4-lektsiya.

Superkompyuterler Joba.

1. Superkompyuterler ha’m olardin’ arxitekturasinin’ qa’siyetleri

2. Joqari parallel tu’rde sho’lkemlestirilgen ko’pprotsessorli kompyuter sistemalarinin’ tu’rleri

3. Flin klassifikatsiyasi Tayanısh tu’sinikleri

Superkompyuterler, esaplawlardı joqarı parallel tu’rde sho’lkemlestiriw, ko’p protsessorlı kompyuter sistemalarının’ tu’rleri, magistralı, vektorlı, matritsalı sistemalar, Flin klassifikatsiyası, ko’pprotsessorlı kompyuter sistemalarının’ sha’rtli strukturaları.

Sekundına bir neshe ju’z millionnan baslap bir neshe on milliardg’a shekem arifmetikalıq a’melllerdi orınlay alatug’ın tez islewshi ko’pprotsessorlı kompyuterler – superkompyuterler dep ataladı. 2001 jılı islep shıg’arılg’an superkompyuterlerdin’ ken’nen tarqalg’an modelinin’ tiykarg’ı ko’rsetklishleri to’mendegiler:

1. Arifmetikalıq a’mmellerdi orınlaw tezligi 100000 MFlops = 100 trillion a’mel/sek bolıp, bunday superkompyuter onda arifmetikalıq ha’m logikalıq a’mellerdin’ orınlanıwı joqarı parallel tu’rde jolg’a qoyılg’an ko’pprotsessorlı kompyuter sisteması. 1 MFlops = 1 million a’mel/sek qa ten’.

2. Yad ko’lemi:

• operativli yad ko’lemi 10 Gbayt;

• diskli yad (vinchester) ko’lemi 1-10 Tbayt (1 Terabayt = 1000 Gbayt).

3. Mag’lıwmatlar registrının’ uzınlıg’ı 64 – 128 bit.

1996 jıldın’ dekabr ayında Intel firması ta’repinen Sandia superkompyuteri du’nyada birinshi bolıp teraflop (1000 MFlops) tezlikte isleytug’ın superkompyuter bolıp tabıladı. Superkompyuterdin’ MP Linpack testi boyınsha 1060 MFlops tezlikke erisilgen konfiguratsiyasının’ quramında, 200 MGts taktlı chastotag’a iye bolg’an 7000 Pentium Pro protsessorları ha’m 454 Gbayt ko’lemli operativli yad qurılmasınan ibarat bolıp, olarda jaylastırılg’an qutılar sanı 57 edi.

Bul superkompyuterdin’ son’g’ı variant 1,4 ТFlops tezlikke iye bolg’an. Ol 160 kv. m. (10 x 16m) maydandı iyelegen 86 qutılardan ibarat. Bul qutılarda 573 Gbayt operativ ha’m 2250 Gbayt diskli yad qurılmaları jaylastırılog’an. Kompyuterdin’ awırlıg’ı 45 tonna, tutınatug’ın energiyası 850 kVt/saat qa iye.

1998 jılı Yaponiyanın’ NEC Corporation firması ta’repinen SX-5 superkompyuteri islep shıg’arıldı. Bul kompyuterdin’ tezligi 4000 Mflops = 4 trillion Flops, ondag’ı protsessorlar sanı 512 ha’m mag’lıwmatlardı uzatıw tezligi bolsa 32 Tbayt/sek qa jetkeriledi.

2002 jılı IBM firması, quramında 1 millionnan artıq Pentium III mikroprotsessorları bolg’an ha’m 10¹⁵ a’mel/sek tezlikke iye bolg’an superkompyuterdi islep shıg’arıw haqqında xabarlag’an edi.

Bunday ju’da’ u’lken tezliklerde isley alatug’ın kompyuterlerdi bir mikroprotsessor tiykarında islep shıg’ıw mu’mkin emes eken. Bug’an elektromagnit tolqınlar tarqalıw tezliginin’ shekleniwi. Bul ma’nis 300000 km/sek qa ten’.

Signaldın’ bir neshe millimeter aralıqqa tarqqalıw waqtı (yag’nıy mikroprotsessor korpusı ta’replerinin’ sızıqlı o’lshemleri shegarasında) tezlik 100 mlrd a’mel/sek=100 MFlops qa jetkerilgende, bir a’meldi orınlaw waqtı menen ten’lesip qaladı eken. Bul bolsa a’mellerdin’ orınlaw tezligi 100 MFlops dan u’lken bolıwı mu’mkin emes degendi bildiredi. Sonlıqtan superkompyuterler – arifmetikalıq ha’m logikalıq a’mellerdi orınlaw parallel tu’rde sho’lkemlestirilgen ko’p protsessorlı kompyuter sistemaları (KPKS) ko’rinisinde islep shıg’arılmaqta.

Joqarı parallel tu’rde du’zilgen ko’p protsessorlı kompyuter sistemalarının’ bir neshe tu’rleri bar:

1. Magistrallı (konveyerli) kompyuter sistemaları, yag’nıy magistral ko’riniste jaylasqan protsessorlar toplamına iye bolg’an sistema bolıp tabıladı. Bunday sistemada protserssorlar, isleniwi kerek bolg’an mag’lıwmatlardın’ izbe-iz jaylasqan bir ag’ımı u’stinde bir waqıttın’ o’zinde ha’r tu’rli buyrıqlardı (yaki a’mellerdi – qosıw, alıw, ko’beytiw, ko’shirip jazıw ha’m basqa usıg’an uqsas a’mellerdi) orınlaydı. Qabıl etilgen klassifikatsiyag’a tiykarlanıp, yag’nıy Flin klassifikatsiyasına tiykarlanıp bunday ko’p protsessorlı kompyuter sistemaları MISD (Multiple Instruc­tion Single Data – ko’p buyrıqlardan ibarat ag’ım ha’m bir ag’ımnan ibarat mag’lıwmatlar) sistemalarına tiyisli bolıp tabıladı.

2. Vektorlı ko’p protsessorlı kompyuter sistemaları, yag’nıy vector ko’rinisinde jaylasqan protsessorlar ko’pligine iye bolg’an sistema bolıp tabıladı. Bunday sistemada protsessorlar, islewi kerek bolg’an ha’r tu’rli mag’lıwmatlar ag’ımı u’stinde, bir waqıtta bir buyrıqtı orınlaydı. Flin klassifikatsiyasına qarap bunday sistema SIMD (Single Instruction Multiple Data – bir ag’ımnan ibarat mag’lıwmatlar) sisteması dep ataladı. SIMD printsipi superskalyar (vektorlı) Pentium III, Pentium IV ва Power PC sıyaqlı mikroprotsessorlardın’da tezligin asırıw ushın qollanılg’an.

3. Matritsalı ko’p protsessorlı kompyuter sistemaları, yag’nıy matritsa ko’rinisinde jaylasqan protsessorlar ko’pligine iye bolg’an sistemalar. Bunday sistemada protsessorlar islewi kerek bolg’an ha’r tu’rli mag’lıwmatlar ag’ımı u’stinde, bir waqıtta ha’r tu’rli buyrıqlardı orınlaydı. Flin klassifikatsiyasına qarap bunday sistema МIMD (Multiple Instruction Multiple Data – bir ag’ımnan ibarat buyrıqlar ha’m bir ag’ımnan ibarat mag’lıwmatlar) sistemasına tiyisli bolıp tabıladı. Bir protsessorlı ha’m joqarıda sanap o’tilgen ko’p protsessorlı kompyuter sistemalarının’ sha’rtli strukturaları 4.1.-su’wrette keltirilgen.

Superkompyuterlerde ko’p protsessorlı kompyuter sistemaları arxitekturasının’ u’sh variantıda qollanılg’an. Ma’selen:

Burrought superkompyuterinde (BSP firması) MIMD strukturası;

Буйруқлар хотираси

Buyrıqlar yadı

Buyrıqlar yadı

Буйруқлар Буйруқлар

ҳотираси ҳотираси

Buyrıqlar BA

ag’ımı

Protsessor

Protsessor

P₁ P₂ P₃

Процессор Процессорла

П₁ П₂ П₃

Mag’lıwmatlar Na’tiyjeler MA Н

ag’ımı

Maglıwmatlar yadı

Maglıwmatlar yadı

Маълумотлар Маълумотла

ҳотираси хотираси

а) SISD б) MISD

Buyrıqlar yadı

Buyrıqlar yadı

Буйруқлар Буйруқлар

ҳотираси ҳотираси

Buyrıqlar BA

Protsessorlar

P₁₁ P₁₂ P₁₃

Protsessorlar

P₂₁ P₂₂ P₂₃

Protsessorlar

P₃₁ P₃₂ P₃₁

ag’ımı

Protsessor 1

Protsessor 2

Protsessor 3

Процессор1 Про

П₁₁ П₁₂ П₁

Процессор2 Про

П₂₁ П₂₂

Процессор3 Процессор

П₃₁ П₃₂

Mag’lıwmatlar Na’tiyjeler

ag’ımı

MA N

Маълумотлар хотираси

Maglıwmatlar yadı

Maglıwmatlar yadı

Маълумотлар Маълумотлар

ҳотираси хотираси

в) SIМD г) MIМD

4.1 – su’wret.

- “Elbrus 3,4” superkompyuterlerinde (Rossiya) parallel-konveyerli modifikatsiya MMIMD, yag’nıy Multiple-MIMD arxitekturası;

- Cray 2 superkompyuterlerinde (Cray Research firması) parallel-vektorlı modifikatsiya MSIMD.

En’ joqarı o’nimdarlıqqa MSIMD arxitekturasın qollaw na’tiyjesinde erisildi. Sonlıqtan zamanago’y superkompyuterlerde mine usı arxitekturadan paydalanılmaqta. 1972 jılı 20 MFlops tezlikke iye bolg’an birinshi superkompyuter ILLIAC-IV islep shıg’arılg’an edi. 1974 jılı bolsa 160 MFlops tezlikke ha’m 64 Mbayt operativliu yadqa iye bolg’an superkompyuter Cray 1 (Cray Research firması ta’repinen) ha’m 1984 jılı bolsa 2000 MFlops tezlikke ha’mde 2 Gbayt operativli yadqa iye bolg’an Cray 2 islep shıg’ıldı. Ha’zirgi waqıtta du’nyada bir neshe mın’ superkompyuterler bar eken. Olardın’ ayırımların atap o’temiz: - Cray EL, ofisler ushın arnalg’an a’piwayı superkompyuterler, Cray 3, Cray 4, Cray Y-MP C90 (Cray Research firması); - Cyber 205 (Control Data firması); - SX-3, SX-X (NEC firması); - VP 2000 (Fujitsu firması); - VPP 500 (Siemens firması). Bul superkompyuterlerdin’ bir neshe on mın’ MFlops tı quraydı.

Da’slepki superkompyuterler aerodinamika, seysmologiya, meteorologiya, atom ha’m yadro fizika, ha’mde plazma fizikası sıyaqlı tarawlarg’a tiyisli bolg’an u’lken ko’lemdegi esaplawlardı o’z ishine alg’an ma’selelerdi sheshiwde qollanılg’an edi.

Keyinirek bolsa superkompyuterlerdi, global kompyuter tarmaqların qurıwda qollana baslag’an. Superkompyuterler global kompyuter tarmaqlarının’ u’lken ko’lemdegi informatsiyalar toplanatug’ın ha’m bag’darlanatug’ın orınlarda qollanıla baslag’an. Olar ja’rdeminde tarmaq serverleri basqarılg’an ha’m basqarılmaqta.