MUXAMMAD AL-XORAZIMIY NOMIDAGI TOSHKENT AXBOROT
TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI
KOMPYUTER INJINIRINGI FAKULTETI
AT-Serves 21-07-guruh talabasi
To'xtayev O'ktambekning kompyuterlarni tashkil etish
fanidan 1-mustaqil ishi
KOMPYUTERNI TASHKIL ETILISHI
Reja:
• Kirish:
• Asosiy qism:
– KOMPYUTER ARXITEKTURASINI ASSEMBLER SATXI.
– ELEKTRON HISOBLASH MASHINALAR VA KOMPYUTERLA TO’G’RISIDA UMUMIY
TUSHUNCHALAR.
– KOMPYUTER PROTSESSORLARINING TUZILISHILARI VA QANDAY ISHLASHLARI.
– . KOMPYUTERNING YORDAMCHI XOTIRASi.
• Xulosa
• Hozirda kompyuter injineringi va dasturiy injinering,
hamda ularga yondosh sohalar mutaxassislari –
kompyuterlarda, kompyuter tizimlarida va kompyuter
tarmoqlarida amalga oshirilayotgan ma’lumotlarni ishlash
jarayonlarini qanday tashkil qilinganligini tushunishlari,
hamda ulardan kundalik faoliyatlarida foydalana olishlari
tobora muhim ahamiyatga ega bo‘lib bormoqda.
• Kompyuterda ma’lumotlarni ishlash jarayonlari, ya’ni hisoblash
• jarayonlarining qanday tashkil qilinganligi, ma’lumotlarni bir joydan boshqa
joyga ko‘chirib yozish amallari, ma’lumotlar bazalari bilan ishlash,
kompyuterda,
• kompyuter tizimlarida va kompyuter tarmoqlarida xavfsizlik choralarini
amalga oshirish, hamda multimedia vositalari bilan ishlash uchun yaratilgan
dasturiy vositalardan unumli foydalanish, ularni amaliyotda qo‘llashda –
kompyuter arxitekturasiga oid bilimlardan xabardor bo‘lishlik ham talab
etilmoqda
• Hozirdakompyuter va telekommunikatsion tarmoqlar asosida yaratilgan va
yaratilayotgan turli xil tizimlarni, jumladan taqsimlangan va bulutli hisoblash
tizimlari kabi tizimlarni ham, o‘ziga xos kompyuterlar deb qarash mumkin
bo‘lmoqda.
Kompyuter arxitekturasi haqidagi ushbu fanni o‘rganish bilan har bir inson –
kompyuterning qanday tuzilganligini, uning qanday ishlashi va dasturlanishiga
oid bilimlarni o‘zlashtirish imkoniyatiga ega bo‘ladi. Kompyuterning qanday
tuzilganligi, qanday ishlashi va dasturlanishiga oid bilimlarni egallash natijasida
insonning kompyuter bilan mutaxassis sifatida muloqot qilish saviyasi va
kompyuterning imkoniyatlaridan unumli foydalanish darajasi oshib boradi Ushbu
adabiyotlar ko‘proq kompyuterning apparat qismi bilangina
shug‘ullanuvchimutaxassislar
uchun mo‘ljallangandir.
Ohirigi 10-15 yillar davomidagi rivojlanish shuni ko‘rsatdiki, kompyuterni
o‘zining faoliyatida qo‘llayotgan har-bir soha mutaxassisi, ayniqsa kompyuter
injiniringi, dasturiy injiniring va telekommunikatsiya kabi sohalar mutaxassislari
uchun – kompyuterni tashkil qiluvchi apparat va dasturiy vositalarini birgalikda
o‘rganish maqsadga muvofiq ekan. Kompyuterning apparat va dasturiy
vositalarini
birgalikda o‘rganish deganda, kompyuter va kompyuter tarkibiga kiradigan
qurilmalarni qanday tuzilganligi bilan birga, ularda ma’lumotlarni ishlash
jarayonlari qanday amalga oshirilishini ham o‘rganish tushuniladi. Bunda
ma’lumotlarni ishlash dasturlari qanday algoritmlar asosida tuzilganligi, ushbu
algoritmlarni so‘z bilan ifodalashdan tortib, to amaliy dastur sifatida shakllanish
bosqichlarini mukammal bilish kerak bo‘ladi.
Uchinchi bobda kompyuterlar protsessorlarning tuzilishlari va qanday
ishlashlarini tushuntirish amalga oshirilgan. Unda sakkiz, o‘n olti va o‘ttiz ikki
razryadli protsessorlarning tuzilishlari va qanday ishlashlari ularni o‘zaro
taqqoslashlar bilan keltirilgan. Ushbu bobda zamonaviy kompyuterlar
protsessorlari
– Intel Core i7, UltraSPARC III, OMAP4430 va AT mega 168 protsessorlari,
hamda
parallel kompyuter arxitekturalariga oid ma’lumotlar bilan ham tanishtiriladi.
To‘rtinchi bob Assembler tilida dasturlash asoslarini o‘rganishga
bag‘ishlanadi. Unda asosiy e’tibor Assembler tilida yozilgan dasturlarni
o‘rganish7 va tuzish asosida kompyuter arxitekturasining tuzilishini qanday
ekanligini mukammalroq tushinib olish mumkinligi ta’kidlangan.
Beshinchi bobda kompyuterga ma’lumotlarni kiritish-chiqarish arxitekturasi,
kompyuterning shinalari va ularning ishlash tamoillari haqida so‘z yuritilgan.
Hozirda ishlab chiqarilayotgan kompyuterlarda qo‘llanilayotgan PCI, PCI
Exspress va USB shinalarining tuzilishlari va xususiyatlari ko‘rib chiqilgan.
Yuqori sath tillari hisoblangan C, C+ va Java kabi dasturlash tillarida yozilgan
bitta operatorni amalga oshirish uchun, bir nechta mashina buyruqlarini bajarish
kerak bo‘ladi. Har bir operatorga bittadan mashina buyrug‘i to‘g‘ri keladigan til
esa 60 assembler tili deb ataladi. Har bir assembler tili yoki assemblerlar,
mashina buyruqlarining nomlari qisqartirib yozilgan – mnemonikalarga, ya’ni
ma’noga ega qiskartirilgan so‘zlarga asoslanadi [1,16,18]. M
Masalan: qo‘shish – ADD, ayrish –
SUB, ko‘chirib yozish – MOV, bir qiymatga orttirish – INC va boshqa mashina
buyruqlari kabi. Assembler tilida ham – konstantalarni, o‘zgaruvchilarni, xotira
adreslarini ifodalovchi metkalarni tavsiflash uchun, simvollardan iborat nomlar
qo‘llaniladi. Assembler tilida yozilgan dasturni assemblerlash yoki translyasiya
(kompilyasiya) qilish natijasida, real apparat muhitda - Pentium 4, Motorola,
UltraSPARC yoki 8051 protsessorlaridan biri o‘rnatilgan kompyuterda
bajarilishga tayyor ikkilik sonlarda ifodalangan dastur hosil bo‘ladi. Ushbu
xolatni UMPK-80M o‘quv mikroprotsessorli komplekti uchun yozilgan, 4.1-
rasmda keltirilgan dastur yordamida tushuntirish mumkin. Bu dastur tezkor
xotira qurilmasining 0B00 adresi bo‘yicha yozilgan sonni o‘qiydi, uning inkorini
aniqlaydi, hamda natijani 0B01
adresi bo‘yicha tezkor xotira qurilmasiga qaytib yozib qo‘yadi.
Dasturlarni yozishda barcha sonlar o‘n oltilik sanoq sistemasida ifodalanadi.
Dasturdagi buyruqlar - bir, ikki yoki uch baytli bo‘lib, mos holda hotiraning bitta,
ikkita yoki uchta yacheykasini egallashlari mumkin. Buni 4.1-rasmdagi dasturni
assemblerlagandan keyingi holatini ko‘rsatuvchi 4.2 va 4.3- rasmlar asosida
tushunib olish mumkin.
Buyruqlarning formatlari qanday ekanligini tushinib olish uchun, dasturni
4.4-rasmdagi bitta qatorda, bitta buyruq keltirilgan ko‘rinishda yozib olamiz.
Bunda har bir buyruqning boshlang‘ich adresi ko‘rsatiladi va buyruqning
uzunligiga qarab (1, 2 yoki 3 baytli buyruq), u xotiraning ketma-ket joylashgan 1,
2 yoki 3-ta yacheykasini egallaydi.
XX asrning o‘rtalaridan boshlab tez rivojlangan elektron hisoblash
mashinalarning geometrik o‘lchamlari bugungi kunga kelib 1000-10000
kichirayb
ketdi. Ularning ishlash tezligi esa 10 000 000 barobarga ko‘tarilib ketti. Masalan,
hozirgi vaqtdagi shahsiy kompyuterning imkoniyatiga to‘g‘ri keladigan usha
vaqtdagi EHMning geometrik o‘lchami bilan taqqoslaydigan bo‘lasa, usha
vaqtdagi EHMning geometrik o‘lchami 2 auditoriyani egallaydigan xajmda bo‘lar
edi. Bugungi kunda nanotexnoligiyalar paydo bo‘lgandan keyin, EHMlarning
xajmi bundanda kichirayib bormoqda va EHM degan tushuncha ham ikkinchi
planga o‘tib ketmoqda.
Hozirgi yoshlarga: “EHM - bu nima?” - desangiz tushunmasligi ham mumkin.
Lekin shahsiy kompyuter, planshet yoki uyali telefon nima ekanligini yaxshi
biladilar. Sababi bu qurilmalar xayotimiznig har bir jabxadariga kirib ketgan.
Shuning uchun shuni anglab olishimiz kerakki har bir yuqorida keltirilgan
kurilmalarning negizida EHMlarnig ishlash printsiplari yotipti. Shaxsiy
kompyuterlar (ShK) — xammaboplik va qo‘llashda universallik
talablarini qoniqtiruvchi, bir kishi foydalanadigan mikro EHMlardir.
Shaxsiy kompyuterlar hammaboplik va universallik talablarini qoniqtirish
uchun quyidagi hususiyatlarga ega bo‘lishi lozim:
• Individual xaridor uchun mos keladigan narxlarda;
• Atrof-muhit sharoitlariga maxsus talablarsiz foydalanish avtonomligi;
Tuzilishining boshqarish, fan, ta’lim, turmush sohalarida turli ko‘rinishda
qo‘llanishlarga moslashuvchanligi;
• Foydalanuvchining mahsus, kasbiy tayyorgarliksiz ishlash imkoniyatini
beruvchi operatsion sistemalar va boshqa «do‘stona» dasturiy ta’minotlar;
• Ishlashning yuqori darajada ishonchliligi (buzilmasdan 5000 soatdan ortiq
ishlashi).
Ma’lumotlarni qayta ishlash bilan bog‘liq biror masalani yangi axborot
texnologiyasi doirasida samarali bajarish uchun qo‘llaniladigan kompyuterning
imkoniyatlarini bilish lozim. Ushbu imkoniyat xaqidagi bilimlar kompyuterning
konfiguratsiyasi tushunchasini tashkil etadi.
Leptop (Laptop - ingliz tilida tizzadagi kompyuter) turidagi portativ
kompyuterlar «diplomat» xajmidagi kichik chemodanchalar ko‘rinishida
tayyorlanadi. Ularning og‘irligi odatda 5—10 kg atrofida bo‘ladi. Apparat va
dasturiy ta’minot ularning eng yaxshi ko‘chmas ShKlar bilan muvaffaqiyatli
raqobatlashishiga imkon beradi.
Ko‘pgina elektron kotiblar modemlarga ega va
boshqa ShKlar bilan axborot almashishi mumkin. Hisoblash
tarmog‘iga ulanganda esa elektron pochta va fakslarni olish
hamda jo‘natish mumkin. Ulardan ba’zilari hatto avtomatik
raqam teruvchilarga ega. Elektron kotiblarning yangi
modemlari boshqa kompyuter qurilmalari bilan masofadan simsiz
axborotalmashish uchun radiomodem va infraqizil portlar bilan jixozlangan.
Elektron yozuv daftarchalari (organizer — organayzerlar) ixcham
kompyuterlarning «eng yengil sinfi»ga kiradi (bu sinfga ulardan tashqari
kalkulyatorlar, elektron tarjimonlar va boshqalar kiradi); ularning og‘irligi 200
grammdan oshmaydi. Organayzerlar foydalanuvchi
tomonidandasturlashtirilmaydi,
biroq sig‘imli xotiraga ega. Unga zarur axborotni yozish va uning yordamida
maxsusmatnni tahrir qilish, ish xatlari, bitim, shartnomalar matnlari, kun tartibi
va ishuchrashuvlariga tegishli matnlar saqlanishi mumkin.
Kompyuter arxitekturasini o‘rganishda, kompyuter protsessorining
tuzilishi va uni qanday ishlashini tushunish muhim ahamiyatga ega jihatlardan
biri hisoblanadi. Shuning uchun ushbu bobni kompyuter protsessorlarining
tuzilishlari va ularni qanday ishlashlarini batafsilroq ko‘rib chiqishga
bag‘ishladik. Ko‘rib chiqish uchun esa Intel protsessorlari oilasiga mansub, so‘z
uzunliklari 8, 16 va 32-razryadga teng bo‘lgan, quyidagi protsessorlarni tanlab
oldik:
Hozirda kompyuterning qanday tuzilganligi va qanday ishlashini, ya’ni
kompyuter arxitekturasini o‘rganish uchun mo‘ljallangan bir nechta o‘quv
elektron stendlari ishlab chiqilgan, bunday stendlarga misol qilib - UMPK-80,
8088 trasseri va Pep8 kabi elektron stendlari keltirish mumkin. Bu o‘quv
stendlari yordamida mos holda – 8, 16 va 32-razryadli protsessorlarning va ular
asosida qurilgan kompyuterlarning tuzilishlari va qanday ishlashlarini o‘rganish
imkoniyatlari mavjud.
Ko‘pchilik o‘ylaganidek kompyuter arxitekturasi fanini o‘rganishni,
hozirda ishlab chiqarilayotgan eng zamonaviy kompyuterlarning tuzilishlari va
ularning qanday ishlashlarini o‘rganish bilan amalga oshirib bo‘lmaydi. Negaki
ushbu kompyuterlar ham, ularning protsessorlari ham anchagina murakkab
tuzilishlarga egadirlar. Shuning uchun zamonaviy kompyuter arxitekturasini
o‘rganishda avval 8 va 16-razryadli kompyuterlarning qanday tuzilganligi va
qanday ishlashini ko‘rib chiqish kerak bo‘ladi.
Zamonaviy kompyuterlar arxitekturasini o‘rganishda, ushbu o‘quv
qo‘llanmada nima uchun aynan Intel 8080, Intel 8088 va Pentium 4
protsessorlariasosida ishlab chiqilgan kompyuterlar tanlab olinganligini 3.1-
jadvalda Intelprotsessorlari oilasiga mansub protsessorlar va ularning
ko‘rsatgichlari asosida hamizohlab o‘tamiz.Masalan: Intel Core i7
protsessorining ko‘rsatgichlaridan biri bo‘lgan, unda
ishlatilgan tranzistorlarning soni, 1 160 000 000-ta ekanligi, ushbu
protsessorningqanchalik murakkab tuzilishga ega ekanligini anglatadi. Uning
va hatto undan avvalishlab chiqarilgan 32-razryadli protsessorlarning ham
qanchalik murakkabtuzilishlarga ega ekanliklarini 3.1-jadvalda keltirilgan,
ularni tavsiflovchi izohlardanham tushinib olish mumkin
Hozirda ishlab chiqarilayotgan protsessorlarga tegishli bo‘lgan – konveyer,
giperoqimli, qo‘shimcha SSE buyruqlar, ko‘p yadroli va integratsiyalangan
grafik protsessor kabi iboralarining mohiyatini tushunish uchun, avval
ularning dastlabki modellari bo‘lgan protsessorlar qanday tuzilgan va qanday
qilib takomillashtirilib borilganligini qisqacha tushuntirishlar asosida bo‘lsa
ham, tushunib olish to‘g‘ri bo‘ladi deb hisoblaymiz [1,24,30,31].
O‘quv qo‘llanmada dastlab o‘rganish uchun tanlab olingan birinchi
protsessor Intel 8080 protsessori ko‘p maqsadlar uchun mo‘ljallangan
birinchi protsessorhisoblanadi, uning tarkibida bor yo‘g‘i 6000-ta tranzistor
ishlatilgan
Katta hajmdagi ma’lumotlarni saqlash muammosini hal qilishning ananaviy
yo‘li, xotirani ierarxik ko‘rinishda tashkil etish bilan amalga oshiriladi (2.16-rasm).
Protsessorning ichki registrlari ierarxiyaning eng yuqori qismida joylashgan.
Ularga murojaat qilish tezligi, boshqa xil xotiralarga nisbatan ancha yuqoridir.
Keyingi qatorda hozirgi paytda xajmi 32 Kbaytdan bir necha megabaytgacha
bo‘lishi mumkin bo‘lgan kesh-xotira joylashgan. Ierarxiyaning uchinchi
pog‘onasida, hajmi bir necha o‘n gigabaytlarga ega bo‘lishi mumkin bo‘lgan
asosiy 70 xotira joylashgan. Keyingi qatorlarda magnitli disklar va lentalar,
hamda optik
disklar asosida yordamida ishlaydigan xotira qurilmalari joylashgan.
Ierarxiya bo‘ylab yuqoridan pastga qarab, uchta ko‘rsatgichni o‘zgarib
borishini ko‘rishimiz mumkin. Birinchidan - xotiraga murojaat qilish vaqti
kattalashib boradi. Registrlarda bu vaqt – bir necha nanasekundni, kesh-
xotirada
bundan salgina ko‘proqni, asosiy xotirada esa bir necha o‘n nanosekundlarni
tashkilqiladi. Keyingi qatorlardagi farqlar yana ham kattalashadi – disklarga
murojaatqilish vaqti kamida 10 mks larga, optik disklar va magnit lentalarda esa
bundan ham katta qiymatlarga ega bo‘ladi, hamda sekundlarda o‘lchanadi.
Ikkinchidan xotiraxajmi o‘sib boradi, bu haqida yuqorida aytib o‘tildi.
Uchinchidan ma’lum qiymatga(masalan - 1 dollarga) to‘g‘ri keladigan xotira
hajmi ham, oshib boradi. Ushbuparagrafda biz asosan magnitli va optik
disklarga taalluqli ma’lumotlar bilan
tanishib chiqamiz
Magnitli disklar – vinchesterlar. Magnitli disk - alyuminiydan (yoki
shishadan) tayyorlangan, magnit qavat bilan qoplangan bir yoki bir nechta
doirasimon yuzalardan iborat bo‘ladi. Ushbu magnit disklarning diametrlari
avvallari 50 sm bo‘lgan, hozirda ularning diametrlari 3 sm dan 12 sm gacha qilib
ishlab chiqarilmoqda. Noutbuk va netbuklardagi disklarning diametrlari esa 3 sm
71dan ham kamayib bormoqda.Ko‘pgina vinchesterlar ustma-ust joylashgan bir
nechta plastinkalardan iborat bo‘ladi. Plastinkalardagi markazdan bir xil
uzoqlikda joylashgan yo‘lkalar – silindrdeb ataladi. Zamonaviy shaxsiy
kompyuter modellarida 6 tadan 12 tagacha
plastinkalardan iborat vinchesterlar o‘rnatilgan. Disklarning aylanish tezliklari
minutiga 5400, 7200 yoki 10 800-taga etishi mumkin. Hozirgi disklarda bir
yo‘lkada joylashgan ma’lumotlarni o‘qish tezligi 40 Mbayt/sek dan oshib ketdi.
Kompyuter tizimining asosiy vazifasi dasturlarni amalga oshirishdir. Dasturlar, ular kirish
imkoniyatiga ega bo'lgan ma'lumotlar bilan birga, amalga oshirish jarayonida (kamida qisman)
ramda bo'lishi kerak. Operatsion tizim foydalanuvchi jarayonlari va OS komponentlari o'rtasida
xotira ajratish muammosini hal qilishi kerak. Ushbu faoliyat xotira boshqaruvi deb ataladi.
Shunday qilib, xotira (xotira, xotira) ehtiyotkorlik bilan boshqarishni talab qiluvchi muhim
resursdir. Yaqin o'tmishda xotira eng qimmat manba edi.
Xotira boshqaruvi uchun mas'ul bo'lgan OS qismi xotira boshqaruvi deb ataladi.
Kompyuter xotirasini jismoniy tashkil etish.
Kompyuterning xotira qurilmalari kamida ikki darajaga bo'linadi: asosiy (asosiy, operatsion,
jismoniy) va ikkilamchi (tashqi) xotira.
Asosiy xotira bitta baytli hujayralarning tartibli qatori bo'lib, ularning har biri o'ziga xos manzilga
(raqamga) ega. Protsessor buyruqni asosiy xotiradan chiqaradi, kodlaydi va bajaradi. Buyruqni
bajarish uchun bir nechta asosiy xotira kameralariga murojaat qilish kerak bo'lishi mumkin.
Odatda, asosiy xotira yarimo'tkazgich texnologiyasidan foydalangan holda ishlab chiqariladi va
quvvat o'chirilganda uning tarkibini yo'qotadi.
Ikkilamchi xotira (asosan disklar) bayt ketma-ketligidan tashkil topgan bir
o'lchovli chiziqli manzil maydoni sifatida ham ko'rish mumkin. Ramdan farqli
o'laroq, u uchuvchan emas, sezilarli darajada katta quvvatga ega va asosiy
xotirani kengaytirish uchun ishlatiladi.
Ko'p darajali sxema quyidagicha qo'llaniladi. Yuqori darajadagi xotirada bo'lgan
ma'lumotlar odatda katta raqamlar bilan darajalarda saqlanadi. Agar protsessor
kerakli ma'lumotni i darajasida aniqlamasa, uni quyidagi darajalarda qidirishni
boshlaydi. Kerakli ma'lumot topilganda, u tezroq darajaga ko'tariladi.
Asosiy adabiyotlar:
1. Andreew S. Tanenbaum. Structured computer organization. Sixth edition. 2012. 801 p.
2. Tanenbaum E. Arxitektura kompyutera. 6-e izd. SPb.: Piter. 2013. – 816 s.
3. Tanenbaum E. Arxitektura kompyutera. 5-e izd. SPb.: Piter. 2011. – 844 s.
4. Broydo V.L. Arxitektura EVM i sistem. Uchebnik dlya vuzov. SPb. 2011.- 720 s
5. Badenko V.L. Vыsokoproizvoditelьnыe vыchisleniya. Uchebnoe posobie. SPb. 2011. – 180 s.
Qo‘shimcha adabiyotlar
1. Broydo V.L. Vichislitelnie sistemi, seti i telekommunikatsii. SPb. Piter: 2009.
2. Nigmatov X. va boshqalar. Zamonaviy axborot texnologiyalari. O’quv qo’llanma.
“Navro’z” nashriyoti. Toshkent. 2015 y.
3. Nigmatov X., Tursunov N. Kompyuter tizimlari va tarmoqlari. O’quv qo’llanma.
“Toshkent islom universiteti nashriot-matbaa birlashmasi” nashriyoti. Toshkent
shaxri. 2018 й. 184 bet.
4. Nigmatov X., Tursunov N. Axborot xavfsizligi. O’quv qo’llanma. “Toshkent
islom universiteti nashriot-matbaa birlashmasi” nashriyoti. Toshkent shaxri. 2018 й.120 bet.
5. Xoroshevskiy V.G. Arxitektura vыchislitelьnыx sistem, uchebnoe posobie. M.:
Izd. MGTU im. N.E.Baumana. 2009.
|
