Nazorat uchun savollar
1. Real vaqt rejimi qanday masalalarda keng foydalaniladi?
2. Real vaqt tizimlarida real vaqt operatsion tizimlarining asosiy xususiyati nima?
3. Real vaqt tizimlarining necha xil turi mavjud?
5. “Qattiq” real vaqt tizimlariga ta’rif va misollar keltiring.
6. “Yumshoq” real vaqt tizimlariga ta’rif va misollar keltiring.
7. Tashqi qurilmadan uzilish rejimlarini tushuntirib bering.
8. Uzilish manbalarining qanday turlari mavjud?
9. Dasturiy ta’minotining uzilish manbalariga nimalar kiradi?
10. Apparat ta’minotining uzilish manbalariga nimalar kiradi?
11. Signal protsessorlarida kiritish/chiqarish jarayonini tashkil qilishning nechta
usuli qo‘llaniladi?
79
6-MA’RUZA. SIGNAL PROSESSORLARINING ARXITEKTURASI
6.1. Signal protsessorlari xotirasining tashkil etilishi
Xotirani tashkil etishning an’anaviy sxemalarida (masalan, serverlar yoki
personal kompyuterlar uchun) barcha eslab qoluvchi qurilmalar protsessorli, ichki
va tashqi bo‘lishi mumkin. SP arxitekturasida xotira uchun muhim rol ajratilgan,
chunki SPda nisbatan sekin ishlovchi tashqi qurimalar yo‘q. Signal protsessorlarning
asosiy xotirasi protsessor kristali ichida yig‘ilgan, shuning uchun tashqi xotira
deganda tizimli platada joylashgan, chiplar ko‘rinishidagi xotira nazarda tutiladi.
Protsessor buyruqlarining cheklangan soni, yuqori tezlikda ishlov berish talablari,
ko‘p sonli bir tipdagi MAC (multiply-accumulate) – amallar SRIB tizimlarida
xotiradan foydalanishning o‘ziga xos xususiyatlarini belgilaydi [22].
SP xotirasining tashkil etilishini yaxshiroq tushinish uchun xotirani
protsessorlarning garvard arxitekurasiga asoslangan joylashtirishi ikki darajasini
ko‘rib chiqishi mumkin. Protsessor kristallida buyruqlar xotirasi va ma’lumotlar
xotirasi joylashtirilgan. Bu signal protsessorning ichki xotirasi. U nisbatan kichik
sig‘im va yuqori ta’sirga ega. Protsessor kristalliga nisbatan tashqi xotira ancha katta
sig‘im bo‘ladi, biroq kichik ta’sirga ega. Kesh-xotira ichki xotira kategoriyasiga
kiradi, lekin mustaqil funksiyalarni bajaradi.
Ichki xotira – bu teskor xotira (RAM – Random Access Memory) va doimiy
xotira DX – (ROM – Read Only Memory)lardan tashkil etiladi. Ular xotiraning
manzillanadigan turiga kiradi, chunki yacheykalar massivi ko‘rinishida bajarilgan
va istalgan yacheykaga murojaat erkin ketma-ketlikda amalga oshirilishi kerak.
Manzillanadigan yacheyka mustaqil modullar ko‘rinishida tashkil etiladi, ularning
har biri protsessor bilan ko‘p razryadli ichki shinalar orqali bog‘langan. Bunday
qurilish ikkala operandni bir vaqtning o‘zida o‘qish va oldin qo‘lga kiritilgan natijani
yozish, ya’ni MAC – amalini amalga oshirish imkonini beradi. Ichki xotirada
dasturlar, ma’lumotlar va turli konstantalar saqlanadi.
Xotirani ma’lumotlar xotirasi va dasturlar xotirasi, shuningdek turli bloklarga
bo‘lish haqidagi ilgari keltirilgan fikrlar protsessorlarning ichki xotirasiga tegishli.
80
Tashqi xotiraga murojaat uchun barcha protsessorlarda umumiy shinalar komplekti
– manzil shinasi qo‘llaniladi, ular orqali zarur bo‘lganda buyruqlar va ma’lumotlar
uzatiladi. Bu protsessorning tashqi chiqishlari sonini minimallashtirish va SP
apparat qismini soddalashtirish talabidan kelib chiqqan. Tashqi xotira ham ichki
xotira kabi TX va DX bloklariga ega bo‘lishi mumkin.
Tashqi xotira protsessorga nisbatan yacheyka va alohida qismlari faqat
manzillar bo‘yicha farqlanadigan yagona xotira maydonidek ko‘rib chiqiladi. Agar
protsessorda umumiy xotirani ma’lumotlar xotirasi va buyruqlar xotirasiga,
shuningdek ma’lumotlar xotirasini bloklarga (masalan, ma’lumotlar xotirasi X va
ma’lumotlar xotirasi Y) bo‘lish ko‘zda tutilgan bo‘lsa, tashqi xotiradagi ushbu
bloklar faqat manzillar sohasi bilan farq qilishi mumkin. Ko‘rsatilgan bloklar
konfiguratsiyasi foydalanuvchi tomondan aniqlanadi va odatda u yoki bu boshqarish
registrlariga yoziladi.
Bitta manzilli ma’lumot shinalar komplekti bo‘lganda protsessor ishining
bitta sikli davomida tashqi xotiraga faqat bitta murojaat bo‘lishi mumkin. Agar
bajarilayotgan dasturga binoan ko‘proq murojaatlar talab qilinsa, buyruqlarni
bajarish konveyri va navbatdagi buyruqni ishlash tutilib qolish konflekti ro‘y beradi.
Joriy buyruqlarni bajarishda, (ayniqsa konveyer usulida ishlov berishda),
MAC
– amallarni bajarishda kesh-xotira qo‘llaniladi. Bu buferli,
manzillanmaydigan va programmist kira olmaydigan, tez ta’sir qiluvchi xotira.
Kesh-xotira protsessor va tizim xotirasi o‘rtasida bufer sifatida foydalaniladi. U
ichki xotiradan o‘qiladigan axborotni, eng avvalo kodlar buyruqlarini eslab qolish
uchun qo‘llaniladi.
O‘qish uchun eng avvalo kesh-xotiraga murojaat bajariladi. Agar kerakli
ma’lumotlar u yerda bo‘lmasa, asosiy ichki yoki tashqi xotiraga murojaat amalga
oshiriladi va qo‘lga kiritilgan ma’lumotlar, shuningdek, kesh-xotiraga ham
joylashtiriladi. Kesh-xotiradan foydalanishning foydasi shundaki, signallarni
raqamli ishlash ko‘pchilik amaliy dasturlari siklik xarakterga ega. Asosiy dasturga
birinchi murojaatdan so‘ng keshga (uning xajmi yetarlicha bo‘lsa) dasturning barcha
siklik takrorlanuvchi buyruqlari tushadi, ularni bajarish uchun asosiy xotiraga
81
murojaat qilish shart emas. Kesh-xotiraning uncha katta bo‘lmagan samarasiga
“sekin” tashqi xotira dasturini saqlash uchun foydalanganda erishiladi. Kesh
ko‘pincha assotsiativ tamoyil bo‘yicha ishlaydi, bunda uning yacheykasida nafaqat
ma’lumotlar so‘zi, balki ushbu so‘zni asosiy xotiraga joylashtirish manzili ham
joylashtiriladi va shu manzil bo‘yicha axborot izlanadi.
O‘z navbatida kesh-xotira buyruqlar va ma’lumotlar kesh bloklariga
bo‘linadi. Signal protsessorlarning har xil turlari o‘rtasida ma’lumotlarni
almashlashning umumiy sxemasi 6.1-rasmda keltirilgan.
6.1-rasm. Xotira turlari o‘rtasida dastur va ma’lumotlarni ko‘chirish
jarayoni.
SP ichki xotirasi kesh-buyruqlar, ma’lumotlar keshi va ma’lumotlar operativ
xotira qurilmasining (OXQ) doimiy xotira qurilmasini (DXQ) o‘z ichiga oladi.
Tashqi xotira tarkibiga amaliy ishlov berish daturlari, jadval ma’lumotlari, barcha
mumkin konstantalar kiradi.
1 qatot
2 qator
n qator
n-1 qator
Kesh
buyruqlar
Kesh
ma’lumotlar
Ichki xotira
Tashqi xotira
SRIB
amaliy
dasturlari
Jadvallar,
malumotl
ar,
konstanta
lar
Tashqi
bog‘lamalar
ХТТМ rejimi
1 dastur
2 dastur
m dastur
m-1 dastur
OXQ/DХQ
malumotlari
va buyruqlari
82
Kesh-xotira katta uzunlikka ega satrlardan tuzilgan, har bir satr operativ xotira
so‘zlarining K uzunlikka ega, ya’ni kesh-xotiraning bitta satrida operativ xotiradan
bitta ma’lumotlar bloki joylashtiriladi. Operativ xotiraning xajmi keshdagi satrlar
sonidan ancha katta bo‘lganligi sababli operativ xotiraning ma’lumotlar bloki
keshning bo‘sh satrida joriy rejimda joylashtiriladi. Keshning ushbu satrida operativ
xotiraning qaysi bloki joylashtirilganligi to‘g‘risidagi ma’lumot kesh-xotira
satrining maxsus razryadida mavjud [22].
Buyruqlar va ma’lumotlar kesh-xotirasidan tashqari ichki xotirada
ma’lumotlar operativ xotirasining TX va DX buyruqlar bloki joylashtiriladi.
Texnologik jihatdan ichki operativ xotirani kesh-
L2 ko‘rinishida bajarish mumkin.
Periferiya qurilmalaridan dastlabki ma’lumotlar ichki xotiraga to‘g‘ridan-to‘g‘ri
kirish (XTK) rejimida yuklanadi.
Bajariladigan dasturlar va qo‘shimcha ma’lumotlar tashqi xotiraga periferiya
uzellardan oddiy kiritish rejimida kiritiladi.
SRIB algoritmlarini bajarishda tez hisoblashlarni tashkil etish bir necha xotira
bloki shinalarning rivojlangan tizimli protsessor arxitekturasini talab qiladi. Asosiy
ko‘paytirish MAC – amalni bajarish uchun buyruqni va ikkita ko‘paytuvchini
tanlash uchun xotiraga uch marta murojaat qilish talab qilinadi. Ko‘pchilik
protsessorlarning arxitekturasi shunga yo‘naltirilgan, biroq samarali hisoblashlarni
tashkil etish uchun mustaqil xotira bloklarining turi va soni emas, balki xotiraga
parallel kirishni tashkil etish imkoniyati muhim hisoblanadi.
Xotirani har xil turlarini tashkil etishni keng qo‘llaniluvchi TMS signal
protsessorlari misolida ko‘rib chiqamiz. ТI firmasining TMS320C30 dan boshlab
umumiy manzilli xotira maydoniga ega. Ichki xotira bloklarini turli ma’lumotlar
o‘rtasida taqsimlanishi foydalanuvchi tomonidan bajariladi, ushbu bloklarga kirish
esa bir necha bor shinalar bo‘yicha amalga oshiriladi. S6000 oilasi protsessorlari
(TMS 3206620x va TMS 320S640x) xotiraning murakkabroq tashkilotiga ega. Ular
ajratilgan ichki dasturlar xotirasi va ma’lumotlar xotirasiga ega. Ichki dasturlar
xotirasi oddiy manzillanadigan dasturlar xotirasi va dasturlar keshidek ishlashi
mumkin (6.2-rasm).
Кesh - L1
dasturi
83
6.2-rasm. TMS320C62xx protsessorida xotirani tashkil etish
Kesh o‘z navbatida bir necha ish rejimiga ega. Oddiy rejim – bu protsessor va
tashqi xotira o‘rtasida dasturlar keshi. Bunda quyidagilar bajariladi: berilgan manzil
bo‘yicha o‘qish keshdan amalga oshiriladi. Agar keshda kerakli axborot bo‘lmasa,
ma’lumotlarni o‘qish, uni keshga yozish va protsessorga uzatish tashqi xotiradan
amalga oshiriladi. Xuddi shu buyruqlarga qayta murojaat qilinganda o‘qish
to‘g‘ridan-to‘g‘ri keshdan amalga oshiriladi.
Ichki xotira ikki darajali keshga ega. Keshning L1 birinchi darajasi dasturlar
va ma’lumotlar uchun alohida qismlardan tashkil topadi. Ko‘rsatilgan kesh ikkita
kontroller (K) bilan (dasturlar keshi va ma’lumotlar keshi uchun) boshqariladi.
Protsessor dasturlar keshi bilan PD (program data) va PA (program adress) shinalari
orqali bog‘langan. Protsessorning ma’lumotlar keshi bilan aloqasi DA (data adress),
ST (store data) va LD (load data) shinalar komplekti orqali amalga oshiriladi.
Ma’lumotlar va dasturlar uchun umumiy bo‘lgan ikkinchi darajali L2 keshi o‘z
kontrolleri bilan boshqariladi. U protsessorning tashqi xotirasi bilan kengaytirilgan
XBM kontrolleri va tashqi xotira interfeysi orqali bog‘lanadi. XBM kontrolleri L2
Kesh - L1
malumotlari
К
К
Protsessor
Kesh - L2
Kontrolleri
Кesh - L2
ХBM
Kontrolleri
Tashqi
xotira
Tashqi
qurilma
manzil
Ma’lumotlar
Ma’lumotlar
manzil
PD
PA
DA
ST LD
84
keshiga ma’lumotlarni turla periferiya qurilmalari, jumladan, kiritish/chiqarish
ketma-ket portlari orqali yuklash imkonini beradi.
|
