысы  жағынан,  жадыға  тікелей  рұқсат
алу тапсырысы кезінде, КПДП іс-әрекеті:
1. УВВ-дан ПДП-ға (DRQ сигналы) тапсырыс қабылдау.
2. МП-ға шиналарды басып алу тапсырысын ұйыдастыру (HRQ сигналы).
3. МП-дан (HLDA), микропроцессордың өз шиналарын үшінші күйге аудару
ақиқатын құптайтын, сигнал қабылдау.
4. Еңгізу-шығару құрылғысына, жадыға тікелей рұқсат цикл орындалуының
басталуын айтатын, сигнал ұйымдастыру (DACK).

68
5. Алмасуға арналған, компьютер адресінің шинасында жадының ұяшық адресін
құру.
6. Алмасуды басқаратын сигналды өндіру (IOR, MW деректерді УВВ-дан  ОП-ға
және IOW, MR деректерді ОП-дан УВВ-ға жіберу).
7. Есептуіш мәнін жіберілген деректер ұзындығына кішірейту.
8. Тікелей рұқсат сеансының аяқталу шартын тексеру (деректер есептеуішінің
нөлге келтірілуі немесе ПДП-ға тапсырыс сигналын алып тастау.). Егерде
аяқталу шарты орындалмаса, ағымдағы регистр адресін жіберілген деректер
ұзындығына өзгерту және 5-8 қадамдарын қайталау.
Жадыға  тікелей  рұқсат,  процессордың программаны  орындау  уақыты  кезінде
параллель ОП-мен шеттегі құрылғылар арасында деректер алмасуын жүзеге асырады.
Басқармалы-программалық айырбас    ЭЕМ-да  бөлек  байттарды  енгізіп,  шығару
үшін қолданылады, бул ПДП-ны қолданғаннан әлдеқайда тез, себебі бұл кезде ПДП-ны
орнату үшін  уақыт  кетпейді,  енгізу  ,шығару  операциясын  жүзеге  асыру үшін  ПДП
қолданылады.  Мысалы,    дербес  ЭЕМ-дарда  стандартты  конфигурациялары  бойынша
жинақтаушы  және  магнитті  дискі  және    оперативті  жадының арасындағы  операциялр
тікелей байланыс  режимінде өтеді.
Жоғарыда 
айтылғандай, 
компютерлер 
модульді
-магистралды 
жолмен
құрастырылады.      Бұл  кезде  бардық  құрылғылары  бір  шинамен  біріктіріледі,  осынығ
арқасында  олардың арасындаақпарат алмамъсады,  және  де  басқармалы    сигнал  мен
адрес  алмасады.  Мысал  ретінде  басты  линияларды  көрсетуге  болады  ,  ISA –шина  ең
көп таралған системдық магистрал.
A0-A23-адрестық шина
D0-D15-екі  бағытты  шина,  2  байййтты  сөздеремен  жіне  байттардың арасында
ақпаратпен алмасуға мүмкіндік береді.
CLK-тактолық шиналық сигнал,  ОП  және  УВВ  арасындағы  сигналдарды
синхронизация жасайды.
MR-ОП сигналын оқымалы, басқармалы сигнал.
MW-ОП сигналын жазбалы басқармалы сигнал.
IOR- УВВ сигналын оқымалы, басқармалы сигнал.
IOW- УВВ сигналын жазбалы басқармалы сигнал.
IRQ
i
- і сигналын басқаруды тоқтату.
DRQ
i
-ПДП і каналдық контродық жадқа тіке запрос жасау.
DACK
i-
ПДП і каналдық контродық рұқсат беру
AEN-ПДП алмастық режимде шианың бос еместігі туралы сигнал.
READY-УВВ сигналының айырбасқа дайындығы.
Жеті жадқа жейінжол қосылуды қамтамасыз етеді,түзу рұқсат алудың режимінде
жұмыс  жасайды  шұғылданушының сыртқы құрылымға    және    11  сұранысына  дейін
УВВ  ны қамсыздандырады. Тағы төрт сұранысы   бос емес,  олар  эвм-ның стандартты
конфигурацясының құрамына  кіреді және де олар магистралға шықпаған.
ISA шинасы шағын ақпараттық кеңістікпен қамтамасыздандырылғанымен, қазіргі
кезде жай жұмыс жасайтын құрылғыларды қосуға  пайдаланылады және оның құрамы
жоғарыда    айтылған құрылғылар  арасындағы қатынасты  байқауға  мүмкіндік  береді,
осылардың бәрі ЭЕМ-ның құраушыларына жатады.
ЭЕМ ұйымы    негізгі  ортақ шинаның тез  жұмыс  жасауына  кергі  болатын
факторларға жатады,Айтып кету керек, тіпті  тікелей енуді қолданған кезде де  жадыға
процессор  толықтай  енізу-шығару  операциясын  басқарудан  босаылмайды.  Ол  ПДП
контроллерінің  қондырылуын қамтамасыз  етеді,  және  де  олардың кейбңр  басқармалы
линяларымен әрект  етеді.  Сонымен қатар,  ақпараттар  алмасу  кезінде  интерфейс  бос
болмайды және оперативтік жад пен поцессордың арасындағы сигнал жабық болады.

69
Бұл ЭЕМ-ның тиімді жұмысына әсер етеді, әсіресе, есептеуіш жүйесінде сыртқы
жылдам құрылғылардың  үлкен  санында.    Осы  мәселені  шешуде,  жоғары өнімді
компьютерлердің  құрамына  негізгі  процессордың
басқа  шеткі
құрылғылармен
алмасуын босататын, арнайы еңгізу-шығару прцессорын қосады.

70
ЕСЕПТЕУ ЖҮЙЕЛЕРІНIҢ АРХИТЕКТУРАСЫ. МӘЛIМЕТТЕРДIҢ
ПАРАЛЛЕЛЬ ӨҢДЕУI БОЙЫНША АРХИТЕКТУРАЛАРДЫҢ
КЛАССИФИКАЦИЯСЫ
Жоғары өнiмдi жүйенiң архитектурасының ұғымының анықтауын осы дәрiсте берiледi,
архитектуралардың нұсқаулар  және  деректер  ағындарының санының ағындарының
қарастыру классификациясына негiзделген.
Көп  процессорлық есептеуiш  жүйелер  туралы ұсыныс  толығырақ берiлу үшiн
жоғарғы өнiмдiлiктен  тысқары  айырмашылық ерекшелiктер  тағы  басқалар атау  керек.
Ең алдымен,  бұл  (процессорлардың арасындағы  тез  хабар  алмасуысын  векторлық
операциялары  бар  жұмыс, ұйым  немесе  көп  процессорлық жүйелердегi  глобалдi
жадының  ұйымы және тағы  басқалар) өнiмдiлiктiң жоғарылату  бағытталған  ерекше
сәулеттiк шешiмдер.
Архитектурамен  мәлiметтердiң
параллель
өңдеуiн  жүйеде  және  жадтың
ұйымында,  және қолданылатын әдiсте  түсiнуге  болғандықтан,  жоғары өнiмдi  жүйенiң
архитектурасының  ұғымы  болып  табылады. Талпыныстар  архитектуралардың барлық
жиынын  жүйелесiн  соңында  60-шi  жылдар  тұңғыш  рет  кiрiсiп  және қазіргі күндеде
жалғасып жатыр.
(Flynn)  М.Флиннды  1966  жылда  есептеуiш  жүйелердiң архитектураларының
классификациясына өте  ыңғайлы  жолы ұсыныс  жасаған. Оның негiзiне  астында
элементтер,  командалар  немесе  мәлiметтердiң процессор  жұмыстанылатын  тiзбегi
ұғылатын  ағынның  ұғымы қойған.  Классификацияның тиiстi  жүйесi  нұсқаулар  және
деректер  ағындарының санының ағындарының  қарастыруында  негiзделген  және  төрт
сәулеттiк сыныптар суреттейдi:
SISD = Single Instruction Single Data
MISD = Multiple Instruction Single Data
SIMD = Single Instruction Multiple Data
MIMD = Multiple Instruction
Multiple Data
(single 
instruction 
stream 

single 
data 
stream 

SISD
-
командаларжәнежекедеректерағыныжекеағын.Осығансыныпқадәйектi
түрдеатқарылатыннұсқаулардыбiр-ақағындыжұмыстануғақабiлеттi
бiрорталықпроцессорлардыалатынбiртiндепкомпьютерлiкжүйелержатады.
Дәлқазiртүгелдейдерлiкжоғарыөнiмдi
жүйелербiрденасатынорталықпроцессорыбар,
дегенменолардыңәрқайсыларымұндай
SISD-тiңкешендерiнiңжүйелерi
iстейтiннұсқаулардыбайланыспағанағындармәлiметтердiңәртүрлi
кеңiстiкжұмыс
iстейтiнжүйелерорындайды.
Командалардыңөңдеудiжылдамдығыжәнеорындаудыжылдамдықтыңүлкеюi
үшiнарифметикалықоперация,конвеерлiкөңдеуқолданылаалады.
Векторлықдеректерағынывекторлықжүйелердiңжағдайындажекебөлiнбейтiнвекторлард
ыңағынысияқтықараукерек.  SISDтiңархитектурасыбаркомпьютерлердiңмысалдарымен
Compaq,  Hewlett-Packard және Sun  Microsystemsтiңжұмысстанцияларыныңкөпшiлiгi
қызметкөрсетеалады.
(multiple  instruction  stream  /  single  data  stream  ) MISD - командалар  және  жеке
деректер  ағыны  көптiк  ағын.Нұсқауларды  жиын  машиналар  түрi  бұл  теория  жағынан
алғанда  жалғыз  деректер  ағынының  үстiнде  орындалуы  керек.Осыған  дейiн  бiр  де  бiр
нақты машина осы классқасәйкес келктін боп жасалмаған.Мұндай жүйенiң жұмыстары
аналог  ретiнде  банктің жұмысты қарауға  болады.  Кез  келген  терминалдан  команданы
және бiрдеңенi алып беруге бар деректер қорымен жасауға болады.Деректер қоры бiр,
командалар  көп,  бiз  командалар  және  жеке  деректер  ағынының көптiк  ағынымен
жұмыс жасаймыз.

71
(single 
instruction 
stream 

multiple 
data 
stream 

SIMD
-
командаларжәнекөптiкдеректерағыныжекеағын.Бұлжүйелерпроцессорлардыңүлкенсан
дарынәдеттеалады, қатқылкескiндегi әртүрлi мәлiметтерi туралыылғибiрнұсқауды
1024-пен
16384аралығындағыорындайалады.
Жалғызнұсқаукөпмәлiметэлементтерiнiңүстiндепараллельорындалады. 
SIMD
мысалдармен - машиналар CPP  DAP,  Gamma  II және Quadrics  Apemilleнiңжүйелерi
болыптабылады.SIMD-тiңбасқакласстармағы
-
жүйелервекторлықкомпьютерлерболыптабылады.Векторлықкомпьютерлерұқсасмәлiме
ттердiңмассивтарыменскалярлықмашиналаржекеэлементтермұндаймассивжұмыстанат
ыныәлгiндейманипуляцияжасайды.
Бұләдейi
құрастырылғанвекторлықорталықпроцессорларқолдануесебiнен
iстелiнедi.
Мәлiметтерқашанвекторлықмодулдар,
нәтижелерарқылыларқаралуданөтедi
бiр,
екiгенемесе (частотогенераторатактжүйенiңнегiзгi уақытшапараметрi болыптабылады)
частотогенератораныңүштактi
берiлеалады.
Векторлықпроцессорларвекторлықтәртiптежұмыс
iстегенде
iсжүзiндеоларскалярлықтәртiптежұмысқа
қарағандаәлденешежылдамырақ
iстейтiнi
параллельдеректердi өңдейдi. Мысалы, солсияқтытүрдiңжүйелерiнiңмысалдарымен
Hitachi S3600-нiңкомпьютерлерi болыптабылады.
(multiple 
instruction 
stream 

multiple 
data 
stream 

MIMD
-
командаларжәнекөптiкдеректерағыныкөптiкағын.Бұлмашиналарәртүрлi
деректерағындарыныңүстiнденұсқаулардыңбiрнешеағындарынпараллельорындайды.
Көппроцессорлық
SISD-тержоғарыдаайтылғанайырмашылыққа
-
машиналар,
командажәнемәлiметтербайланған,
өйткенi
оларылғибiресептiңәртүрлi
бөлiктерiнұсынады.
Мысалы, 
MIMD
-
жүйелернегiзгi
есептiңорындаууақытыныңқысқартуыныңмақсатыбартөменгi
есептерiнiңжиыныпаралельалорындайалады.
Жүйелербәрi
барқолғатүсетiносысыныптажартылайФлиннныңклассификациясынбiрдей
iстейдi.
Шындығында,
жәнесерiктестiктертөртпроцессорлық
SX-5 
NEC
бұлклассификацияғажатады 
және
басқажолы,
компьютерлiкжүйелердiңәйтпесесуреттейтiнсыныптарықолдандыраалады.
Мысалы,
мұндайжолдыңнегiзгi
идеясыкелесi.
Командалардыңкөптiкағыныекi
әдiстерменөңделеалғанынсанаймыз:
немесеөңдеулербiрконвейерлiкқұрылымменжекеағындарүшiнбөлiнутәртiптеуақытжұм
ыс iстейтiн, немесеәрбiрағынқұрылымменөзменшiктi қаралуданөтедi.  MIMD-кебiрiншi
қолданылумүмкiндiгi
-
конвейерлiкнемесевекторлық,
екiншi
әдеттедепатайтынкомпьютерлерпараллелкомпьютерлерiнде.Векторлықкомпьютерлердi
ңнегiзiндеконвейеризацияныңтұжырымдамасыжатады,
яғниәрбiрi
операндтардыбуларүшiнөзтөменгi
есебiнорындағанжекебөлiктердегi
арифметикалыққұрылымныңанықсегменттеуi.
Векторлықта,
скалярлықтапараллелкомпьютерiнiңнегiзiндебiрлесежұмыс
iстейтiнбiрнешепроцессорлардыңбiресептiңшешiмi
үшiнқолданудыңидеясыжатады,
жәнедепроцессорларболаалады.
Есептеуiш  жүйелердiң архитектураларының классификациясы  архитектура
жұмысның ерекшелiгi  немесе  оны түсiну үшiн  керек,  сондықтан  ЭВМнiң  әр  түрлi
архитектуралары және қолданылатын жабдықпен байланысты толық классификациядан
енгiзу керек, бiрақ онда МВС-ге арқа сүйеуге жұмыс жасау үшiн толық жеткiлiктi.

72
ЕСЕПТЕУ ЖҮЙЕЛЕРІНIҢ АРХИТЕКТУРАСЫ. SMP ЖӘНЕ MPP-
АРХИТЕКТУРАЛАРЫ. ГИБРИДТІК АРХИТЕКТУРА (NUMA). КӨПДЕҢГЕЙЛІ
ИЕРАРХИЯЛЫ ЖАД КОГЕРЕНТТІЛІГІН ҰЙЫМДАСТЫРУ.
Берілген  дәріс симметриялы  көппроцессорлы,  массивті-параллельді  және  гибридті
архитектуралық
есептегіш  жүйені  сипаттайды.
Әрбір  архитектураның
негізгі
артықшылықтары  мен  олардың кемшіліктері  көрсетіледі,  және  де  программалаудың
сәйкес парадигмалары келтіріледі.
SMP-архитектура
SMP 
(symmetric 
multiprocessing)

симметтриялы  көппроцессорлы
архитектура.  SMP  архитектуралы  жүйенің ең басты  ерекшелігі - басқа
процессорлардан бөлініп тұратын ортақ физикалық жадының болуы.
Сурет1. SMP-архитектураның схемалық түрі
Жады- процессорлар арасында ақпарат тасымалдау үшін қолданылады, бұл кезде
барлық есептегіш құрылғылардың жадыны қолданудағы құқықтары  бірдей  және
бәрінде
әрбір  жады
үшін    бір
ғана  мекен-жай  болады.Сол  себепті
SMP-
архитектурасимметриялы  деп  аталады.
Соңғы
мүмкіндіктер  басқа  есептегіш
құралдармен  мәлімет  алмасуды  жақсартады.  SMP-жүйе  жоғарғы  жылдамдықты
системалық шина (SGI PowerPath, Sun Gigaplane, DEC TurboLaser) негізінде құрылады,
оның  әрбір қабатына  функционалды  блок  типтары қосылады: процессорлар (ЦП),
кіріс/шығыс қосымша  жүйесі(I/O) және  т.б. Модульге I/O қосу үшін  жай  шиналар
(PCI, VME64) қолданылады. SMP-cерверлері  және Intel (IBM,  HP, Compaq, Dell, ALR,
Unisys,  DG,  Fujitsu және  т.б.) процессорлар  базасы  негізіндегі  жұмыс  станциялары
кеңінен танылған SMP-жүйелер болып табылады.Барлық жүйе ортақ ОЖ(әдетте UNIX-
сияқты, бірақ Intel-платформа үшін Windows  NT қолданылады) басқаруымен  жұмыс
жасайды. ОЖавтоматты  түрде (жұмыс  барысында) процесстерді  барлық процестерге
бөледі, бірақ кейде бір-бірімен байланысуы мүмкін болып тұрады.
SMP-жүйенің негізгі артықшылықтары:

Программалау үшін қарапайым  және  универсалды.  SMP  архитектурасы  жұмыс
барысында
қолданылатын  программалау  моделіне  ешқандай  шектеу қоймайды:
барлық процессорлар  бір- бірінен  тәуелсіз  жұмыс  жасағанда,әдетте  параллель
тармақтар  моделі қолданылады.  Алайда  процессораралық айырбас  жасайтын  модель
құруға  да  болады.  Ортақ жадыны қолдану  осындай  айырбастың жылдамдығын
арттырады  және қолданушы  жадының барлық бөлігін қолдана  алады.  SMP-жүйе үшін
автоматты параллелендірудің бірнеше тиімді әдістері бар;

Эксплуатацияның  қарапайымдылығы.  Ереже  бойынша,  SMP-жүйелер  ауамен  суыту
әдісіне  негізделген  кондиционерлеу  жүйесін қолданады.  Бұл  жүйе  техникалық қызмет
етуді жақсартады;

Арзан бағада болуы.

73
Кемшіліктері:

Ортақ жадылы жүйе нашар масштабталады.
SMP-жүйенің бұл  кемшілігі  оларды  шын  мәнінде  перспективалы  деп  атауға
болмайтынын көрсетеді. Нашар масштабталуының себебі, қазіргі таңда шина бір ғана
транзакцияны өңдей  алады, соның салдарынан  бірнеше  процессорлардың
ортақ
физикалық жадыны бір  уақытта қолдануда  болатын  мәселелерді  шешуге  тура
келеді.Есептегіш  элементтер  бір-біріне  кедергі  келтіре  бастайды.  Осындай  шиеленіс
болған  кезде,    байланыс  жылдамдығы  мен  есептеуіш  элементтер  санына  байланысты
болады. Қазіргі  кезде  мұндай  келіспеушілік  8-24  процессор  болған  кезде  орын  алады.
Сонымен қатар,  системалы  шина  шектелген  (жоғары  болса  да)  жіберу қасиеті(ЖҚ)
және  шектелген қабат  санынан  тұрады.  Мұның бәрі    процессор  көбейгенде  және
қосылған қолданушылардың саны  жоғары  болғанда, өнімділіктің көбеюіне  кері әсерін
тигізеді. Нағыз жүйелерде 32 процессорды қатар іске қосуға болады.  Масштабталатын
жүйені құру үшін    SMP    базасында  кластерлі  немесе  NUMA-архитектуралары
қолданылады.    SMP- жүйесімен  жұмыс  істеген  кезде    бөлек  жадыдан  тұратын
программалау парадигмасын қолданады.(shared memory paradigm).
MPP-архитектура
MPP (massive parallel processing) –
массивті -параллельді архитектура. Мұндай
архитектураның басты ерешелігі –физикалық жадысы бөлінген. Мұндай жағдайда жүйе
процессор құрамындағы  бөлек-бөлек  модульдерден құрылады: операционды  жүйенің
(ОЖ)  локальды  банкі,  коммуникационды  процессорлер(рутерлер)  немесе  сетевикті
адаптерлер,  кей-кезде қатты  диск  және  басқа  да  кіріс/шығыс құрылғылары.Шын
мәнінде  мұндай  модульдер  толық функционалды  компьютерлер  болып  табылады.(2-
сурет).ОЖ банкін берілген модульдердің ішінен (ОП) процессоры ғана қолдана алады.
Модульдер  арнайы  коммуникационды  каналдармен  байланысады.Қолданушы
өзі
қосылған 
процессордың
логикалық
номерін 
анықтай 
алады 
және 
басқа
процессорлармен  мәліметтер  айырбастай  алады. МРР –архитектура  машинасында
операционды  жүйемен(ОЖ)  жұмыс  істеудің  2
нұсқасы  бар.Біреуінде  толық
операциондық жүйе тек  басқарушы  машинада  жұмыс  жасайды(front-end).Екінші
нұсқада әрбір модульде  толық, бөлек орнатылған UNIX-сияқты ОЖ жұмыс жасайды.
Сурет 2. Бөлек жадылы архитектураның схемасы
Бөлек  жадылы  жүйенің ең басты  артықшылығы  жақсы масштабталуы:  SMP-
жүйеге қарағанда  бөлек  жалдылы  машиналарда әрбір  процессорде  жеке өздерінің
локальды  жадысы болады.  Практика  бойынша өндіріс  рекорды  бүгінгі  күні  осындай
архитектуралы  машиналарда  жүзеге  асып  жатыр,  олар  бірнеше  процессордан  тұрады.
(ASCI Red, ASCI Blue Pacific).
Кемшіліктері:

Ортақ жадының болмауы. Ол – процессорлар арасында айырбас жасауға
арналған мәліметтерді сақтайтын ортақ ортасы жоқ болуы себебінен

74
процессораралық айырбас жылдамдығын төмендетеді.Процессорлар арасындағы
ақпаратты тасымалдауды іске асыру үшін арнайы программалау техникасы
қажет;

Әрбір процессор локальды жады банкінен тек шектелген белгілі бір бөлігін
қолдана алады;

Көрсетілген архитектуралық кемшіліктерге байланысты, жүйелік ресурстарды
максималды түрде қолдану үшін көп жұмыс жасау қажет.Осы себепке
байланысты  бөлек жадылы массивті-параллельдіжүйені программалық
қамтамасыз ету қымбат тұрады.
МВС-1000, IBM RS/6000 SP, SGI/CRAY T3E-суперкомпьютерлері,  ASCI, Hitachi
SR8000-жүйелері, Parsytec-жүйесі бөлек жадылы жүйелер болып табылады.
1200  Мфлопс/с  (CRAY  T3E-1200) өндірілетін  Dec  Alpha  21164  процессор
базасына  негізделген    соңғы  сериалы    CRAY  T3E    SGI-дан  машиналары,    2048
процессорге дейін масштабтала алады.
MPP-жүйелерімен жұмыс жасаған кезде Massive Passing Programming Paradigm –
программалау парадигмасын қолданады.
NUMA гибридтік архитектурасы
NUMA  (nonuniform  memory  access)
гибридтік  архитектурасының басты
ерекшелігі – жадыны бірдей емес етіп қолдану.
Гибридтік  архитектурада ортақ жадылы  жүйенің артықшылықтары  мен  бөлек
жадылы  жүйенің  қасиеттері қосылған.
Бұл  архитектураның негізі-жадыны  ерекше
ұйымдастыруында,  яғни  физикалық жады  жүйенің  әртүрлі  бөліктерінде  орналасқан,
бірақ логика  бойынша  ол ортақ болып  есептелінеді,  сондықтан  да қолданушы  оны
біріккенадрестік  орта деп  түсінеді.Жүйе  біртекті  базалық модульдерден құралған,
олар 
жады 
блогынан, 
процессордың
аз 
санынан 
тұрады. 
Модульдер
жоғарыжылдамдықты коммутатор көмегіменбайланысқан. біріккен адресті ортасы
болады, өшірілген жадыны аппарат арқылы қолданады, тура солай басқа модульдердің
жадыларын  да. Локальды  жадыны қолдану, өшірілген  жадыға қарағанда әлдеқайда
тезжүреді.Негізінде    NUMA  архитектурасы  MPP  архитектура  болып  (массивті-
параллельді)    табылады,  мұнда  бөлек  есептеуіш  элемент  ретінде  SMP  (cимметриялы
көппроцессорлы архитектура) қолданылады.  SMP-тармақта мәлімет айырбастау және
жадыны қолдану локальды жады арқылы жүзеге асады.
Гибридті тармақты компьютердің структуралық схемасы:4 процессор бір-бірімен
SMP-тармақтағы  кроссбар  арқылы  жалғанған.  Олар"көбелек" сияқты  жалғанады
(Butterfly):

1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   12


©emirsaba.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

войти | регистрация
    Басты бет


загрузить материал