2-mustaqil ishi mavzu; Mikriprotsessorl boshqaruv tizimlarini loyihalashtirish Tekshirdi; Mirsaidov B. M bajardi; Jurayev Farid Mavzu; Mikriprotsessorl boshqaruv tizimlarini loyihalashtirish Reja

Download 84,03 Kb.
Sana	25.05.2024
Hajmi	84,03 Kb.
	#253648

Bog'liq
Jurayev Farid2

Real vaqt tizimlari fanidan 2-MUSTAQIL ISHI Mavzu; Mikriprotsessorl boshqaruv tizimlarini loyihalashtirish Tekshirdi; Mirsaidov B.M
Mikroprotsessor tuzilmasi Mikroprotsessor registrlari Mikroprotsessorli tizimlar va ularning arxitekturasi 1

O‘ZBEKISTON RESPUBLIKASI AXBOROT TEXNOLOGIYALARI VA KOMMUNIKATSIYALARINI RIVOJLANTIRISH VAZIRLIGI
MUHAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI
TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI
SAMARQAND FILIALI

Kompyuter injiniringi fakulteti KIS101-19 - guruh talabasining
Real vaqt tizimlari fanidan
2-MUSTAQIL ISHI

Mavzu; Mikriprotsessorl boshqaruv tizimlarini loyihalashtirish
Tekshirdi; Mirsaidov B.M

Bajardi; Jurayev Farid
Mavzu; Mikriprotsessorl boshqaruv tizimlarini loyihalashtirish

Reja

Mikroprotsessor tuzilmasi
Mikroprotsessor registrlari
Mikroprotsessorli tizimlar va ularning arxitekturasi

1 Raqamli tuzilmalarning zamonaviy element bazasi bo’lib, turli mikroprotsessorli majmualar (MPM) tarkibiga kiruvchi katta integral sxemalar (KIS) hisoblanadi. IMSlarning MPMlari ikkita masalani yechishga imkon yaratadi: birinchidan, ma’lumotlarni qayta ishlash tezligi va xotira hajmi keskin oshadi, ikkinchidan, ISlarning o’lchamlari, narxi va quvvat iste’moli shunchaga kamayadi.
Har bir KISning MPM asosini mikroprotsessor tashkil etadi.
Mikroprotsessor (MP) deb, berilganlar ustidan arifmetik va mantiqiy amallar bajaradigan dasturiy boshqariladigan qurilmaga aytiladi. MP bitta yoki bir nechta KIS ko’rinishida bajariladi. Lekin turli MPli texnika yaratishda bitta MP yetarli emas.Ixtiyoriy MP tizim dasturlar, berilganlar va berilganlarni qayta ishlash natijalari, ma’lumotlarni kiritish-chiqarish vositalari, boshqaruv obyektlari va qayta ishlashnatijalarini aks ettiruvchi vositalar o’rtasida aloqa bog’lash kabi vositalardan tashkil topgan bo’lishi kerak.
Hozirgi kunga kelib KIS MPMlarning o’nlab turlari ishlab chiqariladi. Ular KISning jamlanmasi va funksional to’liqligi, konstruksiyasi va yasalish texnologiyasi bilan ajralib turadi.KIS MPMlarning qo’llash samaradorligi ularning birinchi belgisi bo’lib hisoblanadi. Bu belgisiga ko’ra, barcha KIS MPMlari ikki guruhga bo’linadi:KISlarning universal va maxsus MPMlari. KISlarning universal MPMiga shunday majmualar kiradiki, ular asosida mikrokontrollerlardan tortib universal mikro EHM gacha turli hisoblash vositalarini tuzish mumkin bo’ladi.MikroEHM yoki mikrokompyuter deb, bitta yoki bir nechta MPdan tashkil topgan, berilganlarni qayta ishlash qurilmasi, operativ va doimiy xotira KISi, ma’lumotni kiritish-chiqarishni boshqarish KISiva ba’zi boshqa sxemalardan tashkil topgan qurilmaga aytiladi.Bunday tarkibga ega mikrokomyuterni << yalang’och>> deb ham atashadi, chunki unda periferiya qurilmalari (tashqi XQ va ma’lumot kiritish-chiqarish qurilmasi) mavjud emas. Bunday konfiguratsiyaga ega bo’lgan mikrokompyuterlar turli stanoklar, mashinalar, boshqaruv qurilmalarining texnologik jarayonlarini boshqarish qurilmalari(kontrollerlar) sifatida keng qo’llaniladi. Mikrokontroller – bu mikrokompyuter bo’lib, u uncha katta bo’lmagan hisoblash resurslari va hisoblashlarni bajarish emas, balki turli qurilmalarni mantiqiy boshqarish kabi jarayonlarni bajarishga mo’ljallangan soddalashtirilgan komandalar tizimiga ega <> so’zi mazkur qurilmaning turli murakkablik va muhimlik (prioritet)ga ega bo’lgan nazorat va boshqaruv amalini bajarishga mo’ljallanganligi aks ettiradi. MP tuzilmasi deganda, apparat vositalariva ular orasidagi aloqa tushuniladi. Apparat vositalari – MP qurilmalari va boshqa KISlar tuziladigan electron sxemadir. Har bir MP tuzilmasida ikkita asosiy qismini ajratib ko’rsatish mumkin: qayta ishlanayotgan va boshqaruvchi. Arifmetik-mantiqiy qurilma (AMQ) MPning qayta ishlanuvchi qismi bo’lib hisoblanadi. Zamonaviy AMQlarda arifmetik qo’shish va ko’paytirish amallari bajariladigan asosiy amallar bo’lib hisoblanadi. Tuzilishiga ko’ra, AMQlar kombinatsion qurilma hisoblanadi va xususiy xotira elementlariga ega bo’lmaydi. U yoki bu amallarni bajarish vaqtida oraliq natijalarni saqlash uchun AMQ lar registrlar bilan to’ldiriladi. Protsessor tuzilmalari turlicha bo’lishi mumkin. Lekin ularning ko’pchiligini shartli ravishda uchta turga kiritish mumkin: akkumlyatorli, umumiy maqsadlarga mo’ljallangan registrli , stekli xotira blokli. AMQlar registrlar bilan birgalikda MPning operatsion qurilma (OQ) deb ataluvchi qayta ishlovchi qismini tashkil etadilar. OQ tugunlari ishini boshqarish bilan boshqaruvchi qurilam(BQ) shug’ullanadi. U ma’lum vaqt ketma-ketligida boshqaruv signallari ishlab chiqaradi, bu signallar ta’sirida OQ tugunlarida berilgan qayta ishlash dasturi amalga oshiriladi. Boshqaruv qurilmasi (kontroller) hisoblagich va takt signallar generator (taymer)ga ega. BQ OQ bilan birgalikda protsessorni tashkil etadi. Mikrosxemalarda bajariladigan protsessor mikroprotsessor deb ataladi. 1-rasmda sodda akumlyatorli protsessor tuzilmasi keltirilgan.Odatiy AMQlar ikkita kirish(1-kirish va 2-kirish) va bitta chiqish (1-chiqish) ga ega bo’lib, chiqishga m razryadli shinalar ulangan (m=4, 8, 16, 32). Bundan tashqari, AMQ yana bir guruh chiqish (2-chiqish) ga ega bo’lib, ular qo’shimch ma’lumotlarni olish uchun mo’ljallangan.Kirishlarning ikkala guruhi ma’lumotlarni vaqtincha saqlash uchun mo’ljallangan buffer registrlari bilan ta’minlangan. Har bir buffer registry bir so’z ma’lumotni saqlashga qodir. Bu so’zning razryadligi MPning aniq turi bilan belgilanadi. 1-kirish ma’lumotlarni bevosita ma’lumotlar shinasidan, 2-kirish esa yoki ma’lumotlar shinasi yoki akkumlyatorlardan oladi.AMQ ishi haqidagi qo’shimcha ma’lumotlar holatlar registrida joylashadi.Unda so’nggi amal natijalari haqidagi xizmat ma’lumoti saqlanadi.Kirishlarga kelib tushayotgan ma’lumotlar AMQ da mos boshqaruv signallari yordamida qayta ishlanadi. Boshqaruv signallari vaqt bo’yicha aniq taktlangan bo’lib, so’zlar ustidan ma’lum arifmetik yoki mantiqiy amallarni bajarish boshqaruv signallarining ma’lum ketma-ketligi asosida bajariladi. 1-rasmda keltirilgan MPning qayta ishlovchi qismi tuzilmasi ko’plab modifikatsiyalarga ega. MP boshqaruv qurilmasi (BQ) ning tashkil etilishini ko’rib chiqamiz.BQ quyidagi amallarni bajaradi: dastur komandasini kerakli ketma-ketlikda tanlash, ularni deshifratsiyalash, amallarni bajarishni boshqarish. BQ larning tashkil etishning ikki usuli mavjud: mikrodasturiy va apparatli. Mikrodasturiy boshqaruvda barcha boshqaruv kirishlari alohida shinalarga birlashadilar. Mazkur shinaning razryadligi boshqaruv kirishlari soniga teng. Bu shinaga algoritmning har qadamida mikrokomanda (MK) beriladi. Ya’ni MPning ish dasturi mikrodastur ko’rinishida (mikrokomandalar ketma-ketlig) berilgan.Bu turdagi MP 64-256 ta mikrokomandalarni bajaradi.Ma’lumki, komandalar majmuyiga ham nisbatan sodda, ham yetarlicha murakkablikdagi ko’payturuv va bo’luv amallari kiradi.Bunday komandalarni amalga oshirish uchun mikroamallar dep ataluvchi bir nechta sodda komandalar ketma-ketligini bajarish kerak.Sodda komandalarga arifmetik qo’shuv, konyunksiya, dizyunksiya, inversiya, chapga yoki o’ngga siljish,xotira yacheykalari va raqamli tizimning boshqa qurilmalari operandlari o’rtasida qayta taqsimlash kiradi. Mikroamallar boshqaruvini amlga oshiruvchi komandalar mikrokomandalar deyiladi. Har bir komanda uchun mikrokomandalar ketma-ketligidan iborat bo’lgan mikrodastur tuziladi. Mikrodasturlarni tuzish va sozlash ko’p vaqt talab etadi. Shuning uchun bu turdagi MP boshqariladigan maxsus KISlar ishlab chiqariladi.Dastur XQ dan BQ ga navbatma-navbat kelib tushadigan komandalarning kodlangan ketma-ketligini tashkil etadi.MIkrodasturiy BQli MP tuzilma sxemasi 2-rasmda keltirilgan,unga mikrodasturlar XQsi, mikrokomandalar deshifratori(MKDSH) va uning bajarilishini boshqaruvchi sxema(BS) kiradi
2 Ma’lumotlar qayta ishlanadigan joylarda ma’lumotlar doim uzoq yoki qisqa vaqt saqlanadi. Bu maqsadlarda registrlarni xotira elementlari sifatida qo’llash mumkin. MP tarkibida o’nlab maqsadlarga mo’ljallangan turli rgistrlar ishlatiladi.Ularning soni ma’lum darajada MPning hisoblash quvvatini belgilaydi.Lekin doim yodda tutish kerakki, aniq masalani yechish uchun nazariy jihatdan minimal registrlar soniga ega bo’lgan MPli ixtiyoriy EHMni qo’llash mumkin.Bu holda oddiy komandalarning ko’pligi tufayli mashina uzoq vaqt hisoblaydi.
Funksional belgisiga ko’ra, registrlarni uch guruhga bo’lish mumkin:
1. Saqlash registrlari
2. Operatsion registrlar
3. Yordamchi registrlar.
Saqlash registrlari ma’lumotlar, komandalar, adreslar va oraliq natijalarni bevosita protsessorda saqlash uchun xizmat qiladi.
Protsessor va AMQlarning saqlash registrlarini ko’rib chiqamiz.
Ma’lumotlar registri (MR). U ma’lumotlarni xotira va protsessor orasida almashinishida 16 razryadli so’zlarni vaqtincha saqlash uchun qo’llaniladi. Komanda, son yoki simvolni xotiradan protsessorga o’qish jarayonida bu so’z avval ma’lumotlar registriga kelib tushadi, so’ngra yoki komanda registriga,yoki protsessorning boshqa registrlariga uzatiladi. Ma’lumotlar protsessordan xotiraga qayta uzatilayotganda ular avval MRga joylashtirladi va so’ngra xotiraning tegishli yacheykalariga yoziladi. Ma’lumot so’zi MR da joylashgan vaqtda, u arifmetik va mantiqiy amallar bajarish uchun qo’llanilishi mumkin.
Akkumlyator (A). A registri protsessorning asosiy elementlaridanbiri hisoblanadi. Mashina bir vaqtning o’zida faqat ikki operandlar ustidan arifmetik va mantiqiy amallar bajarishi mumkin. Odatda,birinchi operand xotiradan MRga uzatiladi, bu vaqtda ikkinchi operand xotiradan MRga uzatiladi, bu vaqtda ikkinchi operand A da joylashadi. Komanda yordamida berilayotgan amal MR va A ichidagi operandlar ustida bajariladi va natija A ga joylashtiriladi, ya’ni to’planib (akkumlyatsiyalanib) boradi.
Uzatish registri (S). Bu bir razryadli registr bo’lib, akkumlyator to’lib qolgan holda ma’lumotlarni saqlash uchun xizmat qiladi. U yana siklik ravishda siljishlarni tashkil qilishda ham qo’llaniladi.
Komandalar registry (KR). Bu registr mashina tomonidan bevosita amal bajarilishi jarayonida amal kodini saqlab turadi. Komandaning amal kodi KRdan boshqaruv qurilmasiga uzatiladi va deshifratsiyalanadi. So’ngra komandani amalga oshirish yuzasidan vazifalar bajariladi: operandni o’qish yoki komanda tomonidan belgilangan amalni bajarish. Komanda so’zining adres qismi adres registrida saqlanadi.
Operatsion registrlar. Operatsion registrlar saqlashdan tashqari, o’z holatini ma’lum tarzda o’zgartirish xossasiga ega. Masalan, komanda hisoblagichi, stek ko’rsatkichi va boshqalar kabi operatsion registrlar xotiraga murojaat qilgandan keyin o’z holatini bittaga o’zgartiradi.
Yordamchi registrlar. Ular buferlash, qisqa muddatga saqlash va shu kabi yordamchi amallarni bajarishga mo’ljallangan.
3 Miroprotsessorli tizim (MP-tizim) deb, odatda mikroprotsessorli vositalar asosida tuzilgan ma’lumotli yoki boshqaruv tizimiga aytiladi.
Mikroprotsessorli vositalar – boshqaruv signallariga bog’liq ravishda turli amallarni bajaruvchi, cheklangan nomenklaturga ega bo’lgan KISlar majmuasidir.Mikroprotsessorli vositalar turkumiga kiruvchi barcha KISlarni, bu esa MP, operativ va doimiy xotira, kirish-chiqishni boshqarish mikrosxemalari, takt signallari generator va boshqalarni kuchlanish manbayi qiymati signallar va ma’lumotni ifodalash turlari bo’yicha muvofiqlashtirish mumkin. Mikroprotsessorli vositalar majmuyiga ega bo’lib, turli murakkablikdagi raqamli apparaturalarni tuzish mumkin.
Mikroprotsessorlar arxitekturasi. MP-tizimni uchta ketma-ket murakkablashib boradigan detallash darajalari ko’rinishida ifodalash mumkin:
1. Apparat vositalari – electron sxemalar bo’lib, ular yordamida alohida qurilmalar tuziladi;\
2. Arxitektura –tarkib, xarakteristikalar, qurilmalarning bog’lanishi, komandalar ro’yxati va ularning formatlari, adreslash usullari. Adreslanuvchi xotira razryadligi va hajmi; registrlar tuzilmasi va ularning funksiyalari va boshqalar. Kombinatsion turli MPli MP-tizim arxitekturasi MP quyidagi tugun va bloklardan tashkil topgan:
1. Arifmetik-mantiqiy qurilma (AMQ). Bu qurilma bevosita ikkilik kodida ifodalangan sonlar va adreslar ustidan arifmetik va mantiqiy amallarni bajaradi. Odatda, siljituvchili registrli AMQlar qo’llaniladi.
2. Boshqaruv qurilmasi (BQ). BQ AMQ va MP-tizimning boshqa bloklari ishini boshqaradi. U ketma-ketli qurilma bo’lib, mantiqiy elementlar yoki DXQ,DMMlar (mikrodasturiy tashkil qilinish) da bajariladi. BQ xotira blokidan kelayotgan komandalar asosida ishlaydi. Bu yerda komandalar mazkur komandaning bajarilishini boshqarish uchun ikkilik signallariga aylantiriladi.BQ va butun MP-tizim ishi sinxronizatsiya va dastlabki o’rnatilish(taymer) sxemalari signallari ta’sirida sodir bo’ladi. Taymer (T) ko’p hollarda alohida kristall ko’rinishida bajariladi. U komandalarning bajarilish jarayonini vaqt bo’yicha taqsimlaydi. Biror amalni bajarishga mo’ljallangan komandalar – buyruqlar 8, 16, 24 razryadli va undan yuqori(64 tagacha) bo’lgan ikkilik so’zlardan iborat bo’ladi. Ularning bir qismi amal kodi bo’lib, qolganlari xotirada ma’lumotlar adreslari o’rtasida taqsimlanadi.
3. Registrlar bloki (R). Joriy ma’lumotni o’ta operativ saqlash uchun xizmat qiladi. Bajaradigan amaliga ko’ra, bloklar quyidagi registrlariga ega: OR va AR registrlari, komandalar registry (KR), bayroq registry (BR), holatlar registry (HR), komanda hiosblagichi (KH) va boshqalar.

Download 84,03 Kb.