O‘ttiz ikki razryadli kompyuter protsessorining tuzilishi

90
Avval, o‘ttiz ikki razryadli bitta protsessorli kompyuterlarning
unumdorligini oshirishda qo‘llanilgan –
buyruqlar sathidagi parallelik
nima ekanligini tushuntirib o‘tamiz. Ma’lumotlarni parallel ishlash
shakllari, Intel firmasi tomonidan ishlab chiqarilgan, tartib bo‘yicha
firmaning ikkinchi 32-razryadli, nisbatan takomillashtirilgan Intel 486
protsessoridan boshlab qo‘llanilgan. Buyruqlar
sathidagi ushbu shakldagi
parallellik –
konveyer
g‘oyasiga
asoslangan. Intel 486 protsessori bitta besh
sathli konveyerga, undan keyin ishlab chiqarilgan dastlabki Pentium
protsessori esa ikkita besh sathli konveyerga ega edi.
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. Bu bloklarni esa protsessorning apparat qismi
hisoblangan – o‘ziga xos qurilmalar deb qarash mumkin. 3.10, a) - rasmda
beshta blokdan iborat bo‘lgan,
besh sathi konveyer
keltirilgan. Bu bloklar -
bosqichlar ham deb ataladi.
3.10-rasm. Beshta sathli konveyer (a); o‘tilgan sikllarga mos keladigan,
har bir bosqichning holati (b), jami 9-ta sikl ko‘rsatilgan.
91
Birinchi bosqich (C1 bloki) – asosiy
xotirada yozilgan buyruqni
chaqirib oladi va oraliq xotiraga, ya’ni buyruqlar registri
IR
-ga
joylashtiradi.
Ikkinchi bosqich (C2 bloki) – buyruqni dekodlaydi, ya’ni uni qanday
buyruq ekanligini va ushbu buyruqning operandalari qanday operandalar
ekanligini aniqlaydi. Operandalar deganda buyruqni bajarilishida
qatnashadigan ma’lumotlar tushuniladi. Bu operandalar –
ishorali yoki
ishorasiz butun sonlar, suriluvchi nuqtali sonlar, o‘nli-ikkilik sonlar,
simvolli yoki mantiqiy ma’lumotlardan biri bo‘lishi mumkin.
Uchinchi bosqich (C3 bloki) – oprendalar qayerda joylashganligini
aniqlaydi va ularni ichki registrlardan yoki asosiy xotiradan chaqirib oladi.
To‘rtinchi bosqich (C4 bloki) – operandalarni ma’lumotlar trakti
orqali o‘tkazish bilan buyruqni bajaradi (1.1-paragrafdagi 1.6-rasmga
qaralsin).
Beshinchi bosqich (C5 bloki) – hosil bo‘lgan natijani qaytib buyruqda
ko‘rsatilgan registrga yozadi.
3.10, b) - rasmda konveyerni vaqt bo‘yicha
qanday amalga
oshirilishini ko‘rishimiz mumkin. Abssissa o‘qi bo‘ylab ko‘rsatilgan vaqt
bo‘yicha birinchi siklda C1 bloki 1-inchi buyruqni ishlashni boshlaydi,
ya’ni ushbu buyruq xotiradan chaqirib olinadi. Ikkinchi siklda esa C2 blok
1-inchi buyruqni dekodlashni amalga oshirayotgan paytda, C1 blok 2-nchi
buyruqni xotiradan chaqirib oladi. Uchinchi siklda C3 bloki, 1-inchi
buyruqning operandalarini chaqirib olayotgan paytda, C2 bloki 2-nchi
buyruqni dekodlaydi, C1 bloki esa 3-inchi buyruqni xotiradan chaqirib
oladi. To‘rtinchi siklda C4 bloki 1-inchi
buyruqni bajarishni amalga
oshirayotgan paytda, C3 bloki 2-nchi buyruqning operandalarini chaqirib
olayotgan bo‘ladi, C2 bloki 3-inchi buyruqni dekodlayotgan bo‘ladi, C1
bloki esa 4-inchi buyruqni xotiradan chaqirib olayotgan bo‘ladi. Va nihoyat
5-inchi siklda C5 bloki 1-inchi buyruq bajarilgandan so‘ng hosil bo‘lgan
natijani registrlardan biriga qaytib yozayotganida, konveyerning boshqa
bosqichlari keyingi buyruqlarni ishlashni amalga oshirayotgan bo‘ladilar.
Ushbu ko‘rib chiqilgan – buyruqlarni konveyerli ishlash chizmasida,
har bir siklni 2 ns deb olsak, bitta buyruqni konveyerdan o‘tishi uchun 10
ns kerak bo‘ladi. Birinchi qarashda, bunday
konveyer asosida qurilgan
kompyuter 1 sekundda 100 millionta buyruqni bajarayotgandek bo‘lib
ko‘rinadi. Aslida, konveyerning qo‘llanilishi natijasida esa, beshinchi
92
bosqichdan boshlab, har bir bosqichda 5-tadan buyruqni bajarilayotganini
hisobga olsak, 1 sekundda 500 millionta buyruqni bajarishga erishiladi.
3.10-rasmda
tushuntirilgan
konveyer,
yuqorida
ta’kidlab
o‘tganimizdek Intel 486 protsessorida amalga oshirilgan edi. Intel
protsessorlari oilasiga mansub dastlabki
Pentium protsessorida esa, ana
shunday konveyerlarning ikkitasini bir vaqtda ishlashi yo‘lga qo‘yilgan
edi. Bu konveyer –
buyruqlarni tanlashning umumiy blokiga ega bo‘lgan,
besh sathli ikki qatorli konveyer
deb atalgan (3.11-rasm).
3.11-rasm. Buyruqlarni tanlashning umumiy blokiga ega bo‘lgan,
besh sathli ikki qatorli konveyer.
Pentium protsessorining birinchi - bosh konveyeri