3.3.Mikrokontroller tarkibi
Mikrokontoller (MK)
– bitta kristalda joylashtirilgan katta integral sxema
bo‘lib, u protsessor yadrosidan, dasturlarni saqlash uchun doimiy hotiradan
axborotlarni saqlash uchun operativ hotiradan va turli kiritish-chiqarish qurilma
to‘plamidan iborat bo‘lgan hisoblash tizimini tashkil etadi (3. 2 -chizma).
Дастурлар хотираси
Ахборотлар
хотираси
Бошқариш пульти
Микроконтроллер
процессори
Объект билан
уланиш қурилмаси
56
3.2-chizma. Mikrokontrollerning umumlashtirilgan tarkibiy sxemasi
MK protsessori uning hisoblash yadrosi hisoblanadi va unga yozilgan dastur
bergan boshqarish jarayonini amalga oshiradi. Mikrokontroller yadrosi asosida
hotira va tashqi qurilma modullari turli sonli va to‘plamli maxsulotlar yaratiladi,
lekini ular o‘z aro buyruqlar tizimi bo‘yicha mosdir. Bu belgilari bo‘yicha mos
bo‘lgan mikrokontrollerlarning ko‘pchiligini mikrokontrollerlar oilasi degan nom
bilan yuritailadi.
Dasturlar hotirasi boshqarish dasturlarini saqlash uchun mo‘ljallangan.
Boshqarish jarayoni uchun zarur bo‘lgan axborotlar axborotlar hotirasida joylashadi.
Boshqarish pulti boshlang‘ich axborotlarni kiritish, MK holatini nazorat qili uchun
hizmat qiladi, ob’ekt bilan ulanish qurilmasi mikrokontrollerni tashqi ob’ektlar bilan
ulanish va qator boshqarish vazifalarini apparatli joriy etish uchun mo‘ljallangan.
MK ham boshqa sinifdagi hisoblash mashinasi kabi garvard yoki prinston
arxitekturasiga asoslangan holda joriy etiladi. Prinston arxitekturasiga asoslangan
mikrokontrollerlarda dasturlar va axborotlar umumiy hotira blokida jolashishi
mumkin.
Bu holda tizim tarkibida axborotlar va shuningdek buyruqlar uchun bitta
umumiy hotira bo‘ladi (3.3-chizma).
3.3-chizma Axboratlar va buyruqlarning umumiy shinali arxitekturasi
Буйруқ ва ахборатларнинг умумий шинаси
Киритиш/Чиқариш
қурилмаси
Процессор
Хотира
Ахборотлар
Буйруқлар
57
Lekin, shuningdek mikroprotsessorli tizimlarning alternativ arxitektura turi
mavjutdir – bu axborot va buyruqlar uchun alohida shinali arxitektura (ikki shinali
yoki
garvard
arxitekturasi). Bu arxitektura bo‘yicha tizimda axborotlar va buyruqlar
uchun alohida hotira bo‘lishi nazarda tutilgan (3.4-chizma). Har ikki turdagi hotira
bilan protsessor o‘z shinalari orqali axborot almashuvini amalga oshiradi.
3.4-chizma. Axborot va buyruqlarga alohida shinali arxitektura
Umumiy shinali arxitektura ko‘p tarqalgan bo‘lib, u masalan shaxsiy
kompyuterlarda va murakkab kichik kompyuterlarda qo‘llaniladi. Alohida shinali
arxitektura esa asosan bir kristalli mikrokontrollerlarda foydalaniladi.
Ikkala turdagi arxitekturaning bazi avfsalliklari va kamchiliklarini ko‘rib
chiqamiz.
Umumiy shinali arxitektura sodda, u protsessordan bir vaqtda ikki shinaga
hizmat ko‘rsatishni va ikki shina orqali axborot almashuvini nazorat qilishni talab
etilmaydi. Axborot va buyruqlar uchun yagona hotirani bo‘lishi axborot va
buyruqlar kodlarining o‘rtasida hotira hajmini erkin taqsimlashga imkon beradi.
Masalan, bazi hollarda murakkab va katta dastur zarur bo‘ladi, hotirada uncha ko‘p
bo‘lmagan axborotlarni saqlash kerak bo‘ladi. Boshqa hollarda esa uning teskarisi,
oddiy dastur zarur bo‘lsa, lekin katta xajimdagi hotira axborotlarni saqlash uchun
kerakdir. Hotirani taqsimlashda hech qanday muammo tug‘ilmaydi, Muhimi –
dastur va axborotlar birgalikda tizim hotirasiga sig‘ishi kerak. Odatda, bunday
Ахборотлар хотираси
Процессор
Буйруқлар хотираси
Киритиш/чиқариш
қурулмаси
Буйруқ шинаси
Ахборот шинаси
58
arxitekturada hotira yetarli darajada katta bo‘ladi (o‘nlab va yuzlab megabayt). Bu
eng murakkab masalalarni yechishga imkon beradi.
Axborotlar va buyruqlar uchun alohida bo‘lgan ikki shinali arxitektura esa
murakkabroq, u protsessorni kodlarning ikkita oqimi bilan bir vaqtda ishlashga
majbur qiladi, shuningdek ikki shinadan bir vaqtda axborot almashishga hizmat
ko‘rsatishni ham talab qiladi. Dastur faqat dasturlar hotirasida, axborotlar esa faqat
axborotlar hotirasida saqlanadi. Bundek tor mahsuslashtirish tizim tomonidan
yechilishi kerak bo‘lgan masalalar doirasini chegaralaydi, chunki hotirani
taqsimlash masalasida muammo hosil bo‘lishi mumkin. Bu holda axborotlar va
buyruqlar hotirasining sig‘imi uncha katta bo‘lmaydi, shuning uchun bu
arxitekturadagi tizimlarning tatbiqi uncha murakkab bo‘lmagan masalalar bilan
chegaralanadi.
Ikki shinali arxitekturaning (
garvard arxitekturasi
) afzalligi aslida nimadan
iborot? Birinchi navbatda tezlikda.
Gap shundauki, buyruq va axborotlarning bittali shinasida protsessor
majburan bitta shinadan axborotlarni qabul qiladi (hotiradan yoki kiritish/chiqarish
qurilmasidan) va axborotlarni uzatadi (hotiraga yoki kiritish/chiqarish qurilmasiga),
shuningdek hotiradan buyruqlarni o‘qiydi ham. Tabiiyki, kodlarni magistraldan bir
vaqtda uzatishni amalga oshirib bo‘lmaydi, ular navbat bilan amalga oshiriladi.
Zamonaviy protsessorlar buyruqlarni bajarish bilan tizimli shinadan axborot
almashish siklini vaqt bo‘yicha ustma - ust amalga oshirish imkoniyatiga egadirlar.
Konveyr texnologiyasidan va tezkor kesh-hotiradan foydalanish ularga nisbatan
sekin ishlovchi tizimli hotira bilan muloqot jaroyonini tezlatishga imkon beradi.
Takt chastotasini oshirish va protsessor tarkibini rivojlantirish, buyruqlarni bajarish
vaqtini kamaytirish imkoniyatini yaratadi. Lekin, tizim tezligini yanada oshirish
uchun axborotlarni uzatish bilan buyruqlarni o‘qishni bir vaqt maboynida amalga
oshirish orqali erishiladi, ya’ni ikki shinali arxitekturaga o‘tish orqali.
Ikki shinali arxitektura holida ikkala shina orqali almashuv mustaqil, vaqt
bo‘yicha parallel bo‘lishi mumkin. Aynan, shina tarkibi (axborot kodining va manzil
kodining razryadlar soni, axborot almashish tartibi va tezligi va x.k.) har bir shinani
59
bajaradigan vazifasiga qarab optimal tanlash mumkin. Shuning uchun, ikki shinali
arxitekturaga o‘tish mikroprotsessorli tizimining ishlash tezligini oshiradi, ammo
protsessor tarkibini murakkablashtirib apparat qismiga qo‘shimcha harajatlar talab
etiladi. Bu holda axborotlar hotirasi va buyruqlar hotirasi o‘zlarining manzillar
taqsimotiga egadir. Ikki shinali arxitektura afzalligi ayniqsa bitta mikrosxema ichida
joriy etilganda namoyon bo‘ladi. Shu holda shuningdek bu arxitektura
kamchiliklarining ta’sirini jiddiy kamaytirish mumkin bo‘ladi. Shuning uchun
uning asosiy tatbiqi – mikrokontrollerlarda, ulardan juda murakkab masalalarni
yechish talab etilmaydi, lekin berilgan takt chastotasida maksimal tezlik zarur
bo‘ladi.
MK kristaliga ko‘pincha joylashtirilganligi sababidan tipik bo‘lib qolgan
tashqi qurilmalarga quyidagi qurilmalar kiradi:
➢
raqamli parallel kiritish-chiqarish portlar;
➢
mantiqiy voqealarni sanash va vaqt oraliqlarini hosil qilish uchun taymer-
sanoq qurilmalar;
➢
boshqarish signallariga ishlov berishning apparat qismlari;
➢
uzuluksiz signallarni kiritish va chiqarishni amalga oshiruvchi raqam-analog
va analog-raqam o‘zgartiruvchi qurilmalar;
➢
tarqatilgan tizimlarda axborotlar bilan almashuvni ta’minlash uchun kiritish
va chiqarishning ketma-ket portlari;
➢
uzilish signallariga hizmat ko‘rsatish bloklari;
➢
testlash vositalari.
Mikrokontrollerning har bir tashqi qurilmasi o‘z vazifasini bajarishda ish
tartibini dasturiy - ega bo‘lish orqali tarkibini o‘zgartirish registriga boshqarish
kodlarni yozish orqali sozlash imkoniyatiga ega. Sozlash qurilma ish tartibini
tanlash imkonini beradi (masalan, taymerni talab etilgan razryaligini), parallel
portlarda esa razryadida axborotni uzatish yo‘nalishini. Mikrokontrollerda
joylashtiriladigan tashqi bloklar tarkibi va turi qurilmaning foydalanish maqsadiga
bog‘liq va ushbu mikrokontroller oilasida joriy etiladigan tipik masalalarga
asoslangan holda ishlab chiqaruvchi tomonidan aniqlanadi.
|
