Mikroprotsessor tizimining arxitekturasi

|
Mikroprotsessor tizimining arxitekturasi
|
bet | 3/5 | Sana | 17.01.2024 | Hajmi | 54,5 Kb. | | #139513 |
Bog'liq 2-mavzu mikroprotsessorli tizimlarni turlari, tuzilishi va ishl-fayllar.orgMikroprotsessor tizimining arxitekturasi
Hozirgacha biz mikroprotsessor tizimlari arxitekturasining faqat bitta turini ko'rib chiqdik - ma'lumotlar va buyruqlar uchun umumiy, bitta shinali arxitektura (bitta-shinali, yoki Prinston, Fon Neimann arxitekturasi). Shunga ko'ra, tizimda, bu holda ma'lumotlar va buyruqlar uchun bitta umumiy xotira mavjud (Rasm 1.10).
Rasm 1.10. Umumiy ma'lumotlar va buyruq shinasiga ega bo'lgan
arxitektura
Ammo mikroprotsessor tizimlari arxitekturasining muqobil turi ham mavjud - bu alohida ma'lumotlarga va buyruq shinalariga ega arxitektura (ikkita shina yoki Garvard arxitekturasi). Ushbu arxitektura tizimda ma'lumotlar uchun alohida xotira va buyruqlar uchun alohida xotira mavjud deb taxmin qiladi (Rasm 1.11). Har ikki turdagi xotira bilan protsessor almashinuvi uning shinasida sodir bo'ladi.
Umumiy shina bilan arxitektura ancha keng tarqalgan, u, masalan, shaxsiy kompyuterlarda va murakkab mikrokompyuterlarda ishlatiladi.
Ikki shinali arxitektura asosan bitta chipli mikrokontrolerlarda qo'llaniladi.
Ikkala arxitektura echimning ba'zi afzalliklari va kamchiliklarini ko'rib chiqaylik. Umumiy shina bilan (Princton, Fon Neumann) yaratilgan arxitektura sodda, protsessor bir vaqtning o'zida ikkita shinaga xizmat ko'rsatishni va bir vaqtning o'zida ikkita shinada almashishni boshqarishni talab qilmaydi. Ma'lumotlar va buyruqlarning yagona xotirasi mavjudligi uning hajmini ma'lumotlar va buyruq kodlari o'rtasida moslashuvchan ravishda taqsimlashga imkon beradi. Masalan, ba'zi hollarda sizga katta va murakkab dastur kerak bo'ladi va siz juda ko'p ma'lumotlarni xotirada saqlashingiz shart emas. Boshqa hollarda, aksincha, dastur oddiy dasturni talab qiladi, ammo ko'p miqdorda saqlangan ma'lumotlar talab qilinadi. Xotirani qayta taqsimlash hech qanday muammo tug'dirmaydi, asosiysi dastur va ma'lumotlar tizim xotirasida birgalikda joylashtirilganligidir. Qoida tariqasida, bunday arxitekturaga ega tizimlarda xotira juda katta bo'lishi mumkin (o'nlab va yuzlab megabaytlarga qadar). Bu sizga eng murakkab muammolarni hal qilishga imkon beradi.
Rasm 1.11. Alohida ma'lumotlar va buyruq shinali arxitektura
Alohida ma'lumotlarga va buyruq shinalariga ega bo'lgan arxitektura yanada murakkab, protsessorni ikkita kodli oqim bilan bir vaqtning o'zida ishlashga, bir vaqtning o'zida ikkita shinada almashinuvni amalga oshirishga majbur qiladi. Dastur faqat buyruqlar xotirasida, ma'lumotlar - faqat ma'lumotlar xotirasida joylashgan bo'lishi mumkin. Bunday tor ixtisoslashtirish tizim tomonidan hal qilinadigan vazifalar doirasini cheklaydi, chunki bu xotirani moslashuvchan qayta taqsimlashga imkon bermaydi. Bu holda ma'lumotlar xotirasi va buyruq xotirasi juda katta emas, shuning uchun ushbu arxitekturaga ega tizimlardan foydalanish odatda juda murakkab bo'lmagan vazifalar bilan cheklanadi. Ikki shinalar (Garvard) bilan arxitekturaning afzalligi nimada? Birinchidan, tezlikda.Haqiqat shundaki, bitta buyruq va ma'lumotlar shinasi bilan protsessor ushbu shina orqali ma'lumotlarni (xotiradan yoki kirish/chiqish moslamasidan) qabul qilishga va ma'lumotlarni (xotiraga yoki kirish/chiqish qurilmasiga) uzatishga, shuningdek buyruqlarni xotiradan o'qishga majbur bo'ladi. Tabiiyki, bir vaqtning o'zida ushbu kodlarni magistral bo'ylab yuborish mumkin emas, ular navbat bilan bajarilishi kerak. Zamonaviy protsessorlar buyruqlarning bajarilishini va tizim shinasidagi almashinuv sikllarini o'z vaqtida birlashtirishga qodir. O'rnatilgan texnologiyalar va tez kesh-xotiradan foydalanish ularga nisbatan sekin tizim xotirasi bilan o'zaro ta'sir o'tkazish jarayonini tezlashtirishga imkon beradi. Takt chastotasini oshirish va protsessorlarning tarkibini takomillashtirish buyruqlarning bajarilish vaqtini qisqartirishga imkon beradi. Tizimning ishlashini yanada oshirishga faqat ma'lumotlarni uzatish va o'qish buyruqlarini birlashtirish, ya'ni ikki shinali arxitekturaga o'tish paytida erishish mumkin.
Ikki shinali arxitektura holatida ikkala shinada almashish vaqt o'tishi bilan mustaqil va parallel bo'lishi mumkin. Shunga ko'ra, shina konstruktsiyalari (manzil kodi va ma'lumotlar kodining bitlari soni, ma'lumot almashish tartibi va tezligi va boshqalar) har bir shina tomonidan hal qilinadigan vazifani eng maqbul tarzda tanlash mumkin. Shu sababli, ceteris paribus, ikki shinali arxitekturaga o'tish mikroprotsessor tizimining ishlashini tezlashtiradi, garchi bu qo'shimcha qo'shimcha xarajatlarni talab qilsa va protsessor tuzilishining asoratlari. Bu holda ma'lumotlar xotirasi o'z manzili taqsimotiga ega va buyruq xotirasi ham o'ziga xosdir.
Eng oson, ikki shinali arxitekturaning afzalliklari bitta chip ichida amalga oshiriladi. Bunday holda, siz ushbu arxitekturaning kamchiliklari ta'sirini sezilarli darajada kamaytirishingiz mumkin. Shuning uchun, uning asosiy qo'llanilishi juda murakkab muammolarni hal qilish uchun talab qilinmaydigan mikrokontrolorler- dadir, lekin ma'lum bir soat chastotasida maksimal tezlikni talab qiladi.
|
| |