|
Zamonaviy mikroprotsessorlar va ularni ishlatish tamoyillari
|
| bet | 1/28 | | Sana | 12.07.2022 | | Hajmi | 1.51 Mb. | | #24852 |
Bog'liq Документ Microsoft Word O\'zbekiston Respublikasi Prezidenti Shavkat Miromonovich Mirziyoyevning virtual qabulxonasi, 7-fizika2, 4 курс Полимерлар физикаси асослари фанидан семинар мавзулари
ZAMONAVIY MIKROPROTSESSORLAR VA ULARNI ISHLATISH
TAMOYILLARI
Abstract
Mikroprotsessor (MP). Bu, Shahsiy Kompyuter(ShK)dagi markaziy blok bo’lib,
mashinaning barcha bloklari bajaradigan ishlarni boshqarish hamda axborot bilan
arifmetik va mantiqiy operatsiyalar bajarish uchun mo’ljallangan.
2
Mikroprotsessor tarkibiga quyidagilar kiradi:
Boshqaruv Qurilmasi (BQ) – oldin bajarilgan operatsiyalarning natijalari va
ayni fursatda bajarilayotgan operatsiyadan kelib chiqadigan muayyan boshqaruv
signallarini (boshqaruv impulslarini) shakllantirib, mashinaning barcha bloklariga
zaruriy fursatlarda uzatib boradi, bajarilayotgan operatsiyada foydalaniladigan xotira
uyalarining manzillarini shakllantirib, ularni EHMning tegishli bloklariga uzatadi,
mazkur boshqaruv qurilmasi impulslarning asosiy izchilligini taktli impulslar
generatoridan oladi;
Arifmetik-Mantiqiy Qurilma (AMQ) – sonli va belgili axborot bilan
bajariladigan barcha arifmetik va mantiqiy operatsiyalarni amalga oshirish uchun
mo’ljallangan (ShKning ayrim modellarida operatsiyalar ijrosini jadallashtirish uchun
AMQga qo’shimcha matematik soprotsessor ulanadi);
Mikroprotsessor Xotirasi (MPX) – mashina ishining bevosita taktlarida
bajarilayotgan hisob ishlarida qo’llaniladigan axborotni qisqa muddatga yozib
olish va aks ettirish (uzatish) uchun xizmat qiladi. Negaki, asosiy xotira qurilmasi
(AXQ) doim ham tez ishlovchi mikroprotsessor samarali ishlashi uchun zarur
bo’ladigan axborot yozish, qidirish va hisoblab chiqarish tezligini ta’minlay olmaydi;
Registrlar – uzunligi turlicha bo’la oladigan tez ishlovchi xotira uyalari
(standart uzunligi 1 bayt ga teng va ish tezligi ancha past bo’lgan AXQ uyalaridan farq
qiladi); Mikroprotsessorning Interfeys Tizimi – ShKning boshqa qurilmalari bilan
ulanib, aloqa bog’lashni ta’minlaydi; o’z ichiga MPning ichki interfeysi va xotirada
saqlovchi bufer registrlarni hamda kiritish-chiqarish portlari (KChP) va tizim shinasini
boshqarish sxemasini mujassam etadi.
Interfeys (ingl. interface) – kompyuterda mavjud qurilmalarni o’zaro ulab,
ular o’rtasida aloqa bog’lash va unumli hamkorligini ta’minlash uchun mo’ljallangan
vositalar majmui.
3
kiritish-chiqarish porti (ingl. IG’O – InputG’Output port) – mikroprotsessorga
ShKning boshqa qurilmasini bog’lash imkonini beruvchi ulash apparati.
I.Asosiy Qism
Shahsiy kompyuterlar uchun ishlab chiqariladigan integrallashgan va
integrallashmagan protsessorlar mavjud bo’lib, CPU (Central Processing Unit)-
operatsiyalar bajarish uchun bo’lsa GPU (Graphics Processing Unit)- grafik
ma’lumotlarni tashish uchun kerak bo’ladi.
Integrallashgan – CPU va GPU bitta integrallashgan platada joylashgan
bo’lib yuqoridagi rasmda ham aniq ko’rinib turibdi. Misol uchun oladigan bo’lsak
Intel kompaniyasining yangi Core iX turkumdagi mikroprotsessorlarida
integrallashgan platadan foydalanilgan
Inntegrallashmagan – CPU va GPU kata integrallashgan platada alohida
holatda joylashgan bo’ladi. Bu rasmda ham chiroyli misol tariqasida keltirilgan.
Endi ularning texnik ko’rsatkichlari haqida fikr yuritsak. Ularni qo’ldan
kelgancha keltirib o’tsak
4
• Mikroprotsessorning arhitekturasi;
• Mikroprotsessorning yadrolar soni (Core);
• Mikroprotsessorning chastotasi (GHz);
• Mikroprotsessorning kesh xotirasi (Chache);
• Mikroprotsessorning o’lchamli texnologiyasi (nm);
• Mikroprotsessor shinasining chastotasi (FSB);
• Mikroprotsessor controller bilan bog’lanish tezligi (QPI); va boshqalar
•
Mikroprotsessor arxitekturasi – foydalanuvchi nuqtai nazaridan qaraladigan
mantiqiy tuzilish bo’lib, MP tizimini tuzish uchun zarur bo’ladigan funktsiyalarning
apparatlar va dasturlar vosita amalga oshirilishiga ko’ra mikroprotsessorda joriy
etiladigan imkoniyatlarni belgilab beradi. x86(x32) va x64 kabi ifodalarga ko’plab
duch kelammiz va shu protsesorning arhitektusining belgisi hisoblanadi
Mikroprotsessorning yadrolar soni- parallel ravishda ma’lumotlarni qayta
ishlovchi ko’rsatkichi bo’lib bu qancha ko’ sinli bo’lsa kompyuter ma’lumotlarni
tezroq qayta ishlashga erishadi. Bu ikkaga karrali ravishda o’sib boradi. Masalan 1,2,4
va hokazo Mikroprotsessorning chastotasi – bu kompyuterning taktik tezligi
bo’lib, hozirgi kunda GHz larda o’lchanmoqda (operatsiyalar soni / sekund )
sekundiga sodir bo’la oladigan amallar soni. Bu ko’rsatkich qancha yuqori bo’lsa ko’p
funktsiyali dasturlar va o’yinlarda qo’lkeladi.Hozirgi kunda normar chastota 2.5GHz-
3.6 GHz atrofida qo’llanilmoqda. Lekin odatda bu parametr uncha katta qiymatda
ishlamaydi. O’rtacha 400-1000 MHz qismini ishlatiladi. Bazan esa 100 Mhz ham
ishlab turaveradi.
5
Mikroprotsessorning kesh hotirasi – Kompyuter platasidagi yagona
sinxron ishlovchi hotira qismi bo’lib operatsiyalarning ehtimolligini bashorat qiluvchi
va opratsiyalarni ketma ketlik algoritmini saqlab turuvchi vazifasini o’taydi. Bu hotira
hozirgi kunda 3 bosqichdan iborat bo’lib L1,L2 va L3 deb belgilanadi. Optimal variant
L2 bosqich 2MB L3 bosqich esa 4-6MB bo’lib kelmoqda.
Mikroprotsessorning o’lchamli texnologiyasi – Bu bo’lim protsessorning
quvvat sarflaydigan parametrini ifodalab uning mikro ko’rinishdagi holati haqida
ahborot beradi.Masalan hozirgi kunda 40-9 nm lik ashyolardan foydalangan holda
mikroprotsessorlarni yasab kelishmoqda.
Mikroprotsessor shinasing chastotasi – Bu protsessorni controller va RAM
bilan bog’lovchi transport hisoblanadi. Ko’zga ko’ringan holatlari 1333MHz 2666
MHz. Mikroprotsessor va controller va boshqa mikrosxemalar bilan bog’lanish
tezligi- Parallel polosali uzatish liniyasi bo’lib ma’lumotlarni Core-Core va Core-
Chipset yo’nalishda tashiydi Hozirgi kunda 5.6-25.6 GT/s normal hisoblanadi.
Intel, AMD ,Motorola kompaniyalari ozlarining turi hil
mikroprotsessorlarini ishlab chiqarmoqda. Yetakchilari Intel va AMD bo’lib hozirda
juda kuchli protsessorlari mavjud. Intel firmasining Celeron, Pentium, Core iX ,Xeon
markali ;AMD firmasining
Ryzen, Athlon, A-Series,
G- Series, R-Series, Epyc va
shu kabilari.
6
Endi birorta Intel protsessorini ko’rib chiqsak misol uchun Intel Core i9 9900
seriyasi
10 yadroli, 3.5 GHz va max 4.4GHz lik CPU, 19.25 MB smart kesh hotira, QPI
8GT/s, Quvvati 165 W. Arxitekturasi x86 x64
AMD firmasining AMD Ryzen Threadripper 3990x markali protsessorini ko’rib
chiqsak
Yaderlar soni-64 ta, Potokar soni 128 ta, bazaviy chastota-2.9 GHz, max
chastota–4.3GHz L1=4MB, L2=32MB,e’tibor bering L3=256MB(AMD EPYC 7742
da ham shunday), shina chastotasi=3200MHz, arxitekturasi x32 x64 . Bu firmaning
yana bir a’zosi bo’lmish AMD EPYC 3000 bir hususiyati bilan lol qoldiradi. Uning
integrallashgan tizimi yordamida e’tibor bering 4 kanalli
7
(DDR4) 1TB gacha RAMni qabul qila olar ekan, bu shunchaki mo’jiza.
AMD EPYC 3000
OPERATIV XOTIRA - bu protsessorning ishchi sohasidir. Unda ish vaqtidagi
8
1-rasm.
barcha programma va ma`lumotlar saqlanadi. Operativ xotira ko`pincha
vaqtinchalik xotira deb ham ataladi, chunki undagi programma va ma`lumotlar faqat
kompyuter yoqig`ligida yoki kompyuter qayta yuklangunicha saqlanadi. Kompyuter
o`chirilishidan yoki qayta yuklanishidan oldin barcha ma`lumotlar saqlab qo`yilishi
lozim. Operativ xotira ba`zida ixtiyoriy murojat qilish mumkin bo`lgan saqlash
qurilmasi deb ham yuritiladi. Buning ma`nosi shundan iboratki operativ xotiradagi
ma`lumotlarga murojat undagi ma`lumotlarning ketmaketligiga bog`liq emas.
Operativ xotirani quyidagi parametrlari bor:
Tip. Operativ xotirani bugungacha bir necha xil tip (tur)lari bor.
1. SIMM;
2. DIMM;
3. DDR2 4. DDR3
Bular bir-biridan ko'rinishi, xotira xajm, chastotasi va boshqa parametrlari bilan
farqlanadi.
9
2-rasm. Operativ xotira turlarini bir-biridan farqi
Hajmi. Tipidan kelib chiqib bir-biridan farqlanadi. Ona platada operativ xotira
qurilmasi uchun 2 va undan ortiq joy bo'lishi ham mumkin. Bugungi kunga kelib
DDR3 turidagi operativ xotiralarni 3-4 Gb xajmlilari va undanda yuqori hajmlilari ham
bor. DDR2 turidagi operativ xotiralarda 1-2 Gb yuqori hajm hisoblanar edi. Operativ
xotirani xotira xajmi haqida gap ketganida operatsion tizimni ham hisobga olish kerak
bo'ladi. Chunki agar, operatsion tizim maksimum 2 Gb ma`lumot bilan ishlay olsayu,
operativ xotira hajmi 8 Gb bo'lsa, unda qolgan 6 Gb ishlatilmay yotaveradi. Tuzlishi
jihatidan DDR3 - DDR2 dan ancha kichikroq ko'rinishda bo'lsada, ko'pgina
parametrlari undan yuqoridir.
Chastotasi. Bu ona plata bilan ma`lumot almashish vaqtida operativ xotira
kanalidan qanchadir vaqtda (masalan bir sekundda) necha marta ma`lumot o'tish
ko'rsatkichidir. Operativ xotira chastotasi haqida gapirilganda, ona platadagi operativ
xotira portlari bilan mikroprotsessor orasidagi shinani chastotasini ham hisobga olish
kerak, chunki operativ xotira chastotasi 1600 Mhz bo'lsayu, ona platadagi operativ
10
xotirani mikroprotsessor bilan ulovchi shina chastotasi 1066 Mhz bo'lsa, unda
maksimal operativ xotira va mikroprotsessor o'rtasidagi ma`lumot almashish tezligi
1066 Mhz dan oshmay turaveradi.
Taymingi. Bu ma`lumotni operativ xotira modullari orasida o'tayotganida
ushlanib qoladigan vaqti hisoblanadi. Bunday parametrlar ko'p xisoblansada, asosiy 4
tasi quyidagilar:
1.CAS Latency
2.RAS to CAS Delay
3.RAS Precharge Time
4.DRAM cycle Time
Bu parametr operativ xotirani chastotasi bilan bog'liq bo'lib,qancha chastota
katta bo'lsa, uni taymingi shuncha katta bo'lishi mumkin. Lekin bazi operativ xotira
ishlab chiqaruvchi firmalarni mahsulotlarida "LOW Latency" degan yozuv bo'ladi. Bu
"katta chastotada-kam ushlanib qolish vaqti" ma`nosini beradi. Kuchlanish: operativ
xotira uchun ketadigan tok kuchi kuchlanishi. Albatta bunday ko'rsatkichi kichkina
bo'lgan operativ xotiralar bo'lgani yaxshi. Lekin chastota qanchalik katta bo'lgani sari
unga kerak bo'ladigan tok kuchi kuchlanishi ham shunchalik katta bo'lib boraveradi.
Bu parametr yuzasidan "LV"-Low Voltage markirovkali operativ xotiralarni xarid
qilish maqsadga muofiq bo'ladi.
Operativ xotira degan atama ko`pincha faqat sistemani tashkil etuvchi
mikrosxemalarni anglatmay, balki mantiqiy akslantirish va joylashtirish degan
tushunchalarni ham o`z ichiga oladi. Mantiqiy akslantirish - bu o`rnatilgan
mikrosxemalarda adreslarni tashkil etish usulidir. Joylashtirish - bu aniq bir turdagi
axborotni adreslar bo`yicha joylashdir. Biror ofisda qaysidir xodim kartotekadagi
11
ma`lumotni qayta ishlayapti deb tasavvur qilaylik. Bizning misolda kartoteka
vazifasini programma va ma`lumotlarni uzoq vaqt saqlovchi qattiq disk bajaradi. Joriy
vaqtda xodim qayta ishlayotgan ishchi stolni sistemaning operativ xotirasi tasvirlaydi.
Xodimning o`zi esa protsessorga o`xshagan ish bajaradi. U stoldagi barcha hujjatlarga
murojaat qila oladi. Biroq aniq bir hujjat stolda bo`lishidan oldin uni kartotekadan
qidirib topish kerak. Agar ishchi stol kerakli darajada katta bo`lsa unda bir vaqtning
o`zida bir necha hujjat bilan ishlash mumkin. Sistemaga qo`shimcha qattiq disk
qo`shish huddi ofisga yangi kartoteka qo`shilganday - kompyuter doimiy ravishda
ko`proq ma`lumot saqlay oladi. Sistemadagi operativ xotirani ortirish ofisdagi ishchi
stolni kengaytirish demakdir - kompyuter bir vaqtning o`zida ko`proq programma va
ma`lumotlar bilan ishlay oladi.
3-rasm.
Zamonaviy kompyuterlarda 3 turdagi xotira qurilmalari ishlatiladi:
1. ROM(Read Only Memory ) - doimiy saqlash qurilmasi. Bu qurilmaga
ma`lumotlar yozib bo`lmaydi.
2. DRAM (Dynamic Random Access Memory)- ixtiyoriy murojaat qilish
mumkin bo`lgan dinamik xotira qurilmasi.
3. SRAM (Static RAM) - statik operativ xotira.
12
ROM
ROM turidagi xotirada ma`lumotlarni faqat saqlash mumkin bo`lib unga hech
narsa yozib bo`lmaydi. Bu xotirada kompyuter elektr to`ki manbaiga ulanganda uni
ishga tushirish buyruqlari yozilgan bo`ladi. Bu buyruqlardan foydalanib kompyuter
operatsion sistemani topadi va uni ishga tushiradi. Bundan tashqari ushbu buyruqlar
yordamida kompyuter qurilmalari tekshiriladi. Sistemali platadagi ROM xotirasida
asosan 4 ta dastur bo`ladi:
1. POST(Power-OnSelf Test)-kompyuter manbaga ulanganda tekshirish
sistemasi.
2. CMOS Setup-foydalanuvchiga sistema ko`rsatkichlarini o`zgartirish
imkonini beruvchi dastur.
3. Boshlang`ich yuklash dasturi- bu dastur diskda operatsion sistemani
qidiradi.
4. Bazaviy kiritish-chiqarish sistemasi- kompyuter apparat qismi, ayniqsa
kompyuter ishhga tushganda aktivlashtirish kerak bo`lgan qurilmalar drayverlari.
DRAM
Dinamik operativ xotira xozirda ko`p sistremalar tomonidan ishlatiladi. Uning
asosiy ustunligi shundan iborat ushbu turdagi xotiralarda xotira kataklari ancha zich
joylashgandir. Bu narsa katta hajmdagi xotirani kichik mikrosxemaga o`rnatishga
imkon beradi.
DRAM xotira kataklari kondensatorlardan iborat bo`lib, zaryadlangan
kondensatorlar 1 ga, zaryadlanmaganlari 0 ga mos keladi. Biroq bu turda ma`lumot
13
saqlashning bir kamchiligi bor. Gap shunadaki, kondensatorlar tez o`z zaryadini
yo`qotadi va shu tufayli ulardagi ma`lumot yo`qolmasligi uchun ularni tez-tez qayta
zaryadlab turish lozim. Bu xolat regeneratsiya deyiladi. Aynan DRAM xotiralarida
regeneratsiya zarurligi tufayli ularda doimiy ma`lumot saqlash mumkin emas va
kompyuter o`chirilganda u yerdagi bacha ma`lumot o`chib ketadi.
EDO
1995-yildan boshlab Pentium asosidagi kompyuterlarda operativ xotiralarning
yangi - EDO (Extended Data Out) deb ataluvchi turi ishlatilmoqda. Bu FPM
xotiralarning mukammalashgan turi bo`lib uni ba`zida Hyper Page Mode deb ham
atashadi. EDO turidagi xotiralar Micron Technology firmasi tomonidan ishlab
chiqilgan va patentlashtirilgandir. FPM turidagi xotiralardan farqli ravishda, EDO
turidagi xotiralarda xotira kontrolleri adres ustunini o`chirayotganida mikrosxemadagi
ma`lumotlarni chiqarish drayverlari o`chmaydi. Bu esa oldingi va keyingi sikllarni
ulashni ta`minlaydi va har bir siklda taxminan 10 ns vaqtni tejashga yordam beradi.
Shunday qilib EDO turidagi xotiralarda kontroller adres ustunini topgunicha
ma`lumotlar joriy adresdan o`qilaveradi. Bu xuddi navbatlashni qo`llash uchun
bankdan foydalangandek gapdir, biroq bunda ikkita bank talab qilinmaydi.
Yuqorida tusuntirilgan x-y-y-y sxema bo`yicha tusuntiradigan bo`lsak EDO
xotiralari 5-2-2-2 sxema bo`yicha, FPM xotiralar esa 5-3-3-3 sxema bo`yicha ishlaydi,
ya`ni EDO xotiralarida sikllar soni 11 ta FPM da 14 tadir. Maxsus testlar ishlatilganda
ushbu texnologiya tufayli tezkorlik 22% ga ortdi, biroq real sharoitda EDO xotiralari
tezkorlikni taxminan 5% ga orttiradi. Bu ko`rsatkich ancha kam bo`lib ko`rinsa ham
ularning afzalligi EDO xotiralarida FPM turidagi xotiralar bilan bir xil mikrosxemalar
ishlatiladi. Ularning narxi ham bir xil.
14
SDRAM
SDRAM (Synchronous DRAM) - bu DRAM xotiralarining turi bo`lib, uning
ishi shina bilan moslashtiriladi (sinxronlashtiriladi). SDRAM yuqori tezlikli
sinxronizatsiya interfeysini ishlatuvchi ma`lumotlarni yuqori tezlikli paketlarda
uzatadi. SDRAM asinxron DRAM uchun shart bo`lgan ko`pgina kutislarni chetlab
o`tishga imkon beradi, chunki unda ishlatiladigan signallar sistemali platalarning takt
generatori bilan moslashtiriladi.
SDRAM xotiralarining samaradorligi FPM yoki EDO xotiralarining
tezligidan ancha katta. SDRAM - dinamik xotiraning turi bo`lgani uchun uning
boshlang`ich sikli FPM va EDO larniki bilan bir xil, lekin umumiy sikllar vaqti. ancha
qisqa. x-y-y-y sxema bo`yicha SDRAM 5-1-1-1 sxemada ishlaydi, yani to`rtta o`qish
amali sistemali shinaning 8 siklida tugaydi.
Bundan tashqari SDRAM 100 MGts va undan yuqori chastotalarda ishlaydi.
SDRAM xotiralari DIMM modullari sifatida yetkaziladi va uning tezkorligi
nanosekundlarda emas balki megagertslarda o`lchanadi.
RDRAM
RDRAM yoki Rambus DRAM qolgan xotira turlaridan tubdan farq qiluvchi
xotira turi bo`lib, u 1999-yildan boshlab yuqori tezlikli kompyuterlada ishlatiladi.
Oddiy turdagi xotiralar (FPM/EDO va SDRAM) odatda keng kanalli sistema
deb ataladi. Xotira kanali kengligi protsessorning ma`lumotlar shinasi kengligiga teng.
SDRAM xotiralarining DIMM ko`rinishidagi maksimal samaradorligi 800 Mbayt/s
dir.
15
RDRAM mikrosxemalari o`tkazish qobiliyatini oshiradi - ularda ikkilangan
ma`lumotlar shinasi ishlatilgan, chastota 800 MGts gacha oshirilgan, o`tkazish
qobiliyati esa 1,6 Gbayt/s ni tashkil etadi. Samaradorlikni oshirish uchun ikki va to`rt
kanalli RDRAM lardan foydalanish mumkin, bunda ma`lumotlari uzatish tezligi mos
ravishda 3,2 yoki 6,4 Gbayt/s ni tashkil etadi.
Bitta Rambus kanali RIMM (Rambus Inline Memory Modules) modullariga
o`rnatiluvchi 32 tagacha RDRAM qurilmalarini qo`llab quvvatlaydi. Xotira bilan
bo`ladigan barcha ishlar xotira kontrolleri va aloxida qurilma bilan tashkillashtiriladi.
Har 10 ns da bitta RDRAM mikrosxemasi 16 bayt o`tkaza oladi. RDRAM SDRAM ga
nisbatan uch barobar tezroq ishlaydi.
Samaradorlikni oshirish uchun yana bir konstruktiv yechim taklif qilindi:
boshqarish axborotlari uzatish ma`lumotlarni shina orqali uzatishdan ajratilgan.
Buning uchun mustaqil boshqarish qurilmalari ko`zda tutilgan, adres shinasida esa
ikkita kontakt gruppalari ajratilgan: qator va ustun tanlash va 2 bayt kenglikdagi
ma`lumotlarni shina orqali uzatish uchun. Xotira shinasi 400 MGts chastotada
ishlaydi; lekin ma`lumotrlar takt signalining frontlari bo`yicha uzatiladi, ya’ni bir
taktda ikki marta.
DDR SDRAM
DDR (Double Data Rate) -ma`lumotlarni uzatishning ikki martali tezligi
xotirasi. Bu SDRAM xotirasining yanada mukammallashgan standartidir. Bu turdagi
xotiralarni ishlatishda ma`lumotlarni uzatish tezligi ikki barobargacha ortadi. Bu
narsaga takt chastotasini orttirish xisobiga emas balki har bir siklda ikki marta
ma`limotni uzatish xisobiga amalga oshiriladi, birinchisi sikl boshida, ikkinchisi -
oxirida. Shu tufayli o`tkazish tezligi ikki marta ortadi.
16
OXQ o’zgaruvchan axborotlarni saqlash uchun ishlatiladi. Operativ xotira
protsessorning hisoblash amallarini bajarish jarayonida o’z mazmunini o’zgartirib
turadi va yozish, o’qish hamda saqlash rejimlarida ishlaydi. DXQ protsessor
tomonidan bajariladigan hisoblashlar jarayonida o’zgarmasligi kerak bo’lgan,
masalan, standart dasturlar va konstantalarni saqlaydi. Ushbu axborotlar DXQga
EHMlar o’rnatilishidan oldin kiritiladi. Uning bajaradigan asosiy amallari axborot
o’qish va saqlashdan iborat. OXQ ning funktsional imkoniyatlari DXQ ga nisbatan
keng bo’lishiga qaramay, DXQ da axborotlarning saqlanishi elektr quvvatiga bog’liq
emas. Zamonaviy xotira mikrosxemalari yarim o’tkazgichli texnologiya bo’yicha
kremniy kristalidan tayyorlanadi. Mikrosxemaning asosiy qismini saqlagich
matritsasiga birlashtirilgan xotira elementlari tashkil etadi. Har bitta xotira elementi
o’z adresiga ega va 1 bit axborotni saqlashi mumkin. Ixtiyoriy xotira elementi adresiga
ixtiyoriy tartibda murojaat qilish imkonini beradigan xotira qurilmasi to’g’ridan to’g’ri
murojaatli xotira qurilmasi deyiladi. Xotirani matritsali tashkil qilishda xotira
elementlarini koordinatali adreslash printsipidan foydalaniladi.
Bunda adres ikki qismga (koordinataga) bo’linadi: X va Y. Ushbu koordinatlar
kesishmasida o’qilishi yoki o’zgartirilishi kerak bo’lgan axborotlarni saqlovchi xotira
elementi joylashadi. OXQ mikroprotsessor bilan sistema magistrali orqali bog’langan.
17
OXQ ning Strukturaviy sxemasi
Boshqaruv shinasi bo’ylab bajarilishi kerak bo’lgan amalni aniqlovchi signal
uzatiladi. Berilganlar shinasi bo’ylab xotiraga yoziluvchi yoki undan o’qilishi kerak
bo’lgan axborot uzatiladi. Adres shinasi bo’ylab almashinuvdv qatnashuvchi xotira
elementlariadreslari uzatiladi. Berilganlar mashina so’zlari ko’rinishida uzatiladi. Bitta
xotira elementi 1 bit axborotni saqlaydi. Xotira elementlari bloki n ta xotira elementlari
matritsasidan iborat, bunda n mashina so’zidagi razryadlar soni. Xotira maksimal
xajmi sistema magistralining adreslar shinasidagi yo’nalishlar soni bilan aniqlanadi.
Masalan, IBM PC XT dagi adres shinasi 20 ta yo’nalishga ega. Shuning uchun OX
maksimal xajmi 220=1 Mbayt ga teng. IBM PC Atda (mikroprotsessor i80286)
sistema magistrali 24 yo’nalishga ega, shuning uchun OX xajmi 16 Mbayt gacha
kengaytirilishi mumkin. i80386 mikroprotsessorlaridan boshlab, adres shinasi 32
yo’nalishga ega. OX maksimal xajmi esa 232=4Gb gacha kengaytirilgan.
Xotira mikrosxemalari statik (SRAM) va dinamik (DRAM) xotira elementlarida
qurilishi mumkin. Statik XE sifatida statik triggerdan foydalaniladi. Dinamik XE
sifatida kremniy kristali ichida shakllantirilgan elektr kondensatordan foydalaniladi.
18
Statik XE lar o’z holatini (0 yoki 1) chegaralanmagan uzoq vaqt (elektr toki
o’chirilmasa)saqlab turishi mumkin. Dinamik XE lar vaqt o’tishi bilan ularga yozilgan
axborotni yo’qotadi(kondensatorning zaryadsizlanishi), shuning uchun ular
axborotlarni davriy qayta tiklanishiga muxtoj(regeneratsiya). Dinamik XE li OXQ lari
statik XE li OXQ laridan bitta elementdagi komponentlar soni kamligi bilan farq
qiladi. Ammo axborotni regeneratsiya qilish extiyoji tufayli dinamik OXQ lar
murakkabroq boshqaruv sxemalariga ega. OXQ larning asosiy xarakteristikalari xajm
va tezkorlikdir. Zamonaviy ShEHMlarda OXQ modulli strukturaga ega. Modullar turli
tuzilishga ega bo’lishi mumkin (SIP, ZIP, SIMM, DIMM). OXQ xajmining oshishi
qo’shimchi modullarning o’rnatilishi bilan bog’liq. Ular 30-kontaktli (30-pin) va 72-
kontaktli variantlarda 1,4, 8, 16, 32 va 64 Mbayt da chiqariladi. DRAM modullariga
murojaat vaqti 60 - 70 nc ni tashkil etadi. EHM uniumdorligiga murojaat vaqtidan
tashqari taktli chastota , sistema magistralining berilganlar shinasi razryadliligi kabi
xarakteristikalar ham ta’sir etadi. Berilganlar shinasi razryadliligi (8, 16, 32 ili 64 bita)
bitta murojaatda OXQ bilan almashish mumkin bo’lgan axborot birligini aniqlaydi.
OXQ ning chastota va razryadlilikka bog’liq holda unumdorlik integral
xarakteristikasi uning o’kazish qobiliyati hisoblanadi. O’tkazish qobiliyati sekundiga
Mbaytlarda o’lchanadi. 60-70 ns murojaat vaqtiga ega bo’lgan, maksimal 64 bit shina
razryadligiga ega, bo’lgan operativ xotiraning 50 MGts taktli chastotadagi o’kazish
qobiliyati 400 Mbayt/s, 60 MGts da - 480 Mbayt/s, 66 MGts - 528 Mbayt/s .
Registrlar – uzunligi turlicha bo’la oladigan tez ishlovchi xotira uyalari (standart
uzunligi 1 bayt ga teng va ish tezligi ancha past bo’lgan AXQ uyalaridan farq qiladi);
DXQ Mikrosxemalari matritsali struktura printsipi bo’yicha quriladi. Xotira
elementlari funktsiyalarini yarim o’tkazgichli diod yoki tranzistorlar bajaradi. Bunday
matritsada peremo’chkaning mavjudligi “I” bilan, uning yo’qligi “O” bilan
belgilanadi. DXQ ga informatsiya kiritish uni programmalash deb ataladi. Axborot
kiritish qurilmasi esa programmator deb ataladi. Dasturlash “O” saqlanadigan
19
adreslardagi peremo’chkalarning yo’qotilishidan iborat. Odatda DXQ sxemalari faqat
bir marta programmalanadi.
Ammo maxsus qayta programmalanadigan mikrosxemalar ko’p marta yangi
axborot kiritilish imkoniyatiga ega. O’ta operativ Xotira qurilmalari katta bo’lmagan
axborotlarni saqlash uchun ishlatiladi va asosiy xotiraga nisbatan tezroq ( 2 - 10 marta)
ishlaydi. Ular regisr va registrli strukturalardan iborat bo’ladi. Registr unga kiritilgan
sonni uzoq (elektr o’chirilmaganda) vaqt saqlab tura oladigan elektron qurilmadan
iborat. Statistik triggerlardan iborat registrlar eng ko’p tarqalgan hisoblanadi.
Vazifasiga qarab registrlar saqlash va siljish registrlariga bo’linadi. Registrlarga
axborot parallel yoki ketma ket kiritilishi yoki o’qilishi mumkin. Registrga yozilgan
axborotni siljitish o’ngga yoki chapga qarab bajariladi. Agar registr axborot siljishini
ixtiyoriy yo’nalishda amalga oshirsa, u reversiv deb ataladi. Registrlar yagona
strukturaga birlashtirilishi mumkin. Bunday strukturaning imkoniyatlari registrlarga
murojaat va ularni adreslash usuli bilan aniqlanadi. Agar ixtiyoriy registrga uning
adresi bo’yicha murojaat qilish mumkin bo’lsa, bunday struktura to’g’ridan to’g’ri
murojaatli o’ta operativ xotirani tashkil etadi. Adressiz registr strukturalari ikki turdagi
xotira qurilmalarini tashkil etadi. Bular: magazin tipidagi va assoativ xotira
qurilmalaridir. Magazin tipidagi xotira ketma ket birlashtirilgan registrlardan tashkil
topadi va uning bitta turida registrli strukturaga axborot yozish bir registr bilan, o’qish
boshqa registr bilan amalga oshiriladi (FIFO - first input, first output). Agar o’qish va
yozish bitta registr orqali amalga oshirilsa, bunday qurilma stekli xotira deb ataladi.
(FILO - first input, last output). Stekli xotiraga son kiritilganda stek elementlari oxirgi
K registr tomonga suriladi. Bunda stek to’da bo’lsa, K registrdagi son yo’qotiladi,
so’ngra son stek boshi bo’lgan 1 registrga kiritiladi. O`qish jarayoni ham 1 registrdan
boshlanib, stekdagi sonlar 1 registr tomon suriladi.
20
Magazin tipidagi Registr strukturasi: a - FIFO; b - FILO
Stekli xotira keng tarqalgan bo’lib, uning EHMdagi realizatsiyasi uchun maxsus
mikrosxemalar ishlab chiqilgan. Bunda operatsion sistema dasturlari yordamida stek
uchun xotira qismi ajratiladi (IBM PC da bu maqsad uchun 64 Kbayt ).
Mikroprtsessorning maxsus registri (stek ko’rsatkichi) doimiy ravishda stek boshi
rolini bajaruvchi OX yacheykasi adresini saqlaydi. Sonni o’qish doimi ushbu stek
boshidan amalga oshiriladi, keyin stek ko’rsatkichi stekli xotiradagi keyingi
yacheykani ko’rsatadi (ya’ni stekning o’zi o’zgarmas bo’lib, faqat uning boshi
suriladi). Stekka son yozishda stek ko’rsatkichi navbatdagi bo’sh yacheykaga
to’g’irlanib, shu adres bo’yicha yozish amalga oshiriladi. Mazmun bo’yicha tanlash
xotirasi adressiz hisoblanadi. Unga murojaat qidiruv tasvirini saqlovchi maxsus niqob
bo’yicha amalga oshiriladi. Ushbu qidiruv obraziga mos keluvchi axborotlar xotiradan
o’qiladi. Masalan, bunday tirdagi xotiraga turar joy to’g’risidagi axborot yozilgan
bo’lib, qaysidir shaxar aholisi to’g’risida axborot topish kerak bo’lsa, bu shahar nomi
niqobga joylashtiriladi va o’qish buyrug’i beriladi. Assotsiativ XQ lar
mikroprtsessorlarda kesh xotira tarkibida ishlatiladi. Ularda bajariluvchi dastur
operandlari va buyruqlarining adresli qismi saqlanadi. Bunda keyingi buyruq yoki
zarur operand uchun Operativ xotiraga murojaat qilish shart emas, chunki kerakli
adresni niqobga kiritish etarlidir. Agar kerakli adres o’ta operativ xotirada mavjud
21
bo’lsa, u tezda chiqariladi. Operativ xotiraga murojaat kerakli axborot o’ta operativ
xotirada mavjud bo’magan holdagina amalga oshiriladi. Kesh-xotira protsessor
kristallida joylashtirilishi mumkin (1 darajali kesh xotira) yoki alohida mikrosxema
ko’rinishida berilishi mumkin (tashqi kesh xotira). Ichki kesh-xotira Pentium
protsessorlarida 16 Kbaytga yaqin xajmga ega bo’lib, murojaat vaqti 5 - 10 ns, 32-bitli
so’zlar bilan ishlaydi va 75-166 MGts chastotada 300 dan 667 Mbayt/s o’tkazish
qobiliyatiga ega. Tashqi kesh xotira (P drajali) 256 Kbayt - 1 Mbayt xajmga ega
bo’lib, murojaat vaqti - 15 ns, 64-bitli so’zlar bilan ishlaydi va 66 MGts chastotada
maksimal 528 Mbayt/s o’tkazish qobiliyatiga ega. 28kontaktli mikrosxema yoki 256
va 512 Kbayt xajmli kengaytirish moduli ko’rinishida ishlab chiqariladi. IBM PC
asosiy xotirasida axborotlarning joylashtirilishi IBM PC asosiy xotirasidagi
adreslanuvchi axborot birligi bayt hisoblanadi. 20-bitli adres shinasidan foydalanganda
har bir baytning absolyut (fizik) adresi beshrazryadli o’n oltilik sanoq sistemasidagi
00000 dan FFFFF gacha bo’lgan sondan iborat bo’ladi. Kichik adreslarda operatsion
sistema bloklari (uzilishlar vektorlari, BIOS rezervlangan sohasi), qurilmalar
drayverlari, DOS va BIOS uzilishlarini qo’shimcha qayta ishlovchilari, operatsion
sistema buyruq prtsessori joylashishi mumkin. Keyin foydalanuvchi uchun ajratilgan
xotira sohasi joylashadi. Bu soha 9FFFF adresi bilan tugaydi.
Bu adres operativ xotiraning fizik chegarasi bo’lib, 640-Kbaytli asosiy
xotiraning oxirgi adresi bo’lib hisoblanadi. Qolgan adresli soha (128 Kbayt AOOOO
adresidan BFFFF gacha) displey adapterida joylashgan videoxotira uchun ajratilgan.
Videoxotiradan keyin BIOS - “Basic Input — Output System kiritish chiqarish baza
tizimini saqlovchi DXQning adresli sohasi joylashgan (256Kbayt), OX ning bu qismi
ROM-BIOS deb ham ataladi. Ajratilgan 256 Kbaytdan bevosita DXQ 64 Kbaytni
egallaydi, qolgan 192 Kbayt DXQni kengaytirish uchun qoldiriladi. OX ga yozish
(o’qish)baytlar bilangina emas, mashina so’zlari bilan ham amalga oshiriladi. OX ning
har bir bayti o’z adresiga ega. Ammo mashina so’zi barcha band baytlar adreslari bilan
22
emas, so’zning kichik bayti adresi bilan xarakterlanadi. Odatda mashina so’zi grafik
tasvirlanganda kichik bayt keyin keladi.
Mashina so’zining stereotipli tasvirlanishi So’zni yozishda kichik bayt
mashina so’zi adresi bo’yicha joylashib, katta bayt operativ xotiraning navbatdagi
baytida joylashadi va uning nomeri bittaga oshadi.
Mashina so’zining OX dan o’qilishida baytlarning “aylanishi”
Operativ xotiradan mashina so’zining ikkita ketma ket keluvchi baytlarini
o’qishda ularni chapdan o’ngga joylashtirish qabul qilingan: oldin o’qilgan baytlardan
birinchisi (kichik adresli), so’ngra keyingisi. Natijada baytlarning «aylanishi» yuz
beradi. Bunda alohida baytlarni yozishda har bir bayt OX da o’z adresi bo’yicha
joylashadi va hech qanday aylanish yuz bermaydi. OX ga tarkibida bir baytlan ortiq
axborotni saqlovchi ma’lumotlarni yozishda esa, axborot adresi sifatida eng kichik
bayt adresi qatnashadi. OX ga yozish eng kichik baytdan boshlab baytlab amalga
oshiriladi. Har bitta keyingi bayt adresi oldingi baytdan 1 ga katta bo’lgan yacheykada
joylashadi. Boshqacha aytganda mashina so’zi yoki ikkilangan so’zni yozish o’ngdan
chapga bajariladi. O’qishda esa o’qilgan baytlar chapdan o’ngga qarab joylashadi va
baytlar aylanishi yuz beradi.
23
Xulosa:
Bu kurs ishimni yozish davomida zamonaviy mikroprotsessorlar bilan
tanishdim, ularning kelib chiqish tarixini organib chiqdim, ularni yaratgan shaxslar
bilan tanishib o’zimga keraklicha motivatsiya oldim. Menga bu kurs ishimni yozishda
bilim va asosan ko’nikmalarga ega bo’lganimdan xursandman.
Birinchi mikroprotsessor qachon va kim tomonidan qurilganligini va uning
ishlashi qanday ekanligini bilib oldim.
Mikroprotsessor evolyutsiyasini, nima uchun yaratilganligini ko'rib chiqdi.
Mikroprotsessor nima ekanligini, nimadan iboratligini va qanday funktsiyalarni
bajarishini bilib oldim.
Ularga qanday talablar qo'yilishini va ular nimaga mo'ljallanganligini aniqladim.
Shuningdek, mikroprotsessorlarning tasnifi kabi narsalar ham ayab o'tirmadi.
Strukturaviy va funktsional diagramma tuzilgan. Umuman olganda men kurs
ishining barcha talablarini bajardim. Shuni qo'shimcha qilish joizki, mavzu men uchun
juda ko'p noma'lum narsalarni ochib berdi, xususan, birinchi mikroprotsessor
yaratilganida.
Menimcha, bu mavzu juda qiziqarli va dolzarb, chunki har bir odam
mikroelementlardan, shu jumladan mikroprotsessorlardan iborat turli xil qurilmalardan
foydalanadi. Har birimiz har qadamda tom ma'noda mikroelektronika bilan duch
kelamiz va menimcha, bitta kompyuterning tuzilishiga hech bo'lmaganda bir marta
nazar tashlamaslik ahmoqlik bo'ladi.
Mening fikrimcha, ko'p tarmoqlarda ishtirok etayotganligini inobatga olgan
holda, qobiliyatsiz mutaxassisga o'xshamaslik uchun mikroelektronik qurilmalar
haqida hech bo'lmaganda ozgina tushunchaga ega bo'lishga arziydi.
Xulosa qilib aytish mumkinki, mikroprotsessorlar singari kichik mikroelektronik
qurilmalar ortida katta imkoniyatlar va istiqbollarni ochib beradigan buyuk kelajak
turibdi. Umid qilamizki, ular insoniyat manfaati uchun ishlatiladi va mikroelektronika
evolyutsiyasini kashf qilishning yangi usullarini ochadi, shu jumladan elektron.
24
Kompyuter protsessori nimadan iborat. Protsessor va uning tarkibiy qismlari. Kesh xotiraning uch turi mavjud
Zamonaviy kompyuterlar ulardan foydalanishning ko'p qirraliligi bilan ajralib turadi. Agar ilgari ular asosan matematik hisob -kitoblar uchun ishlatilgan bo'lsa, keyinchalik mashinalar va robotlarning ishlashini dasturlash uchun ishlatilgan bo'lsa, endi har qanday foydalanuvchi matnni, jadvalli hujjatlarni va ma'lumotlar bazasini murakkab tahrir qilishni aytmasa ham, shaxsiy kompyuterida tasvirlar, video, audiolarni ko'rishi va tahrir qilishi mumkin. ma'lumotlar.
Katta hajmdagi ma'lumotlarni qayta ishlaydigan va soniyada millionlab operatsiyalarni ishlab chiqaradigan asosiy "ishchi ot" - markaziy protsessor.
Ushbu materialdan siz zamonaviy protsessorlarning tuzilishi va ishlash tamoyillari, markaziy protsessorlarning asosiy parametrlari (va bu parametrlardan qaysi biri muhimroq), uning ishlashini tezlashtiruvchi va sekinlashtiruvchi omillar haqida bilib olasiz.
|
| |
