2.2. Prosessorlarda hisoblashlarni tashkil etish
Asosiy Intel, AMD, Sun Microsystem, Hewlett – Packard, IBM, Motorola, DEC firma ishlab chiqaruvchilarning zamonaviy prosessorlari faqat razryadliligi va takt chastotasi bilan farqlanib qolmasdan, o’zlarining arxitekturasiga xos xususiyatlari bilan ham farq qiladi. Bu o’ziga xos xususiyatlar prosessorlarning qo’llanish sohalarini, ularning funksional imkoniyatlarini va ish unumdorliklarini belgilab beradi.
Prosessorlarning muhim xarakteristikalari quyidagilar hisoblanadi:
zamonaviy prosessorlarda yuzlab MGslardan bir necha GGslargacha o’zgaradigan takt chastotasi;
ma’lumotlar shinasi va buyruqlar shinasining razryadliligi orqali aniqlanadigan tashqi xotiraning manzillar oralig’i;
mashina buyruqlar tizimlarining arxitekturasi va mashina so’z uzunligining razryadliligi;
birinchi va ikkinchi darajali KESh – xotiralarining kristall ichki sig’imi;
KIS prosessorining integrallash darajasi (kristalldagi tranzistorlar soni).
Markaziy prosessorlarning asosiy vazifasi xotiradan buyruqlarni tanlash (buyruqlarni o’qish), bajariladigan operasiyaning turini aniqlash (buyruqlarni deshifrasiyalash), xotiradan ma’lumotlarni tanlash (operandlarni o’qish), buyruqlarning bajarilishi (ijro etilishi), olinadigan natijalarni xotiraga kiritish hisoblanadi.
Shunday qilib, prosessorning ishlashi asosan beshta quyidagi asosiy bosqichlardan iborat:
buyruqni o’qish;
buyruqni deshifrasiyalash;
operandlarni o’qish;
buyruqning bajarilishi;
natijalarning yozilishi.
Prosessorning barcha ishlari buyruqlar yordamida bajariladi. Buyruq - bu qanday harakat bajarilishi haqidagi maxsus ikkilik kodli so’zlar birligi (operasiya kodi - OK) bo’lib, operandlar joylashgan manzilli qism (A1, A2), asosiy xotirada operandlarning joylashgan o’rni va ular qay tarzda aniqlanishini bildiradi. Ikki manzilli buyruqning formati 2.3-rasmda keltirilgan.
Buyruq, ma’lumotlar kabi, asosiy xotirada saqlanadi, shuning uchun 2.3-rasmda N xotira xonasi tartib raqamini (manzilini), u qayerda joylashganligini, prosessor orqali u qayerdan o’qilayotganligini bildiradi. Buyruq o’qilganidan keyin kompyuterning funksional bog’lamalari tomonidan uning bajarilish jarayoni boshlanadi. Buyruqlarning bajarilish jarayonini va ishlov berish dasturini to’g’ri tushunib olish uchun hisoblashlarni tashkil qilishning asosiy to’rtta bloklar bog’lamasi, ya’ni AMQ, asosiy xotira va tashqi portlarni birlashtiradigan kiritish/chiqarish modullarining o’zaro aloqalari orqali ko’rib chiqamiz. Tashqi xotira buyruqlarning bajarilish jarayonida ishtirok etmaydi, chunki bu dasturdagi berilgan zarur ma’lumotlar asosiy xotiraga yoki kesh – xotiraga qayta yoziladi.
2.4-rasmda joriy buyruqlar ular yordamida bajariladigan asosiy bloklarning sxemalari keltirilgan.
Boshqarish qurilmasi (2.4,a-rasm) buyruqlarning bajarilishining butun siklini ta’minlaydi. Hisoblash boshlanishidan oldin dastur buyrug’ining boshlang’ich manzili (ya’ni buyruq saqlanadigan xotira xonasining tartib raqami) buyruqlar hisoblagichiga (BX) kiritiladi, BXda har bir buyruqning bajarilishi jarayonida mavjud ma’lumotlar birga oshirish yo’li bilan keyingi bajarilishi kerak bo’lgan buyruqning manzili shakllantiriladi. Dastur buyruqlarining bajarilishi tabiiy tartibi o’zgarganda (shartli va shartsiz boshqa nuqtaga o’tilganda) BX ga hisoblashlar umumiy dasturining talab qilinadigan oralig’idan bajarilish boshlanadigan o’sha buyruqlarning boshlang’ich manzili kiritiladi.
Dastur klaviaturani bosish bilan yoki mashinaning ishga tushirilish bilan ishga tushadi, ya’ni DXQ da saqlanadigan boshlang’ich ishga tushirilish dasturining boshqarilishi boshlanadi. Prosessor boshlang’ich ishga tushirilish dasturini tugatib BX ga birinchi bajariladigan buyruqning manzilini kiritadi.
BXdagi boshlang’ich buyruqning manzili bo’yicha xotiradan prosessor birinchi buyruqni o’qiydi va u buyruqlar registriga (BR) joylashtiriladi. Bu bosqichda buyruqni tanlash tugaydi, buyruqlar registrida buyruqning ikkilik kodi (2.3-rasm) uning bajarilishining butun sikli mobaynida saqlanadi.
Buyruq formatining birinchi ikki qismi operasion yarim qismini, keyingi ikki qismi esa buyruqning manzilli yarmini tashkil etadi. Umumiy holda manzilli qism 4 ta manzilni (1 – operand manzilli, 2 – operand manzili, natijani manzillashtirish, keyingi bajariladigan buyruqning manzili). Kam sonli manzillarning buyruqlari tezroq bajariladi. Manzilli qism operativ xotiradagi operandlar manzillari yoki UVR tartib raqamlaridan iborat bo’lib undan operandlar o’qiladi va u yerga natijalar yoziladi. Buyruqlar bajarilganidan uning alohida qismlari turli boshqaruvchi qurilmalarga tushadi: N qismi KXda shakllantiriladi, operasion qism (operasiya kodi va manzillashtirish ish tartibi) xotiradan buyruqlar registriga o’qiladi, buyruqning manzilli qismi esa operandlar o’qish va ularni AMQ ga yo’naltirish uchun xotiradan XMR manzil registri orqali o’qiladi.
|
