Серверлі орталық процессордың сәулеті мен өнімділігі


Бүгінгі таңда орталық процессорлар (ОП)- қазіргі компьютерлік техниканың ажыратылмас бөлігі, бірақ бұл ылғи , олай болған емес. Қазіргі ұғымда (мэйнфрейдер) бірінші серверлерде ОП болған жоқ. Олардың есептеуіштік функциясын жүйелік логиканың арнайы емес жиыны(стандартты микросызбалар мен жартылай өткізгіштік компонеттер) атқарды. Крмпьютерлік технологиялардың дамуы неғұрлым күрделі микросызбаларды жасауға мүмкіндік туғызды, соның ішінде (арнайы) мамандырылғаны-процессорлар.
Алғаш дербес компьютерлер пайда болғанда олардың сатылуы қарқынды жүрді. (1970-1980 ж.ж), серверлік жабдық базары өзгерді: серверліктехниканың сегментінен дербес компьютердің сегментіне технология мен сәулеттің өзара бойлай енуі, және керісінше ОП де бұл процестен қалмады. Кейбір серверлік үлгілер біршама жаңартылып, дербес компьютерлерде қолданыла бастады, ал ОП көпшілік нарығына жасалғанмен, серверлер мен суперкомпьютерлер нарығына ене бастады. Бұған себеп- экономикалық фактор: екі не одан көп процессорлық сәулеттердің қатар жасалуы тіпті үлкен фирмаларға ауыр болды, екі екі шешімнің де соңғы бағасы маңызды болды, бұл соңғы өнімнің нарықта бәсекелестігін бәсеңдетті. Серверлер мен суперкомпьютерлерге бағытталған процессорлы сәулет әлі күнге дейін болса да, «әмбебап» процессорлар көп тараған.Олар көпшілікке де, серверлік нарыққа да жарамды.
ОП-дің жалпы сәулеті
ОП-дің функционалды құрылымы
Кез келген ОП арнауына қарамастан түрлі функцоналды құрылғылардан(ФҚ) тұрады: толықсанды есептеуіштік блоктардан (Address, Translation Unit, A-box), жүйелік шинаның тексеруінен (System Bus Controller B-box)бұйрық декодерінен (Instruction Decoding Unit I-box). Есептеуді жасау мен аралық нәтижені сақтау үшін регистр файлы қолданады(ол бірнешеу болуы мүмкін). Ол белгіленген ұзындықтағы бекітілген мөлшерлі жазудан тұрады. Барлық дерлік қазіргі ОП – де шартты өту бағыттарын алдын-ала айту құралы бар. 1990 жылдардың басынан ОП негізіне заттық есептеу блогын (Floating-Point Unit P-box) тәжірибелеу енгізілді. Бұл дизайнда белгілі аппаратты платформада тура жолды кэш-жадыны қолданады. ОП-ге кэш-жадымен өзара әрекеттегі блок енгізіледі.(Cache memory Interface Unit, C-box) қазіргі ОП-де жады тексерушілер, перифиялық шиналар және т.б ендірілген.
ОП-дің командалар жиыны
Процессорларды командалық жағынан екіге бөлеміз: Risc(Reduced Instruction Set Computing, шектелген командалар жиыны арқылы есептеу); Cisc(Complex Instruction Set Computing,кеңейтілген командалар жиыны арқылы есептеу ). Қазіргі күні «таза» өкілдерін кездестіру қиын –көп ОП-де екі сәулеттің де үлгілері бар.
Risc сәулеті Cisc-процессорының кемшіліктерінен арылу мақсатында жасалған. 1970жылы зерттеулер жүргізіліп, бүкіл команданың 20% Cisc-процессорының орындалу кезінде , 80% бүкіл процессорлық уақытта, ал қалғаны 80% командалар – қалған 20%ын алады екен. Бұл жерде тепе-теңдік жоқ –тіпті кейбір командалар іске асырылмайды. Кез келген қосымша команда

Пән: Информатика
Жұмыс түрі:  Реферат
Көлемі: 8 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 300 теңге
Таңдаулыға:   




Серверлі орталық процессордың сәулеті мен өнімділігі

Бүгінгі таңда орталық процессорлар (ОП)- қазіргі компьютерлік
техниканың ажыратылмас бөлігі, бірақ бұл ылғи , олай болған емес. Қазіргі
ұғымда (мэйнфрейдер) бірінші серверлерде ОП болған жоқ. Олардың
есептеуіштік функциясын жүйелік логиканың арнайы емес жиыны(стандартты
микросызбалар мен жартылай өткізгіштік компонеттер) атқарды. Крмпьютерлік
технологиялардың дамуы неғұрлым күрделі микросызбаларды жасауға мүмкіндік
туғызды, соның ішінде (арнайы) мамандырылғаны-процессорлар.
Алғаш дербес компьютерлер пайда болғанда олардың сатылуы қарқынды жүрді.
(1970-1980 ж.ж), серверлік жабдық базары өзгерді: серверліктехниканың
сегментінен дербес компьютердің сегментіне технология мен сәулеттің өзара
бойлай енуі, және керісінше ОП де бұл процестен қалмады. Кейбір серверлік
үлгілер біршама жаңартылып, дербес компьютерлерде қолданыла бастады, ал ОП
көпшілік нарығына жасалғанмен, серверлер мен суперкомпьютерлер нарығына
ене бастады. Бұған себеп- экономикалық фактор: екі не одан көп процессорлық
сәулеттердің қатар жасалуы тіпті үлкен фирмаларға ауыр болды, екі екі
шешімнің де соңғы бағасы маңызды болды, бұл соңғы өнімнің нарықта
бәсекелестігін бәсеңдетті. Серверлер мен суперкомпьютерлерге бағытталған
процессорлы сәулет әлі күнге дейін болса да, әмбебап процессорлар көп
тараған.Олар көпшілікке де, серверлік нарыққа да жарамды.
ОП-дің жалпы сәулеті
ОП-дің функционалды құрылымы
Кез келген ОП арнауына қарамастан түрлі функцоналды құрылғылардан(ФҚ)
тұрады: толықсанды есептеуіштік блоктардан (Address, Translation Unit, A-
box), жүйелік шинаның тексеруінен (System Bus Controller B-box)бұйрық
декодерінен (Instruction Decoding Unit I-box). Есептеуді жасау мен аралық
нәтижені сақтау үшін регистр файлы қолданады(ол бірнешеу болуы мүмкін). Ол
белгіленген ұзындықтағы бекітілген мөлшерлі жазудан тұрады. Барлық дерлік
қазіргі ОП – де шартты өту бағыттарын алдын-ала айту құралы бар. 1990
жылдардың басынан ОП негізіне заттық есептеу блогын (Floating-Point Unit P-
box) тәжірибелеу енгізілді. Бұл дизайнда белгілі аппаратты платформада тура
жолды кэш-жадыны қолданады. ОП-ге кэш-жадымен өзара әрекеттегі блок
енгізіледі.(Cache memory Interface Unit, C-box) қазіргі ОП-де жады
тексерушілер, перифиялық шиналар және т.б ендірілген.
ОП-дің командалар жиыны
Процессорларды командалық жағынан екіге бөлеміз: Risc(Reduced Instruction
Set Computing, шектелген командалар жиыны арқылы есептеу); Cisc(Complex
Instruction Set Computing,кеңейтілген командалар жиыны арқылы есептеу ).
Қазіргі күні таза өкілдерін кездестіру қиын –көп ОП-де екі сәулеттің де
үлгілері бар.
Risc сәулеті Cisc-процессорының кемшіліктерінен арылу мақсатында
жасалған. 1970жылы зерттеулер жүргізіліп, бүкіл команданың 20% Cisc-
процессорының орындалу кезінде , 80% бүкіл процессорлық уақытта, ал қалғаны
80% командалар – қалған 20%ын алады екен. Бұл жерде тепе-теңдік жоқ –тіпті
кейбір командалар іске асырылмайды. Кез келген қосымша команда ОП-дің
бағасын арттырады,өйткені оларды орындау үшін процессорда тиісті блоктар
болу қажет. Командалар жиынын азайту туралы ой туды. Олардың ұзындығын
белгілеп, декодироваттау жайлылығын туғызды. Ал жадыға қатынасу мүмкіндігін
(мәліметті ОП регистріне жадыдан енгізу және регистрден жадыға
көшіру)кейбіреулеріне ғана беру. Бұл бізге сыйымды негізді ОП алуға
мүмкіндік берді. Бұл процессорлар жоғары жиілікте жұмыс істей алды.
Risc те, Cisc те өз жетістіктері болды. Risc эффектілі параллельділікті
қамтамасыз етеді. ФҚ-мен есептеу және үлкен мөлшерде Оп-дің бір тактта
орындалған командалары кіреді. Cisc ОП-дің неғұрлым қарқынды жұмысын
ойластырып , аз мөлшердегі ФҚ және бірден аспайтын конвейрдің ФҚ-ға
есептелуі конвейр мөлшерінің көбеюі өнімділіктің аздығына әкеледі .
ОП-дің сәулеті Х 86: Cisc әлде Risc?
Х86 сәулетті процессорлар әуел баста Cisc сәулетті болған. Уақыт өте
келе Risc-тің қасиетін қабылдай бастады. Бұл ОП-дің негіздері түбегейлі
өзгерістерді басынан өткізді; Risc принципімен жасалына бастады, бар
бағдарламалық жабдықтауды сақтау үшін ОП-ге қарапайым Cisc командалары
енгізілді. ОП-дің бұл моделі жұмыс жасау үшін, Cisc командаларының ішінара
бір немесе бірнеше Risc командаларына өзгеруі тиіс.
Бұл жағдай есептеудің параллельдігін жақсартты(ФҚ –да әр түрлі командалар
бір уақытта әр түрлі конвейрлерде өңделеді) және конвейеризацияны
жеңілдетті, бірақ сәулетті түгел кемшіліктерінен айырған жоқ. Бастысы –
Cisc командасының параллельді декодироватталуының жайсыздығы. Олар әр түрлі
ұзындықта болды. Келесі команданың басталуын білу мүмкін емес болды,
алдыңғы команданың аяқталуынсыз.
Ең бірінші х86 сәулетті ОП, Risc негізінде жобаланған, NexGen
компаниясының ұмыт болған Nx586 болды. 1994 жылдың наурызында шығарылған.
1995 жылдың қарашасында Intel компаниясының –Pentium Proсы , 1996 жылдың
наурызында –AMD k5, 29 к сәулетінің жаңаланған базасында жасалған. Х86
сәулетті Cisc процессоры біраз уақыт шығарылды, жоғарырақ Intel(Pentium и
Pentium MMX) және Cyrix( 6x86 және 6x86MX6x86МП), бірақ күні тақады.
IntelР6 сәулеті кейінгі жылдары негізінде Pentium Pro болған, экстентивті
дамыды,кейін оны NetBurst ауыстырды.
1997 ж сәуірінде AMD кб шығарды, Nx686 Risc-ге негізделген( 1996 ж
басында AMD NexGen-ді басты) бұл модельді қатарды 2000 жылға дейін
жетілдірді, Intel P6-дан артта қалушылығына қарамастан 1999 ж сәуірінде AMD
жаңа ОП К7-ні шығарды, Athlon атты ресми ат алды, осы күнге дейін сәулетін
дамытуда, K8-(Athlon64, Athlon64 FX, Opteron) бұл К7-нің эволюциялық
дамыған түрі. Тұжырымдай келгенде, х86 сәулетті ОП Cisc болудан қалды,
бірақ түпкілікті Risc те болмады. Сондықтан оны лақап – Risc деп атауға
болады.
VLIW тұжырымдамасы
Risc-тің қызықты түрі – VLIW тұжырымдамасы(Very Long Instruction Word),
EPIC атымен белгілі(Explictly Pazallel Instruction Computing). Оның мәні-
примитивті ОП –ақылды компилятор әдісі арқылы қарқынды жүктелген. ОП ФҚ-ның
көп мөлшерлі конвейерлерінен тұрады. Олар қатар жұмыс жасайды, ал
команданың қарқынды ағым жасалу жұмысының бәрін компилятор жасайды.
Алгоритмдер мен кезектен тыс орындаушы блоктар жұмыс істемейді.ОП декодері
байланыс ағымынан таңдау жасап, ал жобалаушы кезекті керекті ФҚ-ға жұмсап
отырады.
Crusoe және Transmeta Efficeon процессорлары Intel Itanium және
Intanium2-ең атақтылары.
ОП-дегі кэш-жады
Статикалық және динамикалық жады
Кез келген қазіргі ОП-де біраз мөлшерде статикалық жады
қарастырылған.Міндетті түрде статикалық, өйткені динамикалық жадыны қолдану
бұл мақсатта дұрыс емес.
Статикалық ұяшықтың біреуінде 6 транзистор және 2 резистр бар(0,5 мкм
жобалық нормадағы техпроцесстерде 4 тразистор ғана қолданылды, қосымша
поликремнийдің қабатымен) ал динамикалық жады 1 транзистор мен 1
конденсатордан тұрады. Статикалық жады тез әрекет етеді( динамикалық
жадының сыйымдылығы белгіленген дәрежедегі қуат жиілік төбесін
анықтайды) құрамындағы көптеген элементтерден тұратындығын өнеркәсіпте
қымбат және көп энергияны керек етеді. Статикалық жады максималды теңдікті
қажет ететін жағдайда керек (ОП регистрлері, кэш-жады, сигналды
процессордың локалды жадысы), ал динамикалық- бұл жерде басты көлем, жарғы
оқу теңдігі емес(жедел жады, перифериялық құрылғы буферлары).
Кэш-жадыны ендіру себебі.
1990 ж.ж көптеп ОП жасау кезінде кэш-жады енгізу қажеттілігі туды. ОП-дің
тактілі жиілігі жүйелі шиналардың жиілігінен асып кеткен кезде қазіргі
таңда ОП-дің жиілігі 4ГГц-тен асып түскен көптеп қолданатын серверлерде-
400мгц қана (екі жақты сигналды 200мгц). Көп жағдайда ОП-дің ФҚ-лары
уақытын өткізіп алады, мәлімет жеткізуді тосу барысында. Шина жадысының
разрядталуының үлкеюінен бұл мәселе шешімін табуы мүмкін, бірақ кіші
серверлердің кейбіреулерінде 8-16 ұяшық модульді жады үшін кездеседі.
Сондықтан бұл шешім жағдайды ауырлатады.256 немесе 512-бит шина ОП-дің
кристалының ішіне салу қиын емес. Сонымен қарқынды альтернативті кэш-
жадылар жоғары өнеркәсіпте жоқ.
Кэш-жадының иерархиялық үлгісі
Кэш-жады көпдеңгейлі сәулетті мысалы, 32 кбайтты компьютерде ішкі (ОП
ядросында), 1 мбайт сыртқы(Оп корпусында немесе жүйелік жақшада)
бүркемежадысын 1-деңгейлі (L1) бүркеме – жад деп, ал екіншісін 2-деңгейлі
(L2) бүркеме –жад деп атайды.Қазіргі серверлік жүйелерде бірнеше –жадтың
мөлшері 4ке дейін жетеді, 2 немесе 3 деңгейлі схема қолданылған.
Кейбір процессорлы сәулеттерде 1-деңгейлі бүркеме –жад бүркеме-командаларға
(Instruction Cache, I-cache) және бүркеме –көрсеткіштерге (Data Cache, D-
Cache) бөлінеді: 1- box командалар таңдамасын Е-box және F- box, екі жақта
да А- box пен С- box қызмет атқарады.
2-деңгейлі бүркеме –жад унифицировалданған, бұл дегеніміз мәлімет те,
команда да бар деген сөз. Егер ол ОП-дің адресіне ендірілген болса, онда S-
Cache туралы сөз(Secondary Cache, екінші бүркеме), немесе керісінше
болғанда –В- Cache(Backup Cache ) резервті бүркеме). Қазіргі серверлі ОП-де
S-Cache, бір немесе бірнеше мбайт көлем, ал В- Cache-қа 64мбайтқа дейін
көлем болады.
Бүркеме – жадтың ассоциативтілігі
Бүркеме-жадтың ең бір түпнегізді мінездеме – ол оның ассоциативтік деңгейі-
логикалық сегменттеуін көрсетеді. Керекті мәліметтерді іздеу кезінде
барлық бүркеме –жад жолдарын қарау біршама такт қажет етеді, бұл ОП жадыда
орналасуының бүкіл үнемділігін кемітеді. Сондықтан ОЗУ ұяшықтары бүркеме-
жадтарға қатты таңылады, бұл іздеу уақытын қысқартады. Әр ұяшыққа бірден
астам бүркеме –жад жолы таңылады, мысалы,n- каналды ассоциативтілік (n-way
set associative) дерек тек n орынды бүркеме –жадта ғана сақталады.
Ассоциативтік бүркеме түгелімен практикада кездеседі, дегенмен аз ғана
көлемді болады. Мысалы Cyrix 6х86 ОП-де 256 байт мұндай бүркеме
қолданылды.16 немесе 64 кбайт бүркеме L1 унифицироваттау үшін. Маңызды
мінездеменің бірі- жол көлемі.
Бір жолға – бір мекен жазылуы тиіс(тег),бұл қай жазуға жедел жадыдағы қай
жолақ тиесілі дегенді білдіреді. Жеке байттарды номерлеу тиімсіз, өйткені
қызмет деректер бүркемедегі мәлімет көлемінен асып кетеді. Сондықтан 1
тегке 1 жол, оның көлемі 32 немесе 64 байт (максимум 1024 байт), 4(кейде 8)
разрядқа тең. Сонымен қатар бүркеме –жадтың кез келген жолы қалқыға
тұрақтылық мәліметтерімен бірге жүреді: бір немесе бірнеше жұптылықты
бақылау битімен (parity) немесе сегіз не одан көп қатені табу, жөндеу
биттерімен (ECC, Error Checking and Correcting) жалпылықта бұл қолданыста
жоқ.
Тег бүркеме –жад көлемі үш фактордан тұрады: бүркеме-жад көлемі, жедел
жадтың максималды бүркемелеу көлемі, бүркеме- жадтың ассоциативтілігі.
Математикалық оның көлемі smg формуласымен есептелінеді- 1 бүркеме –жад
тегінің көлемі, битте, smem – бүркемеленген жедел жадының максималды
көлемі, байтта, scache -бүркеме –жад көлемі, байтта; А-бүркеме каналындағы
ассоциативтілік.
Бүркеме-жад тегінде қандай информация сақталады? Адрестер туралы
информация.
Бүркеме-жадқа қосылу типі.
Бүркеме –жад оқу –жазуындағы порт саны-қанша оқу- жазу операциясын орындау
көрсеткіші қатты міндеткерлік ... жалғасы
Ұқсас жұмыстар
Процессордың негізгі сипаттамалары
Процессордың негізгі параметрлері
Қойдың өсіп-жетілуі мен өңімділігі
Еңбек өнімділігі
Жылқының сүт өнімділігі
Орталық Азия мен Еуропа серіктестігі
Еңбек өнімділігі мен тауар өндіру тиімділігінің мәні мен мағынасы
Windows NT ОЖ клиент-серверлі құрылымы. Жады серверлері және торап сервері оқып үйрену
Қытай мен Орталық Азия елдері арасындағы қатынастар
Қойлардың жүн өнімділігі
Пәндер

Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор №1 болып табылады.



WhatsApp: 777 614 50 20
Email: info@stud.kz
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь