Muxammad al-xorazmiy nomidagi

Zamonaviy superkompyuterlar arxitekturasi
Ushbu sharhda superkompyuter arxitekturasini tasniflash tafsilotlariga to'xtalib o'tishning ma'nosi yo'q, biz faqat bugungi kunda keng tarqalgan superkompyuterlarning tipik arxitekturasini ko'rib chiqish bilan cheklanamiz va biz Flinning klassik sistematikasini taqdim etamiz.
Unga ko'ra, barcha kompyuterlar buyruqlar va ma'lumotlar oqimining soniga qarab to'rt sinfga bo'linadi. Birinchi sinfga (ketma-ket fon Neyman kompyuterlari) oddiy skaler bir protsessorli tizimlar kiradi: yagona ko'rsatma oqimi - yagona ma'lumotlar oqimi (SISD). Kompyuter operatsiyalarni tezlashtirish uchun quvurlardan foydalanadimi yoki yo'qmi, kompyuterda SISD arxitekturasi mavjud.
Ikkinchi sinf mavjudligi bilan tavsiflanadi bitta ko'rsatma oqimi, lekin bir nechta ma'lumotlar nomoka (SIMD). Yagona protsessorli vektor yoki aniqrog'i vektorli quvurli superkompyuterlar ushbu arxitektura sinfiga tegishli, masalan, Cray-1. Bunday holda, biz (vektor) buyruqlar oqimi bilan shug'ullanamiz va ko'plab ma'lumotlar oqimlari mavjud: vektorning har bir elementi alohida ma'lumotlar oqimiga kiritilgan. Matritsali protsessorlar, masalan, mashhur ILLIAC-IV, hisoblash tizimlarining bir sinfiga tegishli. Ular, shuningdek, vektor ko'rsatmalariga ega va vektorli ishlov berishni amalga oshiradilar, lekin vektor superkompyuterlarida bo'lgani kabi, quvurlar orqali emas, balki protsessor matritsalari yordamida.
Uchinchi sinf - MIMD - mavjud tizimlarni o'z ichiga oladi bir nechta ko'rsatmalar oqimi va bir nechta ma'lumotlar oqimi. U nafaqat ko'p protsessorli vektorli superkompyuterlarni, balki umuman barcha ko'p protsessorli kompyuterlarni o'z ichiga oladi. Zamonaviy superkompyuterlarning aksariyati MIMD arxitekturasiga ega.
Flinn taksonomiyasining to'rtinchi sinfi MISD hech bo'lmaganda biz tahlil qilayotgan kompyuterlar uchun amaliy ahamiyatga ega emas. So'nggi paytlarda adabiyotda SPMD (yagona dastur - bir nechta ma'lumotlar) atamasi ham tez-tez qo'llaniladi. Bu kompyuterlar arxitekturasiga emas, balki dasturlarni parallellashtirish modeliga ishora qiladi va Flinn sistematikasining kengaytmasi emas. SPMD odatda MPP (ya'ni MIMD) tizimlariga ishora qiladi va bir xil dasturning bir nechta nusxalari turli ma'lumotlarga ega turli protsessor tugunlarida parallel ravishda ishlashini anglatadi.
Kompyuter arxitekturasini rivojlantirishning tubdan boshqa yo'nalishini ham eslatib o'tish qiziq - ma'lumotlar oqimi mashinalari. 1980-yillarning o'rtalarida ko'plab tadqiqotchilar yuqori unumdor kompyuterlarning kelajagi biz ko'rib chiqqan kompyuter tizimlarining barcha sinflaridan farqli o'laroq, buyruqlar oqimi bilan boshqariladigan ma'lumotlar oqimi bilan boshqariladigan kompyuterlar bilan bog'liq deb hisoblashgan. Ma'lumotlar oqimi mashinalarida bir vaqtning o'zida ko'plab buyruqlar bajarilishi mumkin, ular uchun operandlar tayyor. Bunday arxitekturaga ega kompyuterlar bugungi kunda tijorat maqsadida ishlab chiqarilmasa-da, bu yondashuvning ayrim elementlari parallel ishlaydigan ko‘plab funksional bloklarga va operandlarning tayyor bo‘lishini kutayotgan buyruq buferiga ega zamonaviy superskalar mikroprotsessorlarda o‘z aksini topgan. Bunday mikroprotsessorlarga HP RA-8000 va Intel Pentium Pro misol bo'la oladi.
Flinning tasnifiga ko'ra, superkompyuter arxitekturasini ko'rib chiqish SISD sinfidan boshlanishi kerak. Biroq, barcha vektor-konveyer (keyingi o'rinlarda - oddiy vektor) superkompyuterlari SIMD dan "kam bo'lmagan" arxitekturaga ega. R8000 asosidagi SGI POWER CHALLENGE yoki Alpha 21164 asosidagi DEC AlphaServer 8200/8400 kabi zamonaviy yuqori unumdor mikroprotsessorlardan foydalanadigan superkompyuter serverlariga kelsak, ularning minimal konfiguratsiyasi bitta protsessorli. Ammo, agar biz ushbu mikroprotsessorlarning haqiqiy arxitekturasini hisobga olmasak, u holda haqiqiy serverlar arxitekturasining barcha xususiyatlarini "tabiiy" ko'p protsessorli konfiguratsiyada tahlil qilish kerak. Shuning uchun biz superkompyuter arxitekturasini tahlil qilishni darhol SIMD sinfidan boshlaymiz.