XXI. MIKROARXITEKTURA - Nigmatov X

XXI. MIKROARXITEKTURA
Kompyuter protsessorining arxitekturasi tushunchasi - bu dasturiy model
hisoblanadi, ya’ni buyruqlarning to‘plam arxitekturasini (BTA) protsessorda
amalga oshirilgan usuli hisoblanadi. Har bir buyruqlar to‘plami kompyuterda turli
hil mikroarxitektura asosida yaratiladi. Bu esa har bir qo‘yilgan masalaning
maqsadiga bog‘liq bo‘ladi. Mikroarxitektura (inglizcha microarchitecture)
tushunchasi esa bu shu dasturiy modelni ichki jarayonda amalga oshirilishi
hisoblanadi.
134
Bir hil arxitekturalar uchun har xil firmalar mikroarxitekturalarni
qo‘llashda asosan ishlash samaradorligini maksimal oshirishga ya’ni dasturlarni
yechish tezligini ko‘paytirishga xarakat qilishadi. Pentium va bunga yaqin
bo‘lgan turlarida ya’ni Pentium Pro, Pentium II va III, Celeron, Pentium 4 lardagi
dasturlarni bajarish jarayonlarida har xil turdagi konveyerlash va parallellashtirish
usullarini qo‘llashga intilishadi.
Demak, kompyuterning arxitekturasi asosan mikroarxitekturalardan,
mikrokodlardan va buyruqlar to‘plam arxitekturasidan topgan deb hisoblanadi.
Assembler tilida dasturlovchilar yoki kompilyator yaratuvchilar buyruqlar
to‘plam arxitekturasini dasturlash modeliga o‘xshatishadi. Mikroarxitektura
protsessorning asosiy qismlarini va ularni bir - biri bilan bog‘lanishining
usullarini hamda BTA ni amalga oshirish uchun o‘zaro xarakatini belgilaydi.
Ko‘p holatlarda mikroarxitektura elementlarining ishini protsessorga
o‘rnatilgan mikrokodlar nazorat qiladi. Protsessor arxitekturasida mikrokod
qatlami bo‘lgan taqdirda, u interpretator vazifasini bajaradi, ya’ni BTAning
buyruqlar qatlamini mikroarxitektura buyruqlariga aylantirib beradi. Bunda bir
mikroarxitektura bazasida bir nechta har xil buyruqlar tizimi bajariladi.
Har xil mikroarxitekturali kompyuterlar bir xil buyruqlar to‘plamiga
ega bo‘lishi mumkin, ya’ni o‘sha o‘rnatilgan dasturlarni bajara oladi. Bu esa yangi
avlod protsessorlarida juda yuqori samaradorlikka erishishga olib keladi.
135
Ma’lumotlarni qayta ishlash yoki qandaydir masalalarni o‘rnatilgan dastur
asosida yechish jarayonida konveyer printsipidan foydalaniladi.
Konveyerlashtirish deganda har bir bajarish jarayonlarini bir nechta
etaplarga bo‘lib, har biri o‘zining pog‘anisida bajariladi va ketma - ket konveyer
asosida ishlaydi. Har bir buyruq bajarilgandan so‘ng keyingi etapga o‘tiladi va
yangi buyruqlar asosida amallar bajariladi. Shunday qilib, konveyer jarayonida
bir paytning o‘zida bir nechta amallar ketma - ket instruktsiya asosida bajariladi.
Demak, dasturlar shunday tuzilishi kerakki protsessorning
arxitekturasiga qarab, ortiqcha kerak bo‘lmagan sikllar bo‘lmasligi va konveyerni
to‘la yuklab protsessorning maksimal ishlash qobiliyatini oshirishga mo‘ljallash
kerak bo‘ladi. Masalan, hammaga ma’lum Pentium protsessorining konveyeri 5
(beshta) sathdan iborat, Pentium 4 da esa giperkonveyerning sathi 20 taga teng.
Intel 486 gacha bo‘lgan turlarida 1 (bitta) konveyer bo‘lib, u asosan parallel
rejimda ishlaydi.
Dunyodagi birinchi Intel 4004 mikroprotsessorining blok - sxemasi.
Mikroarxitekturalarni avloddan - avlodga o‘tib takomillashtirsh orqali
rivojlanish ko‘rsatkichlari oshib borishiga sabab kompyuter yadrosining takt
chastotasini oshishi hisoblanadi. Mikroarxitektura ichida arifmetik - mantiqiy
qurilmalar, o‘zgaruvchan nuqtali sonlar bilan ishlash qurilmasi, saqlash (xotira)
qurilmasi, tarqatishni bashoratlash qurilmasi va ma’lumotlar darajasida
parallellashtirish qurilma bloklaridan iborat bo‘ladi. Ushbu bloklar hisoblash
operatsiyalarini bajaradi.
136
Intel 80286 Mikroarxitekturasi.
|