Kompyuterlar arxitekturalarini, ularning ko‘psathli tashkil qilinishi asosida o‘rganish. Zamonaviy kompyuter o‘zaro bog‘langan protsessorlar, tezkor xotira modullari va ma’lumotlarni kiritish-chiqarish qurilmalari - bet 4

|
Kompyuterlar arxitekturalarini, ularning ko‘psathli tashkil qilinishi asosida o‘rganish. Zamonaviy kompyuter o‘zaro bog‘langan protsessorlar, tezkor xotira modullari va ma’lumotlarni kiritish-chiqarish qurilmalari
|
bet | 4/4 | Sana | 11.12.2023 | Hajmi | 430,9 Kb. | | #115975 |
Bog'liq Qodirjonov ElbekSi - oldingi razryaddan arifmetik o‘tkazish. Eng ko‘p qo‘llaniladigan arifmetik amallar qo‘shuv va ayiruv bo‘lganligi sababli, AMQ tuzilmasi kam mantiqiy elementlar miqdorida katta tezlik bilan ko‘rsatilgan amallarni bajarishga mos ravishda loyihalashtiriladi.
Arifmetik qo‘shuv-ayiruv amalini bajarilishi.
Arifmetik qo‘shuv-ayiruv amalini bajarishga mo‘ljallangan kirishlarga ega bo‘lgan AMQ tuzilma sxemasi 9.1-rasmda keltirilgan. Soddalik uchun ikki razryadli sonlar bilan ishlaydigan qurilma sxemasi keltirilgan. Ayirish kamayib boruvchi X larni qo‘shib borish va qo‘shimcha U ayiriluvchi kodi yordamida amalga oishiriladi.
Bunday usul yordamida avval ko‘rib o‘tilgan jamlagichlar asosida ayiruv amalini bajarish ham mumkin. Manfiy ikkilik sonning qo‘shimcha kodini hosil qilish uchun quyidagi qoidalar qo‘llaniladi:
- ishorasidan tashqari barcha razryadli raqamlar inverslanadi (0 ni 1 ga va 1 ni 0 ga o‘zgartirish yordamida);
- invreslangandan so‘ng kichik razryadga bir uzatiladi.
Bu vaqtda natija ishorasi hosil bo‘lgan kodning katta razryadi bilan aniqlanadi.
11.1-jadval
4-razryadli AMQ tomonidan bajariladigan mantiqiy va ularga mos arifmetik amallar majmuasi
Amalni tanlash
|
Mantiqiy amallar (M=1 uchun)
|
Arifmetik amallar (M=0 uchun)
|
S3
|
S2
|
S1
|
S0
|
=1 (o‘tkazishsiz)
|
=0 (o‘tkazishli)
|
=1 (o‘tkazishsiz)
|
=0 (o‘tkazishli)
|
0
|
0
|
0
|
0
|
|
|
|
|
|
|
1
|
|
|
|
|
|
1
|
|
|
|
|
|
|
1
|
1
|
|
|
|
|
1
|
|
|
|
|
|
|
1
|
|
1
|
|
|
|
|
1
|
1
|
|
|
|
|
|
1
|
1
|
1
|
|
|
|
1
|
|
|
|
|
|
|
1
|
|
|
1
|
|
|
|
1
|
|
1
|
|
|
|
|
1
|
|
1
|
1
|
|
|
|
1
|
1
|
|
|
|
|
|
1
|
1
|
|
1
|
|
|
|
1
|
1
|
1
|
|
|
|
|
1
|
1
|
1
|
1
|
|
|
|
Sxema ikkita bir xil qo‘shuv-ayiruv bloki (ikki razryadli qo‘shiluchilar uchun)dan tashkil topgan. Har bir blok EMAS invertori 2(3), ikkita kirishli HAM elementi 5(7), murakkab 2YOKI-2HAM elementi 4(6) va bir razryadli jamlagich SM 8(9)dan iborat. Qovuslar ichida ikkinchi blok elementlarining raqami ko‘rsatilgan. Ikkala blok ikkita kirishli 2YOKI-EMAS mantiqiy elementida bajarilgan bitta tugundan boshqariladi.
Dastlabki holatda, «+», «-» boshqaruv kirishlariga mantiqiy 0 signali uzatilganda, bir razryadli jamlagichning barcha kirishlarida xi, yi kirish signallari qiymatlari qanday bo‘lishidan qathiy nazar nolg‘ga teng signallar mavjud bo‘ladi. Mos ravishda Si chiqish signallari ham nolg‘ga teng bo‘ladi.
Qo‘shuv amalini bajarish uchun «+» kirishga mantiqiy bir signali berilishi kerak. Qurilma chiqishidan qo‘shiluv natijasiga teng signallar va o‘tkazish signali olinadi.
11.1-rasm. Ikki razryadli ikkilik sonlarni arifmetik qo‘shish va ayirish amallarini bajaruvchi AMQ sxemasi fragmenti.
Ayiruv amalini bajarish uchun «-» kirishga mantiqiy bir signali berilishi kerak. Bu vaqtda jamlagichning «b» kirishiga kamayuvchining to‘g‘ri kodi beriladi. YUqoridagi elementning 4 va 6 birinchi kirishlariga aktiv, quyidagi elementning xuddi shunday 5 va 7 kirishlariga – passiv mantiqiy signallar keladi. Natijada, ayiriluvchi kodi invertor orqali jamlagichning «a» kirishiga tushadi, yaxni inverslanadi. Bir vaqtning o‘zida jamlagichning 8 S kirishida bir signali hosil bo‘ladi. Demak, jamlagichning «a» kirishiga ayiriluvchining qo‘shimcha kodi beriladi. SHuning uchun jamlagichning chiqishida ikkita qo‘shiluvchining U-X ayirmasi xosil bo‘ladi.
SHunday qilib, sxemaning chiqishida ikki sonning yig‘indisini yoki ayirmasini olish mumkin. Amal turi boshqaruv signalining qiymatiga bog‘liq bo‘ladi.
AMQlar sanoatda turli integral mikrosxemalar ko‘rinishida yoki 2-. 4-, 8-, 16-razryadli operandlar ustida amallar bajaruvchi KISlar tarkibida ishlab chiqariladi.
AMQ tarkibida har bir razryad uchun mantiqiy va qo‘shimcha amallar shakllantiruvchi, arifmetik amallarni bajarishda AMQning barcha razryadlari uchun tezkor TO‘S shakllanuvchi sxemalar mavjud. SHuni aytib o‘tish kerak-ki to‘rt razryadli AMQ hosil qilish uchun 70 ta HAM-EMAS yoki YOKI-EMAS elementlari talab etiladi. 11.2-rasm. AMQ kirishi va chiqishlari. K155IP3 IS misolida to‘rt razryadli AMQning funksional imkoniyatlari bilan tanishib chiqamiz. Uning shartli belgilanishi 9.2 – rasmda keltirilgan. Mazkur sxema yoki mantiqiy, yoki arifmetik amallarni bajaruvchi ikkita rejimda ishlashi mumkin. Qurilma ikkita 4-razryadli operandlardan foydalanib 16 ta mantiqiy va 16 ta arifmetik amallarni bajarishi mumkin. Bajariladigan amal turi M (mode control) kirishga beriladigan boshqaruv signali darajasi bilan belgilanadi. Agar M kirishga katta kuchlanish darajasi (M=1) berilgan bo‘lsa, barcha ichki o‘tkazishlar berkiladi (blokirovka qilinadi) va qurilma ketma-ket u yoki bu mantiqiy amalni bajaradi. Agar M kirishga kichik kuchlanish darajasi M (M=0) berilgan bo‘lsa, barcha ichki o‘tishlarga ruxsat beriladi va ikkita to‘rt razryadli operandlar ustidan arifmetik amallar bajariladi. Rejimni boshqaruvchi M kirishdan tashqari mikrosxema S0-S3 parallel kirishlar bilan ham boshqariladi. Bu kirishlardagi signallar kombinatsiyasi bajarilishi kerak bo‘lgan aniq amalni tanlaydi.
A0-A3 kirishlarga to‘rt razryadli A operandi, V0-V3 kirishlarga esa –V operand beriladi. SG kirishda o‘tkazish signali qabul qilinadi. AMQ tomonidan 32 amallar ichidan tanlangan funksiya natijasi F0-F3 chiqishlarga uzatiladi. CHiqishda (to‘rt razryaddan keyin) o‘tkazish signali ajralib chiqadi. Bu signal keyingi AMQning SG kirishiga uzatiladi. F0-F3 chiqishlardan tashqari IP3 mikrosxemasi uchta qo‘shimcha chiqishga ega bo‘lib, ular: A=V – operandlar tengligini aks ettiruvchi, o‘rnatilgan komparator chiqishi; G – o‘tkazishni shakllantiruvchi chiqish; R – o‘tkazishni taqsimlash chiqishi. G va R chiqishlar, ko‘p razryadli sxemalarni bog‘lovchi, AMQ qobiqlari o‘rtasida o‘tkazishni tashkil etish uchun qo‘llaniladi.
Agar ko‘p qobiqli AMQlarda maksimal tezkorlik talab etilmasa, oddiy pulg‘satsiyali o‘tkazish rejimini qo‘llash mumkin. Buning uchun o‘tkazishning SG+4 chiqishi keyingi AMQning SP o‘tkazish kirishi bilan birlashtiriladi. Tezkor amallarni bajarish uchun K155IP3 vositalari o‘rtasiga maxsus tezkor o‘tkazish K155IP4 mikrosxemasi o‘rnatiladi. Bitta MP4 qobig‘i to‘rtta IP3 AMQsiga xixmat ko‘rsatishi mumkin.
Ko‘paytirgichlar.
EHMda bajarladigan amallarning 50% arifmetik ko‘paytiruv bilan amalga oshiriladi. SHuning uchun EHM sifat ko‘rsatgichi bo‘lib mazkur amalni bajarshga ketgan vaqt hisoblanadi. Agar ko‘paytiruv ko‘shish va siljitish amallari bilan ketma-ket bajarilsa, u holda ko‘paytirish vaqti sezilarli katta bo‘ladi. SHuning uchun alohida mikrosxema ko‘rinishida yoki KIS tarkibidagi operatsion tugunlar sifatida tezkor bir taktli ko‘paytirgichlar ishlab chiqariladi. Ularda ko‘paytirish algoritmi modifikatsiyalangan But algoritmi yoki xususiy ko‘paytmalar algoritmi deb ataladi. U ishora belgilari va ko‘payuvchilar modullari ustidan alohida amallarni ko‘zda tutmaydi, balki ko‘paytirish amalining o‘zi ko‘payuvchilar razryadlarining xususiy ko‘paytmalarini ko‘shishga olib kelinadi.
Birjinsli tuzilmaga ega bo‘lgan matritsali ko‘paytirgichlar keng tarqalgan. Bunday ko‘paytirgichlarning asosi bo‘lib A(a1a0)xV(b1b0) 2-razryadli ikkilik ko‘payuvchilarni ko‘paytirish amalini bajaruvchi matritsali ko‘paytiruvchi blok hisoblanib, unda xususiy ko‘payuvchilar qo‘shiladi.
a1 a0
x
b1 b0
______________
b1a1 b1a0
+
b0a1 b0a0
_______________________
M1 M2 M1 M0
Misoldan ko‘rinib turibdi-ki, ko‘paytirish amalini bajarish jarayonida xususiy ko‘payuvchilar shakllanadi, ular bir-biriga nisbatan tegishli siljitishlardan so‘ng qo‘shiladi.
2-razryadli matritsali ko‘paytiruvchi blok tuzilma sxemasi keltirilgan.
Matritsali ko‘paytiruvchi blok tuzilma sxemasi.
Mazkur blokda 4ta 2HAM elementidan tashkil topgan matritsa bir vaqtning o‘zida barcha xususiy ko‘paytmalari razryadlarini shakllantiradi, olingan natijalar iikkita bir razryadli jamlagich matritsalari yordamida qo‘shiladi. Ikkita A(a3a2a1a0)xV(b3b2b1b0)-razryadli ko‘payuvchlarning qo‘paytirish algoritmini ko‘rib chiqamiz.
Bu algoritmni to‘rtta bir turdagi bloklar kombinatsiyasi ko‘rinishida tasvirlash mumkin (shtrix chizig‘i bilan ajratilgan). Har bir blok keltirilgan qurilma bo‘lib, qo‘shuv amalini bajaruvchi ikkita qo‘shimcha jamlagich kiritilgan. SHunday qilib, b1a1 xususiy ko‘paytmaningM2 razryadi qiymatini hosil qilish uchun, b1a0 va b0a1 xususiy ko‘paytmalarni qo‘shish natijasida olingan o‘tkazish signalidan tashqari, blokning o‘zida qo‘shni bloklarda hosil qilingan b2a0 va b0a2 xususiy ko‘paytmalarni qo‘shish kerak.
But algoritmini amalga oshirish ko‘paytirish vaqtini sezilarli kamaytiradi.
Nazariy savollar:
Qaysi arxitektura tizimi o‘zgaruvchilar va o‘zgarmaslar bilan ishlaydi?
Ventillarlar kompyuterda qanday vazifalarni bajaradi?
Raqamli mikrosxemalar va sonli usullar kompyuterda qanday maqsadlarga xizmat qiladi va ulardan foydalanish uchun qanday usullar mavjud?
AMQ nima uchun majburiy amallarni bajarishda ishlatiladi va uni bajarish usullari nima?
FM mantiqiy amallari asosida Faarifmetik amallarni bajaruvchi AMQ tuzilmalari qanday ishlaydi va ularning asosiy qurilmasi qanday o‘rganiladi?
Arifmetik qo‘shuv-ayiruv amalini bajarish uchun ishlatiladigan AMQ tuzilmasi qanday ishlaydi va uning kirishlariga qanday mantiqiy signallar uzatiladi?
Kompyuter arxitekturasi va arxitektura tizimi orasidagi farqni izohlang.
Arifmetik-mantiqiy qurilma (ALU) nima uchun foydalaniladi?
Kompyuter arxitekturasi va tizimni tashkil qilish qanday aloqalar bor? Ularning bir-biridan farqini ta'riflang.
Operatsion tizim sathi nima uchun muhim va kompyuter tuzilishida qanday o‘rin egallaydi?
Javoblari: 1. Arxitektura tizimi, o'zgaruvchilar va o'zgarmaslar bilan ishlaydi, kompyuter tizimining asosiy qurilmasini belgilaydi.
2. Ventillarlar kompyuterda haroratni nazorat qilish uchun ishlaydi va qurilmaning ishlashini saqlab turadi.
3. Raqamli mikrosxemalar va sonli usullar kompyuterda ma'lumotlarni ishlash, saqlash, va uzatish uchun foydalaniladi. Ularning muhim usullari yuklash, ajratish, va ulardan boshqa komponentlarni boshqarishdir.
4. AMQ (Arifmetik-Mantiqiy Qurilma) majburiy amallarni bajarishda ishlatiladi. Uni bajarish uchun mantiqiy amallar va arifmetik amallar to'g'risida ma'lumotlarni o'qish va yozish kerak.
5. FM mantiqiy amallari asosida Faarifmetik amallarni bajaruvchi AMQ tuzilmalari, qo'shimcha mantiqiy va arifmetik amallarni bajarish uchun ishlatiladi. Ular asosan qo'shimcha yoki ayiruvchi amallarni bajarishda foydalaniladi.
6. Arifmetik qo'shuv-ayiruv amalini bajarishda ishlatiladigan AMQ tuzilmasi, mantiqiy signallar orqali boshqa qurilmalar bilan aloqani boshqaradi, ya'ni amaliyotlarni bajarish uchun kiritilgan mantiqiy signallarni o'qib vaqtincha saqlab turadi.
7. Kompyuter arxitekturasi, umumiy qo'llaniladigan kompyuter tizimi strukturasini ifodalaydi, va arxitektura tizimi esa ma'lum bir kompyuter tizimi konkretning asosiy qurilmasini belgilaydi.
8. Arifmetik-mantiqiy qurilma (ALU), arifmetik amallar va mantiqiy operatsiyalarni bajarish uchun foydalaniladi. U kompyuterda matematik va mantiqiy amallarni o'z ichiga oladi.
9. Kompyuter arxitekturasi kompyuter tizimining umumiy qurilmasini belgilaydi, tizimni tashkil qilish esa ma'lum bir kompyuter tizimining asosiy qurilmasini ifodalaydi. Ularning farqi esa umumiy va ma'lum bir kompyuter tizimi o'rtasidagi tafsilotlar va tuzilma.
10. Operatsion tizim sathi, kompyuter tizimining dasturiy va hadware qismlari orasida almashish bo'yicha aloqa punkti hisoblanadi. U tizimni boshqarish, resurslar va dasturlarni yuklash uchun muhimdir.
Test:
1. Kompyuterning birinchi sathi nima deb ataladi?
a) Mikroarxitektura sathi
b) Buyruqlar to'plami arxitekturasi sathi
c) Operatsion tizim sathi
d) Arifmetik mantiqiy qurilma sathi
2. Kompyuterda 8, 16, 32 yoki 64 bit uzunligida bo‘lishi mumkin bo‘lgan nimalar?
a) Protsettorlar
b) Registrlar
c) Ventillarlar
d) Triggerlar
3. Mikroarxitektura sathi nima uchun ishlatiladi?
a) Dasturlarni bajarish
b) Protsettorlarni bajarish
c) Ventillarlar yaratish
d) Arifmetik va mantiqiy amallarni bajarish
4. Arifmetik mantiqiy qurilma nima uchun ishlatiladi?
a) Oddiy arifmetik va mantiqiy amallarni bajarish
b) Ventillarlar yaratish
c) Dasturlarni bajarish
d) Registrlarni hosil qilish
5. Kompyuterda ma'lumotlarni ishlashda registrlar qanday ishlaydi?
a) Arifmetik va mantiqiy qurilma yordamida
b) Ventillarlar orqali
c) Mikroprogramma tomonidan
d) Apparat vositalari tomonidan
Xulosa
Xulosa qilib aytganda, zamonaviy kompyuterlar, o'zaro bog'langan kompleks arxitektura asosida ishlashadi. Ular protsessorlar, tezkor xotira modullari, va ma'lumotlarni kiritish-chiqarish qurilmalari orqali ko'psathli tashkil qilinadi. Protsestdorlar (CPU) asosiy ish bajaruvchilar sifatida faoliyat ko'rsatadi va arifmetik-mantiqiy operatsiyalarni amalga oshiradi. Tezkor xotira modullari ma'lumotlarni saqlash uchun ishlaydi, va ma'lumotlarni kiritish-chiqarish qurilmalari ularga kirish-chiqish imkoniyatini beradi. Barchasi bir-biriga bog'langan bo'lib, bu tizimlar o'zaro almashish orqali samarali ishlashadi. Kompyuter arxitekturasi, har bir qurilmani to'liqroq tushuntiradi va boshqa qurilmalar bilan birlashganide qanday natijalarni olib chiqarishi mumkinligini ifodalaydi.
Adabiyotlar.
1. X.K. Aripov, A.M. Abdullaev, N.B. Alimova, X.X. Bustanov, E.V. OB’edkov, SH.T. Toshmatov. Sxemotexnika. T.: TAFAKKUR BO‘STONI, 2013y.
2. X.K. Aripov, A.M. Abdullaev, N.B. Alimova, X.X. Bustanov, E.V. OB’edkov, SH.T. Toshmatov. Sxemotexnika. T.: ALOQACHI, 2010g.
Xorijiy adabiyotlar
1. Sifrovaya sxemotexnika., YU.E. Mishulin., V.A.Nemontov., 2006g.
2.Osnovы sxemotexniki sifrovыx ustroystv., L.A. Bryakin., 2005g.
3. Multisim User Guide, National Instrumens, 2007 y.
|
|
Bosh sahifa
Aloqalar
Bosh sahifa
Kompyuterlar arxitekturalarini, ularning ko‘psathli tashkil qilinishi asosida o‘rganish. Zamonaviy kompyuter o‘zaro bog‘langan protsessorlar, tezkor xotira modullari va ma’lumotlarni kiritish-chiqarish qurilmalari
|