logo

Ko'p yadroli mikroprotsessor arxitekturasi va komponentlari

Загружено в:

08.08.2023

Скачано:

0

Размер:

320.2041015625 KB
Ko'p yadroli mikroprotsessor arxitekturasi va komponentlari
Reja:
Kirish .................................................................................................................................. 2
1. Ko'p yadroli arxitekturaning rivojlanishi ......................................................................... 2
1.1. Ko’p yadroli ta'rifi .................................................................................................................. 2
2. Ko'p yadroli protsessorlar qanday ishlaydi ..................................................................... 4
2.1. Protsessor arxitekturasi va komponentlari ............................................................................. 4
2.2. Asosiy muvofiqlashtirish va boshqarish ................................................................................. 4
3. Ko'p yadroli arxitekturaning afzalliklari va cheklovlari ................................................... 5
3.1. Ishlashning ortishi va parallel ishlov berish ............................................................................ 5
3.2. Masshtablilik va quvvat iste'moli muammolari ...................................................................... 6
4. Ko'p yadroli protsessorlarga misollar ............................................................................. 6
4.1. Intel Core i7 va AMD Ryzen: ................................................................................................... 6
4.2. ARM big.LITTLE: ..................................................................................................................... 7
5. Ko'p yadroli protsessorlarni rivojlantirish istiqbollari ...................................................... 7
5.1. Texnologik tendentsiyalar va muammolar: ............................................................................ 7
5.2. Parallel ishlov berishning muqobil yondashuvlari: ................................................................. 7
Xulosa ................................................................................................................................ 9
Foydalanilgan adabiyotlar va manbalar: .......................................................................... 10 Kirish
Ko'p yadroli mikroprotsessor arxitekturasi va komponentlari
Ko'p   yadroli   mikroprotsessor   arxitekturasi   so'nggi   yillardagi   asosiy
texnologik   yutuqlardan   biridir.   Bu   kompyuter   tizimlarining   ish   faoliyatini
sezilarli   darajada   oshirish   imkonini   beradi   va   hisoblash   vazifalarini   samarali
taqsimlashni   ta'minlaydi.   Ushbu   mustaqil   ishda   biz   ko'p   yadroli
protsessorlarning   asosiy   tamoyillarini,   ularning   afzalliklari   va   cheklovlarini
ko'rib   chiqamiz,   shuningdek,   zamonaviy   ko'p   yadroli   protsessorlarning
misollarini va ularning rivojlanish istiqbollarini ko'rib chiqamiz.
1. Ko'p yadroli arxitekturaning rivojlanishi
1.1. Ko’p yadroli ta'rifi
Kompyuter tizimlarida ko'p yadroli (yoki ko'p yadroli) protsessor parallel
ishlaydigan   bir   nechta   mustaqil   ishlov   berish   yadrolarini   o'z   ichiga   olgan
arxitekturani   anglatadi.   Bunday   tizimdagi   har   bir   yadro   boshqa   yadrolardan
mustaqil   ravishda   ko'rsatmalarni   bajarishi   mumkin,   bu   esa   vazifalarni   parallel
ravishda bajarishga va umumiy ish faoliyatini yaxshilashga imkon beradi.
1.2. Ko’p yadroli protsessorlarning rivojlanish tarixi
Ko'p yadroli protsessorlardan foydalanish g'oyasi bir yadroli protsessorlar
duch   keladigan   jismoniy   cheklovlarga   reaktsiya   sifatida   paydo   bo'ldi.   Bunday
protsessorlar   yuqori   ish   chastotalariga   erishgan   bo'lsa-da,   issiqlik   va   quvvat
iste'moli bilan bog'liq muammolar tufayli soat tezligini yanada oshirish amaliy
bo'lmadi.   Buning   o'rniga   ishlab   chiqarish   korxonalari   mehnat   unumdorligini
oshirishning muqobil usullarini izlay boshladilar.
Birinchi   ko'p   yadroli   protsessorlar   2000-yillarning   boshida   paydo   bo'la
boshladi.   Savdoda   mavjud   bo'lgan   birinchi   ko'p   yadroli   protsessorlardan   biri
2005 yilda taqdim etilgan Intel  Pentium D edi (1-rasm ). U ikkita ishlov berish
yadrosini   o'z   ichiga   olgan   va   an'anaviy   bir   yadroli   protsessorlarga   qaraganda
resurslardan samaraliroq foydalanishni ta'minlagan. 1-rasm.  Intel Pentium D.
Ko'p yadroli protsessorlarni rivojlantirishning keyingi bosqichi  to'rt yoki
undan   ortiq   yadroli   protsessorlarning   paydo   bo'lishi   edi.   2006   yilda   Intel   o'z
ichiga  to'rt   yadroli  Intel   Core  2  Quad  seriyali  protsessorlarini   va AMD   hamda
AMD   Phenom   X4   seriyali   protsessorlarini   taqdim   etdi.   Ushbu   protsessorlar
yanada   ko'proq   ishlov   berish   quvvati   va   yanada   parallel   vazifalarni   bajarish
qobiliyatini ta'minladi.
Vaqt   o'tishi   bilan   ko'p   yadroli   protsessorlar   keng   tarqalgan   va   keng
iste'molchilar  uchun  mavjud  bo'ldi.  Intel, AMD   va  ARM  kabi  ishlab   chiqarish
kompaniyalari   yaxshilangan   arxitektura   va   yaxshilangan   ishlashga   ega   ko'p
yadroli protsessorlarning yangi avlodlarini ishlab chiqishda davom etdilar. Turli
xil sonli yadroli protsessorlar, jumladan sakkiz yadroli, o'n yadroli va hatto o'n
olti yadroli echimlar taqdim etildi.
Ko'p   yadroli   protsessorlarni   ishlab   chiqish   bilan   bir   qatorda,   dasturiy
ta'minot   ham   ko'p   tarmoqlidan   samarali   foydalanish   uchun   moslashishi   kerak
edi. Dasturiy ta'minot ishlab chiquvchilari parallel ishlov berish imkoniyatlarini
hisobga   olishni   va   ko'p   yadroli   tizimlarning   hisoblash   resurslaridan   samarali
foydalana oladigan ilovalarni yaratishni boshladilar.
Hozirgi   vaqtda   ko'p   yadroli   protsessorlar   ish   stoli   va   noutbuk
kompyuterlari, serverlar, mobil qurilmalar va yuqori unumdorlikdagi hisoblash
kabi   turli   sohalarda   keng   qo'llaniladi.   Ko'p   yadroli   arxitekturalarning
rivojlanishi   davom   etmoqda   va   protsessorlarning   kelajak   avlodlari   yanada ko'proq yadrolarni o'z ichiga olishi va murakkab vazifalarni qayta ishlash uchun
yanada yuqori samaradorlikni ta'minlashi kutilmoqda.
2. Ko'p yadroli protsessorlar qanday ishlaydi
2.1. Protsessor arxitekturasi va komponentlari
Ko'p yadroli protsessorlar parallel hisoblashni samarali bajarish imkonini
beruvchi   maxsus   arxitekturaga   ega.   Ular   quyidagi   asosiy   tarkibiy   qismlardan
iborat:
a) Hisoblash   yadrolari:   Ko'p   yadroli   arxitekturadagi   har   bir   protsessor
yadrosi  boshqa  yadrolardan  mustaqil   ravishda  ko'rsatmalarni   bajarish  va
ma'lumotlarni qayta ishlashga qodir bo'lgan mustaqil hisoblash qurilmasi.
Protsessordagi   yadrolar   soni   ikkidan   bir   necha   o'nlab   yoki   undan   ko'p
bo'lishi mumkin.
b) Kesh:   Har   bir   yadro   odatda   ma'lumotlar   va   ko'rsatmalarni   vaqtincha
saqlash   uchun  ishlatiladigan   o'zining   kichik  keshiga   (L1  va   L2   keshiga)
ega.   Kesh   xotirasi   ma'lumotlarga   kirishni   tezlashtirishga   imkon   beradi,
chunki ular to'g'ridan-to'g'ri hisoblash yadrosi yonida joylashgan.
c) Umumiy   kesh:   Turli   protsessor   yadrolari   o'rtasida   ma'lumotlar
almashinuvini   ta'minlash   uchun   umumiy   kesh   (L3   kesh)   ishlatiladi,   u
barcha yadrolar o'rtasida taqsimlanishi  mumkin. Birgalikda kesh xotirasi
bir   vaqtning   o'zida   bir   nechta   yadrolar   tomonidan   ishlatiladigan
ma'lumotlarga kirishda kechikishni kamaytirish uchun ishlatiladi.
d) Xotira   boshqaruvchisi:   Protsessor   shuningdek,   tasodifiy   kirish
xotirasiga   (RAM)   kirishni   boshqarish   uchun   mas'ul   bo'lgan   xotira
tekshiruvini o'z ichiga oladi. Xotira boshqaruvchisi turli yadrolar o'rtasida
xotiraga kirishni muvofiqlashtirish va sinxronlashtirishni ta'minlaydi.
2.2. Asosiy muvofiqlashtirish va boshqarish
Ko'p   yadroli   protsessorlardan   samarali   foydalanish   yadrolar   ishini   samarali
muvofiqlashtirish   va   nazorat   qilishni   talab   qiladi.   Buning   uchun   turli   xil
mexanizmlar qo'llaniladi:
a) Vazifalarni   rejalashtirish:   Operatsion   tizim   (OT)   vazifalarni
rejalashtirish   va   protsessor   yadrolari   o'rtasida   yuklamalarni
muvozanatlash   uchun   javobgardir.   Operatsion   tizimdan   foydalanishni maksimal   darajada   oshirish   uchun   turli   rejalashtirish   algoritmlaridan
foydalanishi mumkin protsessor resurslari va vazifalarni yadrolar orasida
adolatli taqsimlash.
b) Sinxronizatsiya va aloqa : Protsessor yadrolari parallel hisoblashni to'g'ri
bajarish   uchun   sinxronlash   va   aloqa   qilish   imkoniyatiga   ega   bo'lishi
kerak. Buning uchun turli xil sinxronlash mexanizmlari, masalan, qulflar,
semaforlar va mutexlar, shuningdek, CAS (qiyoslash va almashtirish) va
atom operatsiyalari kabi o'zaro istisno mexanizmlari qo'llaniladi.
c) keshlash   va   muvofiqlik:   Umumiy   keshdan   foydalanganda   yadrolar
orasidagi ma'lumotlarning izchilligini ta'minlash kerak. Buning uchun har
bir   yadro   ma'lumotlarning   joriy   holatini   ko'rishini   va   ma'lumotlarning
nomuvofiqligini   oldini   olishni   ta'minlaydigan   kesh   kogerentlik
protokollari qo'llaniladi.
d) Yadrolararo   aloqa:   protsessor   yadrolari   orasidagi   aloqani   ta'minlash
uchun turli mexanizmlar qo'llaniladi, masalan, ma'lumotlar shinasi, o'zaro
bog'lanish   yoki   halqali   shina.   Ushbu   mexanizmlar   yadrolar   o'rtasida
ma'lumotlar va buyruqlarni uzatishni ta'minlaydi.
Shuni   ta'kidlash   kerakki,   ko'p   yadroli   protsessorlardan   samarali
foydalanish   parallel   algoritmlar   va   dasturiy   ta'minotni   ishlab   chiqish   va
optimallashtirishni   talab   qiladi.   Ishlab   chiquvchilar   protsessor   arxitekturasidan
xabardor   bo'lishlari   va   eng   yaxshi   ishlashga   erishish   uchun   tegishli   parallel
dasturlash usullaridan foydalanishlari kerak.
3. Ko'p yadroli arxitekturaning afzalliklari va cheklovlari
3.1. Ishlashning ortishi va parallel ishlov berish
Ko'p yadroli arxitekturaning asosiy afzalliklari quyidagilardan iborat:
a) Ishlash samaradorligini   oshirish:   Ko'p  yadroli  protsessorlar  bir  nechta
vazifalarni   parallel   ravishda   bajarishga   imkon   beradi,   bu   esa   umumiy
tizim   unumdorligini   oshiradi.   Ko'p   yadroli   protsessorlarda   mustaqil
kichik   vazifalarga   bo'linishi   mumkin   bo'lgan   vazifalar   yanada   samarali
bajarilishi mumkin.
b) Parallel  ishlov berish:   Ko'p yadroli protsessorlar  ma'lumotlarni parallel
ravishda   qayta   ishlash   imkoniyatini   beradi,   bu   ayniqsa   ilmiy   hisoblash,
grafika, videoni qayta ishlash va ma'lumotlar bazalari kabi katta hajmdagi ma'lumotlarni   bir   vaqtning   o'zida   qayta   ishlashni   talab   qiladigan
ilovalarda foydalidir.
3.2. Masshtablilik va quvvat iste'moli muammolari
Biroq, ko'p yadroli protsessorlar ham cheklovlarga ega:
a) miqyoslash   bilan   bog'liq   muammolar:   protsessordagi   yadrolar   sonini
ko'paytirish   har   doim   ham   unumdorlikning   chiziqli   o'sishiga   olib
kelmaydi.   Ba'zi   ilovalarni   ko'p   yadroli   arxitekturaning   afzalliklarini
cheklaydigan   ko'p   sonli   parallel   vazifalarga   samarali   ravishda   ajratish
mumkin emas.
b) Quvvat   iste'moli:   Yadrolar   sonini   ko'paytirish   va   protsessorni   parallel
ravishda ishga tushirish quvvat sarfini oshirishga olib kelishi mumkin. Bu
yanada   kuchli   sovutish   tizimlarini   talab   qiladi   va   quvvat   sarfi   muhim
omil   bo'lgan   mobil   qurilmalarda   ko'p   yadroli   protsessorlardan
foydalanishni cheklashi mumkin.
4. Ko'p yadroli protsessorlarga misollar
4.1. Intel Core i7 va AMD Ryzen:
Intel   Core   i7   va  AMD   Ryzen   ish   stoli   va   noutbuklar   uchun   mo'ljallangan
ko'p yadroli protsessorlarga misoldir. Ushbu protsessorlar turli xil sonli yadrolar
va   iplar   bilan   turli   modellarni   taklif   qiladi,   bu   esa   foydalanuvchiga   o'ziga   xos
ehtiyojlariga mos keladigan variantni tanlash imkonini beradi (2-rasm). 2-rasm.  Intel Core i7 va AMD Ryzen.
4.2. ARM big.LITTLE:
ARM   big.LITTLE   -   mobil   qurilmalar   uchun   ARM   tomonidan   ishlab
chiqilgan   ko'p   yadroli   protsessor   arxitekturasi.   U   talab   qilinadigan   vazifalar
uchun   yuqori   unumdor   yadrolarni   (katta)   va   kam   quvvatli   kundalik   vazifalar
uchun   quvvatni   tejaydigan   yadrolarni   (LITTLE)   birlashtiradi.   Bu   mobil
qurilmalarda ishlash va energiya samaradorligi o'rtasidagi muvozanatga erishish
imkonini beradi.
5. Ko'p yadroli protsessorlarni rivojlantirish istiqbollari
5.1. Texnologik tendentsiyalar va muammolar:
Ko'p   yadroli   protsessorlarni   ishlab   chiqish   davom   etmoqda   va
protsessorlarning   kelajak   avlodlari   yanada   ko'proq   yadrolarni   o'z   ichiga   olishi
va yanada yuqori ishlashni ta'minlashi kutilmoqda. Texnologiya tendentsiyalari
asosiy arxitekturani takomillashtirish, chipdagi integratsiyani oshirish va quvvat
samaradorligi va ish faoliyatini yaxshilash uchun jarayon hajmini kamaytirishni
o'z ichiga oladi.
5.2. Parallel ishlov berishning muqobil yondashuvlari:
Ilmiy hamjamiyat va sanoat, shuningdek, grafik ishlov berish bloklari 
(GPU) va mashinani o'rganish va sun'iy intellekt kabi aniq vazifalar uchun 
maxsus ko'p yadroli protsessorlar kabi parallel ishlov berishning muqobil  yondashuvlarini o'rganmoqda. Ushbu muqobil yondashuvlar muammolarning 
muayyan sinflari uchun yanada samaraliroq echimlarni taklif qilishi mumkin.
3-rasm.  Parallel ishlov berish jarayoni. Xulosa
Ko'p   yadroli   protsessor   arxitekturasi   sezilarli   ishlash   va   parallel   ishlov
berish afzalliklarini taqdim etadi. Shu bilan birga, u miqyosda va quvvat sarfida
ham cheklovlarga ega. Ko'p yadroli protsessorlarga Intel Core i7, AMD Ryzen
va ARM big.LITTLE kiradi. Ko'p yadroli protsessorlarni ishlab chiqish davom
etmoqda   va   protsessorlarning   kelajak   avlodlari   texnologik   tendentsiyalar   va
qiyinchiliklarga duch kelishadi, shuningdek, ishlash va energiya samaradorligini
optimallashtirish uchun parallel ishlov berishning muqobil yondashuvlari.
Biz   ko'p   yadroli   arxitekturaning   rivojlanishini,   ko'p   yadroli
protsessorlarning   ishlash   tamoyillarini,   ularning   afzalliklari   va   cheklovlarini
ko'rib   chiqdik,   shuningdek,   zamonaviy   ko'p   yadroli   protsessorlarning
misollarini   va   ularning   rivojlanish   istiqbollarini   ko'rib   chiqdik.   Ko'p   yadroli
protsessorlar   hisoblash   texnologiyasini   rivojlantirishning   muhim   bosqichini
ifodalaydi va murakkab hisoblash muammolarini hal qilish uchun asosdir. Foydalanilgan adabiyotlar va manbalar:
1. Hennessy,   J.   L.,   &   Patterson,   D.  A.   (2017).   Computer  Architecture:  A
Quantitative Approach. Morgan Kaufmann.
2. Tanenbaum,   A.   S.,   &   Bos,   H.   (2014).   Modern   Operating   Systems.
Pearson.
3. Sodani,  A.,   &   Taneja,   P.   (2012).  Advanced   Computer  Architecture   and
Parallel Processing. PHI Learning.
4. Flynn,   M.   J.   (1996).   Computer   Architecture:   Pipelined   and   Parallel
Processor Design. Jones and Bartlett Publishers.
5. Shen,   J.   P.,   &   Lipasti,   M.   H.   (2017).   Modern   Processor   Design:
Fundamentals of Superscalar Processors. Waveland Press.
6. Hwu,   W.   W.,   &   Chang,   S.   (2011).   Advanced   Computer   Architecture:
Parallelism, Scalability, Programmability. McGraw-Hill Education.
7. Hagersten,   E.,   &   Black-Schaffer,   D.   (2011).   Computer  Architecture   and
Parallel Processing. Springer.
8. Hill, M. D., & Jouppi, N. P. (2006). Readings in Computer Architecture.
Morgan Kaufmann.
9. Asanović,   K.,   Bodik,   R.,   Catanzaro,   B.   C.,   Gebis,   J.   J.,   Husbands,   P.,
Keutzer,   K.,   ...   &   Patterson,   D.   A.   (2009).   The   landscape   of   parallel
computing   research:   A   view   from   Berkeley.   Technical   Report
UCB/EECS-2006-183,   EECS   Department,   University   of   California,
Berkeley.
10. Intel Developer Zone: https://software.intel.com/
11. AMD Developer Central: https://developer.amd.com/

Ko'p yadroli mikroprotsessor arxitekturasi va komponentlari Reja: Kirish .................................................................................................................................. 2 1. Ko'p yadroli arxitekturaning rivojlanishi ......................................................................... 2 1.1. Ko’p yadroli ta'rifi .................................................................................................................. 2 2. Ko'p yadroli protsessorlar qanday ishlaydi ..................................................................... 4 2.1. Protsessor arxitekturasi va komponentlari ............................................................................. 4 2.2. Asosiy muvofiqlashtirish va boshqarish ................................................................................. 4 3. Ko'p yadroli arxitekturaning afzalliklari va cheklovlari ................................................... 5 3.1. Ishlashning ortishi va parallel ishlov berish ............................................................................ 5 3.2. Masshtablilik va quvvat iste'moli muammolari ...................................................................... 6 4. Ko'p yadroli protsessorlarga misollar ............................................................................. 6 4.1. Intel Core i7 va AMD Ryzen: ................................................................................................... 6 4.2. ARM big.LITTLE: ..................................................................................................................... 7 5. Ko'p yadroli protsessorlarni rivojlantirish istiqbollari ...................................................... 7 5.1. Texnologik tendentsiyalar va muammolar: ............................................................................ 7 5.2. Parallel ishlov berishning muqobil yondashuvlari: ................................................................. 7 Xulosa ................................................................................................................................ 9 Foydalanilgan adabiyotlar va manbalar: .......................................................................... 10

Kirish Ko'p yadroli mikroprotsessor arxitekturasi va komponentlari Ko'p yadroli mikroprotsessor arxitekturasi so'nggi yillardagi asosiy texnologik yutuqlardan biridir. Bu kompyuter tizimlarining ish faoliyatini sezilarli darajada oshirish imkonini beradi va hisoblash vazifalarini samarali taqsimlashni ta'minlaydi. Ushbu mustaqil ishda biz ko'p yadroli protsessorlarning asosiy tamoyillarini, ularning afzalliklari va cheklovlarini ko'rib chiqamiz, shuningdek, zamonaviy ko'p yadroli protsessorlarning misollarini va ularning rivojlanish istiqbollarini ko'rib chiqamiz. 1. Ko'p yadroli arxitekturaning rivojlanishi 1.1. Ko’p yadroli ta'rifi Kompyuter tizimlarida ko'p yadroli (yoki ko'p yadroli) protsessor parallel ishlaydigan bir nechta mustaqil ishlov berish yadrolarini o'z ichiga olgan arxitekturani anglatadi. Bunday tizimdagi har bir yadro boshqa yadrolardan mustaqil ravishda ko'rsatmalarni bajarishi mumkin, bu esa vazifalarni parallel ravishda bajarishga va umumiy ish faoliyatini yaxshilashga imkon beradi. 1.2. Ko’p yadroli protsessorlarning rivojlanish tarixi Ko'p yadroli protsessorlardan foydalanish g'oyasi bir yadroli protsessorlar duch keladigan jismoniy cheklovlarga reaktsiya sifatida paydo bo'ldi. Bunday protsessorlar yuqori ish chastotalariga erishgan bo'lsa-da, issiqlik va quvvat iste'moli bilan bog'liq muammolar tufayli soat tezligini yanada oshirish amaliy bo'lmadi. Buning o'rniga ishlab chiqarish korxonalari mehnat unumdorligini oshirishning muqobil usullarini izlay boshladilar. Birinchi ko'p yadroli protsessorlar 2000-yillarning boshida paydo bo'la boshladi. Savdoda mavjud bo'lgan birinchi ko'p yadroli protsessorlardan biri 2005 yilda taqdim etilgan Intel Pentium D edi (1-rasm ). U ikkita ishlov berish yadrosini o'z ichiga olgan va an'anaviy bir yadroli protsessorlarga qaraganda resurslardan samaraliroq foydalanishni ta'minlagan.

1-rasm. Intel Pentium D. Ko'p yadroli protsessorlarni rivojlantirishning keyingi bosqichi to'rt yoki undan ortiq yadroli protsessorlarning paydo bo'lishi edi. 2006 yilda Intel o'z ichiga to'rt yadroli Intel Core 2 Quad seriyali protsessorlarini va AMD hamda AMD Phenom X4 seriyali protsessorlarini taqdim etdi. Ushbu protsessorlar yanada ko'proq ishlov berish quvvati va yanada parallel vazifalarni bajarish qobiliyatini ta'minladi. Vaqt o'tishi bilan ko'p yadroli protsessorlar keng tarqalgan va keng iste'molchilar uchun mavjud bo'ldi. Intel, AMD va ARM kabi ishlab chiqarish kompaniyalari yaxshilangan arxitektura va yaxshilangan ishlashga ega ko'p yadroli protsessorlarning yangi avlodlarini ishlab chiqishda davom etdilar. Turli xil sonli yadroli protsessorlar, jumladan sakkiz yadroli, o'n yadroli va hatto o'n olti yadroli echimlar taqdim etildi. Ko'p yadroli protsessorlarni ishlab chiqish bilan bir qatorda, dasturiy ta'minot ham ko'p tarmoqlidan samarali foydalanish uchun moslashishi kerak edi. Dasturiy ta'minot ishlab chiquvchilari parallel ishlov berish imkoniyatlarini hisobga olishni va ko'p yadroli tizimlarning hisoblash resurslaridan samarali foydalana oladigan ilovalarni yaratishni boshladilar. Hozirgi vaqtda ko'p yadroli protsessorlar ish stoli va noutbuk kompyuterlari, serverlar, mobil qurilmalar va yuqori unumdorlikdagi hisoblash kabi turli sohalarda keng qo'llaniladi. Ko'p yadroli arxitekturalarning rivojlanishi davom etmoqda va protsessorlarning kelajak avlodlari yanada

ko'proq yadrolarni o'z ichiga olishi va murakkab vazifalarni qayta ishlash uchun yanada yuqori samaradorlikni ta'minlashi kutilmoqda. 2. Ko'p yadroli protsessorlar qanday ishlaydi 2.1. Protsessor arxitekturasi va komponentlari Ko'p yadroli protsessorlar parallel hisoblashni samarali bajarish imkonini beruvchi maxsus arxitekturaga ega. Ular quyidagi asosiy tarkibiy qismlardan iborat: a) Hisoblash yadrolari: Ko'p yadroli arxitekturadagi har bir protsessor yadrosi boshqa yadrolardan mustaqil ravishda ko'rsatmalarni bajarish va ma'lumotlarni qayta ishlashga qodir bo'lgan mustaqil hisoblash qurilmasi. Protsessordagi yadrolar soni ikkidan bir necha o'nlab yoki undan ko'p bo'lishi mumkin. b) Kesh: Har bir yadro odatda ma'lumotlar va ko'rsatmalarni vaqtincha saqlash uchun ishlatiladigan o'zining kichik keshiga (L1 va L2 keshiga) ega. Kesh xotirasi ma'lumotlarga kirishni tezlashtirishga imkon beradi, chunki ular to'g'ridan-to'g'ri hisoblash yadrosi yonida joylashgan. c) Umumiy kesh: Turli protsessor yadrolari o'rtasida ma'lumotlar almashinuvini ta'minlash uchun umumiy kesh (L3 kesh) ishlatiladi, u barcha yadrolar o'rtasida taqsimlanishi mumkin. Birgalikda kesh xotirasi bir vaqtning o'zida bir nechta yadrolar tomonidan ishlatiladigan ma'lumotlarga kirishda kechikishni kamaytirish uchun ishlatiladi. d) Xotira boshqaruvchisi: Protsessor shuningdek, tasodifiy kirish xotirasiga (RAM) kirishni boshqarish uchun mas'ul bo'lgan xotira tekshiruvini o'z ichiga oladi. Xotira boshqaruvchisi turli yadrolar o'rtasida xotiraga kirishni muvofiqlashtirish va sinxronlashtirishni ta'minlaydi. 2.2. Asosiy muvofiqlashtirish va boshqarish Ko'p yadroli protsessorlardan samarali foydalanish yadrolar ishini samarali muvofiqlashtirish va nazorat qilishni talab qiladi. Buning uchun turli xil mexanizmlar qo'llaniladi: a) Vazifalarni rejalashtirish: Operatsion tizim (OT) vazifalarni rejalashtirish va protsessor yadrolari o'rtasida yuklamalarni muvozanatlash uchun javobgardir. Operatsion tizimdan foydalanishni

maksimal darajada oshirish uchun turli rejalashtirish algoritmlaridan foydalanishi mumkin protsessor resurslari va vazifalarni yadrolar orasida adolatli taqsimlash. b) Sinxronizatsiya va aloqa : Protsessor yadrolari parallel hisoblashni to'g'ri bajarish uchun sinxronlash va aloqa qilish imkoniyatiga ega bo'lishi kerak. Buning uchun turli xil sinxronlash mexanizmlari, masalan, qulflar, semaforlar va mutexlar, shuningdek, CAS (qiyoslash va almashtirish) va atom operatsiyalari kabi o'zaro istisno mexanizmlari qo'llaniladi. c) keshlash va muvofiqlik: Umumiy keshdan foydalanganda yadrolar orasidagi ma'lumotlarning izchilligini ta'minlash kerak. Buning uchun har bir yadro ma'lumotlarning joriy holatini ko'rishini va ma'lumotlarning nomuvofiqligini oldini olishni ta'minlaydigan kesh kogerentlik protokollari qo'llaniladi. d) Yadrolararo aloqa: protsessor yadrolari orasidagi aloqani ta'minlash uchun turli mexanizmlar qo'llaniladi, masalan, ma'lumotlar shinasi, o'zaro bog'lanish yoki halqali shina. Ushbu mexanizmlar yadrolar o'rtasida ma'lumotlar va buyruqlarni uzatishni ta'minlaydi. Shuni ta'kidlash kerakki, ko'p yadroli protsessorlardan samarali foydalanish parallel algoritmlar va dasturiy ta'minotni ishlab chiqish va optimallashtirishni talab qiladi. Ishlab chiquvchilar protsessor arxitekturasidan xabardor bo'lishlari va eng yaxshi ishlashga erishish uchun tegishli parallel dasturlash usullaridan foydalanishlari kerak. 3. Ko'p yadroli arxitekturaning afzalliklari va cheklovlari 3.1. Ishlashning ortishi va parallel ishlov berish Ko'p yadroli arxitekturaning asosiy afzalliklari quyidagilardan iborat: a) Ishlash samaradorligini oshirish: Ko'p yadroli protsessorlar bir nechta vazifalarni parallel ravishda bajarishga imkon beradi, bu esa umumiy tizim unumdorligini oshiradi. Ko'p yadroli protsessorlarda mustaqil kichik vazifalarga bo'linishi mumkin bo'lgan vazifalar yanada samarali bajarilishi mumkin. b) Parallel ishlov berish: Ko'p yadroli protsessorlar ma'lumotlarni parallel ravishda qayta ishlash imkoniyatini beradi, bu ayniqsa ilmiy hisoblash, grafika, videoni qayta ishlash va ma'lumotlar bazalari kabi katta hajmdagi