Есептеу жүйелері


1. Есептеу жүйелері дегеніміз не? Жалпы түсінік
2. Есептеуіш машинаның есептеуінің негізгі үлгілері
3. Операцияларды қатарластыра орналастыру. Жасанды қатарластық
4. Табиғи және объектілер жиынтығының қатарластығы
5. Тәуелсіз тармақтар және шектес операциялар қатарластығы
6. Қатарластық деңгейлері
7. Жүйелерді логикалық ұйымдастырудың түрлері
8. Жеңіл байланысты ағымдар жиынтығы
9. Жалпы түрлі қатарластық құрылым
10. Параллель есептеу жүйелері элементтері арасындағы байланыс
11. Статикалық сызба құрылымдар
12. Есептеу жүйелерінің сәулеті
13. «Жуан бұтақ» сызба құрылымы
14. Динамикалық сызба құрылымдар
15. Көпкаскадты желілер
16. Атқаратын міндетіне қарай есептеу жүйелерінің түрлері
17. Есептеу жүйелерінің командалар мен деректер ағының түріне байланысты жіктелуі
18. Бекітілген құрылымды әмбебап жүйелер
19. Бекітілген құрылымды арнайыланған жүйелер
20. Бекітілген және бағдарламаланатын құрылымды әмбебап жүйелер айырмашылығы


ΙΙ блок

1. Матрицалық есептеу жүйелері
2. Векторлық есептеу жүйелері
3. Конвейерлік есептеу жүйелері
4. Есептеу жүйесіндегі векторлық өңдеу
5. Параллель . векторлық суперкомпьютерлер
6. Симметриялық көп процессорлық жүйелер
7. Жаппай қатарластықты жүйелер
8. Класстерлер:метокомпьютерлер
9. Жады ұйымдастыру түрі бойынша есептеу жүйелерінің түрлері
10. Көптік ағынды командалар және жеке ағынды деректері бар есептеу жүйелерінің Көппроцессорлық жеке ағынды командалары және жеке ағынды деректері бар есептеу жүйелерінен айырмашылығы
11. Есептеу жүйесіндегі деректер когеренттігі
12. Қатарластық және конвейерлеу дәрежесі
13. Ортақ құрсымды есептеу жүйелері
14. Процессор .жады құрсымдары
15. Есептеу жүйесіндегі жергілікті құрсым
16. Енгізу .шығару және жергілікті құрсым ерекшеліктері
17. POWERpath.2 жүйелік құрсымы
18. Ерсілі.қарсылы коммутациялы есептеу жүйелері
19. Көпкірісті жадылы есептеу жүйелері
20. Ортақ құрсымды, ерсілі.қарсылы коммутациялы және кірісті жадылы есептеу жүйелері айырмашылықтары.


ІІІ блок

1. Есептеу желілері туралы жалпы түсінік.
2. Есептеу желілерінің негізгі элементері
3. Есептеу желілерінің қарым қатынастық құралдары
4. Есептеу желілерінің жіктелігі
5. Жергілікті, өңірлік (қалалық) және ауқымды есептеу желісі
6. Есептеу желісіндегі желілік сызба құрылымдар
7. Есептеу желісіндегі деректерді тасымалдау ортасы
8. Есептеу желісіндегі деректерді тасымалдаудың шектелген ортасы
9. Есептеу желісіндегі деректерді тасымалдау ортасына қатынас құру әдістері
10. Есептеу желісіндегі кездейсоқ қатынас құру әдістері
11. Есептеу желісіндегі детерминалдық қатынас құру әдістері
12. Есептеу желісіндегі сұратымның артықшылығы бойынша қатынас құру әдістері
13. Есептеу желісіндегі ашық жүйелер әрекеттестігінің үлгісі
14. Есептеу желісіндегі ашық жүйелер әрекеттестігінің үлгісінің қолданбалық деңгейі
15. Есептеу желісіндегі ашық жүйелер әрекеттестігінің үлгісінің көрсетімдік деңгейі
16. Есептеу желісіндегі ашық жүйелер әрекеттестігінің үлгісінің сеанстық деңгейі
17. Есептеу желісіндегі ашық жүйелер әрекеттестігінің үлгісінің көліктік деңгейі
18. Есептеу желісіндегі ашық жүйелер әрекеттестігінің үлгісінің желілік деңгейі
19. Есептеу желісіндегі ашық жүйелер әрекеттестігінің үлгісінің арналық деңгейі
20. Есептеу желісіндегі ашық жүйелер әрекеттестігінің үлгісінің физикалық деңгейі
Есептеу жүйесін біртұтас жүйе құрайтын және арифметика-логикалық операцияларды қатарластыра орындауды қамтамасыз ететін, физикалық және бағдарламалық түрде біріктірілген процессорлар немесе ЭЕМ (компьютерлер), шеткері құрылғылар және бағдарламалық қамтама жиынтығы деп қарауға болады. Оны ақпарат қабылдауға, сақтауға, өңдеуге және оның нәтижесін пайдаланушыға ыңғайлы түрде шығарып беруге арналған деректер өңдеудің автоматтандырылған жүйесі деп санауға болады.
Бөлініп-таралған есептеу жүйесінің негізгі белгісі – деректер өңдеудің бірнеше орталығының болуы. Сондықтан бөлініп-таралған есептеу жүйелеріне есептеу желілерін, көрпроцессорлық және көпмашиналық есептеу жүйелерін жатқызуға болады.
Есептеу кешені – ортақ бағдарламалық қолдау арқылы ақпаратты қатарластыра өңдеуді қамтамасыз ететін, өзара байланысқан ЭЕМ-дер жиынтығы.
Көп машиналық есептеу жүйесі – құрамына бірнеше компьютерлер (ЭЕМ) және барлық ЭЕМ-нің біртұтастығын қамтамасыз ететін компьютерлер байланысының бағдарламалық және аппараттық құралдары кіретін есептеу кешені. Әрбір ЭВМ өзінің операциялық жүйесінің басқаруымен жұмыс істейді.
Көп санашықты (көппроцессорлық) есептеу жүйесі (Multiprocessing system). Оның құрамына (ақпарат және басқару жағынан өзара байланысқан) бірнеше процессор кіреді. Көппроцессорлық жүйеде есептеу жүктемесін процессорлар арасында бөліп-таратып отыратын, барлық процессорларға ортақ операциялық жүйе болады. Жеке процессорлар арасындағы өзара әрекеттестік ең қарапайым тәсіл (ортақ жедел жады) арқылы жүзеге асырылады. Сонымен қатар, барлық шеткері құрылғылар да жүйенің процессорларына ортақ болып табылады. Жүйенің барлық бөлшектері, әдетте, бір немесе бір-біріне жақын орналасқан бірнеше ғимараттарда орналасады.

Пән: Автоматтандыру, Техника
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Көлемі: 86 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 1300 теңге




Ι блок

1. Есептеу жүйелері дегеніміз не? Жалпы түсінік
2. Есептеуіш машинаның есептеуінің негізгі үлгілері
3. Операцияларды қатарластыра орналастыру. Жасанды қатарластық
4. Табиғи және объектілер жиынтығының қатарластығы
5. Тәуелсіз тармақтар және шектес операциялар қатарластығы
6. Қатарластық деңгейлері
7. Жүйелерді логикалық ұйымдастырудың түрлері
8. Жеңіл байланысты ағымдар жиынтығы
9. Жалпы түрлі қатарластық құрылым
10. Параллель есептеу жүйелері элементтері арасындағы байланыс
11. Статикалық сызба құрылымдар
12. Есептеу жүйелерінің сәулеті
13. Жуан бұтақ сызба құрылымы
14. Динамикалық сызба құрылымдар
15. Көпкаскадты желілер
16. Атқаратын міндетіне қарай есептеу жүйелерінің түрлері
17. Есептеу жүйелерінің командалар мен деректер ағының түріне байланысты жіктелуі
18. Бекітілген құрылымды әмбебап жүйелер
19. Бекітілген құрылымды арнайыланған жүйелер
20. Бекітілген және бағдарламаланатын құрылымды әмбебап жүйелер айырмашылығы

ΙΙ блок

1. Матрицалық есептеу жүйелері
2. Векторлық есептеу жүйелері
3. Конвейерлік есептеу жүйелері
4. Есептеу жүйесіндегі векторлық өңдеу
5. Параллель - векторлық суперкомпьютерлер
6. Симметриялық көп процессорлық жүйелер
7. Жаппай қатарластықты жүйелер
8. Класстерлер:метокомпьютерлер
9. Жады ұйымдастыру түрі бойынша есептеу жүйелерінің түрлері
10. Көптік ағынды командалар және жеке ағынды деректері бар есептеу жүйелерінің Көппроцессорлық жеке ағынды командалары және жеке ағынды деректері бар есептеу жүйелерінен айырмашылығы
11. Есептеу жүйесіндегі деректер когеренттігі
12. Қатарластық және конвейерлеу дәрежесі
13. Ортақ құрсымды есептеу жүйелері
14. Процессор - жады құрсымдары
15. Есептеу жүйесіндегі жергілікті құрсым
16. Енгізу - шығару және жергілікті құрсым ерекшеліктері
17. POWERpath-2 жүйелік құрсымы
18. Ерсілі-қарсылы коммутациялы есептеу жүйелері
19. Көпкірісті жадылы есептеу жүйелері
20. Ортақ құрсымды, ерсілі-қарсылы коммутациялы және кірісті жадылы есептеу жүйелері айырмашылықтары.

ІІІ блок

1. Есептеу желілері туралы жалпы түсінік.
2. Есептеу желілерінің негізгі элементері
3. Есептеу желілерінің қарым қатынастық құралдары
4. Есептеу желілерінің жіктелігі
5. Жергілікті, өңірлік (қалалық) және ауқымды есептеу желісі
6. Есептеу желісіндегі желілік сызба құрылымдар
7. Есептеу желісіндегі деректерді тасымалдау ортасы
8. Есептеу желісіндегі деректерді тасымалдаудың шектелген ортасы
9. Есептеу желісіндегі деректерді тасымалдау ортасына қатынас құру әдістері
10. Есептеу желісіндегі кездейсоқ қатынас құру әдістері
11. Есептеу желісіндегі детерминалдық қатынас құру әдістері
12. Есептеу желісіндегі сұратымның артықшылығы бойынша қатынас құру әдістері
13. Есептеу желісіндегі ашық жүйелер әрекеттестігінің үлгісі
14. Есептеу желісіндегі ашық жүйелер әрекеттестігінің үлгісінің қолданбалық деңгейі
15. Есептеу желісіндегі ашық жүйелер әрекеттестігінің үлгісінің көрсетімдік деңгейі
16. Есептеу желісіндегі ашық жүйелер әрекеттестігінің үлгісінің сеанстық деңгейі
17. Есептеу желісіндегі ашық жүйелер әрекеттестігінің үлгісінің көліктік деңгейі
18. Есептеу желісіндегі ашық жүйелер әрекеттестігінің үлгісінің желілік деңгейі
19. Есептеу желісіндегі ашық жүйелер әрекеттестігінің үлгісінің арналық деңгейі
20. Есептеу желісіндегі ашық жүйелер әрекеттестігінің үлгісінің физикалық деңгейі

Ι блок

1. Есептеу жүйелері дегеніміз не? Жалпы түсінік
Есептеу жүйесін біртұтас жүйе құрайтын және арифметика-логикалық операцияларды қатарластыра орындауды қамтамасыз ететін, физикалық және бағдарламалық түрде біріктірілген процессорлар немесе ЭЕМ (компьютерлер), шеткері құрылғылар және бағдарламалық қамтама жиынтығы деп қарауға болады. Оны ақпарат қабылдауға, сақтауға, өңдеуге және оның нәтижесін пайдаланушыға ыңғайлы түрде шығарып беруге арналған деректер өңдеудің автоматтандырылған жүйесі деп санауға болады.
Бөлініп-таралған есептеу жүйесінің негізгі белгісі - деректер өңдеудің бірнеше орталығының болуы. Сондықтан бөлініп-таралған есептеу жүйелеріне есептеу желілерін, көрпроцессорлық және көпмашиналық есептеу жүйелерін жатқызуға болады.
Есептеу кешені - ортақ бағдарламалық қолдау арқылы ақпаратты қатарластыра өңдеуді қамтамасыз ететін, өзара байланысқан ЭЕМ-дер жиынтығы.
Көп машиналық есептеу жүйесі - құрамына бірнеше компьютерлер (ЭЕМ) және барлық ЭЕМ-нің біртұтастығын қамтамасыз ететін компьютерлер байланысының бағдарламалық және аппараттық құралдары кіретін есептеу кешені. Әрбір ЭВМ өзінің операциялық жүйесінің басқаруымен жұмыс істейді.
Көп санашықты (көппроцессорлық) есептеу жүйесі (Multiprocessing system). Оның құрамына (ақпарат және басқару жағынан өзара байланысқан) бірнеше процессор кіреді. Көппроцессорлық жүйеде есептеу жүктемесін процессорлар арасында бөліп-таратып отыратын, барлық процессорларға ортақ операциялық жүйе болады. Жеке процессорлар арасындағы өзара әрекеттестік ең қарапайым тәсіл (ортақ жедел жады) арқылы жүзеге асырылады. Сонымен қатар, барлық шеткері құрылғылар да жүйенің процессорларына ортақ болып табылады. Жүйенің барлық бөлшектері, әдетте, бір немесе бір-біріне жақын орналасқан бірнеше ғимараттарда орналасады.
Есептеу желілері - бөлініп-таралған есептеу жүйелерінің жекеше түрі.
2. Есептеуіш машинаның есептеуінің негізгі үлгілері

Қазіргі уақыттағы жоғары өнімділікті есептеу жүйелерінің дамуы негізгі төрт бағытта жүріп жатыр.
Векторлық-конвейерлік компьютерлер. Мұндай машиналардың екі ерекшелігі - конвейерлік функционалдық құрылғылар және векторлық командалардың жиыны. Дәстүрлі келістен айырмашылығы - векторлық командалар тәуелсіз деректердің бүтін массивтерімен операция жасайды, ал бұл болса, қол жетерлік конвейерлерді тиімді жүктемелеуге мүмкіндік береді, яғни А=В+ Скомандасы (екі санды емес) екі массивті қосуды білдіре алады. Бұл бағыттың жүзеге асырылу мысалдары ретінде CRAY векторлық-конвейерлік жүйелерін (мәселен CRAY EL, CRAY J90, CRAY T90, т.б) атап кетуге болады.
Бөлінген-таралған жадылы жаппай қатарластықты жүйелер. Мұндай (Massivaly Parallel Processing, MPP-жүйесі деп аталатын) жүйелердің құрамына көптеп шығарылатын шағынпроцессорлар, кішігірім жады, бірнеше еңгізу-шығару құрылғысы кіреді және олар арнайыланған байласумен (қатынастық ортамен) өзара біріктірілелі. МРР-жүйесінің барлық жүйеге логикалық ортақ, бірақ физикалық бөлінген-таралған жадысы болады. Негізгі ерекшеліктері - шексіз масштабталулық қасиеті, яғни қажет болған жағдайда жүйенің өнімділігін арттыру оның процессорының санын көбейту арқылы жүзеге асырылады, т.с.с. МРР-жүйесінің мысалдары ретінде мына жүйелерді атап кетуге болады: ІВМ SP, RM 1000, SGI Origin 3000, HP Superdome, Parsytec, т.б. Бұл жүйелердің қатарына компьютерлер желісін де қосуға болады.
Ортақ жадылы қатарлас жұмыс істейтін жүйелер. Мұндай жүйелер екі және одан көп процессордан тұрады, барлық процессорлар біртұтас ортақ жадыда сақталатын деректермен жұмыс істей алады. Жүйенің барлық бөліктерін біріктіру үшін жүйелік құрсым (bus) немесе коммутатор пайдалануға болады. Осындай ортақ жадылы жүйелердің негізгі жағымсыз жағы - ортақ жадыға қатынас құра алатын процессорлар санының (техникалық себептер салдарынан) шектеулі болуы. Осы бағыттағы есептеу жүйелеріне қазіргі замандағы симметриялықкөппроцессорлық жүйелер (Symmetrical Multi-Processing, SMP-жүйелері) жатады. Мәселен, CS 6400, RM 600E, Ultra Enterprise 10000, AlphaServer ES40, AlphaServer GS, Escala, Sun Fire 15K, т.б.
Соңғы бағыт, дәлірек айтсақ, өзінше дербес бағыт емес, алдыңғы үшеуінің қисындасуы болып табылады. Бірнеше (дәстүрлі немесе векторлық-конвейерлік) процессорлардан және оларға ортақ жадыдан есептеу түйіні құрылады да бірнеше түйін жоғары жылдамдықтары арналар арқылы біріктіріледі. Мұндай сәулет кластерлік деп аталады. Осылайша CRAY SV1, Exemplar SPP-2000X, NEC SX-5, AlphaServer SC, т.б. сияқты жүйелер құрылған. Көбінесе бұларды МРР-жүйелеріне жатқызады. Қазіргі кезде осы бағыт жоғарғы өнімділікті компьютерлер құрастыруының ең болашағы бар жолы болып табылады.
Осы бағыттағы келесі бір жол - бірпроцессорлы компьютер, екі немесе төртпроцессордан тұратын кішігірім SMP-серверлерін белгілі бір есепті шешу үшін желі арқылы біріктірілген компьютерлер жиынтығын (есептеу кластерлерін) пайдалану. Осындай алғашқы кластерлер 10-мегабиттік Ethernet, SCI, Myrinet, cLAN, ServerNet, т.б. технологиялары қолданылады. Есептеу кластерлерінің мысалдары: Beowuif кластері, Avalon суперкомпьютері Chiba City, НИВЦ, т.б.
Осы бағыттың тағы бір жалғасы - бүгінгі күні қуаттары толық пайдаланылмай, бос тұрған компьютерлерді біріктіріп, өте үлкен есептеу қуаттарын жинақтау. Метакомпьютингтің (metacomputing) мақсаты Интернетке қосылған, әлемде таралған компьютерлерді және үлкен қуатты шеткері құрылғыларды метакомпьютергебіріктіретін бағдарламалық қамтама жасау болып табылады. Мәселен, Condor және Globus жүйелерін қолданған есептеу кластері.
СуперЭЕМ, суперкомпьютер (supercomputer)деп дәл осы шақтағы ең қуатты, ең жоғары өнімділігі бар компьютерлерді атайды. Дәлірек айтсақ: суперкомпьютер - бұл қазіргі кездегі тек ең жоғары өнімділікті ғана емес, сонымен бірге ең үлкен көлемді жедел және дискілік жадысы бар көппроцессорлық компьютерлер.

3. Операцияларды қатарластыра орналастыру. Жасанды қатарластық.
Жалпы түрлі қатарластық құрылым
Ағындар арасындағы әрекеттестік жиілігінің айтарлықтай аруы алгоритмдік құрылымның сипатын өзгертеді, яғни ол жалпы түрлі қатарластық құрылымға түрленеді. Бұл құрылымның қатарластыра есептеуді ұйымдастыру мен өңдеу жылдамдығын арттыру мумкіншілігі өте зор.
Қатарластыра өңдеу. Егер белгілі бір құрылғы бір операцияны 1 уақыт бірлігінде орындайтын болса, онда ол 1000 операцияны 1000 уақыт бірлігі (Т) ішінде орындап болады. Егер жұмысты бір уақытта бір-бірінен тәуелсіз орындайтын 5 құрылғы бар деп есептесек, онда осы 5 құрылғыдан құралған жүйе сол мың операцияны енді 200 уақыт бірлігінде орындай алады. Осылайша, р құрылғыдан тұратын жүйе сол жұмысты 1000р уақыт бірлігінде орындайды. Әрине, бұл келтірілген мысалдардағы сияқты өңдеу уақытының тура Тр болатыны практика жүзінде әрдайым сақталмайды.
Қатарластыра есептеуді ұйымдастырудың төрт деңгейін ажыратады (20):
а) тапсырмалар қатарластығы - әрбір процессор (басқалардан тәуелсіз) жеке шығарылмалық есеппен жүктемелінеді. Мұндай қатарластыққа жәй пайдаланушыларға қарағанда жүйелік әкімшілер мүдделі;
б) бағдарлама деңгейіндегі қатарластық - есептеу бағдарламасы әр түрлі процессорларда бір уақытта орындалуы мүмкін бөліктерге бөлінеді;
в) командалар қатарластығы - әдетте төменгі деңгейде жүзеге асырылады (бұл, мәселен, конвейерлер, т.б.);
г) машиналық сөздер және арифметикалық операциялар деңгейіндегі қатарластық - кейбір жағдауларда, мәселен, екі операндты қосу олардың екілік разрядтарын бір уақытта қосындалу арқылы орындалады.
Қазіргі кезде кез келген компьютердің сәулетінде қатарластық кездеседі. Pentium III, PA-8700, MIPS R1 4000, E2K, Power 3, т.б. шағын процессорының қайсысында болса да қатарластыра өңдеудің әйтеуір бір түрі пайдаланылады. Қатарластық идеясы ертеректе пайда болған. Басында олар тек кейбір компьютерлерде ғана ендірілген болатын. Содан кейін технологияны меңгеруе және өндіру бағасының арзандауына байланысты олар орта сыныптық компьютерлерде қолданыла бастады, ақыры, бүгінгі күнде олар толық көлемде жұмыс стансалары мен дербес компьютерлерде жүзеге асырылып жатыр.
Жады иерархиясының қатарластыққа тікелей қатысы жоқ, бірақ та ол компьютердің өнімділігін арттыру үшін өте маңызды ерекшеліктеріне жатады. Жады иерархиясы процессордың жұмыс істеу жылдамдығы мен жадыдан оқу уақыты арасындағы айырмашылықты бәсеңдетуге мүмкіндік береді. Жадының негізгі деңгейлері: регистрлер, бүркем-жады, жедел жады, дискілік жады. Жадыдан оқу уақыты дискілік жадыдан бастап регистрлікке қарай кемиді, ал бір сөзге (байтқа) шаққандағы бағасы өсе береді. Қазіргі кезде осындай иерархия тіпті дербес компьютерлерде де қолданыс тапқан.
Қатарластыра орындауға болатын бағдарламаны жазу үшін, алдымен оның ішіндегі әртүрлі процессорларда, функционалдық құрылғыларда немесе конвейердің әртүрлі сатысында бір уақытта есептеуге жарайтын бөліктерді анықтап алу керек. Бағдарламаның бөліктерге бөліну мүмкіндігі ондағы ақпараттық тәуелділіктердің бар-жоқтығы бойынша анықталады. Егер бір операцияның (бұл жерде операция деп жеке операторды немесе коданың ірілеу бөлшектерін түсінуге болады) орындалу нәтижесі екіншісінде аргумент ретінде қолданылатын болса, онда бағдарламаның екі операциясы ақпаратты түрде тәуелді деп аталады. Олай болса, бағдарламаны қатарластыра орындауға болатын түрге жеткізу үшін, оның ішіндегі ақпараттық түрде тәуелсіз операцияларды табу керек, одан кейін оларды есептеу құралдары арасында бөліп орналастыру қажет, олардың уақыт үйлесімдірілуін қамтамассыз ету керек.
Жасанды қатарластық. Берілген есеп бастапқы қойылымында шектес операциялар жиынтығының, тәуелсіз тармақтар, обьектілер жиынтығының қатарластығының біреуіне де жатпайтын болуы мүмкін. Бұл жағдайда жасанды қатарластық алу мақсатымен оны түрлендіру қажеттігі туады.

4. Табиғи және обьектілер жиынтығының қатарластығы.
Қатарластыра өңдеу. Егер белгілі бір құрылғы бір операцияны 1 уақыт бірлігінде орындайтын болса, онда ол 1000 операцияны 1000 уақыт бірлігі (Т) ішінде орындап болады. Егер жұмысты бір уақытта бір-бірінен тәуелсіз орындайтын 5 құрылғы бар деп есептесек, онда осы 5 құрылғыдан құралған жүйе сол мың операцияны енді 200 уақыт бірлігінде орындай алады. Осылайша, р құрылғыдан тұратын жүйе сол жұмысты 1000р уақыт бірлігінде орындайды. Әрине, бұл келтірілген мысалдардағы сияқты өңдеу уақытының тура Тр болатыны практика жүзінде әрдайым сақталмайды.
Объектілер жиынтығының қатарластығы. Табиғи қатарластықтың бір түрі. Есеп әр түрлі, бірақ біртектес объектілер жайлы ақпаратты бір бағдарлама арқылы өңдеуге келтіріледі. Мысалы: ұшып бара жатқан аппараттар (ұшақ па, зымыран ба бәрібір) жайындағы деректер бірдей бағдарламамен өңделеді.
Тәуелсіз тармақтар қатарластығы. Күрделі есеп шешуге арналған бағдарламаның ішінен, кейбір кезеңдерге тәуелсіз тармақтар бөлініп шығады. Тиісті есептеу құралдары болған жағдайда, оларды қатарластыра орындауға болады. Тәуелсіз тармақтар болуы үшін 4 шарт орындалуы керек:
- олардың арасында функционалдық тәуелсіздік болуы керек. Х тармағының шықпа параметрі Ү тармағының кірме параметрі болмауы керек;
- олардың арасында жады жағынан тәуелдік болмауы керек. Олар деректер жазу үшін, екеуі де жадының бір ұяшығын пайдаланбауы керек;
- Олар бағдарлама жағынан бір-біріне тәуелсіз болуы керек. Екі тармақ жеке-жеке бағдарлама немесе микробағдарлама ретінде болуы мүмкін;
- олар басқару жағынан бір-бірінен тәуелсіз болуы керек. Ү тармағының орындалу шарты, Х тармағы орындалған кезде пайда болатын белгілерге тәуелді болмауы керек.
Тәуелсіз тармақтар қатарластығы ақпарат өңдеудегі қатарластықтың ең көп таралған түрлерінің бірі болып саналады. Бұл қатарластықтың объектілер жиынтығының қатарластығының өзгешелігі 3-ші шартта. Шынында да біртектес объектілер жиынтығын тәуелсіз тармақтар деп санауға болмайды. Өйткені біртектес объектілерді өңдеу бәріне ортақ бір бағдарлама бойынша жүргізіледі.
Жасанды қатарластық. Берілген есеп бастапқы қойылымында жоғарыда айтылған қатарластықтың біреуіне де жатпайтын болуы мүмкін. Бұл жағдайда жасанды қатарластық алу мақсатымен оны түрлендіру қажеттігі туады.
Қатарластыра есептеуді ұйымдастырудың (яғни қатарластықтың) төрт деңгейін ажыратады (20):
а) тапсырмалар қатарластығы - әрбір процессор (басқалардан тәуелсіз) жеке шығарылмалық есеппен жүктемелінеді. Мұндай қатарластыққа жәй пайдаланушыларға қарағанда жүйелік әкімшілер мүдделі;
б) бағдарлама деңгейіндегі қатарластық - есептеу бағдарламасы әр түрлі процессорларда бір уақытта орындалуы мүмкін бөліктерге бөлінеді;
в) командалар қатарластығы - әдетте төменгі деңгейде жүзеге асырылады (бұл, мәселен, конвейерлер, т.б.);
г) машиналық сөздер және арифметикалық операциялар деңгейіндегі қатарластық - кейбір жағдауларда, мәселен, екі операндты қосу олардың екілік разрядтарын бір уақытта қосындалу арқылы орындалады.
Қазіргі кезде кез келген компьютердің сәулетінде қатарластық кездеседі. Pentium III, PA-8700, MIPS R1 4000, E2K, Power 3, т.б. шағын процессорының қайсысында болса да қатарластыра өңдеудің әйтеуір бір түрі пайдаланылады. Қатарластық идеясы ертеректе пайда болған. Басында олар тек кейбір компьютерлерде ғана ендірілген болатын. Содан кейін технологияны меңгеруе және өндіру бағасының арзандауына байланысты олар орта сыныптық компьютерлерде қолданыла бастады, ақыры, бүгінгі күнде олар толық көлемде жұмыс стансалары мен дербес компьютерлерде жүзеге асырылып жатыр.
5.Тәуелсіз тармақтар және шектес операциялар қатарластығы

Қатарластыра өңдеу. Егер белгілі бір құрылғы бір операцияны 1 уақыт бірлігінде орындайтын болса, онда ол 1000 операцияны 1000 уақыт бірлігі (Т) ішінде орындап болады. Егер жұмысты бір уақытта бір-бірінен тәуелсіз орындайтын 5 құрылғы бар деп есептесек, онда осы 5 құрылғыдан құралған жүйе сол мың операцияны енді 200 уақыт бірлігінде орындай алады. Осылайша, р құрылғыдан тұратын жүйе сол жұмысты 1000р уақыт бірлігінде орындайды. Әрине, бұл келтірілген мысалдардағы сияқты өңдеу уақытының тура Тр болатыны практика жүзінде әрдайым сақталмайды.

Объектілер жиынтығының қатарластығы. Табиғи қатарластықтың бір түрі. Есеп әр түрлі, бірақ біртектес объектілер жайлы ақпаратты бір бағдарлама арқылы өңдеуге келтіріледі. Мысалы: ұшып бара жатқан аппараттар (ұшақ па, зымыран ба бәрібір) жайындағы деректер бірдей бағдарламамен өңделеді.
Тәуелсіз тармақтар қатарластығы. Күрделі есеп шешуге арналған бағдарламаның ішінен, кейбір кезеңдерге тәуелсіз тармақтар бөлініп шығады. Тиісті есептеу құралдары болған жағдайда, оларды қатарластыра орындауға болады. Тәуелсіз тармақтар болуы үшін 4 шарт орындалуы керек:
- олардың арасында функционалдық тәуелсіздік болуы керек. Х тармағының шықпа параметрі Ү тармағының кірме параметрі болмауы керек;
- олардың арасында жады жағынан тәуелдік болмауы керек. Олар деректер жазу үшін, екеуі де жадының бір ұяшығын пайдаланбауы керек;
- Олар бағдарлама жағынан бір-біріне тәуелсіз болуы керек. Екі тармақ жеке-жеке бағдарлама немесе микробағдарлама ретінде болуы мүмкін;
- олар басқару жағынан бір-бірінен тәуелсіз болуы керек. Ү тармағының орындалу шарты, Х тармағы орындалған кезде пайда болатын белгілерге тәуелді болмауы керек.
Тәуелсіз тармақтар қатарластығы ақпарат өңдеудегі қатарластықтың ең көп таралған түрлерінің бірі болып саналады. Бұл қатарластықтың объектілер жиынтығының қатарластығының өзгешелігі 3-ші шартта. Шынында да біртектес объектілер жиынтығын тәуелсіз тармақтар деп санауға болмайды. Өйткені біртектес объектілерді өңдеу бәріне ортақ бір бағдарлама бойынша жүргізіледі.
Шектес операциялар қатарластығы. Қатарластықтың бұл түрі практикада жиі кездесетін мына жағдайға негізделген: і операциясын орындау мүмкіндігі оның алдындағы (і-1) операциясын орындау кезінде емес, одан ертерек, яғни (і-2) немесе (і-3), т.б. операциясын орындау уақытымен қатар келуі мүмкін. Мұндай жағдайда тиісті құрылымы бар есептеу жүйесінде і операциясын (і-1) операциясымен қатар орындауға болады.

6.Қатарластық деңгейлері

Жалпы түрлі қатарластық құрылым. Ағындар арасындағы әрекеттестік жиілігінің айтарлықтай аруы алгоритмдік құрылымның сипатын өзгертеді, яғни ол жалпы түрлі қатарластық құрылымға түрленеді. Бұл құрылымның қатарластыра есептеуді ұйымдастыру мен өңдеу жылдамдығын арттыру мумкіншілігі өте зор.

Қатарластыра өңдеу. Егер белгілі бір құрылғы бір операцияны 1 уақыт бірлігінде орындайтын болса, онда ол 1000 операцияны 1000 уақыт бірлігі (Т) ішінде орындап болады. Егер жұмысты бір уақытта бір-бірінен тәуелсіз орындайтын 5 құрылғы бар деп есептесек, онда осы 5 құрылғыдан құралған жүйе сол мың операцияны енді 200 уақыт бірлігінде орындай алады. Осылайша, р құрылғыдан тұратын жүйе сол жұмысты 1000р уақыт бірлігінде орындайды. Әрине, бұл келтірілген мысалдардағы сияқты өңдеу уақытының тура Тр болатыны практика жүзінде әрдайым сақталмайды.

Қатарластыра есептеуді ұйымдастырудың төрт деңгейін ажыратады (20):
а) тапсырмалар қатарластығы - әрбір процессор (басқалардан тәуелсіз) жеке шығарылмалық есеппен жүктемелінеді. Мұндай қатарластыққа жәй пайдаланушыларға қарағанда жүйелік әкімшілер мүдделі;
б) бағдарлама деңгейіндегі қатарластық - есептеу бағдарламасы әр түрлі процессорларда бір уақытта орындалуы мүмкін бөліктерге бөлінеді;
в) командалар қатарластығы - әдетте төменгі деңгейде жүзеге асырылады (бұл, мәселен, конвейерлер, т.б.);
г) машиналық сөздер және арифметикалық операциялар деңгейіндегі қатарластық - кейбір жағдауларда, мәселен, екі операндты қосу олардың екілік разрядтарын бір уақытта қосындалу арқылы орындалады.
Тапсырма деңгейіндегі параллелизм - параллелизмнің жоғарғы деңгейі.Мысалы, лаборатория немесе компьютер орталығы берілген уақыт аралығында көптеген есептердіорындайды. Оған үлкен компьютерлік желілерді сатып алу арқылы жетуге болады, кез - келген уақытта көп тапсырма орындалады, және қолданушының кез-келген тапсырмасы басқаларға қарағанда тез орындалмайды.Тапсырма деңгейіндегі параллелизм бір компьютер шегінде бір тапсырманы немесе бірнеше тапсырманың тәуелсіз есептер жиынтығы ретінде өңдей отырып қолданылады. Орталық процессор және енгізу - шығару жүйелері параллель жұмыс і стейді.
Программа деңгейіндегі параллелизмде әрбір программа бөліктерге, оның құраушыларына бөлінеді.
Жалпы, программа деңгейіндегі параллелизм екі әдіспен көрінеді:
● берілген программаның тәуелсіз бөліктердеге бөлу;
● итерациялар арасында ешқандай байланыс жоқ циклің жеке итерацияларын қолдану.
Параллелизмнің бұл түрін процессорлар жиынтығы немесе функциональды модулдер жиынтығын қолдануы мүмкін. Программа деңегейіндегі параллелизмнің көруінуінің қарапайым мысалы: қосындыларын есептеу.
Программаның деңгейіндегі параллелизм - архетектураның төменгі деңгейі және компьютер ұйымдастыру саласына жатады. Параллелизмнің бұл түрін жүзеге асырудың жалпы әдісі - конвейерлер. Бұл жағдайда, жеке командалар қабысуы мүмкін, немесе берілген команда ішкі амалдарға бөлінуі мүмкін, ал ол ішкі амалдар тағы да ішкі амалдарға бөлініп, олар да қабысуы мүмкін.
Арифметикалық және биттік туралау параллелизмі - параллелизмнің ең төменгі деңгейі. Параллелизмнің бұл деңгейі орталық процессордағы арифметикалық логикалық құрылғыға қатысты.
Мысалы, 64 битке қосынды екі түрлі әдісен есептелуі мүмкін:
1. барлық 64 битті бірден қосу (неғұрлым маңызды биттерге тасымал кез-келген екі биттің қосындысының жылдамдығындай есептеуі және болжауы мүмкін);
2. амалы 4 биттік бөлікке және 16 циклдағы толық қосындысын есептеуге болады.

7. Жүйелерді логикалық ұйымдастырудың түрлері

1.Атқаратын міндетіне қарай әмбебап және арнайыланған болып екіге бөлінеді.Әмбебап есептеу жүйелері тізімі шектелмеген,әр түрлі есептер шешуге,ал арнайыланған есептеу жүйелері- белгілі бір топқа жататын есептерді шешеуге арналған.Жүйелер атқаратын міндеттері және қолданылатын элементтік базасы бойынша мынадай сыныптарға жіктеледі:
- сериялық әмбебап шағынпроцессорлардан құрылатын бекітілген құрылымды әмбебап жүйелер;
- орындалатын есептеулерді аппараттық түрде жүзеге асыруға бейімделген бағдарламаланатын құрылымды әмбебап жүйелер;
- белгілі бір есептеулерді орындауға бағдарланған шағынпроцессорлардан құрылатын бекітілген құрылымды арнайыланған жүйелер;
- орындалатын есептеулерді аппараттық-бағдарламалық түрде жүзеге асыруға бейімделген бағдарламаланатын құрылымды арнайыланған жүйелер.
Бекітілген құрылымды әмбебап жүйелер.Бұл сыныптың жүйелері дербес компьютерлер мен жұмыс стансалары жасалынатын шағын процессорлар негізінде құрылады.
Бағдарламаланатын құрылымды әмбебап жүйелер
Мұндай есептеу жүйелері бағдарланатын логикалық интегралдық сұлбалардан(БЛИС)құралады.
Бекітілген құрылымды арнайыланған жүйелер
Кейбір өзекті мәселерді шешудің мағыздылығы арнайыланған есептеу жүйелерін құруды талап етеді.
Бағдарламаланатын құрылымды арнайыланған жүйелер
Кез келген сұлбаны жүзеге асыра алатын қабілеті болатындықтан БЛИС,қатқыл логикаға қарағанда,пайдаланылатын вентилге шаққанда үлкенірек ауданды қамтиды.
2.Командалар мен деректер ағынының түрі бойынша жіктеу тәсілә есептеу жүйелерінің жіктелігінің ең бір әмбебап тәсілі болып саналады.Бұл жітеу сұлбасын 1972 жылы Майкл Флинн (Flynn)ұсынған.Оның негізіне ағын ұғымы салынған.Ағын деп процессорда өнделетін элементтер,командалар немесе деректер тізбегін айтады.Бұл жіктеу жүйесі командалар ағынының және деректер ағынының түрлері(саны)бойынша жүргізіледі.Флинн жіктелігінде есептеу жүйелерін мынадай 4 сыныпқа бөлуге болады:
ЖКЖД (SISD- Single Instruction Stream-Single Data Stream)- жеке ағынды командалар және жеке ағынды деректері бар есептеу жүйелері
Бұл - әрбір сәтте жадыдан келіп түскен жеке деректердің бір элементімен тек бір (жеке)команда ғана орындалатын тізбектілі компьютерлік жүйелер
ЖККД(SIMD-Single Instruction Stream-Multiple Data Stream)-жеке ағынды командалар және көптік ағынды деректері бар есептеу жүйелері
Бұл сыныпқа ассоциативті,матрицалық,векторлық жүйелер жатады.
ККЖД (MISD) - көптік ағынды командалары және жеке ағынды деректері бар есептеу жүйелері.Бұл жүйелер бір-бірімен байласқан процессорлар тізбегінен тұрады.
КККД (MIMD) - көптік ағынды командалары және көптік ағынды деректері бар есептеу жұйелері.
3. Жады ұйымдастыру түрі бойынша есептеу жүйелері симметриялық көппроцессорлық жүйе (SMP) және жалпы қатарластық жүйе (MPP) деп екіге бөлінеді. [4, 14, 16]. Қатарлас жұмыс істейтін жүйелер көппроцессорларды біріктіру негізінде құрылады.
4. Қатарластық және конвейерлендіру дәрежесі (1977жылы Хандлер ұсынған эрлангерлік сұлба) бойынша есептеу жүйелері абстракцияның 3 деңгейінде жіктелед[20]і: бағдарламаүдеріс орындалуу деңгейі, команда орныдалу деңгейі және ішкомандалар деңгейі (разряд-разряд бойынша өңдеу деңгейі).

8. Жеңіл байланысты ағындар жиынтығы

Операцияларды қатарластыра орындау арқылы есептеуді жылдамдату үшін, құрылымы командалардың жеңіл байланысты ағындар жиынтығы ретінде берілген алгоритмдерді де пайдалануға болады. Бұл кезде бағдарлама араларында аздаған өзара байланысы бар бірнеше тізбекті үдерістерге бөлініп кетеді. Әрбір үдеріс керек уақытта басқа процессорлармен әрекеттесе алатын жеке процессорда орындалады. Алгоритмдік құрылымның осындай ерекшеліктерін қанағаттандыратын есептеу жүйесі көппроцессорлық жуйелер болып табылады. Уақытуйлесімдірудің және үдерістер арасындағы өзарабайланыстың тетіктері көпроцессорлық жуйелердің негізгі элементтері болып саналады. Аталған тетіктерды ортақ жадыны қолданатын және хабар алмасу арқылы жұмыс істейтін тетіктер деп екіге бөлуге болады.
Ортақ жады негізінде жасалған жуйе тезірек істейді, бірақ оны жүзеге асыру үшін әрбір процессор ортақ жадыға қатынас құра алуы керек, ал бұның өзі процессорлар санына шектеу қоюға алып келеді. Үдерістер арасында деректер алмастыру және уақытуйлесімдіру қажеттілігі сирек болған кезде, көппроцессорлық жүйелердің екінші түрі қолданылады. Бұл екі тәсілдің негізгі айырмашылықтары жады ұйымдастыру ерекшеліктері мен қатынастық құрылғыларының өткізу қабілетінде.
Ортақ жадыны қолданатын тетіктер құрылымда жады барлық процессорларға ортақ. Соның себебінен қатынастық құрылғыда және жадыға қатынас құру кезінде кідіріс болады. Осы кідірістерді кеміту үшін қатынастық құрылғы жоғары жылдамдықты, ал жады қақтығыс саны аз болатындай етіліп ұйымдастырылуы керек. Қатынастық құрылғының матрицалық коммутатор, мультиплекттік құрсым, Омега-желі, Дельта-желі және жоғары қабілеттікті деректер манипуляторы сияқты турлері бар. Олардың өткізу қабілеті, кідіріс мөлшері және бағалары әр түрлі болады.
Коммутатордың өткізу қабілеттігіне қойылатын талаптарды жеңілдету жәе жадыға қатынас құру кезіндеги қақтығыстардың санын азайту жолдарының бірі - жоғары шапшаңдылыкты бүркем-жадыны қолдану.
Деректер ағындары арасындағы әрекеттестікті хабар алмасу негізінде ұйымдастыру көп процессоры бар жуйелерге арналған. Қатынастық құрылғылар ретінде желілер қолданады. Бір процессордан екінші процессорға ақпарат тасымалдау жолы аралық процессорлар арқылы өтеді. Осындай желілердің "сақина" тәрізді түрі, процессорлардың екі өлшемді матрицасы, гиперкубтық құрылым және олардың әр түрлі варианттары бар.

9.Жалпы түрлі қатарластық құрылым

Ағындар арасындағы әрекеттестік жиілігінің айтарлықтай аруы алгоритмдік құрылымның сипатын өзгертеді, яғни ол жалпы түрлі қатарластық құрылымға түрленеді (1.1г-сурет). Бұл құрылымның қатарластыра есептеуді ұйымдастыру мен өңдеу жылдамдығын арттыру мумкіншілігі өте зор. Бірақ уақытуйлесімдіру және операцияларды орындау тәртібін анықтау күрделі мәселе болып табылады.
Командалардың орындалу тәртібін басқарудың екі тетігі бар: белгілер ағыны бойынша басқару және деректер ағыны бойынша басқару.
Екі тәсілде де есептеудің граф-үлгісі жасалынады. Белгілер ағыны бойынша басқару тетігінде операцияның орындалу тәртібін басқару және деректер ағымын басқару үшін екі түрлі граф-үлгі қолданылады. Деректер ағыны бойынша басқару тетігінде тек бір граф-үлгі пайдаланылады. Себебі командарадың орындалуы операндтың дайын болуымен байланысты шешіледі. Екінші түрі көп таралған. Бұлар көбінесе ағынлық есептеу машиналарында қолданылады.
Қатарластыра өңдеу. Егер белгілі бір құрылғы бір операцияны 1 уақыт бірлігінде орындайтын болса, онда ол 1000 операцияны 1000 уақыт бірлігі (Т) ішінде орындап болады. Егер жұмысты бір уақытта бір-бірінен тәуелсіз орындайтын 5 құрылғы бар деп есептесек, онда осы 5 құрылғыдан құралған жүйе сол мың операцияны енді 200 уақыт бірлігінде орындай алады. Осылайша, р құрылғыдан тұратын жүйе сол жұмысты 1000р уақыт бірлігінде орындайды. Әрине, бұл келтірілген мысалдардағы сияқты өңдеу уақытының тура Тр болатыны практика жүзінде әрдайым сақталмайды.
Объектілер жиынтығының қатарластығы. Табиғи қатарластықтың бір түрі. Есеп әр түрлі, бірақ біртектес объектілер жайлы ақпаратты бір бағдарлама арқылы өңдеуге келтіріледі. Мысалы: ұшып бара жатқан аппараттар (ұшақ па, зымыран ба бәрібір) жайындағы деректер бірдей бағдарламамен өңделеді.
Тәуелсіз тармақтар қатарластығы. Күрделі есеп шешуге арналған бағдарламаның ішінен, кейбір кезеңдерге тәуелсіз тармақтар бөлініп шығады. Тиісті есептеу құралдары болған жағдайда, оларды қатарластыра орындауға болады. Тәуелсіз тармақтар болуы үшін 4 шарт орындалуы керек:
- олардың арасында функционалдық тәуелсіздік болуы керек. Х тармағының шықпа параметрі Ү тармағының кірме параметрі болмауы керек;
- олардың арасында жады жағынан тәуелдік болмауы керек. Олар деректер жазу үшін, екеуі де жадының бір ұяшығын пайдаланбауы керек;
- Олар бағдарлама жағынан бір-біріне тәуелсіз болуы керек. Екі тармақ жеке-жеке бағдарлама немесе микробағдарлама ретінде болуы мүмкін;
- олар басқару жағынан бір-бірінен тәуелсіз болуы керек. Ү тармағының орындалу шарты, Х тармағы орындалған кезде пайда болатын белгілерге тәуелді болмауы керек.
Шектес операциялар қатарластығы. Қатарластықтың бұл түрі практикада жиі кездесетін мына жағдайға негізделген: і операциясын орындау мүмкіндігі оның алдындағы (і-1) операциясын орындау кезінде емес, одан ертерек, яғни (і-2) немесе (і-3), т.б. операциясын орындау уақытымен қатар келуі мүмкін. Мұндай жағдайда тиісті құрылымы бар есептеу жүйесінде і операциясын (і-1) операциясымен қатар орындауға болады.
Жасанды қатарластық. Берілген есеп бастапқы қойылымында жоғарыда айтылған қатарластықтың біреуіне де жатпайтын болуы мүмкін. Бұл жағдайда жасанды қатарластық алу мақсатымен оны түрлендіру қажеттігі туады.
Қатарластыра есептеуді ұйымдастырудың (яғни қатарластықтың) төрт деңгейін ажыратады (20):
а) тапсырмалар қатарластығы - әрбір процессор (басқалардан тәуелсіз) жеке шығарылмалық есеппен жүктемелінеді. Мұндай қатарластыққа жәй пайдаланушыларға қарағанда жүйелік әкімшілер мүдделі;
б) бағдарлама деңгейіндегі қатарластық - есептеу бағдарламасы әр түрлі процессорларда бір уақытта орындалуы мүмкін бөліктерге бөлінеді;
в) командалар қатарластығы - әдетте төменгі деңгейде жүзеге асырылады (бұл, мәселен, конвейерлер, т.б.);
г) машиналық сөздер және арифметикалық операциялар деңгейіндегі қатарластық - кейбір жағдауларда, мәселен, екі операндты қосу олардың екілік разрядтарын бір уақытта қосындалу арқылы орындалады.
Қазіргі кезде кез келген компьютердің сәулетінде қатарластық кездеседі. Pentium III, PA-8700, MIPS R1 4000, E2K, Power 3, т.б. шағын процессорының қайсысында болса да қатарластыра өңдеудің әйтеуір бір түрі пайдаланылады.
қатарластық идеясы ертеректе пайда болған. Басында олар тек кейбір компьютерлерде ғана ендірілген болатын. Содан кейін технологияны меңгеруе және өндіру бағасының арзандауына байланысты олар орта сыныптық компьютерлерде қолданыла бастады, ақыры, бүгінгі күнде олар толық көлемде жұмыс стансалары мен дербес компьютерлерде жүзеге асырылып жатыр.

10.Параллель есептеу жүйелері элементтері арасындағы байланыс

Қазіргі таңда əр түрлі таратылған есептеу жүйелері бар. Таратылған есептеу жүйелері жəнепараллельді есептеу жүйелері терминдерін бір-бірінен ажырату қиындық тудырып жатады. Параллельді жүйелер термині əдеттесуперкомпьютерлердің көп процессорлы архитектура екендігін ерекшелеу үшін қолданылады.Қазіргі заманауи параллельді компьютерлер архитектурасының негізгі класстары деп:
-SMP- симметриялы мультипроцессорлық жүйелер. Симметриялық мультипроцессорлеу - екі немесе одан дакөпбірдей жалпы жадыға қосылатын көп процессорлы компьютерлер архитектурасы. Қазіргі таңда көп процессорлы жүйелердің көпшілігіSMP архитектурасын қолданады.
-MPP - массивті-параллельдік жүйелер. Бұл архитектураның негізгі ерекшелігі жады физикалық тұрғыда бөлінген.Аталған жағдайда жүйежеке модульдерден, процессорлардан, амалдық жадының жергілікті банкінен, тасымалдаушы процессорлардан немесе желілік адаптерлерден, кейде қатты дискілер жəненемесе енгізушығару құрылғыларынан құрастырылады.
Мəні жағынан, мұндай модульдер толық функционалдыкомпьютерлер болады. Модульдер арнайы коммуникациялық каналдармен байланыстырылады;
- NUMA - жадыға біркелкі емесқатынаужүйелері.NUMA жүйесі - бірнеше процессорлық элементтерді өзінің жедел жадысынажергілікті блоктарын, сонымен қатар жалпы блок жедел жадысының барлық процессорларынқосатынбірнеше бір тектінегізгі модульдерден тұрады. Осылайша барлық жедел жадыфизикалық тұрғыда процессорлық элементтер арасында таратылған, бірақ логикалық тұрғыдан бірыңғай адрестік кеңістікте тұтас болып саналады. Физикалық тұрғыдан бөлу себепті жадыныңжалпы блогына жəне басқа процессорлық элементтердің жергілікті жады блоктарына қатынауына қарағанда процессорлық элементтің жеке жергілікті жадыға қатынауы бірнеше ретке жылдам болады. NUMA жүйесі - масштабтаудың өте жақсы мүмкіндіктеріне ие. Процессорлық элементтер саны бірнеше мыңға жетуі мүмкін;
-PVP - параллельді-векторлық жүйелер. PVP жүйесінің негізгі белгілері конвейерлі функционалды құрылғыларда тиімді орындалатын, тəуелсіз мəліметтер векторларының бір типті өңделу командалары ретінде қарастырылатын, арнайы векторлы-конвейерлік процессорлардың қатысуы болып табылады.Бірнеше мұндай процессорлар (1-16) көп процессорлы конфигурация аумағында жалпы жадымен (SMP ұқсас) бір уақытта жұмыс жасайды. Бірнеше түйін коммутатор көмегімен біріктірілуі мүмкін. Векторлы форматта мəліметтер скалярлыға қарағанда жылдамырақ берілетіндігіне байланысты деректер ағындарының арасында өзара əрекеттесу мəселеcі параллельдеу маңыздылығын жоғалтады;
-кластерлер - MPP- дің арзан нұсқасы ретінде қолданылады. Түйіндеріретінде серверлер, жұмысстанцияларыжəнедербес компьютер болуымүмкін. Түйіндерді байланыстаруды стандартты желілік технологиялардың бірі қолданылады. Кластерлеу аппараттық қамтама операциялық жүйелер, утилиттік программалар, басқару жүйесі жəне қосымшаларды қоса алғанда компьютерлік жүйелердің əр түрлі деңгейлерінде жүзеге асады

11. Статикалық сызба құрылымдар.
Қатынас желілері сызба-құрылымының екі түрі бар - стаикалық және динамикалық. Статикалық желі кезінде барлық байласулар бекітілген, ал динамикалық желінің процессораралық байласуларында ауыстырып-қосқыштар қолданылады. Желілердің бірінші түрі құрылымы және деректер алмастыру ерекшеліктері белгілі есептерді шешу үшін ыңғайлы. Динамикалық байласулар әмбебабтылау, бірақ олар қымбаттау және оларды жузеге асыру күрделірек.
Статикалық сызба-құрылымдар
Жеке құрсым(bus) арқылы байластыру ең қарапайым және арзан болып келеді (1.3 сурет). Оның ең басты кемшілігі - әрбір уақытта тек бір-ақ деректеркомандалар жіберу мүмкіндігі. Өткізу қабілеті құрсымға байласу тәсілі тек оңшақты процессорлардан тұратын жуйелерде қолдануға жарайды.
Жоғары өнімді құрсымдарға арналған SCI (Scalable Coherent Interface - масштабталынатын конгереттік интерфейс) деп аталатын IEEE P896 стандарты құрсымның жұмыс істеу жылдамдығының нашарлығына байланысты мәселені шешуге мүмкіндік береді, бірақ бұл құрылғының ұйымдасымы қарапайым құрсымға қарағанда күрлелірек болып келеді.
Байласудың тиімділеу болып табылатын басқа бір тәсілі - бірөлшемді тор. Бұл кезде әрбір элементтің көршілерімен екі байланысы, ал шектес элементтердің - бір-бір байланысы бар болады (1.4 сурет). Егер бірөлшемді тордың ұштарын тұйықтасақ, онда "сақина" сызба-құрылым алынады.
Екіөлшемді тор.1.5 - суретте процессорларды жалпақ тор түрінде байластыру сұлбасы келтірілген.
Екіөлшемді тор жақгы шапшаңдылықты қамтамасыз ете алады. Процессорлық элементтер арасында деректер тасымалдауды қамтамасыз ету үшін деректер жіберілетін бағдарғыны анықтап алу қажет. Өлшемі (n x n) торда деректер тасымалдау үшін барынша көп болғанда 2(n-1)аралық түйіндер керек болады.
Мәселен, 16 процессорлық SMP-жуйесінде екі процессор арасындағы барынша көп ара қашықтық 2х(4-1) = 6 тең болар еді. Теория бойынша егер процессорлар арасындағы барынша улкен ара қашықтық төрттен артық болса, онда мұндай жуйе тиімді істей алмайды. Сондықтан, 16 процессорды байластыру үшін жалпақ сұлбаны пайдалану тиімді емес.
Негізінде ең тиімді байласу пішімі - бетінің ең аз ауданында барынша көп көлемі бар пішім. Үшөлшемдікеңістікте осындай қасиетке шар ие болады. Бірақ бізге түйіндері бар жуйе құру керек болғандықтан шар орнына куб(Егер процессорлардың саны 8 болса) немесе гиперкуб(Егер процессорлардың саны 8-ден көп болса)қолдану қажет. Гиперкуб мөлшерлігі байластыратын процессорладың санына байланысты анықталады. Мысалы, 16 процессорды байластыру үшін 4 өлшемді гиперкуб керек болады. Ондай гиперкуб құру үшін әдеттегі 3 өлшемді куб алып, оны бір бағытта жылжыту керек, одан кейін екі кубтың төбелерін байластыру арқылы өлшемді гиперкуб алынады(1.6 сурет).
Гиперкубтық сәулет есептеу түйіндерін байластыру сызба-құрылымдарының ішіндегі ең тиімделілерінің бірі болып саналады.
Әрбір процессорлық элементте n байласу болады.Бұл жерде де деректері бар дестелерді бағдарғылау қажеттігі туады.Аралық түйіндердің барынша көп саны n-ге (гиперкуб мөшеріне) тең болады. Мәселен,64 процессоры бар жүйеде жіберілген хабар ең көп болғанда 6 аралық түйін арқылы өтіп қабылдаушыға жетеді.Осы мән деректер тасымалдау кезіндегі барынша көп кідірісті анықтайды.Осындай сәулетті ұйымдастыру үшін,есептеу түйіндерінде жеткілікті түрде қатынас арналары болуы қажет. Мысалы, nCUBE2 жүйесінде 13 қатынас арнасы 8192 процессордан тұратын жүйе құруға мүмкіндік берген.
Процессорларды физикалық нөмірлеу екілік санау жүйесінде жазылған көршілес түйіндердің нөмірлері бір-бірінен тек бір битке ғана ажырасатындай етіліп жүргізіледі. Осы биттің нөмірі белгілі бір процессорларды байланыстыратын қатынас арналарының нөмірін бір мағыналы анықтайды.
Сонымен,гиперкубте түйіндерді мекендету үшін әрбір түйінге өзінің идентификациялау нөмірі тағайындалады.Бұл кезде көршілес түйіндердің идентификациялау нөмірлерінің екілік көрсетімдері бір-бірінен тек бір разрядқа
ажыратылады.
12. Есептеу жүйелерінің сәулеті.

Дербес компьютер архитектурасы (Архитектура персонального компыотера; personal computer architecture)- дербес компьютерді құрастырудың жалпы принципі; командалар жүйесі мен мәлімет сақтауды ұйымдастыру, басқа жерге ақпарат жөнелту, енгізу-шығару, басқару құрылгыларын, пайдаланылатын интерфейс құралдарын сипаттау жүйелерінен тұрады.
Негізгі принциптері: Өзінің алдына қойылған тапсырманы орындау үшін компьютер механикалық бөліктердің орын ауыстырылуын, электрондардың, фотондардың, кванттық бөлшектердің ағынын немесе басқа да жақсы зерттелген физикалық құбылыс әсерлерін қолданады. Көбімізге компьютерлердің ең көп таралған түрі -- дербес компьютер жақсы таныс.Компьютер архитектурасы алға қойылған мәселені, зерттеліп отырған физикалық құбылысты максималды айқын көрсетіп, модельдеуге мүмкіндік береді. Мысалы, электрондықағындарбөгеттер салу кезіндегі су ағыныныңүлгісіретіндеқолданылуымүмк ін. Осылай құрастырылған аналогтық компьютерлер XX ғасырдың 60-жылдары көп болғанымен, қазір сирек кездеседі. Қазіргі заманғы компьютерлердің басым бөлігінде алға қойылған мәселе әуелі математикалық терминдерде сипатталады, бұл кезде барлық қажетті ақпарат екілік жүйеде (біржәне ноль ретінде) көрсетіледі, содан кейін оны өңдеу үшін қарапайым логика алгебрасы қолданылады. Іс жүзінде барлықматематикалықесептердібульдік операцияларжиынынаайналдыруғаболаты ндықтан, жылдам жұмыс жасайтын электронды компьютерді математикалық есептердің, сонымен қатар, ақпаратты басқару есептерінің көпшілігін шешу үшін қолдануға болады.Бірақ, компьютерлер кез келген математикалық есепті шешеа лмайды. Компьютер шеше алмайтын есептерді ағылшын математигі Алан Тьюринг сипаттаған болатын. Орындалған есеп нәтижесі пайдаланушыға әртүрлі енгізу-шығару құрылғыларының көмегімен көрсетіледі, мысалы, лампалық индикаторлар, мониторлар, принтерлер және т.б. Компьютер -- жай ғана машина, ол өзі көрсетіп тұрған сөздерді түсінбейді және өз бетінше ойламайды. Компьютер тек қана бағдарламада көрсетілген сызықтар мен түстерді енгізу-шығару құрылғыларының көмегімен механикалық түрде көрсетеді. Адам миы экрандағы көріністі қабылдап, оған белгілі бір мән береді.Компьютер буындары -- сәулеті мен элементтік негізінің түрлері бойынша біріктірілген, тарихи қалыптасқан компьютер топтары. Олар бір-бірінен элементтік негізі, құрылмалы-технологиялық орындалуы, логикалық ұйымдастырылуы, техникалық сипаттамалары, программалық жасақтамалары және пайдаланушы тарапынан компьютермен қатынас құру дөрежесі бойынша ажыратылады.Жүйелік блок - дербес компьютердің ең негізгі құрылғысы. Жүйелік блоктың ішінде жүйелік тақша(аналық плата), процессор, оперативті жад, қатқыл диск, қоректендіру блогы, видеокарта секілді көптеген маңызды құрылғылар орналасады.
Дисплей (монитор) - компьютердің экранына ақпаратты шығаратын құрылғы. Сыртқы пішіні бойынша дисплей кәдімгі түрлі түсті теледидарға ұқсайды, сондықтан оны жиі телевизиялық техникадағыдай монитор деп те атайды.Пернетақта - компьютердің жұмысын басқара отырып, қажетті ақпаратты енгізу үшін қолданылатын құрылғы. Ол әріптің және цифр пернелерінің көмегімен компьютерге кез келген ақпаратты енгізуге мүмкіндік береді. Қазіргі компьютерлердің пернетақтасында 101 немесе 105 перне, ал оң жақ жоғарғы бұрышында жұмыс режимі туралы ақпарат беріп отыратын 3 жарық индикаторы орналасады.Тінтуір, кейде тышқан - графикалық басқару құрылғысы. Тінтуірді кілемшенің үстімен жылжытқанда, экрандағы тышқанның нұсқағышы да сонымен қатар қозғалып, қажетті объектілерді таңдауға мүмкіндік береді.Принтер - ақпаратты қағазға басып шығаратын құрылғы. Принтердің бірнеше түрі: матрицалық, сия бүріккіш, лазерлік, сублимационалдық, жарық диодты (LED) принтерлер бар.Сканер - қағаздағы мәтін мен суретті компьютерге автоматты түрде енгізу үшін қолданылады. Сканер кескінді (суретті, т.б.) машина кодына ауыстырып, компьютердің жадына жазады.
13.Жуан бұтақ сызба құрылымы

Бұтақ сызба-құрылымы бар желінің кез келген екі түйіні бір-ақ жолмен байланысқан болуы керек. Бір түбірден тараған ағаштың бұтақтарына ұқсайды. Бұтақ тәрізді сызба-құрылым жұлдыз және құрсым сызба-құрылымдарын біріктіру негізінде алынады.
Бұтақ тәрізді сызба-құрылым ... жалғасы
Ұқсас жұмыстар
Күнтізбе. Уақытты есептеу жүйелері. Байырғы қазақ күнтізбесі
«КІРІСПЕ. ИНФОРМАТИКА ПӘНІ, ОБЪЕКТІЛЕРІ ЖӘНЕ ОНЫҢ ҚҰРАЙТЫН БӨЛІМДЕРІ.ЕСЕПТЕУ ЖҮЙЕЛЕРІ»
Санақ жүйелері
Сараптау жүйелері
Cанақ жуйелері
Санау жүйелері
SCADA жүйелері
Менеджмент жүйелері
Егіншілік жүйелері
Байланыс жүйелері
Пәндер

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

Байланыс

Qazaqstan
Phone: 777 614 50 20
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