|
7.5. Zamonaviy superkompyuterlar
Superkompyuterlarni yaratish tarixi davlat darajasida yadroli texnologiyalar masalasini yechish va kosmik fazoni tadqiq qilish vaqtida yarim asr oldin boshlangan. Bu qiyin yechiladigan hisoblash usullarini qo’llash yo’li bilan murakkab jarayonlarni modellashtirish masalalaridir. Bunday hisoblash tizimlarini baholashning asosiy mezoni tezlik va maksimal unumdorlik edi. Superkompyuterlar o’sha vaqtda ham, hozir ham million dollar turadi, ammo yechilayotgan masalaning muhimligi asosiy rolni o’ynadi.
Ayniqsa, individual dasturiy ta’minotli original sxema bo’yicha tayyorlangan birinchi superkompyuterlar qimmat turar edi. Ular avval boshidanoq apparat va dasturiy darajada parallel ishlov berish tamoyiliga asoslangan. Bu MRR (Massively parallel processing) ommaviy parallelizm tamoyilidir. Masalan, “Cray – 1” (AQSh) superkompyuteri 1976 yili chiqarilgan bo’lib, suriluvchi vergulli operasiyalarni 100 mln.op/s bajaradi va narxi 10 mln.dollardan ortiqdir.
90–yillar boshida avval ishchi stansiyalarda, keyin superkompyuterlarda qo’llanilgan tezligi katta va arzon bo’lgan RISC – prosessorlar paydo bo’ldi. Bundan tashqari, murakkab hisoblash masalalari bilan bir qatorda iqtisod, moliya – bank faoliyati, ishlab chiqarishni boshqarish kabi sohalarda tranzaksiyalarni boshqarish masalalarini yechishga bo’lgan talab paydo bo’ldi. Superkompyuterlarda “Power 2” (IBM), “Pentium Pro” (Intel) standart prosessorlar ishlatila boshladi. Bundan tashqari, superkompyuterni tayyorlovchi kompaniyalar keng tarqalgan “AIX”, “Solaris” operasion tizimlarni, tarmoq kontrollerini va Ethernet kartasini qo’llay boshladilar. Standart komponentlardan foydalanish yangi prosessorlarni va periferik qurilmalarni qo’shish hisobiga superkompyuterlarning unumdorligini o’zgartirish imkonini berdi. Umuman parallel ishlov berish tamoyili ishlov berish bog’lamalarini qo’shish yo’li bilan hisoblash quvvatini oshirish imkonini ta’minlaydi.
Superkompyuter texnikasining har xil turlarini ko’rib chiqamiz.
Birinchi bobda keltirilgan Flinn klassifikasiyasiga muvofiq, superkompyuterlarning nisbatan keng tarqalgan arxitekturalari SIMD (vektorli va vektor - konveyerli) va MIMD (ko’pincha MRR ko’rinishidagi tizimlar)dir. Ularning arxitekturasini tahlil qilingandagi asosiy ko’rsatkichlari quyidagilar:
- parallel ishlov berishni tashkil qilish;
- prosessorning turi va ko’rsatkichi;
- hisoblash bog’lamalarining (prosessorlarning) soni.
Superkompyuterlarning oxirgi modeli nafaqat murakkab jarayonlarni modellashtirishda, balki yirik hududiy - bo’lib-bo’lib yuborilgan ishlab chiqarish tizimlarini boshqarish uchun yirik korporativ tarmoqlarning serveri, qidiruv tizimlarning serveri (ma’lumotlar bazasi) sifatida qo’llaniladi.
Oldin yaratilgan ba’zi bir modellarni ko’rib chiqamiz.
CRAY – C90 superkompyuteri (AQSh). CRAY Y-MP C90 – bu maksimal konfigurasiyada umumiy xotira bilan ishlovchi 16 ta prosessorni birlashtiradigan vektor-konveyerli kompyuterdir. CRAY C90 kompyuterining takt vaqti deyarli 250 MHz taktlash chastotasiga mos bo’lgan 4.1 ns ga teng.
Prosessorning hisoblash seksiyasi.
Hamma prosessorlar registrlardan, funksional qurilmalardan (FQ), kommunikasiyalash tarmoqlaridan tashkil topgan bir xil hisoblash seksiyasiga ega. Registrlar va FQ ma’lumotlarning uch xil turini saqlashi va ishlov berishi mumkin: manzillar (A-registrlar, B-registrlar), skalyarlar (S-registrlar, T-registrlar) va vektorlar (V-registrlar).
Prosessorlar orasidagi o’zaro aloqa seksiyasi.
Prosessorlar orasidagi o’zaro aloqa seksiyasi o’z tarkibida prosessorlar orasidagi axborotni boshqaradigan va ma’lumotlarni uzatish uchun mo’ljallangan ajratuvchi registrlar va semaforlarga ega. Registrlar va semaforlar bir xil guruhlarga (klasterlar) bo’lingan, har bir klaster 8 ta (32-razryadli) bo’linuvchi manzilli registrdan (SB), 8 ta (64-razryadli) skalyar registrdan (ST) va 32 ta bir bitli semafordan tashkil topgan.
Tezkor xotira strukturasi.
Bu kompyuterning tezkor xotirasi (TX) hamma prosessorlar va kiritish/chiqarish seksiyalari orasida bo’linadi. Har bir so’z 80 ta razryaddan tashkil topgan: 64 tasi ma’lumotlarni saqlash uchun va 16 tasi xatolarni tuzatish uchun mo’ljallangan. Xotira ma’lumotlarni tanlash tezligini oshirish uchun bir vaqtning o’zida ishlay oladigan ko’p banklarga bo’lingan.
Har bir prosessor TXdan foydalanishni o’tkazish xususiyati har bir taktda ikkita so’z bo’lgan to’rtta port orqali amalga oshiradi, bunda albatta portlardan biri kiritish/chiqarish seksiyasi bilan bog’langan bo’lib, hyech bo’lmaganda portlardan biri yozish operasiyasi uchun ajratilgan bo’ladi.
Maksimal konfigurasiyada butun xotira 8 ta seksiyaga, har bir seksiya 8 ta nimseksiyaga, har bir nimseksiya 16 ta bankga bo’lingan. Manzillar berilgan ko’rsatkichlardan navbatma – navbat boradi. Buyruqlar TXdan blok ko’rinishida olinadi va buyruqlar buferiga kiritiladi, ular u yerdan keyin bajaralish uchun olinadi. Agar buyruqlar buferida bajarilishi kerak bo’lgan buyruq bo’lmasa, navbatdagi blokni tanlash amalga oshiriladi.
Buyruqlar turli xil formatga ega bo’lib, 1ta paketni (16 razryadli), 2 ta yoki 3 ta paketni (bitta so’z 64 razryaddan iborat, demak, bitta so’zda 4 ta paket) egallashi mumkin. CRAY C90 da dasturning maksimal uzunligi 1 Giga so’zga teng. Buyruqlarni bajarishning ko’p pog’onali konveyerlanishi ham ko’zda tutilgan. Prosessor tomonidan xotiraga murojaat qilish, buyruqlarga ishlov berish va ko’rsatmalarni bajarish kabi bajariladigan hamma operasiyalar konveyer rejimida bajariladi.
CRAY C90 ning eng yuqori unumdorligi.
CRAY Y-MP C90 kompyuterining eng yuqori unumdorligi quyidagicha hisoblanadi: funksional qurilmalar har bir taktda ikkita natija beradi (ikkilangan konveyerlar), qo’shish va ko’paytirish bir taktda to’rtta operasiyani beradi, bu deyarli 1 Gflopsni (109 oper/s) tashkil qiladi. Agar maksimal konfigurasiyada hamma 16 ta prosessor ishlasa, eng yuqori unumdorlik 16 Gflopsni tashkil qiladi.
Do'stlaringiz bilan baham: |
