2.4. Hisoblash jarayonini dasturiy boshqarish
Kompyuterning bloklari va bog’lamalarining o’zaro birgalikda ishlash tartibi bilan tanishib ma’lumotlarni ishlash dasturining buyruqlarini bajarilishining butun siklini, shuningdek, unumdorlikni oshirish uchun samarali ishlov berish ish tartibini atroflicha o’rganish mumkin.
Ma’lumotlarga ishlov berish dasturi xotiradan keladigan buyruqlarning ketma-ket bajarilishi prosessor orqali amalga oshiriladi. Buyruqning o’z manzilining shakllanishi momentidan uning bajarilishi natijalarini yozilishigacha bo’lgan ketma-ket bajarilishining butun sikli ilgari bayon etilgan. U bajarilishining barcha asosiy bosqichlarini o’z ichiga oladi, lekin ishlov berish tartiblarini to’g’ri tushunish uchun siklni yoyilgan ko’rinishida bajaruvchi qurilmalar taqdim etiladi:
buyruq manzilining shakllanishi (BQ);
xotiradan buyruqni tanlash (o’qish) (OX, BQ);
operasiya va manzillashtirish kodlarini dekodlash (BQ);
operandlar manzillarining shakllanishi (BQ, OX);
operandlarni tanlash (OX, BQ, OQ);
operandlar ustida harakatlarning bajarilishi (OQ);
natija operandining yozilishi (OQ, OX);
uzilishlarga so’rovni tekshirish (BQ, OQ, KChM);
keyingi buyruq manzilining shakllanishi (BQ).
Bajarilishning standart sikli har doim ham yuqorida sanab o’tilgan qadamlardan iborat bo’lmaydi. Ba’zi buyuruqlarda (masalan, qabul-uzatish) alohida qadamlar bo’lmasligi mumkin, shu bilan bir vaqtda boshqarish bo’yicha qadamlar soni oshadi: TQ ning tayyorligini tekshirish, uzilishga so’rovlarni tekshirish.
Buyruq sikli qadamlari ro’yxatidan ko’rinib turibdiki, ichki va tashqi shinalar bo’yicha asosiy o’zaro birgalikda ishlashda “prosessor - OX” va “prosessor - KChM” liniyalari bo’yicha boriladi. KChM kiritish/chiqarish moduli orqali prosessor va tashqi qurilmalar orasida faqat qabul-uzatish emas, TQ dan ishlayotgan dasturning uzilishiga so’rovlar ham qabul qilish amalga oshiriladi.
2.17-rasmda BQ ni buyruqning bitta siklini bajarilishida qatnashadigan jarayonning asosiy bog’lamalari bilan o’zaro ta’sirlash chastotasi tasvirlangan. Bajarilish siklining butun yo’lini nazorat qiladigan asosiy bog’lama BQ hisoblanadi. Yuqorida keltirilgan ro’yxatga mos ravishda faqat bitta bajarilish siklida BQ asosiy xotira bilan kamida 4-5 marta o’zaro aloqa qiladi: buyruqning manzilini uzatish – buyruqning o’zini o’qish-operand manzilini uzatish-operandni tanlash- natijani yozish. Ajratilgan L1, L2 va OX li prosessorlar modellarida qoidaga ko’ra, buyruqlar kesh-xotiradan, operandlar esa (ma’lumotlar massivlari) OX dan o’qiladi. Bunday tartibdagi munosabat bilan faqat o’zaro aloqa darajalari (“registr-registr”, “registr-xotira”) o’zgaradi, lekin bajarilish bo’yicha alohida qadamlar saqlanadi. Har bir buyruqning ishlatilishidagi OX ning o’zaro aloqasining aynan bunday yuqori zichligi “prosessor-xotira” yuqori tezlikni lokal shinasining zaruratini ko’rsatadi.
BQ ning AMQ (OQ operasion qurilma) bilan o’zaro ta’siri OX dagi kabi jadal emas: operandlarni yozish-ishlov berish bo’yicha harakatlarning bajarilish natijasini xotiraga berish. Lekin BQ uchun majburiy yana bir takt bor, bu “bayroqlar registri” yoki “belgilar registri (BLR)” holatini o’qishdir. IR razryadlaridagi “1” ning mavjudligi tartibning uzilish zarurati (uzilish signali) haqida signal beradi.
Uzilishga bunday signal prosessordan ma’lumotlarni qabul qilishga tayyorligi to’g’risida avval yodda tutilgan xabar signallarini TQ lardan biri KChM orqali berilganda undan kelishi mumkin. Uziliga TQ lardan nisbatan sekin ishlaydigan TQ lardan ham, masalan, klaviaturadan yoki sigqonchadan foydalanuvchining harakati bo’yicha kelishi mumkin. Kompyuter buyruqlarining xarakterli turlaridan biri uzilish buyrug’i siklini ko’rib chiqamiz. Kompyuter tarmoqlari takibida ishlashda bu buyruq tez-tez ishlatiladi. Barcha kompyuterlarga dasturni o’tish buyrug’i, ya’ni uning bajarilishining tabiiy tartibini to’xtatish ko’zda tutilgan. Ishlayotgan dasturning to’xtatilishi sababi dasturga avvaldan kiritilgan shart (shartli o’tish) ko’zda tutilmagan oldingi harakatlar (shartsiz o’tish) yoki dasturni tarmoqlashga olib keladigan ko’zda tutilmagan oldingi harakatlar (dasturni shartsiz o’tish) bo’lishi mumkin. Dasturning borishini to’xtatishni talab qiladigan yana bir harakat prosedurani chaqirish hisoblanadi.
Hisoblashlarni tabiiy borishini o’zgartirishning ko’rsatilgan hollarini ishlatish maqsadida dasturning o’tish buyruqlarining manzili qismida (shartlarga bog’liq bo’lmagan) o’tish nuqtasining manzili, ya’ni qayoqqa o’tish kerak bo’lgan va keyingi bajarilishi kerak bo’lgan buyruqning manzili mavjud.
2.18-rasmda shartli o’tish buyrug’ining bajarilishini tugashi natijasida prosessor olingan natijaning tabiiy borishini keyingi davom etish sharti “a>b” shart hisoblanadi, deb olamiz. Agar bu shart bajarilsa dastur II oraliqqa o’tadi va uning bajarilishining tabiiy borishi saqlanadi. Tartib bo’yicha i+1 tartib raqamini navbatdagi buyruq bajaradi. Agar tekshirish natijasida shart tabiiy “a
Shartli o’tishning boshqa sababi prosessorning operasion bog’lamadagi belgilar registrining (BLR) holati bo’lishi mumkin. Oldingi arifmetik va mantiqiy operasiyalar natijalari bo’yicha uning bitlarini so’rash, uning holatini so’rash (nolli natija, manfiy natija, o’ta to’lish) dasturning o’tishiga sabab bo’lib xizmat qilishi mumkin. Barcha kompyuterlarda tashqi qurilmalar (sichqoncha, klaviatura, to’plagichlar) harakati bo’yicha KChM joriy dasturning bajarilishini keyingi to’xtatilgan bajarilish nuqtasiga qaytishli to’xtatishi mumkin bo’lgan vositalar ko’zda tutilgan.
Kompyuterning asosiy dasturini uzilish nuqtasini xotirada saqlash uchun 1.7-rasmda ko’rsatilgan stek xotirasi ishlatiladi. Stekka yozish asosiy dasturning tarmoqlanishi tartibini (i+1 xonaning tartib raqami) xotirada saqlash va to’xtatilgan hisoblash jarayonini davom etirish uchun prosessorning KX buyruqlar hisoblagichga uzatish shaklini beradi. Agar uzilishga ishlov berish dasturining ishlashini tugaguncha yangi to’xtatishning zarurati vujudga kelsa, ko’zda tutilmagan qo’shimcha sikllar paydo bo’ladi va qo’yilgan dasturdan ketish joyini xotirada saqlash talab qilinadi. Qo’yilgan dastur bajarilganidan keyin avvalgi uzilishga ishlov berish dasturining bajarilishiga qaytish zarur, u tugagandan keyin esa asosiy dasturni bajarishga o’tish kerak (2.19-rasm). Bunday bir necha tarmoqlanishlarda asosiy dasturning ishga qaytish ketma-ketligiga teskari ketma-ketlikda amalga oshadi. Bu mexanizm vaqtincha to’xtatilgan dasturlarni avtomatik qayta tiklash, tarmoqlanish tartibini ta’minlash va asosiy dasturga qaytishni “oxirigi kelganga – birinchi xizmat ko’rsatiladi” LIFO tamoyili yordamida amalga oshiradi. Buyruqlar manzillari tarmoqlanishlarining vujudga kelish tartibida yoziladi, teskari yo’nalishda esa o’qiladi.
Kiritish/chiqarish jarayonini boshqarish usullari. Barcha harakatlar prosessorning tashabbusi va uning to’liq nazorati ostida amalga oshadi. Barcha harakatlar (holatni tekshirish, kiritish/chiqarish buyruqlarini berish) bajariladigan dasturniki. Prosessor kiritish/chiqarish modulidan tezroq ishlaydi, shuning uchun u ma’lumotlarni uzatish jarayonining tugashini kutadi. Bu vaqtni yo’qotishga olib keladi, lekin bu usulda KChM kiritish/chiqarish modulining tuzilmasi sezilarli soddalashadi.
To’xtatishlar bo’yicha ish tartibi ko’proq dasturiy boshqariladigan usulga mos keladi. Farq shundaki, prosessor ma’lumotlarni uzatish jarayonining tugashini kutmaydi va boshqa buyruqlarga qayta ulanadi. Almashtirishning tugashi bilan to’xtatishga so’rov keladi.
Xotiraga to’g’ri murojaat etish usuli samaraliroq hisoblanadi. Xotiraga to’g’ri murojaat etish ish tartibida (XTM) tizim shinada qo’shimcha modul- XTM kontrolleri shakllantiriladi. U tizim shinasini boshqarish bo’yicha prosessor vazifasini o’ziga oladi va qatnashuvsiz OX va TQ orasida axborotlarni to’g’ridan-to’g’ri qayta uzatishni ta’minlaydi. Prosessor tomonidan xotiraga to’g’ri murojaat kontrollerini boshqarish to’rtta parametrning kiritilishini o’z ichiga oladi;
so’rov turi (o’qish yoki yozish);
TQ manzili;
axborotlar yoziladigan (yoki o’qiladigan) OX boshlang’ich xonalarning manzillari;
yoziladigan / o’qiladigan so’zlarning soni (blokning o’lchami).
So’rov turi kontrollerning boshqarish qurilmasiga tushadi, u yerga TQ manzili ham yuboriladi (2.20-rasm). OX boshlang’ich xonasining manzili registrda saqlanadi undagi ma’lumotlar o’qish / yozish ko’lami bo’yicha birlikka ortadi.
TQ tomonidan signal uzatilganda XTMK kontroller prosessorga “XTMga so’rov”ni yuboradi, MLSh, MSh, kiritish/chiqrish liniyalarini ozod qiladi, keyin prosessordan XTM ni tasdiqlash signali ma’lumotlarga ishlov berishning boshlanishiga beriladi. Prosessor o’qish va yozishda ma’lumotlar registriga qayta uzatiladigan so’zni buferlashtirish amalga oshiriladi..
Vaqt bo’yicha ajratish ish tartibi kompyuter tarmoq yoki tizim tarkibida ishlaganda xarakterlidir. Bu holda kompyuterning resurslari barcha foydalanuvchilar uchun umumiy (agar teng huquqli ishchi stansiya bo’lsa) xizmatlarni (masalan, hujjatni bosish) ko’rsatish mumkin.
Vaqtni ajratish ish tartibi variantlaridan biri real vaqt ish tartibi hisoblanadi. Bu ish tartibida keladigan so’rovlarga kompyuter tizimining javob berish vaqti qat’iy reglamentlanadigan real obyektlar va jarayonlarni boshqarish va nazorat qilish tizimlarida qo’llaniladi.
Barcha zamonaviy operasion tizimlar ilg’or to’xtatish va xizmat ko’rsatish rivojlangan tizimli ko’p dasturli ish tartibini qo’llab-quvvatlaydigan imkoniyatlarga ega. Kompyuterning bir dasturli va ko’p dasturli ish rejimlarini ko’rib chiqamiz.
Bir dasturli (monopol) ish tartibi bu eng sodda ish tartibi bo’lib, bunda kompyuterning barcha resurslari foydalanuvchiga bitta dasturda beriladi. Bu ish tartibi oldingi kompyuter modellarida keng tarqalgan. U foydalanuvchiga qulay, lekin apparat qismi yuklanishining kichik koeffisiyentiga ega. Hisoblash algoritmi ishlatilganda bevosita prosessorning o’zida tashqi qurilmalarining (xotira, kiritish/chiqarish) ishlashi to’xtatiladi. Ish unumdorligi kompyuter reaksiyasining tezligiga, ham ishlov berishda vujudga keladigan muammolarga foydalanuvchiga bog’liq.
Ko’p dasturli (multidasturli) ishlov berish ish tartibi operasion tizim tomonidan avtomatik boshqarish asosida resurslarning samaraliroq ajratilishini taminlaydi. Operasion tizim kompyuterning asosiy resursini (xotirani) bir vaqtda ishlatiladigan dasturlar orasida taqsimlaydi. Operasion tizimlarda ikki va undan ortiq dastur foydalanuvchilari orasida umumiy resurslarni taqsimlash funksiyasini drayverlar va dasturlarni yuklovchilar o’zlariga oladi. Bunda boshqa vazifa uchun ajratilgan xotiraga sanksiyalanmagan ruxsat etishning oldini olish uchun xotiraning maxsus himoyasi (himoyalangan rejim) xizmat qiladi.
|
