Tizim va signallarni qayta ishlash O’quv uslubiy majmua

145 
10-MA’RUZA. SIGNALLARNI QAYTA ISHLASH TIZIMLARINING 
HISOBLASH SAMARADORLIGINI OSHIRISH 
10.1. Signal protsessorlarning hisoblash tezkorligini oshirish usullari 
 
Real vaqt tizimlarida kirishdagi o‘zgaruvchilarning katta oqimiga ishlov 
berishda ishlov berish tezligi joriy natijalarning qiymatlarini ular qabul qilinishi 
bilan darhol xosil bo‘lishini ta’minlashi kerak. Bunday tizimlarda ichki 
manzillashtirilgan xotira uncha katta xajmga ega bo‘lmaydi, ma’lumotlarni 
hisoblash tezligiga va tezkor xotira va AMQ orasidagi ma’lumotlar almashuvining 
tezligiga katta ahamiyat beriladi. Bu muammoni hal qilish uchun protsessorlarning 
garvard arxitekturasi qo‘llanilgan [25]. 
Protsessor va xotira o‘rtasidagi o‘zaro munosabatlarning an’anaviy 
arxitekturasida ma’lumotlar va ko‘rsatmalar umumiy xotirada saqlanadi (10.1,a-
rasm). 
10.1-rasm. "Protsessor-xotira" o‘zaro aloqa arxitekturalari 
Garvard arxitekturasida protsessorning ichki tezkor xotirasi alohida 
buyruqlar xotirasiga va alohida ma’lumotlar xotirasiga bo‘lingan, mos ravishda 
Xotira (ma'lumotlar 
va buyruqlar) 
Protsessor 
МSh 
MLsh 
BSH 
а. An’anaviy fon-Nеyman arxitеkturasi 
Xotira (ma'lumotlar 
va buyruqlar) 
Xotira (faqat 
ma'lumotlar) 
Protsessor 
b. Garvard arxitеkturasi
v. Zamonaviy SP arxitеkturasi 
Protsеssor 
Xotira (ma'lumotlar 
va buyruqlar) 
Xotira (faqat 
ma'lumotlar) 

146 
axborotdan foydalanish vositalari bilan (10.1,b-rasm). Bunday usul buyruqlar va 
ma’lumotlarni parallel ravishda tanlash imkoniyatini yaratdi. Bunda buyruqlar va 
ma’lumotlar bir vaqtda bajaruvchi qurilmalarga yuklanadi. Buyruqlarni tanlash 
taktlari va ma’lumotlarni tanlash taktlari bir vaqtda bajariladi. Garvard 
arxitekturasining takomillashtirilgan variantida alohida buyruqlar uchun va alohida 
ma’lumotlar uchun shinalar kiritilgan, yuqoriroq tanlash tezligi ta’minlangan. 
Garvard 
arxitekturasining 
takomillashtirilgan 
keyingi 
modifikatsiyalarida 
operandlar nafaqat ma’lumotlar xotirasida, balki buyruqlar xotirasida ham dasturlar 
bilan birgalikda saqlanishi mumkin. Masalan, raqamli filtrlarni amalga oshirishda 
filtr koeffitsiyentlari dasturlar xotirasida saqlanishi mumkin, kirishdagi 
signallarning qiymatlari esa ma’lumotlar xotirasida saqlanishi mumkin (10.1,v-
rasm). Koeffitsiyent va ma’lumotlar bitta mashina siklida tanlanishi mumkin. 
Ko‘pchilik universal protsessorlarining asosiy kamchiligi (masalan, shaxsiy 
kompyuterlarning protsessorlari) shundan iboratki, har bir vaqt soniyasida 
funksional bloklarning cheklangan soni ishlaydi, boshqa bloklar esa kutish 
jarayonida 
bo‘ladi. Agarda bajariladigan buyruqlarning har bittasini 
soddalashtirilgan ko‘rinishda ifodalasak, unda bitta buyruqning amalga 
oshirilishining quyidagi uchta bosqichlarini ko‘rsatishimiz mumkin: 
− xotiradan buyruqni tanlash; 
− buyruqni koddan yechish; 
− buyruqni bajarish (operandlarni o‘qish, bajarish, natijani yozish).
Umumiy xotira blokiga ega bo‘lgan universal protsessorlarda barcha 
buyruqlar ketma-ket ravishda bajariladi (10.2-rasm). 
Garvard arxitekturasidan foydalanilganda buyruqlar va operandlar har xil 
shinalardan bir vaqtni o‘zida baravariga o‘qilishi mumkin. Bu vaziyatda bitta 
buyruqda “koddan yechish” bosqichi keyingi buyruqning “tanlash” bosqichi bilan 
vaqt bo‘yicha mos kelishi mumkin (10.3-rasm). Bu holat xotira bog‘lamalarini, 
AMQ, boshqarish bog‘lamalarini va almashuv kanallarini baravariga ishlash 
imkoniyatini yaratadi. Shu kabi bir necha amallarning bajarilish jarayonida mos 
kelishi konveyyor ravishda ishlov berish deb ataladi. 

147 
10.2-rasm. Umumiy xotira va bitta almashinuv shinali arxitekturada
buyruqni amalga oshirish. 
10.3-rasm. Ajratilgan shina va xotirada buyruqni birga olib borish 
Konveyyor ravishda ishlov berishda buyruqni bajarish jarayoni bir necha 
bosqichlarga bo‘linadi. Bosqichlarning ketma-ket bog‘lanishi va ularning vaqt 
bo‘yicha mos kelishi konveyyor ravishda ishlov berish deb ataladi (10.4-rasm). 
Tanlash 
Тanlash 
Dekodlas
h 
Dekodlas
h 
Bajarish 
Bajarish
1-buyruq 
Тanlash 
Dekodlas
h 
Bajaris
h
2-buyruq 
3-buyruq 
Тanlash Dekod-
lash 
Bajaris
h 
Tanlash Dekod-
lash 
Bajarish 
Tanlash Dekod-
lash 
Bajarish 
1-sikl 
2-sikl 
3-sikl 
…. 
…. 
N-sikl
Tanlash 
Dekodlash 
Bajarish 
i + 1 
i + 2 
i + 2 
i + 2 
i + 1 
i + 1 
i 
i 
i 
i - 1 
i - 1 
i - 2 
i + 3 
i + 3 
i + 3 
i + 4 
i + 4 
i + 5 

148 
10.4-rasm. Uch pog‘onali konveyerli ishlov berish 
10.4-rasmda ko‘rsatilganidek, har bitta buyruq uchta bosqichga bo‘lingan, har 
bir bosqich bitta mashina siklini ifodalaydi. Ko‘pshinali arxitektura va bo‘lingan 
xotira hisobidan bir bosqich davomida baravariga uchta buyruq aktiv bo‘lishi 
mumkin. Bu buyruqlar bajarilishning har xil bosqichlarida mavjud bo‘lishlari 
mumkin. “1 sikl” vaqt oniyasida I buyrug‘ining tanlash jarayoni, (avvalgi) i-1 
buyrug‘ining koddan yechish jarayoni va undan avvalgiroq i-2 buyrug‘ining 
bajarilishi amalga oshiriladi. Keyingi siklda i+1 buyruq tanlanadi, i buyruq koddan 
yechiladi va i-1 buyruq bajariladi.
Bunday arxitekturaning o‘tkazish qobiliyati konveyerdan vaqt birligida 
o‘tkazilgan buyruq soni bilan aniqlanadi. Nazariy nuqtai nazardan bitta buyruqning 
o‘rtacha bajarilish vaqti bitta buyruq bajarilishiga sarflangan vaqt konveyer 
bosqichlarining soniga bo‘lish amali yordamida hisoblanadi. Konveyer ravishda 
ishlov berish protsessorga uzluksiz buyruqlar oqimining uzatilishiga imkon beradi, 
alohida funksional bloklarning kutib qolish vaqti kamayadi, amallarning bajarilish 
tezligi oshadi. 
Amaliyotda konveyer bosqichlarining soni uchtadan ko‘proq bo‘ladi. 
Murakkab buyruqlarni soddaroq bo‘yruqlarga taqsimlangan holda konveyer 
bosqichlarining soni 5-10 gacha bo‘lishi mumkin. Bunday usul konveyyor ravishda 
ishlov berishning asosiy muammosini yechishga yordam beradi – ya’ni murakkablik 
darajasi har xil bo‘lgan buyruqlarning bajarilish vaqtidagi farqi. 

Download 2,7 Mb.