|
Modernization of Higher Education in Central Asia through New Technologies (HiEdTec)
|
|
Reja:
Pentium sinfi protsessorlari
Turli xil firmalar tomonidan ishlab chiqilgan protsessor turlari va imkoniyatlari
Kalit so’zlar: Pentium, AMD, Intel, yadrolar soni, takt chastotasi, UltraSPARC III.
Pentium sinfi protsessorlari
Hozirda ishlab chiqarilayotgan protsessorlarga tegishli bo‘lgan – konveyer, giperoqimli, qo‘shimcha SSE buyruqlar, ko‘p yadroli va integratsiyalangan grafik protsessor kabi iboralarining mohiyatini tushunish uchun, avval ularning dastlabki modellari bo‘lgan protsessorlar qanday tuzilgan va qanday qilib takomillashtirilib borilganligini qisqacha tushuntirishlar asosida bo‘lsa ham, tushunib olish to‘g‘ri bo‘ladi deb hisoblayman.
Kompyuter markaziy protsessorining vazifasi - asosiy, ya’ni tezkor xotirada yozilgan dasturlarni bajarish hisoblanadi. Markaziy protsessorning bu vazifani amalga oshirish jarayonini qisqacha qilib quyidagicha ifodalash mumkin: markaziy protsessor xotirada yozilgan buyruqlarni chaqirib oladi, buyruqlarni qanday buyruqlar ekanligini aniqlaydi va ularni ma’lum bir ketma-ketlikda bajarilishini ta’minlaydi.
Kompyuterni va uning protsessorini tashkil etuvchi qurilmalar - shinalar orqali bog‘langan bo‘ladi. Shina deganda parallel o‘tkazgichlar to‘plamlaridan iborat bo‘lgan, adreslar, ma’lumotlar va boshqarish signallarini uzatib berilishini ta’minlaydigan «qurilmalar» tushuniladi. Ko‘pincha shina deganda parallel o‘tkazgichlar to‘plami tushuniladi, aslida esa shina turli xil ma’lumotlarni uzatish uchun mo‘ljallangan qurilma sifatida ishlab chiqilgandir. Uning tarkibida ma’lumotlarni uzatish jarayonida kerak bo‘ladigan – registrlar, turli xildagi kombinator elementlar va mantiqiy sxemalar mavjud bo‘ladi.
Protsessorning ichida joylashgan shinalar - ichki shinalar, protsessordan tashqarida joylashgan, uni kompyuterning boshqa qurilmalari bilan bog‘lovchi - tashqi shinasi, xotira shinasi va kompyuterga ma’lumotlarni kiritish- chiqarishni amalga oshiruvchi shinalar mavjud.
Ichki shinalar protsessor tarkibiga kirgan - boshqarish qurilmasi, arifmetik-mantiqiy qurilma va registrlar o‘rtasida ma’lumotlarni uzatib berish uchun xizmat qiladi. Tashqi shina yordamida esa - protsessor, tezkor xotira va ma’lumotlarni kiritish-chiqarish qurilmalari bilan bog‘lanishni amalga oshiriladi.
Avvalgi kompyuterlarda va hozir ham shina orqali ma’lumotlarni uzatish deganda, ko‘pincha ma’lumotlarni parallel tarzda uzatish tushuniladi. Ammo keyingi ishlab chiqarilayotgan kompyuterlarda ma’lumotlarni ketma-ket tarzda uzatuvchi shinalardan ham foydalanilmoqda. Bunday shinalarga misol qilib tarkibida ma’lumotlarni ham parallel, ham ketma-ket uzatib beruvchi PCI Express va hozirda keng qo‘llanilayotgan ma’lumotlarni ketma-ket uzatuvchi USB shinalarini keltirish mumkin.
Har qanday protsessor - Intel 8080 (K580), Intel 8088, Pentium 4, UltraSPARС III, 8051, …, Intel Core i7 lar ham o‘zining ichki holatini aks ettiruvchi muhim axborotlar to‘plamlariga ega bo‘ladi. Har bir protsessor tarkibida ushbu axborotlar to‘plamlarini saqlash va ishlash, hamda ma’lum bir vazifalarni bajarish uchun mo‘ljallangan registralar to‘plamlariga ega bo‘ladi.
Protsessor ichida joylashgan registrlar to‘plamlari - uning ichki xotirasi deb ataladi. Ichki xotira - dasturlarni bajarilishi davomida hosil bo‘ladigan oraliq natijalarni va boshqarish buyruqlarini vaqtincha saqlash vazifalarini bajaradi. Bu xotira har biri ma’lum bir vazifalarni bajarish uchun mo‘ljallangan, bir-nechta registrlar to‘plamlaridan iboratdir.
Protsessor tarkibidagi muhim registrlardan biri PC (Program Counter) - buyruqlar sanagichi registridir, ushbu registr IP (Instruction Pointer) - buyruqlarni ko‘rsatuvchi registri ham deb ataladi. Bu registr tartib bo‘yicha bajarilishi kerak bo‘lgan buyruqlarning xotiradagi adresini ko‘rsatib turadi.
Muhim registrlardan yana biri, bu buyruqlar registri (Instruction Register - IR) hisoblanadi. Unda tartib bo‘yicha bajarilishi kerak bo‘lgan buyruq yozilgan bo‘ladi. Ko‘pgina kompyuterlarning protsessorlari, tarkibida turli xil vazifalarni bajarish uchun mo‘ljallangan turli xil registrlar to‘plamlariga ega bo‘ladi.
Protsessorda xotira yoki registrlarni adreslashning to‘rtta xili mavjud:
To‘g‘ridan-to‘g‘ri adreslash – buruqning ikkinchi va uchinchi baytlari xotira adresidan iborat bo‘ladi. Bunda adresning kichik bayti buyruqning ikkinchi baytiga, katta bayti esa buyruqning uchinchi baytiga yozilgan bo‘ladi.
Murojaat qilinadigan registrni ko‘rsatib adreslash. Buyruqning o‘zida ma’lumot yozilgan registrning yoki bir juft registrlarning adreslari yozilgan bo‘ladi.
Registrlar yordamida bilvosita adreslash. Buyruqda, xotira adresi yoki ma’lumotlar yozilgan bir juft registr ko‘rsatiladi.
Bevosita adreslash. Ma’lumot buyruqning o‘ziga yozilgan bo‘ladi.
Uzilishlar, shartli yoki shartsiz o‘tish buyruqlari bo‘lmagan taqdirda, protsessor buyruqlarni – xotiraning ketma-ket joylashgan yacheykalaridan o‘qib olish bilan dasturni bajarishni yo‘lga qo‘yadi.
Protsessor sikli quyidagi bosqichlardan iborat bo‘ladi:
Buyruqlar sanagichi registri – PC yordamida asosiy xotiraning kodlar yozilgan segmentidan bajarilishi kerak buyruq tanlab olinadi.
PC ning qiymati – 1-ga, 2-ga yoki 3-ga orttiriladi.
Tanlab olingan buyruq dekodlanadi, ya’ni qanday buyruq ekanligi aniqlanadi.
Buyruqni bajarish uchun kerak bo‘ladigan ma’lumotlar xotiradan va (yoki) registrlardan tanlab olinadi.
Buyruq bajariladi.
Buyruqni bajarilishi natijalari xotiraga va (yoki) registrlarga yozib qo‘yiladi (saqlanadi).
Keyingi buyruqni bajarish jarayoni boshlanadi, ya’ni keyingi siklga o‘tiladi – 1-inchi qadamga qaytish bilan.
Protsessorning registrlari bir-nechta guruhlarga bo‘linadi :
Umumiy tayinlanadigan registrlar guruhi.
Ko‘rsatgich registrlar guruhi.
Segmentlarni ko‘rsatuvchi registrlar.
Bayroqlar registri.
Buyruq adresini ko‘rsatuvchi registr.
Ma’lumotlarni parallel ishlashning ikkita asosiy shakli mavjud:
Buyruqlar sathidagi parallellik.
Protsessorlar sathidagi parallellik.
Birinchi holatda unumdorlikni oshirish uchun, har bir sekundda ko‘proq buyruqlarni bajarilishini yo‘lga qo‘yish kerak bo‘ladi. Ikkinchi holatda unumdorlikni oshirish esa, bitta topshiriqni bajarishni, bir vaqtda bir necha protsessorlarga yuklash bilan erishiladi.
Protsessorlarda buyruqlarni konveyer asosida ishlash deganda, buyruqlarning bajarilish jarayoni bir nechta qadamlarga bo‘lingan bo‘lib, har bir qadam – ma’lum bir blok tomonidan o‘zaro parallel tarzda amalga oshirilishi tushuniladi.
Pentium 4 protsessor tarkibida ham, 16-razryadli Intel 8088 protsessori tarkibida bo‘lgan barcha registrlar guruhlari mavjuddir. Ushbu registrlarning uzunliklari 16 va 32-razryadga ega. Pentium 4 protsessorining umumiy tayinlanadigan registrlari EAX, EVX, ESX va EDXlar - 8, 16 va 32-razryadli registrlar sifatida ham ishlatilishi mumkin. ESI, EDI, EBP va ESPlar – barchasi 32-razryadli ko‘rsatgich registrlari to‘plamidir. CS, SS, DS, ES, FS va GS lar – barchasi 16- razryadli segment registrlari to‘plami. EIP – 32-razryadli buyruqlar ko‘rsatgichi registri. EFLAGS - 32-razryadli bayroqlar registridir.
Pentium 4 protsessori mikroarxitektura sathida, undan oldin ishlab chiqarilgan protsessorlardan anchagina farq qiladi. Pentium II, Pentium Pro va Pentium III protsessorlari P6 mikroarxitekturasi asosida qurilgan bo‘lib ular bir-biridan asosan unumdorligi va qator ikkinchi darajali ko‘rsatgichlari bilan farqlanganlar.
Pentium 4 protsessori NetBurst deb atalgan va P6 mikroarxitekturasidan keskin farq qiladigan mikroarxitekturaga ega.
NetBurst mikroarxitekturasi ko‘proq bosqichli konveyerga va ikkita arifmetik-mantiqiy qurilmaga ega bo‘lib, giperoqimli texnologiyani amalga oshira oladi.
Giperoqimli texnologiya deganda - ikkita registrlar to‘plamiga va qator boshqa resurslar to‘plamiga ega bo‘lgan qurilma tushuniladi.
Bu texnologiya Pentium 4 protsessorida, ikkita dastur orasida biridan boshqasiga o‘tishni juda yuqori tezlikda ta’minlab beradi, ya’ni bunda bitta emas balki bir vaqtda ikkita protsessor ishlayotgandek bo‘lib tuyuladi.
Pentium 4 protsessori bitta sikl davomida bir nechta buyruqlarni bajarish imkoniyatiga ega, shuning uchun u superskalyar protsessor deb ataladi.
Pentium 4 protsessorida uning modeliga qarab ikki yoki uch sathli kesh xotiralardan foydalanilgan. Barcha modellar 8 Kbayt hajmli SRAM turidagi birinchi sath kesh xotirasi L1-ga ega. L2 - 1 Mbayt, L3 esa - 2 Mbayt hajmli kesh xotiralardan iboratdir.
Ushbu xotiralar yordamida konveyerlar ishini tezlatish amalga oshiriladi.
Intel Core i7 protsessorining dastlabki versiyasi 4-ta yadroli Nahalem arxitekturasiga asoslangan edi. Ushbu protsessor tarkibida 731 000 000-ta tranzistor bo‘lib, uning «qatorining kengligi» 45 nanometrga va taktli generatorining chastotasi esa 3,2 GGs-ga teng edi.
Intel Core i7 protsessorining 2011 yili ishlab chiqarilgan yangi versiyasi Sandy-Bridge arxitekturasi asosida qurilgan. Uning tarkibida ishlatilgan tranzistorlarning soni 1 160 000 000-taga etdi, tezligi 3,5 GGs- ni va «qatorining kengligi» esa 32 nanometrni tashkil etdi.
Intel Core i7 64-razryadli kompyuter bo‘lib, unda 80386, 80486, Pentium, Pentium II, Pentium Pro, Pentium III, va Pentium 4 protsessorlari asosida qurilgan kompyuterlardagi kabi, ishlab chiqarishda qo‘llaniladigan standart arxitektura - ISA (Industry Standard Architecture) dan foydalanilgan. Ushbu protsessor undan avval ishlab chiqarilgan va nomlari yuqorida sanab o‘tilgan protsessorlar tarkibida mavjud bo‘lgan IEEE 754 standartiga asoslangan registrlar va buyruqlar to‘plamlariga egadir. Intel Core i7 buyruqlarining tarkibiga birinchi navbatda kriptografik amallarni bajarish uchun mo‘ljallangan yangi buyruqlar qo‘shilgan.
|
