|
O`zbekiston respublikasi raqamli texnologiyalar vazirligi muhammad al-xorazmiy nomidagi
|
| Sana | 26.04.2024 | | Hajmi | 128 Kb. | | #208553 |
Bog'liq Muhammadova Mohinurxon Ichki ishlar boshqarmasiga, Документ Microsoft Word (2) (Автосохраненный), kompyuter chiqarish, Topshiriq 2, 2 hafta laboratoriya, Дастурлаш 4.1 машгулот (2), 9, 2, SQL 1-lab Umarov Amirjon, Topshiriq 2.05(Texnikum), 1.1, 7.1 машгулот, MB 2-amaliy ish, 5-amaliy, 1-lab Sirqilarga AbstraktMT
O`ZBEKISTON RESPUBLIKASI RAQAMLI TEXNOLOGIYALAR VAZIRLIGI
MUHAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI
TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI
UNIVERSITETI SAMARQAND FILIALI
"Kompyuter injiniring" fakulteti
"Kompyuter tizimlari" kafedrasi
"Kompyuterni tashkil etish” fanidan
MUSTAQIL ISH-№2
Mavzu: Buyruqlar tizimi arxitekturasi.
Bajardi: Muhammadova M
Qabul qildi:Axrorov M.
SAMARQAND – 2024
Mavzu: Buyruqlar tizimi arxitekturasi.
Reja:
Kombinator sxemalar yoki kombinatsion sxemalar.
Buyruqlar tizimi arxitekturasi.
Stek arxitekturasi.
Asosiy mantiqiy elementlar.
Operandlarni saqlash joyiga qarab klassifikatsiyalash.Berilgan EHM bajarishi mumkin bo’lgan buyruqlarning to’liq ro’yxati EHMning buyruqlar tizimi deb nomlanadi. Buyruqlar tizimining arxitekturasida dasturchi uchun mavjud bo'lgan EHM vositalarini aniqlash odatiy holdir. Buyruqlar tizimining arxitekturasini dasturiy ta’minot talablariga EHM apparaturasi imkoniyatlari bilan mos keladigan vosita sifatida qarash mumkin. Mashina tilidagi buyruqlarning umum formatlari va turlari EHM ma’lumotlarga ishlov berib dasturdagi buyruqlar (kommanda) ketma ketligiga mos ravishda bajarilib quyilgan masalani yechadi. Shuning uchun kompyuter dastur asosida boshqariladigan qurilmadir. Uning asosini protsessor (CPU), xotira va kiritish-chiqarish qurilmalari tashkil qiladi. Mashina tilidagi buyruqlarning umum formatlari va turlari.Kompyuter buyruqlarini albatta uni protsessori aniqlab beradi. Bu buyruqlar – ikkilik sanoq tizimiga asoslangan – sonlar (kod) to’plami bo’lib mashina tili deb nomlanadi. Kodlar (buyruqlar) protsessordan protsessorga o’zgaradi va yozilishi 8 bitdan to 10 lab baytglargacha bo’lishi mumkin. Demak bu buyruqlarni 100 va hatoki 10000 dan ortiq turlari mavjud. Mashina tilidagi buyruqlarning umum formatlari va turlari.Mashina tilida dasturlash – bu mana shu buyruqlarni eslab qolib, qo’llash bilan bog’liq bo’lgan murakkab jarayondir. Shu sababli dasturchilar o’z ishlarini avtomatlashtirish uchun maxsus inson tiliga yaqin bo’lgan tildan (ingliz tili asosida) tarjimonchi dasturlar yaratishdi va uni til kompilyatorlari deb nomlashdi. Shu kompilyatorlardan eng soddasi va ko’pincha mashina buyruqlarini ma’lum so’z yoki qisqartmaga moslashtirib olingani assembler tili deb nomlanadi. Buyruqlar tizimi arxitekturasi klassifikatsiyasi Zamonaviy dasturlash texnologiyasi yuqori darajadagi tillarga (YuDT) yo’naltirilgan bo’lib, ularning asosiy maqsadi dasturlash jarayonini yengillashtirishdir. YuDT ga o’tish jiddiy muammo tug’dirdi: YuDT uchun xos bo’lgan murakkab operatorlar oddiy mashina operatsiyalaridan sezilarli darajada farq qiladi. Muammo semantik uzilish deb ataladi va uning natijasi dasturning yetarli darajada samarali bajarilishmasligidir. Semantik uzilishni bartaraf etish uchun EHM ishlab chiquvchilari uchta yondashuvdan birini va shunga mos ravishda uchta BTA turidan birini tanlaydilar:
buyruqlarning to'liq to'plamiga ega bo'lgan arxitektura: CISC (Complex Instruction Set Computer);
qisqartirilgan buyruqlar to’plami bilan arxitektura: RISC (Reduced Instruction Set. Computer);
juda uzun buyruq so’zlari bilan arxitektura: VLIW (Very Long Instruction Word).
Buyruqlar formati – bu buyruqni ichki tuzilish strukturasini aniqlovchi qoida kelishuvdir.
Buyruq – amal kodi, ushbu amalda qatnashayotgan operanda yoki operandalar qayerdan olinishi va natija qayerga yozilishi haqidagi axborotlardan iborat bo’ladi.
Akkumulyatorli arxitektura (EDSAC 1950) Registrli arxitektura (IBM 360 1964) Buyruqlarning to'liq to'plamiga ega bo'lgan arxitektura CISC
(VAX, Intel, 1977-1980) Xotiraga ajratilgan murojaatli arxitektura (CDC6600, Cray, 1963-1976) Qisqartirilgan buyruqlar to’plamli arxitektura RISC (Mips, Sparc, RS6000 1987) Qisqartirilgan buyruqlar to’plamli arxitektura RISC (Mips, Sparc, RS6000 1987) Juda uzun buyruq so’zlari bilan arxitektura
protsessorda nisbatan kam miqdordagi umum ishlov registrlarning mavjudligi;ko'p sonli mashina buyruqlari, ularning ba’zilari YuDT murakkab operatorlarini apparatli amalga oshiradi;
operandlarni adreslashning turli-tuman usullari;
turli razriyadli buyruq formatlari to’plami;
qayta ishlash xotiraga kirish bilan birlashtirilgan buyruqlar mavjudligi.
1980-yillarning o'rtalariga qadar ishlab chiqarilgan deyarli barcha EHMlarni va hozirda ishlab chiqarilayotgan kompyuterlarning muhim qismini CISC turiga kiritish mumkin.Semantik uzilish muammosini hal qilishning bu usuli EHM apparaturasini, asosan boshqarish qurilmasini murakkablashishiga olib keladi, bu esa EHMning ishlashiga salbiy ta'sir qiladi.Olib borilgan izlanishlarga ko’ra, YuDT operatorlariga ekvivalent bo’lgan qo’shimcha buyruqlar ulishi, dasturlarning umumiy hajmidan 10-20% dan, ba’zi bir murakkab buyruqlar uchun esa 0,2% dan oshmasligi aniqlandi.Qo'shimcha buyruqlarni amalga oshirish uchun zarur bo'lgan apparat vositalari hajmi sezilarli darajada oshadi.
Shunday qilib, murakkab buyruqlarni qo'llab-quvvatlashda mikrodastur xotirasining hajmi 60 foizga ko'payishi mumkin.Natijada RISC arxitekturasi paydo bo’ldi. RISC atamasi birinchi bo'lib 1980 yilda D.Patterson va D. Ditsel tomonidan qo'llanilgan.HM buyruqlarining ro'yxatini cheklash g’oyasi, faqat protsessor registrlarida joylashgan ma'lumotlarda ishlaydigan eng ko'p ishlatiladigan oddiy ko'rsatmalar bilan amalga oshirishdir.Xotiraga murojaat qilish maxsus o'qish/yozish buyruqlari yordamida ruxsat beriladi.
Operand manzillarini ko'rsatish usullari va buyruq formatlari soni keskin kamaytirildi.Buyruq formatlari sonining kamayishi va ularning oddiyligi, cheklangan miqdordagi adreslash usullaridan foydalanish, ma'lumotlarni qayta ishlash operatsiyalarini xotiraga kirish operatsiyalaridan ajratish EHM apparaturasini sezilarli darajada soddalashtirishi va ularning tezligini oshirishga imkon berdi.Oddiy, ammo tezkor RISC-buyruqlarining ketma-ketligi yordamida murakkab buyruqlarni amalga oshirish, CISC arxitekturasidagi murakkab buyruqlarning apparat versiyasidan samarali emasligini ko’rsatdi.
RISC-arxitekturasi elementlari birinchi bo'lib Cray Research kompaniyasining CDC 6600 hisoblash mashinalari va superEHMlarida paydo bo'ldi.
RISC-arxitekturasi zamonaviy EHMlarda muvaffaqiyatli amalga oshirilmoqda, masalan, DEC firmasining Alpha protsessorlarida, Hewlett-Packard firmasining PA seriyasida, PowerPC oilasida va boshqalarda. Shuni esda tutingki, Intel va AMD firmalarining so'nggi mikroprotsessorlarida RISC-arxitekturasiga xos g'oyalar keng qo'llanilmoqda, shuning uchun CISC va RISC o'rtasidagi ko'pgina farqlar asta-sekinlik bilan yo’qolib bormoqda.
Kompyuter arxitekturasini bir nechta sathlar ierarxiyasidan iborat ko‘rinishda ifodalab o‘rganish amalga oshirilgan. Ko‘pgina zamonaviy kompyuterlar ikki va undan ortiq sathlardan iboratdir.Mashina buyruqlari ma'lumotlar ustida bajariladi, bu malumotlar operandlar deb ataladi. Operandlarning eng keng tarqalgan (asosiy) turlari: raqamlar, belgilar va mantiqiy ma'lumotlar. Kompyuterlarda ifodalanishi mumkin bo‘lgan ma’lumotlarning xillarini ikkita turkumga ajratish mumkin: Raqamli ma’lumotlar, ya’ni sonlar bilan ifodalanuvchi ma’lumotlar.Raqamli bo‘lmagan ma’lumotlar. Butun bo‘lmagan sonlarni (3,14; 0,495; 0,0056; …) ifodalash uchun suriluvchi nuqtali sonlar ishlatiladi (rus tilida - числа с плавающей точкой). Ularning uzunliklari 32, 64 yoki 128 bitgacha bo‘lishi mumkin.Raqamli ma’lumotlarning asosiysi – bu butun sonlardir. Butun sonlar kompyuterda ikkilik sonlar ko‘rinishida saqlanadi. Ular odatda 8, 16, 32 va 64 bitli uzunliklardan biriga ega bo‘lishlari mumkin.O‘nlik sonlar. Bunda o‘nlik sistemasida yozilgan har bir raqam, ikkilik sistemasidagi to‘rtta raqam bilan almashtiriladi. Ikkita o‘nlik raqam, bitta baytga joylashtiriladi . Bu ikkilik-o‘nlik formati deb ataladi.Simvolli ma’lumotlar. Matnlarni ishlashda, ma’lumotlar bazalarini boshqarishda va boshqa shularga o‘xshash xollarda simvolli ma’lumotlar bilan ishlashga to‘g‘ri keladi. Simvolli ma’lumotlarga misol qilib ASCII (American Standard Code for Information Interchange) va UNICODE kodlarini keltirish mumkin.Qatorlar ko‘rinishidagi ma’lumotlar yoki qatorlar ko‘rinishidagi o‘zgaruvchilar. Bu xildagi ma’lumotlarning oxirida maxsus belgi yoki qatorning uzunligini ko‘rsatuvchi qismi mavjud bo‘ladi. Kompyuterda ushbu qatorlar ustida – ko‘chirib yozish, qidirib topish va ularni tahrirlash amallarini bajaruvchi buyruqlar mavjud.Mantiqiy ma’lumotlar. Mantiqiy ma’lumotlar esa ikkita qiymatga ega bo‘lishi mumkin: rost yoki yolg‘on (true yoki falshe), ya’ni 1 yoki 0.Buyruqlar tizimi arxitekturasi.Akkumulyatorli arxitektura (EDSAC 1950) Registrli arxitektura (IBM 360 1964).Buyruqlarning to'liq to'plamiga ega bo'lgan arxitektura CISC (VAX, Intel, 1977-1980).Xotiraga ajratilgan murojaatli arxitektura (CDC6600, Cray, 1963-1976).Qisqartirilgan buyruqlar to’plamli arxitektura RISC (Mips, Sparc, RS6000 1987)
Juda uzun buyruq so’zlari bilan arxitektura VLIW (Itanium, 1990).Stekli arxitektura (B5500, B6500, 1963-1966).CISC - Complex Instruction Set Computer – Murakkab (to`liq) buyruqlar to`plamiga ega kompyuter.CISC arxitekturasi uchun quyidagilar xususiy hol sifatida qaraladi:
protsessorda nisbatan kam sonli umumiy maqsadli registrlarning mavjudligi;
mashina ko’rsatmalarining (buyruqlarining) ko'pligi, ularning ba'zilari qurilmada yuqori darajadagi dasturlash tillarining murakkab operatorlari tomonidan amalga oshiriladi;
operandalarga murojaat qilishning turli usullari;
har xil razryadli ko'plab buyruq formatlari;
xotiraga kirish bilan birgalikda ishlov beriladigan buyruqlarning mavjudligi.
1980 yilda Berkli universitetida (UC Berkeley) Devid Patterson va Karlo Sekvin boshchiligida VLSI interpretatsiya qilishga yo`naltirilmagan protsessorlar ishlab chiqildi. Ular yangi tushuncha – RISC atamasidan foydalanishni boshladilar, yangi protsessorni esa RISC 1 deb nomlashdi. Yangi protsessor o`z davridagi qolgan protsessorlardan yangi buyruqlar to`plami bilan farq qilar edi. RISC bu kam sonli oddiy ko’rsatmalarni (buyruqlarni) o'z ichiga olish va ularning har birini ma'lumotlar yo'lining bir siklida bajariladi. Ya'ni bir nechta registrda ba'zi arifmetik yoki mantiqiy amallarni bajaradi va natijani registrga qaytaradi. CISC bajaradigan bitta buyruq o`rniga RISC 4 yoki 5 ta buyruqni bajarsa ham buyruqlar bajarilishi RISCda CISCga nisbatan 10 marta tez bo`lishi hisobiga RISC kompyuterlari tez ishlashi ta`kidlangan.VLIW konsepsiyasi RISC arxitekturasiga asoslangan bo`lib, asosiy o`zgarish bu – bir nechta sodda RISC buyruqlari birlashtirilib yuqori uzunlikdagi parallel bajariluvchi buyruqlar shakliga o`tkazilishidir. Buyruqlar tizimi arxitekturasi tasniflanishida VLIW RISCdan qisman farq qiladi. VLIWda parallel hisoblashning qo`shimcha darajasi tadbiq etildi, ya`ni VLIW hisoblash mashinasi emas hisoblash tizimi sifatida qaraldi.Bu bir nechta qisqa buyruqlarning birikmasi bo'lib, bitta sikldagi buyruqlarni bajarish uchun bir nechta ijro birliklarining parallel ravishda ishlashini talab qiladi.CISC, RISC va VLIW arxitekturalarining asosiy farqlari quyidagi jadvalda keltirilgan.Buyruqlar tizimi arxitekturasi kassifikatsiyasi. Kompyuter texnikasining rivojlanish tarixi xuddi ko'zgudagidek, ishlab chiquvchilarning u yoki bu buruqlar tizimi arxitekturasi istiqbollari haqidagi qarashlarida sodir bo'lgan o'zgarishlarni aks ettiradi. BTA sohasidagi hozirgi holat 6.3-rasmda ko'rsatilgan.Ko'pincha BTAning yangi turiga o'tishni oldindan belgilab beradigan sabablar orasida ikkita eng muhimiga to'xtalib o'tamiz. Birinchisi, kompyuter tomonidan bajariladigan operatsiyalarning tarkibi va ularning murakkabligi. Ikkinchisi, ma'lumotlarni qayta ishlash buyrqularining manzil qismida ko'rsatilgan manzillar soni va uzunligiga ta'sir qiluvchi operandlarni saqlash joyi. Aynan shu xususiyatlar buyruqlar tizimi arxitekturasini klassifikatsiyalash ko'rsatkichlari sifatida qabul qilinadi.Buyruqlar tizimi arxitekturasini ishlab chiqish xronologiyasi
Buyruqlarning tarkibi va murakkabligiga ko'ra klassifikatsiyalash. Zamonaviy dasturlash texnologiyasi yuqori darajadagi tillarga (YuDT) qaratilgan bo'lib, uning asosiy maqsadi dasturlash jarayonini osonlashtirishdir. Ammo YuDT ga o'tish jiddiy muammoni keltirib chiqardi: YuDT uchun xarakterli murakkab operatorlar ko'pchilik kompyuterlarda amalga oshiriladigan oddiy mashina operatsiyalaridan sezilarli darajada farq qiladi. Ushbu nomuvofiqlikning natijasi HMda dasturlarning yetarli darajada samarali bajarilmasligidir. Muammo semantik bo'shliq deb ataladi va uni hal qilish uchun kompyuter ishlab chiqaruvchilari hozirda uchta yondashuvdan birini va shunga mos ravishda BTAning uchta turidan birini tanlaydilar: „ to'liq buyruqlar to'plamiga ega arxitektura: CISC (Complex Instruction Set Computer); „ qisqartirilgan buyruqlar to'plamiga ega arxitektura: RISC (Reduced Instruction Set Computer);„ juda uzun so’zli buyruqlarga ega arxitektura: VLIW (Very Long Instruction Word).Yuqorida keltirilgan arxitekturalar haqida keyingi ma’ruzalarda batafsil yoritiladi.Operandlarni saqlanish joyiga ko'ra klassifikatsiyalash. Buyruqlar soni va ularning murakkabligi, shubhasiz, eng muhim omillar hisoblanadi, ammo operandlarni qayerda saqlash va ularga qanday kirish mumkinligi haqidagi savolga javob BTA ni tanlashda kam bo’lmagan darajada muhim rol o'ynaydi. Ushbu pozitsiyalardan buyruqlar tizimi arxitekturasining quyidagi turlari ajratiladi:
„ stekli; „ akkumlyatorli; „ registrli; „ ajratilgan xotiraga ruxsatli. U yoki bu arxitekturani tanlash asosiy fikrlarga ta'sir qiladi: buyruqlarning manzil qismida nechta manzil bo'ladi, bu manzillarning uzunligi qancha bo'ladi, operandlarga kirish qanchalik oson bo'ladi va oxir-oqibat buyruqlarning umumiy uzunligi qancha bo’ladi.
Stekli arxitektura. Stek deb HM ning asosiy xotirasidan tizimli tashkil etilishi bilan farq qiluvchi xotiraga aytiladi. Stek xotirasini yaratish tamoyillari keyinroq batafsil ko'rib chiqiladi, ammo bu yerda biz faqat stekga asoslangan BTA xususiyatlarini tushuntirish uchun zarur bo'lgan jihatlarni ta'kidlaymiz. Stek "oxirgi kirgan, birinchi chiqadi" (LIFO, Last In First Out) tamoyili bo'yicha o'zaro ta'sir qiluvchi mantiqiy o'zaro bog'langan yacheykalar to'plamini tashkil qiladi .Stekli xotira ishlash printsipi katak stekning cho’qqisi deb ataladi. Stekda ikkita operatsiya mavjud: push (ma'lumotlarni stekga surish) va pop (ma'lumotlarni stekdan chiqarish). Yozish faqat stekning yuqori katakchasiga mumkin, shu bilan birga stekda saqlangan barcha ma'lumotlar avvaliga bir pozitsiya pastga suriladi. O'qishga faqat stekning yuqori qismidan ruxsat beriladi. Qabul qilingan ma'lumotlar stekdan chiqariladi va qolgan tarkib yuqoriga suriladi. Stekga asoslangan BTA amalga oshiriladigan kompyuterlarda (ular odatda stek deb ataladi), operandlar qayta ishlashdan oldin stek xotirasining eng yuqori ikkita joyiga joylashtiriladi. Amallar natijasi stekga suriladi. (a + b) * (c + d ) − e ifodani hisoblash misolida stek mashinasining ishlash prinsipini tushuntiramiz.
Stack yordamida hisob-kitoblarni tavsiflashda, odatda, polyak matematigi J. Lukashevich tomonidan taklif qilingan teskari Polsha yozuvi deb nomlanuvchi matematik ifodalarni yozishning boshqa shakli qo'llaniladi. Uning o'ziga xosligi shundaki, ifodada qavslar yo'q va amal belgisi operandlar orasida joylashmaydi, balki ulardan keyin keladi (postfiks shakli).
Yordamchi stek yordamida ifodaning an'anaviy yozuvini postfiksga aylantirish qulay. Kompyuter stegi bilan adashtirmaslik uchun uni operatsiyalar ketma-ketligi deb ataymiz. Operatsiyalar ketma-ketligi bilan ishlash uchun original (an'anaviy) ifoda yordamida operatsiyalarining ustuvorliklarini belgilaymiz. An'anaviy satr skanerlanganda, operatsiyalar ketma-ketligida duch kelgan operatsiya belgilarini o'z ichiga oladi, ular keyinchalik (ma'lum qoidalarga muvofiq) postfiks qatoriga o'tkaziladi. Teskari polyak yozuvidagi ifoda bilan qatorni shakllantirish quyidagi algoritmga muvofiq amalga oshiriladi:
1. Ifoda bilan an'anaviy (kirish) qator chapdan o'ngga skanerlanadi.
2. Agar kirish qatorining keyingi belgisi operand bo'lsa, u darhol postfiks qatoriga qayta yoziladi.
3. Chap qavs, shuningdek, operatsiyalar ketma-ketligi bo'sh bo'lgan taqdirda matematik operatsiya belgisi har doim operatsiyalar ketma-ketligiga kiritiladi.
4. Qidiruv paytida o'ng qavsga duch kelganda, operatsiyalar ketma-ketligining yuqori qismidagi belgi operatsiyalar ketma-ketligidan chiqariladi va postfiks qatoriga qo'yiladi. operatsiyalar ketma-ketligi tepasida chap qavs paydo bo'lguncha protsedura takrorlanadi. Bu sodir bo'lganda, ikkala qavs bir-birini bekor qiladi va chap qavs STR dan olib tashlanadi.
5. Agar operatsiyalar ketma-ketligi bo'sh bo'lsa yoki kirish satridagi operatsiya belgisi operatsiyalar ketma-ketligining yuqori qismidagi belgidan yuqoriroq ustunlikka ega bo'lsa, kirish satridagi operatsiya belgisi operatsiyalar ketma-ketligiga suriladi.
6. Agar kirish satridagi belgining ustuvorligi operatsiyalar ketma-ketligining yuqori qismidagi belgining ustuvorligiga teng yoki undan past bo‘lsa, operatsiyalar ketma-ketligi tepasidagi belgi postfiks qatoriga suriladi. Operatsiyalar ketma-ketligitepasida yoki chap qavsda pastroq ustuvorlikka ega belgi paydo bo'lguncha yoki operatsiyalar ketma-ketligi bo'sh bo'lguncha protsedura takrorlanadi. Shundan so'ng, kirish qatoridagi belgi operandlar ketma-ketligiga kiritiladi.
Akkumlyator arxitekturasi. Akkumlyatorga asoslangan arxitektura tarixan dastlabki arxitekturalardan biri sifatida paydo bo'lgan. Unda protsessorda arifmetik yoki mantiqiy amal operandlaridan birini saqlash uchun maxsus registr - akkumulyator mavjud. Amaliyot natijasi ham xuddi shu registrga kiritiladi. Operandlardan birining manzili oldindan aniqlanganligi sababli, ko'rsatmalarni qayta ishlashda faqat ikkinchi operandning joylashishini aniq ko'rsatish kifoya. Dastlab, ikkala operand ham asosiy xotirada saqlanadi va operatsiyani bajarishdan oldin ulardan biri akkumulyatorga yuklanishi kerak. Buyruq bajarilgandan so'ng, natija akkumulyatorda saqlanadi va agar bu natija keyingi buyruq uchun operand bo'lmasa, u holda xotira yacheykasiga saqlanishi kerak.Akkumlyatorga asoslangan HM oddiy arxitekturasi ko'rsatilgan. Akkumlyator asosidagi kompyuter arxitekturasi AMQda operatsiyani bajarish uchun operandlardan biri xotiradan ma'lumotlar registriga o'qiladi. Ikkinchi operand akkumulyatorga. Ma'lumotlar registrining va akkumulyatorning chiqishlari AMQning mos keladigan kirishlariga ulangan. Belgilangan operatsiya oxirida AMQ chiqishidan olingan natija akkumulyatorda saqlanadi.
Qisqa buyruqlar va dekodlash buyruqlarining qulayligini akkumlyatorli BTA afzalliklari sifatida ko'rib chiqilishi mumkin. Biroq, faqat bitta registrning mavjudligi asosiy xotiraga murojaatlar ko’payishini keltirib chiqaradi. Akkumlyatorga asoslangan BTA IBM 7090, DEC PDP-8 kabi dastlabki HMlarda mashhur edi.
Registrli arxitektura. Ushbu turdagi mashinalarda protsessor umumiy maqsadli registrlar (UMR) majmuasini o'z ichiga oladi. Registrlarning razryadi odatda mashina so'zining o'lchamiga to'g'ri keladi. Har qanday reestrga uning raqamini ko'rsatish orqali kirish mumkin. CISC tipidagi arxitekturalarda UMR soni odatda kichik (8 dan 32 gacha) va ma'lum bir registrning sonini ko'rsatish uchun beshtadan ko'p bo'lmagan raqam kerak bo'ladi, buning natijasida bir vaqtning o'zida ikkita raqamlarni ko'rsatish mumkin va ko'pincha uchta registr (operandlarning ikkita registrlari va natijalar registrlari). RISC arxitekturasi sezilarli darajada ko'p sonli UMRlardan foydalanishni o'z ichiga oladi (bir necha yuzgacha), ammo bunday HMlar uchun xos bo'lgan buyruqlar uzunligi (odatda 32 bit) buyruqda uchta registrni aniqlashga imkon beradi.
Registr arxitekturasi operandlarning registrlarda ham, asosiy xotirada ham joylashishiga imkon beradi, shuning uchun ushbu BTA ichida qayta ishlash buyruqlarining uchta formati ajratiladi:
„ registr-registr;
„ registr-xotira;
„ xotira-xotira.
Xotiraga maxsus kirish arxitekturasi. Xotiraga maxsus kirish arxitekturasida asosiy xotiraga faqat ikkita maxsus buyruq yordamida kirish mumkin: load va store. Ingliz transkripsiyasida bu arxitektura Load/Store architecture deb ataladi. Load (yuklash) buyrug'I asosiy xotiradan qiymatni o'qiydi va uni protsessor registriga yozadi (buyruq odatda xotira yacheykasining manzilini va registr raqamini ko'rsatadi). Ma'lumotni teskari yo'nalishda uzatish store (saqlash) buyrug'i bilan amalga oshiriladi. Barcha ma'lumotlarni qayta ishlash buyruqlaridagi operandlar faqat protsessor registrlarida bo'lishi mumkin (ko'pincha umumiy maqsadli registrlarda). Operatsiya natijasi ham reestrga kiritiladi.
Xotiraga maxsus kirish imkoniyatiga ega kompyuter arxitekturasi. Arxitekturada asosiy xotiraga to'g'ridan-to'g'ri kirish imkonini beruvchi qayta ishlash buyruqlari mavjud emas. BTAda cheklangan miqdordagi buyruqlarga ruxsat beriladi, bu erda operand buyruq kodining bir qismidir.Xotiraga maxsus ruxsatga ega HM larning tarkibi va axborot yo'llari 6.8-rasmda ko'rsatilgan.Xotiraga maxsus kirish imkoniyatiga ega BTA RISC-arxitekturali barcha kompyuterlar uchun xosdir. Arxitekturaning afzalliklari dekodlash va buyruqlarni bajarishning soddaligini o'z ichiga oladi.2. Operandlarning turlari va formatlari. Mashina buyruqlari ma'lumotlar sutida bajariladi, bu holda ular odatda operandlar deb ataladi. Operandlarning eng keng tarqalgan (asosiy) turlariga quyidagilar kiradi: raqamlar, belgilar va mantiqiy ma'lumotlar. Ularga qo'shimcha ravishda, HM yanada murakkab axborot birliklarini qayta ishlashni ta'minlaydi: grafik tasvirlar, audio, video va animatsiya ma'lumotlari. Bunday ma'lumotlar asosiy ma'lumotlar turlaridan olinadi va tashqi xotira qurilmalarida fayllar sifatida saqlanadi. HMdagi ma'lumotlarning har bir turi uchun ma'lum formatlar taqdim etiladi.
Kompyuterlarda ifodalanishi mumkin bo‘lgan ma’lumotlarning xillarini ikkita turkumga ajratish mumkin:
1. Raqamli ma’lumotlar, ya’ni sonlar bilan ifodalanuvchi ma’lumotlar.
2. Raqamli bo‘lmagan ma’lumotlar.
Raqamli ma’lumotlar va ularni kompyuterda qanday ifodalanishini ko‘rib chiqamiz.
Qatorlar ko‘rinishidagi ma’lumotlar yoki qatorlar ko‘rinishidagi o‘zgaruvchilar. Bu xildagi ma’lumotlarning oxirida maxsus belgi yoki qatorning uzunligini ko‘rsatuvchi qismi mavjud bo‘ladi. Kompyuterda ushbu qatorlar ustida – ko‘chirib yozish, qidirib topish va ularni tahrirlash amallarini bajaruvchi buyruqlar mavjud. 3.Kompyuterning buyruqlar tizimi, buyruqlarning turlari va buyruqlar formati
Buyruq - bu u bilan boshlangan operatsiya nomini va operatsiyani bajarishda ishtirok etadigan operandlarning manzillarini ifodalovchi tartiblangan bitlar to'plami. Buyruqning asosiy xarakteristikasi - bu buyruqdagi manzillar soni bilan belgilanadigan manzillilik. Manzilliligiga qarab buyruqlar 0-manzilli (nolmanzilli), 1-manzil (birmanzilli) va boshqalarga bo'linadi. Bitlardagi buyruq uzunligi, buyruq elementlarini kodlash uchun ishlatiladigan maydonlar soni (operatsiyalar, manzillar va belgilar), va buyruqdagi maydonlarning joylashuvi buyruq formatini belgilaydi.
Buyruqlarning turlari. Turli xil HM larning buyruq tizimlari turlicha bo’lishiga qaramay, ba'zi bir asosiy operatsiyalar turlarini ularning har qandayida topish mumkin. Ushbu turlarni tavsiflash uchun biz quyidagi klassifikatsiyani qabul qilamiz:
„ ma'lumotlarni uzatish buyruqlari;
„ arifmetik va mantiqiy ishlov berish buyruqlari;
„ satrlar bilan ishlash buyruqlari;
„ almashtirish buyruqlari;
„ kiritish-chiqarish buyruqlari;
„ buyruqlar oqimini boshqarish buyruqlari.
Ma'lumotlarni uzatish buyruqlari. Это наиболее распространенный тип машинных команд. В таких командах должна содержаться следующая информация:
Bu mashina buyruqlarining eng keng tarqalgan turi. Bunday buyruqlar quyidagi ma'lumotlarni o'z ichiga olishi kerak:
„ operandlarning manba va qabul qiluvchi manzillari - xotira katakchalarining manzillari, protsessor registr raqamlari yoki operandlar stekda joylashganligi haqidagi ma'lumotlar;
„ aniq yoki bilvosita ko'rsatilgan uzatiladigan ma'lumotlarning uzunligi (odatda bayt yoki so'zlarda);
„ operandlarning har biriga murojaat qilish usuli, uning yordamida buyruqning manzil qismi tarkibini operandning fizik manziliga aylantirish mumkin.
Ko'rib chiqilayotgan buyruqlar guruhi protsessor va TX o'rtasida, protsessor ichida va xotira katakchalari o'rtasida ma'lumot uzatishni ta'minlaydi. Protsessor ichidagi uzatish operatsiyalari "registr-registr" formatidagi buyruqlar bilan belgilanadi. Protsessor va xotira o'rtasidagi uzatish buyruqlari “registr-xotira” formatida, xotiradagi uzatish buyruqlar esa “xotira-xotira” formatida.
Arifmetik va mantiqiy ishlov berish buyruqlari. Bu guruhga axborotni taqdim etishning turli shakllarida arifmetik va mantiqiy ishlov berishni ta'minlovchi buyruqlar kiradi. BTAda raqamlarni ifodalashning har bir shakli uchun odatda ma'lum bir standart operatsiyalar to'plami taqdim etiladi.
Natijani hisoblashdan tashqari, arifmetik va mantiqiy amallarni bajarish AMQda ushbu natijani tavsiflovchi belgilar (bayroqlar) shakllanishi bilan birga keladi. Eng tez-tez qayd etilgan belgilar: Z (Zero) - nol natija; N (Negative) - salbiy natija; V (oVerflow) - bit panjara to'lib toshgan; C (Carry) - tashishning mavjudligi.
Buyruqlarning formati. Odatdagi buyruq, umumiy holda, quyidagilarni ko'rsatishi kerak:
„ bajarilishi oshirilishi kerak bo'lgan operatsiyani;
„ operatsiya bajariladigan dastlabki ma'lumotlarning (operandlarning) manzillarini;
„ operatsiya natijasi joylashtirilishi kerak bo'lgan manzilni.
Shunga ko'ra, buyruq ikki: amal va manzil qismidan iborat (6.13-rasm).
6.13-rasm. Buyruq tuzilishi
Buyruq formati uning tuzilishini, ya'ni butun buyruq uchun ajratilgan ikkilik raqamlar sonini, shuningdek, alohida buyruq maydonlarining soni va joylashishini belgilaydi. Maydon - bu buyruq komponentini kodlaydigan ikkilik raqamlar to'plami. HM yaratishda buyruq formatini tanlash kelajakdagi mashinaning ko'pgina xususiyatlariga ta'sir qiladi. Mumkin bo'lgan formatlarni baholashda quyidagi omillarni hisobga olish kerak:
„ turli xil buyruqlarning umumiy soni;
„ buyruqning umumiy uzunlibi;
„ buyruq maydonlarining turi (belgilangan yoki o'zgaruvchan uzunlik) va ularning uzunligi;
„ dekodlashning soddaligi;
„ manzillanishi va manzillash usullari;
„ buyruqlarni dekodlash va bajarish uchun uskunalar narxi.
Nazorat savollari
Kompyuterning buyruqlar tizimi nimalarni o’z ichiga oladi?
Kompyuterning buyruqlar tizimi arxitekturasining umumiy xarakteristikasi qanday savollarga javob berishdan iborat?
Buyruqlar tizimi arxitekturasini qanday sinflarga ajratish mumkin?
Buyruqlar tizimi arxitekturasini klassifikatsiyalashning asosiy ko'rsatkichlari nimalardan iborat?
Buyruqlarning tarkibi va murakkabligiga ko'ra BTA qanday klassifikatsiyalanadi?
Operandlarni saqlanish joyiga ko'ra BTA qanday klassifikatsiyalanadi?
Stekli arxitekturaning ishlash prinsipi qanday?
Akkumlyator arxitekturasining ishlash prinsipi qanday?
Registrli arxitekturaning ishlash prinsipi qanday?
Kompyuterlarda ifodalanishi mumkin bo‘lgan ma’lumotlarning qanday turlari bor?
|
|
| |
