KOMPYUTER TIZIMLARI KAFEDRASI Mavzu: Turli soxalar uchun moljallangan super kompyuterlar va kompyuter tizimlari. MUHAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI TOSHKENT. - презентация

1 KOMPYUTER TIZIMLARI KAFEDRASI Mavzu: Turli soxalar uchun moljallangan super kompyuterlar va kompyuter tizimlari. MUHAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI SAMARQAND FILILAI Fan nomi: Kompyuter arxitekturasi Bajardi: 102-guruh talabasi B.Buriyev Qabul qildi: Axrorov.M

2 KOMPYUTER TIZIMLARI KAFEDRASI Reja: 1. SUPER KOMPYUTER NIMA 2. BIZGA SUPER KOMPYUTERLAR KERAKMI? 3. NEGA SUPER KOMPYUTERLAR TEZ O'YLASHADI? 4. Taqsimlangan xotiraga ega massiv parallel kompyuterlar 5.Umumiy xotiraga ega parallel kompyuterlar

3 KOMPYUTER TIZIMLARI KAFEDRASI SUPER KOMPYUTER NIMA Ko'pchilik uchun "kompyuter" so'zi birinchi navbatda shaxsiy kompyuter bilan bog'liq bo'lib, uni bugungi kunda nafaqat har qanday ofisda, balki ko'plab kvartiralarda ham ko'rish mumkin. Darhaqiqat, biz shaxsiy kompyuter har bir uyga kirib kelgan davrda yashayapmiz. Ammo shuni unutmangki, shaxsiy kompyuter kompyuter olamining faqat bir qismi bo'lib, u erda o'rtacha foydalanuvchi kirish imkoni bo'lmagan ancha kuchli va murakkab hisoblash tizimlari mavjud.

4 Superkompyuterlar maksimal unumdorlikka ega kompyuterlar hisoblanadi. Biroq, kompyuter sanoatining jadal rivojlanishi bu kontseptsiyani juda va juda nisbiy qiladi: o'n yil oldin superkompyuter deb atash mumkin bo'lgan narsa, bugungi kunda bu ta'rifga kirmaydi yillar boshidagi birinchi superkompyuterlarning unumdorligi an ʼ anaviy Pentium protsessorlariga asoslangan zamonaviy shaxsiy kompyuterlar bilan solishtirish mumkin edi. Bugungi standartlarga ko'ra, na biri, na ikkinchisi, albatta, superkompyuter emas. Har qanday kompyuterda barcha asosiy parametrlar bir-biriga bog'langan. Yuqori unumdorlik va kam operativ xotira yoki katta operativ xotira va kichik hajmdagi disklarga ega universal kompyuterni tasavvur qilish qiyin. Shunday qilib, oddiy xulosa: super-kompyuter - bu nafaqat maksimal ishlashga ega, balki ushbu yirtqich hayvondan samarali foydalanish mumkin bo'lgan maxsus dasturiy ta'minot bilan birgalikda maksimal operativ xotira va disk xotirasiga ega kompyuter. KOMPYUTER TIZIMLARI KAFEDRASI

5 Nehalemda Intel muhandislari ilgari ishlatilgan keng tarqalgan FSB avtobusidan voz kechishdi va protsessorga o'rnatilgan RAM kontrolleri bilan yanada samaraliroq yechimga qo'shilishdi; shunga o'xshash yondashuv IBM va AMD protsessorlarida qo'llaniladi. Nehalem shuningdek, AMD Opteron-da qo'llab- quvvatlanadigan yechimga - HyperTransport avtobusiga kontseptual jihatdan o'xshash Quick Path Interconnect (QPI) seriyali avtobusini taqdim etdi. Natijada, AMD ga so'nggi besh-olti yil ichida bozor ulushini sezilarli darajada oshirish imkonini beruvchi ko'p protsessorli serverlarni qurishda Opteronning me'moriy afzalliklari tenglashtirildi. KOMPYUTER TIZIMLARI KAFEDRASI

6 Ma'lum bo'lishicha, bir qator hayotiy muammolar mavjud bo'lib, ularni superkompyuter texnologiyalarisiz hal qilib bo'lmaydi. Misol uchun, yiliga ikki marta halokatli tornadolar bosib o'tadigan Qo'shma Shtatlarni olaylik. Ular yo'lda shaharlarni supurib tashlaydilar, avtomashinalar va avtobuslarni havoga ko'taradilar, daryolarni qirg'oqlari ustida olib boradilar va shu bilan ulkan hududlarni suv bosadi. Tornado nazorati AQSh byudjetining muhim qismidir. Ushbu tornadolar tug'ilgan joyga yaqin bo'lgan Floridaning o'zi so'nggi yillarda favqulodda qutqaruv ishlariga 50 milliard dollardan ko'proq mablag 'sarflagan. Hukumat tornado paydo bo'lishini bashorat qiladigan va uning qayerga borishini aniqlaydigan texnologiyalarga sarmoya kiritish uchun hech qanday mablag'ni ayamadi. 6 KOMPYUTER TIZIMLARI KAFEDRASI BIZGA SUPER KOMPYUTERLAR KERAKMI?

7 Shunday qilib, biz bugungi kunda haqiqatan ham superkompyuterlarsiz ishlay olmasligimizni ko'ramiz. Aniqlash uchun yana bir savol bor: nega ular bunchalik tez hisoblashadi? Bu, birinchidan, elementlar bazasining rivojlanishi, ikkinchidan, kompyuterlar arxitekturasida yangi yechimlardan foydalanish bilan bog'liq bo'lishi mumkin. Keling, ushbu omillarning qaysi biri rekord ko'rsatkichga erishish uchun hal qiluvchi ekanligini aniqlashga harakat qilaylik. Keling, taniqli tarixiy faktlarga murojaat qilaylik. Dunyodagi birinchi kompyuterlardan biri, 1949-yilda Kembrijda paydo bo ʻ lgan va aylanish vaqti 2 mikrosekund (2 · soniya) bo ʻ lgan EDSAC kompyuterida 18n millisekundda 2n ta arifmetik amalni bajarish mumkin edi, ya ʼ ni soniyada o'rtacha 100 ta arifmetik amal. Zamonaviy Hewlett-Packard V2600 superkompyuterining yagona hisoblash tuguniga qiyoslash mumkin: sikl vaqti taxminan 1,8 nanosoniya (1,8 · soniya) va eng yuqori ko'rsatkich sekundiga 77 milliard arifmetik amalni tashkil qiladi. Xo'sh, nima bo'ladi? Yarim asr davomida kompyuterning ishlashi etti yuz million martadan ko'proq oshdi. Shu bilan birga, aylanish vaqtining 2 mikrosekunddan 1,8 nanosekundgacha kamayishi bilan bog'liq tezlikni oshirish atigi 1000 martani tashkil qiladi. Qolganlari qayerdan keldi? Javob aniq - kompyuter arxitekturasida yangi echimlardan foydalanish orqali. Ular orasida asosiy o'rinni bir vaqtning o'zida (parallel) bir nechta harakatlarni bajarish g'oyasini o'zida mujassam etgan ma'l 7 KOMPYUTER TIZIMLARI KAFEDRASI NEGA SUPER KOMPYUTERLAR TEZ O'YLASHADI?

8 Taqsimlangan xotiraga ega massiv parallel kompyuterlar Ushbu toifadagi kompyuterlarni yaratish g'oyasi ahamiyatsiz: ketma- ket mikroprotsessorlar tarmoq uskunalari yordamida ulanadi - bu hammasi. Ushbu arxitektura juda ko'p afzalliklarga ega: agar sizga yuqori ishlash kerak bo'lsa, siz protsessorlarni qo'shishingiz mumkin va agar moliya cheklangan bo'lsa yoki kerakli hisoblash quvvati oldindan ma'lum bo'lsa, unda optimal konfiguratsiyani tanlash oson. Bu sinfga, shuningdek, bugungi kunda juda qimmat superkompyuterlarga arzon muqobil sifatida qaralayotgan oddiy kompyuter tarmoqlari ham kiradi. (To'g'ri, bunday tarmoqlar uchun samarali parallel dastur yozish juda qiyin va ba'zi hollarda bu shunchaki imkonsizdir). Massiv parallel kompyuterlar qatoriga Intel Paragon, ASCI RED, IBM SP1, Parsytec, ma'lum darajada IBM SP2 va CRAY T3D / T3E kiradi. 8 KOMPYUTER TIZIMLARI KAFEDRASI

9 Umumiy xotiraga ega parallel kompyuterlar Bunday kompyuterlardagi barcha operativ xotira umumiy disk xotirasiga kiradigan bir nechta bir xil protsessorlar tomonidan taqsimlanadi. Protsessorlar o'rtasida ma'lumotlar almashinuvi va ularning ishini sinxronlashtirishda deyarli hech qanday muammo yo'q. Biroq, ushbu arxitekturaning asosiy kamchiligi shundaki, faqat texnik sabablarga ko'ra umumiy xotiraga kirish huquqiga ega bo'lgan protsessorlar sonini ko'paytirish mumkin emas. Superkompyuterlarning ushbu yo'nalishi ko'plab zamonaviy SMP kompyuterlarini (Symmetric Multi Processing) o'z ichiga oladi, masalan, HP9000 N-sinf serveri yoki Sun Ultra Enterprise 5000.

10 10 KOMPYUTER TIZIMLARI KAFEDRASI AQSh-KanadaYevropaYaponiyaDam olishJAMI IBM SGI / CRAY SUN Hewlett-Packard Fujitsu19126 NEC27221 Hitachi111 Dam olish6210 JAMI DUNYODAGI ENG KUCHLI KOMPYUTERLARNING BESH YUZDAN JOYLANGAN DAVLATLAR VA ISHLAB CHIQARISH FIRMALARI BOYICHA TARQATISHI.

11 Sunway TaihuLight Besh yil oldin AQShda ishlab chiqarilgan superkompyuter quvvat jihatidan kaftni barqaror ushlab turgan yilda xitoylik olimlar yetakchilikni qolga olishdi va, aftidan, undan voz kechmoqchi emaslar. Ayni paytda dunyodagi eng kuchli kompyuter 93 petaflops (maksimal tezlik - 125,43 petaflops) hisoblash tezligiga ega bo'lgan Sunway TaihuLight ("Tayxu ko'li nurining ilohiy kuchi" deb tarjima qilingan) hisoblanadi. Bu avvalgi rekordchi – 2016 yilning iyunigacha eng kuchli deb topilgan Tianxe- 2 superkompyuteridan 2,5 barobar kuchliroqdir. 11 KOMPYUTER TIZIMLARI KAFEDRASI

12 12 KOMPYUTER TIZIMLARI KAFEDRASI Sunway Taihulite 10,5 million yadroga ega (har biri 256 ta hisoblash va 4 ta boshqaruvchi yadroga ega protsessor) yilning eng kuchli kompyuteri shunday ko'rinishga ega. Barcha jihozlar Xitoyda ishlab chiqilgan va ishlab chiqarilgan, o'tmishdagi eng kuchli kompyuterning protsessorlari esa Amerikaning Intel kompaniyasi tomonidan ishlab chiqarilgan. Sunway TaihuLight 270 million dollarga baholangan. Superkompyuter Vusi okrugi milliy superkompyuter markazida joylashgan.

13 KOMPYUTER TIZIMLARI KAFEDRASI Eng kuchli kompyuterlar Yaqin vaqtgacha dunyo DirectX10 haqida bilmas edi va FarCry yoki NFS Underground 2 grafikasi kompyuter imkoniyatlarining cho'qqisi bo'lib tuyulardi. Bir paytlar 600 megabaytlik axborotni sigdira oladigan disk texnologiya mojizasidek tuyulgan bolsa, hozirda bir terabaytlik xotira kartalari ommaviy mulkda sotilmoqda. Superkompyuterlar sohasida ham xuddi shunday narsa sodir bo'ladi yilda Tennessi universiteti professori Jek Dongarra dunyodagi eng kuchli kompyuterlar reytingini yaratish g'oyasi bilan chiqdi. O'shandan beri TOP500 deb nomlangan ushbu ro'yxat yiliga ikki marta: iyun va noyabrda yangilanadi. Vaqt o'tadi va 90-yillarning boshlarida superkompyuter reytingining etakchilari, hatto oddiy shaxsiy kompyuter foydalanuvchilari standartlari bo'yicha ham uyatsiz eskirgan. Shunday qilib, 1993 yilda birinchi bo'lib Thinking Machines tomonidan yig'ilgan CM-5/1024 bo'ldi: soat chastotasi 32 MGts, hisoblash tezligi 59,7 gigaflop bo'lgan 1024 protsessor - stolingiz ostidagi oddiy 8 yadroli shaxsiy kompyuterdan biroz tezroq. Bugungi kunda eng yaxshi kompyuter qaysi?

14 KOMPYUTER TIZIMLARI KAFEDRASI

15 Tianhe-2 quvvati soniyasiga 2507 trillion operatsiyani (sekundiga 33,86 petaflops), eng yuqori ko'rsatkich - 54,9 Petaflopsni ta'minlaydi. Xitoy rivojlanishi 2013-yilda ishga tushirilganidan beri ushbu reytingda birinchi o'rinni egallab turibdi - bu ajoyib ko'rsatkich! Superkompyuter Tianhe-2 Tianhe-2 ning xarakteristikalari quyidagicha: 16 ming tugun, 32 ming 12 yadroli Intel Xeon E protsessorlari va 48 ming 57 yadroli Intel Xeon Phi 31S1P tezlatkichlari, bu jami yadroni bildiradi; 256 ming 4 GB DDR3 operativ xotira va GB GDDR5 tasmasi – jami GB operativ xotira. Qattiq disk sig'imi 13 million GB dan ortiq. Biroq, u ishlamaydi - u faqat hisob-kitoblar uchun mo'ljallangan, Somon yo'li-2 da video karta o'rnatilmagan. Xususan, metro qurilishi va shaharsozlik uchun hisob-kitoblarga yordam beradi.

16 KOMPYUTER TIZIMLARI KAFEDRASI Yaguar deb nomlangan superkompyuter ikkita bo'limga - XT4 va XT5 ga bo'lingan ko'p sonli mustaqil hujayralardan iborat. Oxirgi bo'limda aniq hisoblash katakchalari mavjud. Har bir hujayrada 2,3 gigagertsli chastotali ikkita olti yadroli AMD Opteron 2356 protsessorlari, 16 GB DDR2 operativ xotira, shuningdek SeaStar 2+ routeri mavjud. O'yinlar uchun eng kuchli kompyuterni yaratish uchun ushbu bo'limdan bitta hujayra ham etarli bo'ladi. Bo'limda atigi ta hisoblash yadrolari, katta hajmdagi operativ xotira TB dan ortiq, shuningdek, 1,38 Petaflops va 6 Petabaytdan ortiq disk maydoni mavjud. Yaguar Uzoq vaqt davomida AQShning Yaguar superkompyuteri reytingning eng yuqori pog'onasida edi. U boshqalardan qanday farq qiladi va uning texnik afzalliklari nimada?

17 KOMPYUTER TIZIMLARI KAFEDRASI Yana bir kompyuter, IBM kompaniyasining miyasi - Roadrunner, Yaguar orqasiga nafas oladi. Eng kuchli hisoblash monsteri soniyada tagacha operatsiyani hisoblashga qodir. U Los-Alamosdagi Milliy Yadro xavfsizligi boshqarmasining energetika bo'limi (yoki Energetika Departamentining Yadro xavfsizligi milliy boshqarmasi) uchun maxsus ishlab chiqilgan. Ushbu superkompyuter yordamida AQShda joylashgan barcha yadroviy inshootlarning ishlashini kuzatish rejalashtirilgan edi.

18 KOMPYUTER TIZIMLARI KAFEDRASI Rossiyadagi eng kuchli kompyuter Afsuski, Rossiyadagi eng kuchli kompyuter sifatida tan olingan "Lomonosov-2" rus ishlanmasi TOP500da atigi 41-o'rinda (2016 yil iyun holatiga ko'ra). U Moskva davlat universitetining tadqiqot va hisoblash markazida joylashga n. Mahalliy superkompyuterning quvvati 1849 petaflops, maksimal quvvati taxminan 2,5 petaflops. Yadrolar soni:

19 XULOSA O'RNIGA Afsuski, hayotimizda mo''jizalar kamdan-kam uchraydi. Parallel kompyuterlar va superkompyuterlarning ulkan unumdorligi ulardan foydalanishning murakkabligi bilan qoplanadi. Ammo nima foyda, ba'zida superkompyuterlar atrofida paydo bo'ladigan savollar ham hayratlanarli. Sizningcha, bu gap to'g'rimi: kompyuter qanchalik kuchli bo'lsa, u bu muammoni tezroq hal qila oladimi? Albatta, yo'q... Oddiy kundalik misol. Agar bitta qazuvchi 1 soatda teshik qazsa, ikkita qazuvchi bu vazifani 30 daqiqada uddalaydi - siz hali ham ishonishingiz mumkin. Bu ishni bajarish uchun 60 ta qazuvchi qancha vaqt ketadi? Haqiqatan ham 1 daqiqada? Albatta yo'q! Ma'lum bir daqiqadan boshlab, ular bir-biriga aralashib, jarayonni tezlashtirmaydi, balki sekinlashtiradi. Kompyuterlarda ham xuddi shunday: agar vazifa juda kichik bo'lsa, biz to'g'ridan- to'g'ri foydali faoliyatdan ko'ra ishni taqsimlash, jarayonlarni sinxronlashtirish, natijalarni yig'ish va hokazolarga ko'proq vaqt sarflaymiz.

20 E`tiboringiz uchun rahmat KOMPYUTER TIZIMLARI KAFEDRASI Q&AQ&A