КОМП’ЮТЕРНА СИСТЕМА З ПАРАЛЕЛЬНОЮ АРХІТЕКТУРОЮ НА ОСНОВІ МУЛЬТИЯДЕРНИХ ПРОЦЕСОРІВ INTEL

Abstract

Актуальність теми бакалаврської кваліфікаційної роботи зумовлена тим, що сучасні комп’ютерні системи дедалі частіше досягають приросту продуктивності не за рахунок механічного збільшення тактової частоти, а завдяки ефективному використанню багатоядерності, потоків, кеш-пам’яті та векторних обчислень. Для комп’ютерної інженерії це означає необхідність розуміти не лише будову процесора, а й те, як програмна модель взаємодіє з апаратною архітектурою. Мультиядерні процесори Intel є поширеною апаратною платформою для персональних комп’ютерів, робочих станцій і серверів. Вони поєднують фізичні ядра, логічні потоки, багаторівневу кеш-пам’ять, динамічне керування частотою, а в окремих поколіннях також гібридну архітектуру з продуктивними та енергоефективними ядрами. Саме тому їх доцільно розглядати як основу навчально-дослідної паралельної системи. Метою роботи є дослідження принципів побудови комп’ютерної системи з паралельною архітектурою на основі мультиядерних процесорів Intel та розроблення програмної реалізації, що дозволяє оцінити вплив паралельного виконання на продуктивність типових обчислювальних задач. Для досягнення мети поставлено такі завдання: проаналізувати теоретичні основи паралельних комп’ютерних архітектур; розглянути особливості мультиядерних процесорів Intel; сформувати вимоги до системи; спроєктувати програмно-апаратну структуру; реалізувати прототип мовою C++ з використанням OpenMP; провести тестування та оцінити прискорення й ефективність. Об’єктом дослідження є комп’ютерні системи з паралельною архітектурою. Предметом дослідження є методи організації та оцінювання паралельних обчислень на мультиядерних процесорах Intel із використанням моделі спільної пам’яті. 8 Практична цінність роботи полягає у створенні робочого програмного прототипу, який виконує послідовні та паралельні версії декількох алгоритмів, вимірює час, розраховує прискорення й ефективність, а також формує CSV-файл із результатами. Такий підхід дозволяє перевірити теоретичні положення через експеримент. Структура роботи складається зі вступу, трьох розділів, висновків, списку використаних джерел і додатків. У першому розділі викладено теоретичні засади. У другому розділі виконано аналіз Intel-архітектури та проєктування системи. У третьому розділі описано програмну реалізацію, тестування та результати.