412-20 guruh
Xolbekov Doniyor
KOMPYUTER ARXITEKTURASI FANIDAN 1-TOPSHIRIQ
MAVZU: KO‘P YADROLI PROTSESSORLARNING ARXITEKTURA TURLARI
Ishdan maqsad: Ko‘p yadroli protsessorlar haqida tushincha, ularning turlari va ishlash prinsiplari bilan tanishib chiqish.
I.Nazariy qism
Protsessor inglizchada „Process“ soʻzidan kelib chiqqan boʻlib, „jarayon“ — jarayonni amalga oshiruvchi, boshqaruvchi maʼnolarini bildiradi. Kompyuter Protsessori asosan kompyuterda boʻladigan jarayonlarni amalga oshirish va boshqarish vazifalarini bajaradi. Asosiy oʻlchov birligi chastota hisoblanadi. Protsessor chastotasi uning maʼlum vaqt ichida nechta amalni bajara olishini ifodalaydi.
Protsessor (lot. processus — surilish) — elektron mashinaning dastur (programma) da koʻzda tutilgan amallar; informatsiyani oʻzgartirish, barcha hisoblash jarayonlarini, xisoblash mashinasidagi boshqa qurilmalarning ishini boshqarib turish uchun moʻljallangan markaziy qurilmasi. Asosiy qismlari: arifmetikmantiqiy qurilma va boshqarish qurilmasi. Arifmetikmantiqiy qurilmada axborot arifmetika va mantiq jihatidan qayta ishlanadi. Boshqarish qurilmasi xotiradagi axborotlarni chiqarish tartibini belgilaydi, boshqaruvchi signallarni ishlab chiqadi, mashinadagi qurilmalarning ishini uygʻunlashtiradi, dasturni uzish signallarini qayta ishlaydi, xotiradagi axborotlarni muhofazalaydi, Protsessor ishini nazorat qiladi. Protsessorda bulardan tashqari, oʻta tezkor xotira qurilmasi va tashkiliy bloklar ham bor.
1.1-rasm. Kompyuterning protsessori
Protsessor — kompyuteringizning eng muhim komponentlaridan bir sanaladi. Aynan ushbu komponentdan kompyuterni jamlashni boshlash kerak.
Hozirda barcha forumlarda protsessorlarni solishtirish muhokama qilinadi. Asosan ushbu solishtirishlar Intel va AMD protsessorlar orasida bo’ladi. Protsessor kompyuterdagi barcha buyruqlarni ishlab chiqaradi.
Protsessor tanlashda kompyuterni ishlashini ko’rsatadigan belgilarga e’tibor qaratish kerak. Bular:
— Har bir yadroning chastotasi.
— Kesh (1,2,3 urovenli)
— Shinaning chastotasi.
— Fizik yadroning soni.
Har bir yadroning chastotasi.Kesh (1,2,3 pog’onali) Kesh — Operativ xotira va MP (Markaziy protsessor ) orasidagi aloqa bo’lib, unda ma’lum vaqtda unda murojaat qilinganlik to’g’risida ma’lumot joylashadi (oddiy qilib aytganda, hozirgi paytda ishlayotgan protsessor ma’lumotlari).
Kesh operativ xotiraga qaraganda ancha tez. Boshqa so’z bilan aytganda, kesh xotirasiz, protsessor butun kuchi bilan ishlamagan bo’lardim biz esa qiyin bo’lmagan buyruqlarni ancha vaqt bajarilishini kutgan bo’lardik. Shuning uchun kesh xotira hajmi, protsessor kabi juda zarur. Kesh xotiraning 3 ta pog’onasi mavjud va siz ular bilan quyida tanishasiz:
1-pog’ona. Eng tez harakat qiluvchi ,shuning uchun eng kichik kesh xotiraga ega. Ijrolar uchun kamida 128 Kb ketadi. 2- pog’ona. 1-ga qaraganda sustroq harakat qiladi, ammo 3-pog’onaga qaraganda ancha tez bajaradi. Ijrolar uchun har bir yado uchun kamida 1Mb sarf qiladi
3-pog’ona. Protsessorning eng sust ishlaydigan keshi, ammo OZU ga qaraganda ancha tez ishlaydi. Ushbu kesh xotira katta hajmlarda uchraydi: 6-12 мб — optimal varianti. Kesh xotiraning ushbu pog’onasi ko’pyadroli protsessorlarda effektli ishlayapdi ( 3-yadroli va undan yuqori).
Narx borasida ular ikki yadroli protsessrorlardan katta farq qilmaydi, shuning uchun agar yuqori tezlanishda ishlashni hohlasangiz, yaxshisi pulni bunga tejab qolmang.
Protsesso tanlashda hajmiga e’tibor qarating. Esda turingki, kesh xotira butun protsessorg mo’ljallangan, uning ayrim yadrolar uchun emas. Agar 6-yadroli protsessor sotib olayotgan bo’lsangiz, kesh xotiraning esa 2-pog’onаsi 3-6 Mbdan past bo’lsa, bu aniq siz uchun emas!
Juda ko‘p kompyuter foydalanuvchilari Windows(Linux,..) operatsion tizimi bir nechta razryadlarga(x32, x64, x86) bo‘linishidan xabari bor. Shu qatorda ko‘p foydalanuvchilar bu nima uchun kerakligini bilishmaydi. Undan tashqari bu razryadlarga tegishli ko‘plab miflar ham mavjud.
Hyper-Threading texnologiyasi bir vaqtning o'zida bir shaklidir ko'p ishlov berish Intel tomonidan kiritilgan texnologiya, texnologiyaning kontseptsiyasi patentlangan Quyosh mikrosistemalari. Me'moriy jihatdan, Hyper-Threading Texnologiyasiga ega protsessor har bir yadro uchun ikkita mantiqiy protsessordan iborat bo'lib, ularning har biri o'ziga xos protsessor me'moriy holatiga ega. Har bir mantiqiy protsessor bir xil jismoniy yadroni almashadigan boshqa mantiqiy protsessordan mustaqil ravishda to'xtatilishi, to'xtatilishi yoki belgilangan ipni bajarishga yo'naltirilishi mumkin.
Ikki alohida fizik protsessordan foydalanadigan an'anaviy ikki protsessorli konfiguratsiyadan farqli o'laroq, giper-tishli yadrodagi mantiqiy protsessorlar ijro resurslarini bo'lishadilar. Ushbu manbalarga ijro etuvchi vosita, keshlar va tizim shinalari interfeysi kiradi; resurslarni taqsimlash ikkita mantiqiy protsessorning bir-biri bilan yanada samarali ishlashiga imkon beradi va mantiqiy protsessorga to'xtab qolgan mantiqiy yadrodan resurslarni qarz olishga imkon beradi (ikkala mantiqiy yadro ham bir xil fizik yadro bilan bog'liq deb hisoblasak). Protsessor yuborilgan ma'lumotni kutayotganda to'xtaydi, chunki u hozirgi ipni qayta ishlashni tugatishi mumkin. Giper ipli yoki ko'p yadroli protsessordan foydalanganda ko'riladigan foyda darajasi dasturiy ta'minot ehtiyojlariga, protsessorni samarali boshqarish uchun uning va operatsion tizimning qanchalik yaxshi yozilganiga bog'liq.
Hyper-threading protsessorning ba'zi bo'limlarini nusxalash orqali ishlaydi - saqlaydigan qismlar me'moriy holat - lekin asosiy nusxasini takrorlamaslik ijro etish manbalari. Bu odatiy "jismoniy" protsessor va qo'shimcha "ko'rinishida giper-ipli protsessor paydo bo'lishiga imkon beradi mantiqiy "operatsion tizimga protsessor (HTT bilmagan operatsion tizimlar ikkita" fizik "protsessorni ko'radi), bu operatsion tizimga ikkita ish zarrachasini yoki jarayonini bir vaqtning o'zida va mos ravishda rejalashtirishga imkon beradi. Qachonki bajarilish resurslari protsessorda mavjud vazifa tomonidan ishlatilmasa giper-threading va ayniqsa, protsessor to'xtab qolganda, giper-threading bilan jihozlangan protsessor ushbu rejalashtirish resurslaridan boshqa rejalashtirilgan vazifani bajarish uchun foydalanishi mumkin. (protsessor to'xtab qolishi mumkin keshni sog'inish, filialni noto'g'ri taxmin qilish, yoki ma'lumotlarga bog'liqlik.)
Bundan tashqari kuchlanishlar tez-tez o`zgaradigan, katta kuchlanishli toklar o`tadigan joylarda energiya blokining ishonchliligi katta axamiyatga ega.
Kompyuter sotib olishda energiya blokining quvvatini aniqlab oling. U kamida 200-250 vatt bo`lishi kerak, aks holda u qo`shimcha qattiq disk (vinchester),
Portlar parallel (LPT), ketma-ket (COM) va universal ketma-ket (USB) turlarga bo'linadi. Ketma-ket port protsessordan ma'lumotlarni baytlarda oladi va qurilmalarga bitlarda uzatadi, parallel port esa baytlarda olib baytlarda uzatadi. Odatda, sichqoncha va modem ketma-ket portlarga, printer parallel portga ulanadi. Juda ko'p asosiy platalarda sichqoncha va klaviatura doiracha shaklidagi PS/2 bo'lmaga ulanadi. Hozirgi kunda universal ketma-ket portga sichqoncha, klaviatura va boshqa qurilmalarni ulash imkoni bor.
Odatda, asosiy plataning ajralmas qismi sifatida qaraladigan doimiy xotira qurilmasi (DXQ, ing. ROM - Read Only Memory - faqat o'qish uchun xotira) mikrosxema ko'rinishida tashkil etilgan bo'lib, quvvat manbaiga bog'liq bo'lmagan holda ma'lumotlarni saqlash uchun xizmat qiladi. Doimiy xotira qurilmasida kompyuterning kiritish- chiqarish asosiy sistemasi (BIOS - Basic Input-Output System) haqidagi doimiy axborot saqlanadi.
Protsessorni mikroprotsessor yoki CPU (ya'ni, Central Processing Unit - markaziy protsessor) deb ham atashadi. Protsessor arifmetik va mantiqiy amallarni bajaradi, xotira bilan bog'lanadi va barcha qurilmalar ishini boshqaradi.
Zamonaviy kompyuterlarda protsessor vazifasini 10 mm kvadratdan ham kichik yuzali yagona yarim o'tkazgichli kristalda (kremniy yoki germaniy) joylashgan millionlab mitti tranzistorlardan tashkil topgan mikro-protsessor, ya'ni o'ta zich integral sxema bajarmoqda. Misol sifatida ko'radigan bo'lsak, Intel Pentium Pro mikroprotsessori o'z ichida 5,5 milliondan ortiq tranzistorlarni saqlaydi.
Protsessorning ish unumdorligi uning tezligi (taktli chastota) va razryadlar soni bilan belgilanadi. Tezlik protsessorning 1 sekundda bajargan amallar miqdori bilan belgilanadi va Gs (gers) bilan ifodalanadi. Masalan, i8086 protsessori 10 MGs (sekundiga 10 million amal) tezlikka ega bo'lsa, Intel Pentium IV protsessori uchun bu ko'rsatkich 1700 MGs va undan yuqoridir. Protsessorning razryadlari soni uning bir vaqtning o'zida baravariga ishlashi mumkin bo'lgan bitlar miqdori bilan aniqlanadi. Hozirgi kunda 16, 32, 64, 128 razryadli protsessorlar keng qo'llanilmoqda. Protsessorning tezligini oshirish maqsadida hozirgi vaqtda kesh-xotira, turli matematik soprotsessorlar kabi vositalardan foydalanish yo'lga qo'yilgan. Shu kunlarda protsessorlarning ko'p yadroli turlari ishlatilmoqda.
Protsessor, asosan, quyidagi qismlardan iborat:
* arifmetik-mantiqiy qurilma;
* ma'lumotlar va adreslar shinasi;
* registrlar;
* buyruq jamlagichi;
* kesh, ya'ni kichik hajmli o'ta tezkor xotira;
* qo'zg'aluvchan vergulli sonlar matematik soprotsessori.
Aniq protsessorga mos i80386, 16/32 yozuvi ushbu protsessor 16 razryadli berilganlar shinasi va 32 razryadli adreslar shinasiga ega ekanligini, ya'ni bir vaqtning o'zida 16 bit axborot va 232= 4 Gbayt hajmdagi adreslar (adreslar sohasi) bilan ishlash imkoniyati mavjudligini bildiradi.
Keshlar juda tez xotiraning nisbatan kichik joylari. Kesh tez-tez ishlatiladigan ko‘rsatmalar yoki ma’lumotlarni saqlaydi va bu tarkibni tizim xotirasiga kirishga hojat qoldirmasdan yadroga osonlikcha taqdim etadi. Protsessor avval keshni tekshiradi. Agar kerakli tarkib mavjud bo‘lsa, yadro ushbu tarkibni keshdan oladi va ishlash afzalliklarini oshiradi. Agar tarkib bo‘lmasa, yadro kerakli tarkib uchun tizim xotirasiga kiradi. 1-darajali kesh yoki L1 kesh har bir yadroga xos bo‘lgan eng kichik va eng tezkor keshdir. 2-darajali yoki L2 kesh - bu yadrolar o‘rtasida taqsimlangan kattaroq saqlash joyi. Ba’zi ko‘p yadroli protsessor arxitekturalari L1 va L2 keshlarini ajratishi mumkin.
1.2-rasm. Ko‘p yadroli protsessorlarning arxitekturasi
|
