Muhammad Al-Xorazmiy nomidagi
Toshkent Axborot Texnologiyalari Universteti Qarshi filiali
Kompyuter injiniringi fakulteti KI-19-21 guruh Talabasi
Amirova Gavharning "Kompyuterning tashkil etish" fanidan tayyorlagan
Reja:
1.Protsessorlarda qo’llaniladigan zamonaviy texnologiyalar
2; Buyruqlar tizimi arxitekturalari;
3. Zamonaviy xotira turlari va xususiyatlari;
4. Kompyuterga ma’lumotlarni kiritish-chiqarish tizimlari;
5.Kiritish-chiqarish modullari, portlar va ularning vazifalari
6; Zamonaviy shinalarning xususiyatlari;
7.Assembler tilida dasturlash asoslari;
Qadimgi zamonlardan beri, CPU ishlash va asosiy chastota bevosita bog'liq emas, (yuqorida keltirilgan up egasi tashqari) ko'p odamlar bir anglashilmovchilik ko'rinadi CPU ishlash, yaxshi, lekin asosiy chastota yuqori. Xo'sh, bu stereotip qaerdan paydo bo'ldi?
Keling, yuqori qadimiy (1990-yillarning oxiri) protsessor ma'lumotlarini ko'rib chiqaylik…
SPEC qaytib kunda bir tez-tez ishlatiladigan ishlash sinov vositasi edi, u Intel Core platformasi uchun IBM Pauerpc platformasi Apple Macbook kaliti e'lon qachon va Stiv Jobs ishga da SPEC ishlash takomillashtirish namoyish.
Jadvaldan nima uchun 300 MGts chastotali protsessorlar uchun bunday boshqacha ishlash farqi borligini ko'rishingiz mumkin. Nima uchun pastki asosiy chastotali protsessorlar o'rniga yuqori asosiy chastotalarni ezadi?
Ko'rsatmalar protsessorda birin-ketin bajariladi, to'g'rimi? Aniq to'g'ri emas. Bunday bayonot intuitiv bo'lishi mumkin, ammo bu haqiqat emas. Aslida, 1980-yillardan boshlab protsessorlar endi har bir ko'rsatmani aniq ketma-ket bajarmaydilar. Zamonaviy protsessorlar bir vaqtning o'zida turli xil ko'rsatmalarning turli bosqichlarini bajarishi mumkin, ba'zilari esa bir vaqtning o'zida bir nechta ko'rsatmalarni to'liq bajarishi mumkin.
Keling, oddiy to'rt bosqichli quvur liniyasi qanday qurilganini ko'rib chiqaylik. Ko'rsatmalar to'rt qismga bo'linadi: olish, dekodlash, bajarish va orqaga yozish .Agar CPU to'liq ketma-ket bajarilsa, unda har bir ko'rsatma bajarish uchun 4 tsiklni oladi, IPC = 0,25 (tsikl uchun ko'rsatma). Albatta, CPI eski davrlarda, protsessorlar odatda tsiklda bitta ko'rsatmani bajara olmagan paytlarda afzal ko'rilgan. Ammo vaqt o'zgardi va siz qo'lingizga olishingiz mumkin bo'lgan har qanday ish stoli protsessori bitta tsiklda bitta, ikkita yoki hatto uchta ko'rsatmalarni bajarishi mumkin.
Ko'rib turganingizdek, protsessor ichidagi hisoblash (ALU) uchun mas'ul bo'lgan komponentlar aslida juda orqaga tortilgan, hatto vaqtning atigi 25% ishlaydi. Nima? Ko'ryapmanki, sizda kapitalizm uchun iste'dod bor…
Xo'sh, zamonaviy protsessorlarda bu Alularni siqish uchun vositalar mavjud (ha, zamonaviy protsessorlarda ham bir nechta ALU mavjud). Juda intuitiv g'oya shundaki, bosqichlarning aksariyati protsessor tomonidan to'liq band bo'lmaganligi sababli, ularni qoplash yaxshi bo'lar edi. Darhaqiqat, zamonaviy protsessorlar shunday qilishadi.
Endi bizda ko'pincha bitta ko'rsatmani tsiklni bajara oladigan protsessor bor, bu yaxshi ko'rinadi! Bu allaqachon asosiy chastotani oshirmasdan to'rt baravar tezlashuv.
Uskuna nuqtai nazaridan, quvur liniyasining har bir bosqichi ushbu bosqich uchun mantiqiy modullardan iborat bo'lib, protsessor soati nasos kabi ishlaydi, signallarni (yoki ma'lumotlarni aytish mumkin) bir bosqichdan ikkinchisiga bir vaqtning o'zida pompalaydi., shunga o'xshash.
Aslida, bunday oddiy tuzilishga qo'shimcha ravishda, zamonaviy protsessorlarda, birinchi navbatda, butun sonni ko'paytirish, qo'shish, bitli operatsiyalar, suzuvchi nuqta raqamlari bo'yicha turli xil operatsiyalar va boshqalar kabi ko'plab qo'shimcha Alular mavjud., deyarli har bir umumiy operatsiya uchun kamida bitta ALU bilan. ikkinchidan, agar oldingi ko'rsatmaning natijasi keyingi ko'rsatmaning operandasi bo'lsa, unda nima uchun ma'lumotlarni registrga qaytarish kerak? Shunday qilib, bu holda ma'lumotlarni operatorning kirish portiga yo'naltirish uchun ishlatiladigan Bypass (oldinga o'tish) yo'li keladi. Barchasini birlashtirib, batafsilroq quvurli mikroarxitektura shunday ko'rinadi.
Ko'p emissiya-superskalar protsessorlari
Butun sonli operatorlar va suzuvchi nuqta operatorlari va boshqa ba'zi Alular bir-biriga bog'liq emasligi va o'z ishlarini bajarganligi sababli, nega ularni yanada siqib, birgalikda imkon qadar band qilmaslik kerak? Bu ko'p ishga tushirish va superskalar protsessorlarini keltirib chiqaradi. Ko'p emissiya shuni anglatadiki, protsessor har bir tsikl uchun bir nechta ko'rsatmalarni" olov " qilishi mumkin, masalan, suzuvchi nuqta va butun son ko'rsatmalari bir-biriga aralashmasdan bir vaqtning o'zida bajarilishi mumkin. Buni amalga oshirish uchun olib kelish va dekodlash fazalarining mantig'ini kuchaytirish kerak, bu esa a deb nomlangan tuzilmani keltirib chiqaradischeduleryoki distributor, qaysi, bu kabi ko'rinadi.Buyruqlar tizimi arxitekturasi Reja 1
Buyruqlar tizimi arxitekturasi
Kompyuter texnologiyalari rivojlanishining yangi bosqichi. Mikrosxemalar asosida protsessorlarning rivojlanishi natijasida raqamli kompyuterlarning o'lchamlari va shakli sezilarli darajada pasaydi.
Mikroprosessor (MP) bu raqamli ma'lumotlarni qayta ishlash va ushbu ishlov berish jarayonini boshqarish uchun mo'ljallangan va bitta yoki bir nechta yirik integral mikrosxemalar (LSI) shaklida ishlab chiqilgan dasturiy ta'minot tomonidan boshqariladigan qurilma.
Katta integral kontaktlarning zanglashiga olib borishi haqida tushuncha hozircha aniq belgilanmagan. Ilgari, ushbu sinf chipga 1000 dan ortiq elementlarni o'z ichiga olgan chiplarni o'z ichiga olishi kerak deb ishonilgan. Darhaqiqat, birinchi mikroprosessorlar ushbu parametrlarga mos keladi. Masalan, 70-yillarning oxirlarida ishlab chiqarilgan K584 mikroprotsessor to'plamining 4 bitli protsessor qismida 1500 ga yaqin element mavjud edi. Endi, mikroprosessorlarda o'n millionlab tranzistorlar mavjud bo'lsa va ularning soni doimiy ravishda k
Mikroprosessorlar tizimi (MPS) - bu bir yoki bir nechta qurilmalardan tashkil topgan funktsional jihatdan to'liq ishlab chiqarilgan mahsulot bo'lib, uning asosini mikroprosessor tashkil etadi.
Mikroprotsessor juda ko'p parametrlar va xususiyatlar bilan tavsiflanadi, chunki bu, bir tomondan, funktsional jihatdan murakkab hisoblash moslamasi, ikkinchi tomondan, elektron qurilma, elektron sanoat mahsuloti.
Hisoblash vositasi sifatida mikroprotsessor birinchi navbatda o'ziga xos xususiyatga egaarxitektura, ya'ni foydalanuvchiga taqdim etiladigan dasturiy va apparat xususiyatlarining kombinatsiyasi. Bunga buyruqlar tizimi, ishlov beriladigan ma'lumotlarning turlari va formatlari, adres rejimlari, registrlarning soni va taqsimlanishi, operativ xotira va tashqi qurilmalar bilan o'zaro ishlash tamoyillari (uzilish tizimining xususiyatlari, xotiraga to'g'ridan-to'g'ri kirish va boshqalar) kiradi. ashqi sinxronizatsiya chastotasi. Sinxronizatsiya chastotasi uchun uning mumkin bo'lgan maksimal qiymati odatda ko'rsatiladi, bunda kontaktlarning zanglashiga olib keladi. Mikroprosessorlarni o'z ichiga oladigan funktsional murakkab sxemalar uchun ba'zan sinxronlashning eng past chastotasi ham ko'rsatiladi. Ushbu chegaradan past chastotani pasaytirish kontaktlarning zanglashiga olib kelishi mumkin. Shu bilan birga, yuqori tezlikni talab qilmaydigan MP dasturlarida sinxronizatsiya chastotasini pasaytirish energiya tejash sohalaridan biridir. Bir qator zamonaviy mikroprotsessorlarda chastota pasayganda, u o'z holatini saqlab turadigan "uyqu rejimiga" o'tadi. Xuddi shu arxitekturadagi sinxronizatsiya chastotasi mikroprotsessorlarning ishlashini taqqoslashga imkon beradi. Ammo turli xil me'moriy qarorlar ishlashga chastotadan ko'ra ko'proq ta'sir qiladi;
Ishlash: u maxsus sinovlar yordamida aniqlanadi, shu bilan birga, agar iloji bo'lsa, ular protsessor mikroarxitekturasining turli xususiyatlarini qamrab oladigan ishlashga ta'sir ko'rsatadigan testlar to'plami tanlanadi.
Universal mikroprotsessorlar odatda CISC va RISC mikroprotsessorlariga bo'linadi. CISC mikroprotsessorlari (qo'llanmalarning to'liq to'plamini hisoblash - ko'rsatmalarning to'liq tizimi bilan hisob-kitoblar) keng rivojlangan operand va manzil rejimlariga ega bo'lgan barcha klassik ko'rsatmalar to'plamini o'z ichiga oladi. Masalan, Pentium mikroprotsessorlari ushbu sinfga tegishli. Shu bilan birga, RISC mikroprotsessorlari (qisqartirilgan ko'rsatmalar bo'yicha hisoblash), ta'rifdan kelib chiqqan holda, ko'rsatmalar va manzillarni qisqartirish rejimidan foydalanadilar. Bu erda birinchi navbatda Alpha 21x64, Power PC kabi mikroprotsessorlarni ajratib ko'rsatish kerak. Buyruq tizimidagi jamoalar soni eng ravshan, ammo bugungi kunda universal mikroprotsessorlarni rivojlantirishning ushbu sohalarida eng muhim farq juda muhim emas Arxitektura ostida MP uning tarkibiy qismlari tarkibi, MP doirasida va tashqi muhit bilan buyruqlar tizimi tomonidan amalga oshiriladigan ma'lumotlar almashinuvini tashkil etish haqidagi g'oyalarning umumiyligini tushunish odat tusiga kiradi.
Mikroarxitektura;
Makroarxitektura
Mikroprosessor mikroarxitekturasi - Bu mikroprotsessorning apparati va mantiqiy tuzilishi, registrlar, boshqaruv zanjirlari, arifmetik-mantiqiy moslamalar, saqlash moslamalari va ularni ulaydigan ma'lumot uzatish liniyalari.
Makroarxitektura - Bu buyruqlar tizimi, qayta ishlangan ma'lumotlarning turlari, manzillar rejimlari va mikroprotsessorlarning ishlash printsiplari.
Umuman olganda, mikroprosessor arxitekturasini quyidagi mezonlarga ko'ra tasniflash mumkin.
1. Qayta ishlangan ma'lumotlar oqimlari soni bo'yicha
Qayta ishlangan ma'lumotlar oqimining soni bo'yicha barcha mavjud mikroprotsessorlarni shartli ravishda uchta sinfga bo'lish mumkin.
Birinchi ikkitasi mikroprotsessorlardir vektorli konveyer arxitekturasiva sIMD arxitekturasi bilan assotsiativ protsessorlar(Yagona ko'rsatma - bir nechta ma'lumotlar). Ushbu MP-larda protsessorning barcha elementlari bitta umumiy boshqaruv moslamasi tomonidan berilgan bitta oqim buyruqlarini bajaradilar. Umuman olganda, quyida keltirilgan barcha arxitekturalar, ayniqsa, SIMD arxitekturasi bilan bog'liq. Alohida ma'lumotlar va buyruq avtobuslarining arxitekturasi ancha murakkab, protsessorni ikkita kodli oqim bilan bir vaqtning o'zida ishlashga, bir vaqtning o'zida ikkita avtobusda almashinuvni amalga oshirishga majbur qiladi. Dastur faqat buyruqlar xotirasida, ma'lumotlar - faqat ma'lumotlar xotirasida joylashgan bo'lishi mumkin. Bunday tor ixtisoslashtirish tizim tomonidan hal qilinadigan vazifalar doirasini cheklaydi, chunki bu xotirani moslashuvchan qayta taqsimlashga imkon bermaydi.
Bu holda ma'lumotlar xotirasi va buyruq xotirasi juda katta emas, shuning uchun ushbu arxitekturaga ega tizimlardan foydalanish odatda juda murakkab bo'lmagan vazifalar bilan cheklanadi.
Oddiy kichik mikrokompyuterlarga asoslangan hisoblash tizimining arxitekturasi sek. 1. Bunday mikrokompyuterda raqamli mashinaning barcha 5 asosiy bloklari mavjud: axborot kiritish moslamasi, boshqarish moslamasi (UU), arifmetik mantiqiy blok (ALU) (mikroprotsessorga kiritilgan), saqlash moslamalari (xotira) va ma'lumot chiqaradigan qurilma.
Shakl 1. Oddiy mikroprotsessorning arxitekturasi.
Mikroprosessor raqamli avtobusning barcha qurilmalarining ishlashini boshqaruv avtobusidan (ShU) foydalanib muvofiqlashtiradi. SHU-ga qo'shimcha ravishda, 16-bitli manzil avtobusi (SHA) mavjud bo'lib, u ma'lum bir xotira joyini, kirish portini yoki chiqish portini tanlashga xizmat qiladi. Ikki tomonlama ma'lumotni mikroprosessorga va undan uzatish 8 bitli ma'lumotlar avtobusi yoki ma'lumotlar avtobusi (BD) orqali amalga oshiriladi.
|
