2. zamonaviy protsessorlar va ularning ishlash prinsipi. Protsessorni o‘rnatish va identifikatsiyalash

RISC (Reduced Instruction set Computer) – qisqartirilgan ko‘rsatmalar to‘plamiga ega protsessorlar.
RISC protsessorlari kontseptsiyasida qisqa, sodda va standartlashtirilgan ko‘rsatmalarga ustunlik beriladi. Natijada, bunday ko‘rsatmalarni dekodlash va bajarish osonroq bo‘ladi va shuning uchun protsessor qurilmasi ham osonlashadi, chunki nostandart va ko‘p funktsiyali ko‘rsatmalarni bajarish uchun murakkab bloklar talab qilinmaydi. Natijada, protsessor arzonlashadi va ichki tuzilmani soddalashtirish va tranzistorlar sonini kamaytirish yoki quvvat sarfini kamaytirish orqali uning soat chastotasini qo‘shimcha ravishda oshirish mumkin bo‘ladi.
Bundan tashqari, oddiy RISC ko‘rsatmalarini parallellashtirish CISC ko‘rsatmalariga qaraganda ancha oson va shuning uchun quvur liniyasini ko‘proq yuklash, qo‘shimcha ko‘rsatmalarni qayta ishlash bloklarini kiritish va hkz.
RISC arxitekturasi asosida qurilgan protsessorlar quyidagi asosiy xususiyatlarga ega:

• 
  belgilangan ko‘rsatmalar uzunligi;
  
• 
  kichik standartlashtirilgan ko‘rsatmalar to‘plami;
  
• 
  ko‘p sonli umumiy maqsadli registrlar;
  
• 
  mikrokod yo‘q;
  
• 
  shunga o‘xshash ishlash CISC protsessorlariga nisbatan kam quvvat sarfi;
  
• 
  oddiy ichki tartib;
  
• 
  shunga o‘xshash ishlash CISC protsessorlariga nisbatan kamroq tranzistorlar;
  
• 
  protsessor yadrosida murakkab ixtisoslashgan bloklarning yo‘qligi.
  

Natijada, RISC protsessorlari bir xil vazifani bajarish uchun ko‘proq ko‘rsatmalarni bajarishni talab qilsada, sys protsessorlari bilan taqqoslaganda, ular umuman olganda yuqori ko‘rsatkichlarni namoyish etadilar. Birinchidan, bitta RISC yo‘riqnomasini bajarish CISC ko‘rsatmalariga qaraganda ancha kam vaqt talab etadi. Ikkinchidan, RISC protsessorlari parallel ishlash imkoniyatlaridan ko‘proq foydalanadilar. Uchinchidan, RISC protsessorlari CISC protsessorlariga qaraganda yuqori soat tezligiga ega bo‘lishi mumkin.
Biroq, RISC-ning aniq ustunligiga qaramay, protsessorlar CISC kabi jiddiy qabul qilinmadi. To‘g’ri, bu asosan ularning ba’zi parametrlar bo‘yicha CISC protsessorlaridan yomonroq bo‘lishi mumkinligi bilan bog’liq emas. Ular bundan ham yomon emas. Haqiqat shundaki, CISC protsessorlari birinchi bo‘lib paydo bo‘ldi va CISC protsessorlari uchun dasturiy ta’minot RISC protsessorlari bilan mos kelmaydi.
Natijada, allaqachon ishlab chiqilgan, disk raskadrovka qilingan va ko‘plab foydalanuvchilar tomonidan ishlatiladigan barcha dasturlarni qayta yozish iqtisodiy jihatdan juda foydasiz. Shunday qilib, endi biz CISC protsessorlaridan foydalanishga majbur bo‘lamiz. To‘g’ri, yuqorida aytib o‘tganimdek, ishlab chiquvchilar ushbu muammoning murosali echimini topdilar va uzoq vaqt davomida CISC protsessorlarida RISC yadrosi va murakkab buyruqlarni dasturiy ta’minot bilan almashtirish ishlatilgan. Bu vaziyatni biroz yumshatishga imkon berdi. Ammo shunga qaramay, RISC protsessorlari aksariyat parametrlar bo‘yicha RISC yadrosi bo‘lgan CISC protsessorlariga qarshi ham g’alaba qozonishadi.
MISC (Minimal Instruction set Computer) – ko‘rsatmalarni yanada soddalashtirish va ularning sonini kamaytirishga asoslangan RISC arxitekturasini yanada rivojlantirishga e’tibor qaratildi. Shunday qilib, o‘rtacha RISC protsessorlarida 20-30 oddiy ko‘rsatmalar qo‘llaniladi. Ushbu yondashuv protsessor qurilmasini yanada soddalashtirishga, quvvat sarfini kamaytirishga va parallel ma’lumotlarni qayta ishlash imkoniyatlaridan maksimal darajada foydalanishga imkon berdi.
VLIW (Very long instruction word) – parallel ishlov berish uchun kompilyator tomonidan birlashtirilgan bir vaqtning o‘zida bir nechta operatsiyalarni o‘z ichiga olgan katta uzunlikdagi ko‘rsatmalardan foydalanadigan protsessor arxitekturasi. Ba’zi protsessor dasturlarida ko‘rsatmalar uzunligi 128 yoki hatto 256 bitga etishi mumkin.
VLIW arxitekturasi RISC va MISC arxitekturasini chuqur parallellik bilan yanada takomillashtirishdir.
Agar RISC protsessorlarida protsessorning o‘zi parallel ma’lumotlarni qayta ishlashni tashkil qilish bilan shug’ullangan bo‘lsa, shu bilan birga resurslarning bir qismini ko‘rsatmalarni tahlil qilish, bog’liqliklarni aniqlash va shartli o‘tishlarni bashorat qilish uchun sarflagan bo‘lsa (bundan tashqari, ko‘pincha protsessor xato qilishi mumkin, masalan, shartli o‘tishlarni bashorat qilishda, shu bilan ko‘rsatmalarni qayta ishlashda jiddiy kechikishlar parallel ravishda bajarilishi mumkin bo‘lgan mustaqil operatsiyalarni aniqlash uchun), keyin VLIW protsessorlarida parallel ishni optimallashtirish vazifasi kompilyatorga yuklandi, vaqt yoki resurslar bilan cheklanmagan va protsessor ishlashi uchun eng maqbul kodni yaratish uchun butun dasturni tahlil qilishi mumkin edi.
Natijada, VLIW protsessori nafaqat ma’lumotlarni parallel ravishda qayta ishlashni tashkil etish uchun qo‘shimcha xarajatlarni bekor qilishdan, balki ko‘rsatmalarning parallel bajarilishini yanada maqbul tashkil etish tufayli unumdorlikni oshirishdan ham foyda ko‘rdi.
Bundan tashqari, protsessorning dizayni soddalashtirildi, chunki bog’liqliklarni tahlil qilish va ko‘rsatmalarni qayta ishlashni parallellashtirishni tashkil qilish uchun mas’ul bo‘lgan ba’zi bloklar soddalashtirildi yoki butunlay bekor qilindi va bu o‘z navbatida quvvat sarfi va protsessorlarning narxini pasayishiga olib keldi.
Biroq, hatto kompilyator uchun kodni tahlil qilish va uni parallellashtirishni tashkil qilish qiyin. Ko‘pincha dastur kodi bir-biriga juda bog’liq edi va natijada kompilyator ko‘rsatmalarga bo‘sh buyruqlarni kiritishi kerak edi. Shu sababli, VLIW protsessorlari uchun dasturlar an’anaviy arxitekturalar uchun shunga o‘xshash dasturlarga qaraganda ancha uzoqroq bo‘lishi mumkin.
Birinchi VLIW protsessorlari 1980-yillarning oxirlarida paydo bo‘lgan va Cydrome tomonidan ishlab chiqilgan. Shuningdek, ushbu arxitekturaga ega protsessorlarga Philips TriMedia protsessorlari, Texas Instruments DSP c6000 oilasi, Elbrus kiradi. 2000 yildan-MFTI talabalari ishtirokida MCST tomonidan ishlab chiqilgan Rossiyada ishlab chiqarilgan.Itanium oilasining protsessorlarida aniq parallellik bilan uzoq ko‘rsatmalarni qo‘llab-quvvatlash mavjud.
Hisoblashni sezilarli darajada tezlashtirish uchun har qanday zamonaviy protsessor protsessor tomonidan so‘ralishi mumkin bo‘lgan ma’lumotlarni saqlash uchun mo‘ljallangan juda tez kirish imkoniyatiga ega ichki xotiraga ega. Ushbu bufer Kesh deb ataladi va birinchi (L1), ikkinchi (L2) yoki uchinchi (L3) daraja bo‘lishi mumkin.
Eng tezkor xotira va aslida protsessorning ajralmas qismi bu birinchi darajali Kesh bo‘lib, uning hajmi juda kichik va 128 Kb (64x2) ni tashkil qiladi. L1 keshisiz zamonaviy protsessorlarning aksariyati ishlay olmaydi.
Ikkinchi eng tezkor L2 keshi bo‘lib, hajmi 1-12 Mb ga etishi mumkin.
Xo‘sh, eng sekin, ammo eng ta’sirchan hajmi (24 Mb dan ortiq bo‘lishi mumkin) uchinchi darajali Kesh bo‘lib, barcha protsessorlarda mavjud emas.
Yana bir muhim nuqta-bu protsessor o‘rnatilgan soket (Socket) deb nomlangan protsessor ulagichi yoki protsessor rozetkasi tushunchasi. Turli avlodlar yoki Markaziy protsessor oilalari, qoida tariqasida, o‘zlarining noyob ulagichlariga o‘rnatiladi va bu fakt ona plata – protsessor to‘plamini tanlashda hisobga olinishi kerak.
Ishlab chiqarishning murakkabligi va yuqori texnologiyasi, mahsulot sifatiga qo‘yiladigan eng yuqori talablar tufayli Markaziy protsessorlarni ishlab chiqaradigan raqobatbardosh kompaniyalar unchalik ko‘p emas va ish stoli bozori uchun faqat ikkitasi – Intel va AMD. Ularning uzoq yillik raqobati 90-yillarning boshlarida boshlangan, ammo bu 20 yil ichida AMD tomonidan sotiladigan protsessorlarning ulushi har doim Intel ulushidan ancha past bo‘lgan. Shu bilan birga, Advanced Micro Devices mahsulotlari har doim o‘z mahsulotlarining etarlicha arzon chakana narxiga ega bo‘lgan jozibali ishlash/narx nisbati bilan ajralib turardi, bu esa uning bozor ulushini global ulushning taxminan 19 foiziga teng darajada ishonchli ushlab turish imkoniyatini beradi.
Bozorda joylashishni aniqlash qulayligi uchun har bir ishlab chiqaruvchi protsessorlarning imkoniyatlari va ishlashiga qarab o‘z mahsulotlarini turli oilalarga ajratadi.
AMD

• 
  Sempron ish stoli va mobil qurilmalar uchun eng kam byudjetli protsessor bo‘lib, Intel Celeron protsessorlariga to‘g’ridan-to‘g’ri raqib hisoblanadi. Ushbu protsessorning asosiy joyi kundalik ish uchun oddiy dasturlardir.
  
• 
  PhenomII-har qanday muammolarni hal qilish uchun mo‘ljallangan yuqori samarali protsessorlarning ko‘p yadroli oilasi. Bu ish stoli kompyuterlari uchun flagman qator bo‘lib, 2 dan 6 gacha yadro soniga ega protsessorlarni o‘z ichiga oladi.
  
• 
  AthlonII-bu qimmatroq Phenom II seriyali protsessorlarga juda byudjet alternativasi sifatida yaratilgan ko‘p yadroli protsessorlar oilasi. Kundalik muammolarni hal qilish uchun mo‘ljallangan va "byudjet" o‘yin tizimlari va juda yaxshi ishlashga ega kompyuterlar uchun imkoniyat sifatida yo‘naltirilgan.
  
• 
  A-Series-to‘rt yadroli protsessorlar oilasi. Ushbu seriyaning o‘ziga xos xususiyati protsessor yadrosiga o‘rnatilgan Radeon grafik kartasi.
  
• 
  Ryzen-2010-yillarning ikkinchi yarmidagi AMD mikroprotsessorlari. Ushbu protsessorlar oilasi x86_64 arxitekturasiga tegishli bo‘lib, ish stoli, mobil va o‘rnatilgan hisoblash tizimlarida qo‘llaniladi va hozirda Zen, Zen+, Zen 2, Zen 3, Zen 4 protsessor mikroarxitekturalaridan foydalanadi.
  
• 
  EPYC-AMD kompaniyasi korporativ mijozlar, bulutli xizmatlar va HPC (HPC) uchun mo‘ljallangan ikkinchi avlod AMD EPYC protsessorlari oilasini taqdim etdi.