M ikroprotsessor arxitekturasi - O‘zbekiston respublikasi oliy va o‘rta maxsus ta’lim vazirligi kasb-hunar ta’limi...

|
O‘zbekiston respublikasi oliy va o‘rta maxsus ta’lim vazirligi kasb-hunar ta’limi markazi sirdaryo viloyati kasbiy ta’limni rivojlantirish va muvofiqlashtirish xudduiy boshqarmasi sirdaryo tuman kasb-hunar maktabi
|
bet | 28/131 | Sana | 13.05.2024 | Hajmi | 472,07 Kb. | | #230223 |
M ikroprotsessor arxitekturasi — foydalanuvchi nuqtayi nazaridan qaraladigan mantiqiy tuzilish bo'lib, MP tizimini tuzish uchun zarur bo'ladigan funksiyalarning apparatlar va dasturlar vositasida amalga oshirilishiga ko'ra mikroprotsessorda joriy etiladigan imkoniyatlarni belgilab beradi. Mikroprotsessor arxitekturasi tushunchasi quyidagilarni aks ettiradi:
— mikroprotsessor tuzilishini, ya'ni mikroprotsessorni tashkil etadigan tarkibiy qismlar komponentlarining majmui va tilar orasidagi aloqalarni (foydalanuvchi uchun mikroprotsessorning registrli modeli bilan cheklanish kifoya);
— ma'lumotlarning taqdim etilish usullari va ularning formatlarini;
— tuzilishining dasturiy jihatdan foydalanuvchi uchun tushunarli bo'lgan barcha elementlariga murojaat qilish usullarini (registrlarga, doimiy va tezkor xotiralar uyalariga, tashqi qurilmalarga ma'lum manzil bo'yicha murojaat qilish);
— mikroprotsessor tomonidan bajariladigan operatsiyalar to'plamini;
— mikroprotsessor tomonidan shakllantiriladigan va uning ichiga tashqaridan kirib keladigan boshqaruvchi so'zlar va signallar tavsifini;
— tashqi signallarga bildiriladigan munosabatlarni (uzilishlarga ishlov berish tizimi va shu kabilar).
Mikroprotsessor tizimining xotira bo'shlig'ini shakllantirish usuliga ko'ra MP arxitekturalari ikkita asosiy turga bo'linadi. Dasturlar va ma'lumotlarni saqlash uchun bitta xotira bo'shlig'i qo'llanilgan tuzilish Fon-neyman arxitekturasi deb ataladi (dasturlarni ma'lumotlar formatiga muvofiq keladigan formatda kodlash taklifini kiritgan matematik nomi berilgan). Bunda, dasturlar ham, ma'lumotlar ham yagona bo'shliqda saqlanib, xotira xonasidagi axborot turiga ishora qiluvchi biror-bir xususiyat bo'lmaydi. Bunday arxitekturaning afzalliklari jumlasiga mikroprotsessorning ichki tuzilishi nisbatan soddaligi va boshqaruvchi signallar sonining kamligi kiradi. 4.2-rasmda Fonneyman arxitekturali mikroprotsessor strukturasi tasvirlangan. Rasmdagi MSh — ma'lumotlar shinasi, MISh — manzillar shinasi va BSh — boshqarish shinasi.
Dasturlar xotirasi CSEG (ingl. Code Segment) va ma'lumotlar xotirasi DSEG (ingl. Data Segment) o'zaro ajratilgan hamda har biri o'zining manzilli bo'shlig'i va kirish usullariga ega bo'lgan tarzda yaratilgan tuzilish Garvard arxitekturasi deb ataladi (shunday arxitekturani yaratish taklifini kiritgan Garvard Universiteti laboratoriyasining nomi berilgan). Ushbu arxitektura nisbatan murakkab bo'lib, qo'shimcha boshqaruv signallarini talab qiladi. Biroq, u axborot bilan ancha uddaburon harakatlar bajarish, ixcham kodlashtiriladigan mashina komandalari to'plamini joriy etish va qator hollarda mikroprotsessor ishini jadallashtirish imkonini beradi. Intel firmasining MCS-51 oilasiga mansub mikrokontrollerlar ushbu arxitekturaning bir vakili sanaladi. 4.3-rasmda Garvard arxitekturali mikroprotsessor strukturasi tasvirlangan.
Dastur uchun doimiy xotira
(operativ xotira)
|
MSh
|
Xotira bilan interfeys bloki
|
|
Buyruqlar deshifratori
|
MISh
|
|
|
|
Ma 'lumotlar uchun operativ xotira
|
BSh
|
Markaziy protsessor va ichki registrlar
|
Stek operativ xotira
|
|
4.2-rasm. Fon-neyman arxitekturali mikroprotsessor strukturasi.
4.3-rasm. Garvard arxitekturali mikroprotsessor strukturasi.
Bugungi kunda aralash arxitekturali mikroprotsessorlar ishlab chiqarilib, ularda CSEG va DSEG yagona manzilli bo'shliqqa joylangan, ammo ular turli murojaat mexanizmlariga ega. Bunga aniq misol tariqasida Intel firmasining 80x86 oilasiga mansub mikroprotsessorlarni keltirish mumkin.
Mikroprotsessorlar arxitekturasi rivojining bugungi yo'nalishlaridan biri — joiz komandalar sonining qisqartirilishi orqali har qanday komandaning bitta mashina sikli davomida bajarilishiga erishishga asoslanadi. Bunday protsessorlar RISCprotsessorlar (Reduced Instruction Set Computer) deb ataladi. Bunday qurilmaga misol tariqasida Motorola firmasining PowerPC mikroprotsessorini keltirish mumkin.
Shunday mikroprotsessorlar ham borki, ularning arxitekturasi muayyan toifaga mansub hisoblab chiqarish amallarini bajarish uchun moslashtirilgan. Bunday protsessorlar jumlasiga DSP (Digital Signal Processor) „signallarga raqamli ishlov berish protsessorlari" kiradi. Ularning arxitekturasi audio va video kodlashtirish, rostlash, raqamli filtrlash, raqamli aloqa kabi „real vaqt" miqyosida bajarilishi talab qilinadigan ko'plab masalalarda qo'llaniladigan ma'lumotlarga rekurrent ishlov berish algoritmlarini yuqori unumdorlik bilan amalga oshirish imkonini beruvchi o'ziga xos jihatlarga ega. Bunday arxitekturalarning barchasi, odatda, Garvard arxitekturasi asosida yaratilgan.
Zamonaviy DSPga misol tariqasida quyidagilarni sanab o'tish mumkin:
„Analog Devices" firmasining ADSP-21XX oilasiga mansub — qo'zg'almas vergulli 16 razryadli DSP, unumdorligi 30 MIPS ga qadar•,
, Texas Instruments" firmasining TMS320C3X oilasiga mansub — suriluvchi vergulli 32 razryadli DSP, unumdorligi 30 MIPS, 60 MFLOPS ga qadar;
„Texas Instruments" firmasining TMS320C240 qo'zg'almas vergulli 16 razryadli DSP, uzatmani boshqarish vazifasi uchun moslashtirilgan.
Intel mikroprotsessorlari. 1971-yilning noyabr oyida Intel korporatsiyasi o'zining uch nafar muhandisi tomonidan ishlab chiqilgan va tijorat maqsadlarida tarqatish uchun mo'ljallangan dunyoda eng birinchi 4004 rusumli mikroprotsessor yaratilganini e'lon qildi. Bugungi standartlarga ko'ra juda sodda sanaladigan ushbu mikroprotsessor tarkibida atigi 2300 ta tranzistor bo'lib, bir soniyada 60 000 ta hisoblash amallarini bajargan.
Bugungi mikroprotsessorlar ommaviy ishlab chiqarilayotgan juda murakkab mahsulot bo'lib, o'z ichiga 5,5 milliondan ortiq tranzistorni mujassam etadi, sekundiga yuz millionlab operatsiyalar bajaradi. Bu borada olib borilayotgan tadqiqotlar esa tobora jadal kechmoqda.
Pentium rusumli protsessor. Intel firmasining asosiy yutuqlaridan biri „Pentium" rusumli protsessor yaratilishi bo'ldi. Bu ish 1989-yil iyun oyida boshlandi.
Bitta kremniyli asosga million tranzistorni birlashtirgan 32 razryadli „Pentium" protsessor o'zining yuqori unumdorligi bilan tavsiflanadi. „Pentium" protsessorining superskalar arxitekturasi faqat Intel bilan mos keladigan ikki konveyerli industrial arxitekturadan iborat. Bunday arxitektura protsessorga taktli chastotaning bir davri mobaynida bittadan ortiq komanda bajarish orqali ish unumdorligining yangi darajalariga chiqish imkonini berdi. „Pentium" protsessorida amalga oshirilgan yana bir juda muhim takomillashuv — alohida-alohida keshlashtirish jarayoni joriy etilgani bo'ldi. Ichiga suriluvchi vergulli takomillashtirilgan hisoblash bloki o'rnatilganligi bois „Pentium" protsessori yuqori darajali hisoblash amallarini bajarish imkonini yaratdi. Tashqi tomondan „Pentium" protsessori 32 bitli qurilma bo'lib, xotira qurilmasiga ulangan tashqi ma'lumotlar shinasi 64 bitli sanaladi. „Pentium" protsessori kompyuterlarni tovush, ovozli va matnli nutq, fototasvir kabi „real dunyo" alomatlari bilan ishlashga o'rgatdi.
„Pentium Pro" rusumli protsessor. 1995-yilning kuzida ishlab chiqarilgan „Pentium Pro" protsessorlarning oltinchi avlodiga asos soldi. Pentium Pro protsessorlari tilchali chiqish joylarining matritsasiga ega modifikatsiya qilingan SPGA (Staggered Pin Grid Array) korpuslar ichiga solinib tayyorlangan. Zikr etilgan tilchalarning bir qismi shaxmat usulida joylashtirilgan. Bitta bunday korpus (mikrosxema) ichida 2 ta kristall, jumladan: protsessor yadrosi va Intel firmasida tayyorlangan ikkilamchi kesh joylashtirilgan. Ushbu kesh yadro protsessorining chastotasida ishlagan. Bu chastota esa „Pentium Pro" ning jamiki tarixi davomida 150 MHz dan 200 MHz ga ko'tarildi, xolos. Turli modifikatsiyalarda kesh hajmi 256 Kbaytdan 2 Mbaytgacha bo'lgan, uning ishonchliligini oshirish uchun ESS-nazorat qo'llanilgan. Mazkur protsessorlar uchun 387 ta chiqish tilchalariga ega soket 8 tayyorlangan. Interfeys qismi simmetrik multiprotsessorli ishlov berish (SMP) uchun 4 tagacha protsessorni bevosita birlashtirish imkonini yaratadi. Funksional-ortiqcha nazorat (FRC) olib borilishi uchun protsessorlarning juft-juft qilib ulanishi ham joizdir. Bunda bir protsessor boshqa protsessorning harakatini tekshirib boradi.
,Pentium Pro" protsessori mashinasozlik va ilmiy ishlarda foydalaniladigan serverlar va ish stansiyalari, avtomatlashtirilgan loyihalash tizimlari va dasturiy paketlar uchun 32 razryadli ilovalarning tez ishlash qobiliyatini oshirish maqsadida kuchli vosita sifatida ishlab chiqilgan. Barcha „Pentium Pro" protsessorlari tez ishlash qobiliyatini yanada oshirish uchun xizmat qiladigan kesh-xotira qurilmasining ikkinchi mikrosxemasi bilan jihozlanadi. Eng kuchli Pentium Pro protsessor tarkibida 5,5 milliondan ortiq tranzistor mavjud.
MMX texnologiyasiga ega protsessorlar. 1997-yil 8yanvar kuni Intel korporatsiyasi MMX texnologiyasiga ega „Pentium" protsessorini — Intel tomonidan ishlab chiqilgan yangi texnologiya, ya'ni axborotning har xil (video, audio va shu kabi) turlari bilan ishlaydigan ilovalar samarasini oshirish imkonini yaratuvchi texnologiya joriy etilgan birinchi mikroprotsessorini namoyish qildi.
Ushbu yangi protsessorlar Intel firmasida yaratilgan 0,35 mikronli yanada yaxshilangan K MOP-texnologiyalar asosida ishlab chiqildi. Mazkur texnologiya kam quvvat sarf etilib, unumdorlikni oshirish imkoniyatini beradi. MMX texnologiyasiga ega „Pentium" protsessori o'z ichiga 4,5 million tranzistorni mujassam etgan bo'lib, unga MMX yo'riqnomalari kiritilganidan tashqari, arxitekturasi ham sezilarli yaxshilangan. Jumladan, kristallga joylashtirilgan kesh-xotira qurilmasining hajmi ikki barobar oshirilgan (ya'ni, endi u 32 Kb ga teng) va shartli o'tishlarni oldindan samarali aytish mumkin. Bu esa protsessorning standart etalonli sinovlarida unumdorlikning 10— 20% ga oshirish imkonini berdi.
MMX texnologiyasi Intel arxitekturasi bilan to'liq moslashishni ta'minlaydi. Bundan tashqari, ushbu texnologiya keng qo'llanilib kelayotgan operatsion tizimlar va amaliy dasturiy ta'minot bilan to'liq moslashadi. Ushbu texnologiya bo'lg'usi protsessorlarda joriy etildi.
Protsessorlarni rivojlantirishdagi keyingi qadam IA-64 (1999) arxitekturasi bo'ldi. Bu arxitektura serverlarda va quvvatli ishchi stansiyalarda qo'llanishga mo'ljallangan, shuning uchun yuqori razryadlikdagi protsessorlarga asoslangan. IA-64 — bu 64 razryadli protsessorlar uchun Intel arxitekturasi razryadni oshirish, katta hajmli xotirani manzillashtirish, katta diapazondagi sonlarda operatsiyalar, parallel hisoblashlarning samaradorligini oshirishga imkon beradi.
IA-64 arxitekturali protsessorlarda bir necha tezkorlikni oshirish mexanizmlari ishlatiladi:
— yaqqol parallelizmli konveyerli ishlov berish, bir xil uzunlikdagi oddiy buyruqlardan foydalanish;
— kompilator orqali buyruqlarni guruhlashtirish va mos bajaruvchi bloklarga uzatish;
— protsessorning ichki kristalli va kartrijida ko'p darajali keshlashni tashkil etish hisobiga xotiraga tezlashtirilgan murojaat etish.
Unumdorlikni ikki usulda — takt chastotasini oshirish yoki protsessorning bitta taktida ishlay olinadigan buyruqlarning sonini ko'paytirish bilan oshirish mumkin. Takt chastotasi o'zining chegaraviy qiymatlariga yetib bo'lganligi bois, ishlov berish bloklari sonini Loshirish va ularning parallel ishlashini ta'minlash optimalroq bo'lib qoldi.
|
|
Bosh sahifa
Aloqalar
Bosh sahifa
O‘zbekiston respublikasi oliy va o‘rta maxsus ta’lim vazirligi kasb-hunar ta’limi markazi sirdaryo viloyati kasbiy ta’limni rivojlantirish va muvofiqlashtirish xudduiy boshqarmasi sirdaryo tuman kasb-hunar maktabi
|