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