«Kompyuter injiniringi» fakulteti baǵdarı topar studenti Adilbayev Uluqbektıń

ÓZBEKSTAN RESPUBLIKASÍ
INFORMACIYALÍQ TEXNOLOGIYALARÍ HÁM KOMMUNIKACIYALARÍN RAWAJLANDÍRÍW MINISTRLIGI
MUXAMMED AL-XOREZMIY ATINDAǴÍ
TASHKENT INFORMACIYALÍQ TEXNOLOGIYALARÍ UNIVERSITETI NÓKIS FILIALÍ
« Kompyuter injiniringi » fakulteti
« » baǵdarı
topar studenti
Adilbayev Uluqbektıń
« » páninen

ÓZ BETINSHE JUMISI


Tayarlaǵan _________________ U. Adilbayev
Qabıllaǵan _________________


Nókis – 2023


Tema: Mobil sistemalar ushın mo'lsherlengen kóp yadrolı protsessorlar
Reje:


Kirisiw.
1. Mobil sistemalar haqqında maǵlıwmat
2. Mobil sistemalar ushın mólsherlengen kóp yadrolı protsessorlar
3. Adiroid operatsion sisteması jáne onıń arxitekturası
Juwmaqlaw

Mobil operatsion sistema (mobile OS) — smartfonlar, planshetler, PDA yamasa basqa mobil qurılmalar ushın operatsion sistema. Eger noutbuklarni mobil qurılmalar dep klassifikaciyalaw múmkin bolsa -de, ádetde olarda isletiletuǵın operatsion sistemalar mobil esaplanbaydı, sebebi olar daslep úlken statsionar kompyuterler ushın islep shıǵılǵan bolıp, olar dástúriy túrde arnawlı „mobil“ funksiyalarǵa mútajlik sezmagan hám olarǵa mútajlik sezmagan. Bul parq eki gibrid bolǵan birpara jańa operatsion sistemalarda xiralashgan.
Mobil operatsion sistemalar jeke kompyuter operatsion sistemasınıń funksionallıǵın mobil hám qolda isleytuǵın qurılmalar : sensorlı ekran, uyali, Bluetooth, Wi-Fi, GPS-navigatsiya, kamera, videokamera, sóylewdi anıqlaw, dawıs jazıw úskenesi, muzıka pleyeri, NFC hám infraqızıl aralıqtan basqarıw úskeneleri menen birlestiradi. Portativ mobil baylanıs quralları (mısalı, smartfonlar ) eki operatsion sistemanı óz ishine aladı. Paydalanıwshılardıń óz-ara tásirlashishining tiykarǵı programmalıq támiynat platformasi radiotexnikaga xızmet kórsetiwshi ekinshi dárejeli, real waqıtta real waqıtta isleytuǵın operatsion sistema menen toldırıladı. Izertlewler sonı kórsetdiki, bunday tómen dárejedegi operatsion sistemalar mobil qurılmanı basqarıwdı óz zimmalariga alıwları múmkin bolǵan zıyanlı baza stanciyalarına salıstırǵanda zaif bolıp tabıladı. Mobil qurılmalar ushın zamanagóy operatsion sistemalar : Android, Kai OS, Lineage OS, Fire OS, Flyme OS, iOS, Sailfish OS, Tizen, Remix OS. Gónergen, házirde qollap -quwatlanmaydigan programmalıq platformalar: Windows 10 Mobile, Symbian, Windows Mobile, Palm OS, webOS, Maemo, MeeGo, LiMo, BlackBerry OS, Firefox OS, Ubuntu Touch, Bada OS hám basqalar.
Protsessor transmitter wazıypasın atqaradı. Yaǵnıy, oǵan sizdiń smartfonıńız ne qılıwdı qálese, soraw jiberiledi. Dáslepki mobil telefonlar tiykarlanıp dástúriy qala telefonlarına uqsas edi. Biraq, smartfonlar - bul sistemaǵa telefon ornatılǵan. Bul ájayıp sensorlı displey astında sizdiń qosımshalarıńızdı jumısqa túsiriw, sizge kórsetpe beriw (arnawlı bir jaǵdaylarda qanday háreket qılıw kerek), GPS koordinataları hám basqalar menen ushırasıw ushın juwap beretuǵın tolıq haqılı kompyuter jaylasqan. Protsessor hár qanday operatsiyanıń mıyı esaplandı.
Bul tiykarǵı protsessorda jaylasqan, kórsetpelerdi oqıytuǵın hám atqaratuǵın element. Bunday qurılmalardıń shıǵarılıwı bir yadrolı protsessorlardan baslanǵan, biraq zamanagóy islep shıǵıwshılar jáne de kúshli qurılmalardı, sonday-aq bir qurılmada kóbirek yadrolardı jarattılar. Bul eki yadrolı gadjetlarning payda bolıwına alıp keldi. Tez arada tórt yadrolı protsessorlar (tórt yadrolı ) payda boldı hám búgingi kúnde satıwda hexa- (altı ) hám okta- (segiz) yadrolı smartfon hám planshetlerdi tabıw múmkin.
Qansha kóp yadro bolsa, olar sizdiń telefonıńızǵa bergen buyrıqlardı tezirek orınlawı múmkin. Bul sonı ańlatadıki, bul komponentlerdiń bir neshesi júkti óz-ara bóliwleydi hám hár qanday jumıstı júdá tez atqaradı. Siz joqarı sapalı fotosuratlar yamasa joqarı anıqlıqtaǵı videolardı júklewińiz, keyininen kompleksińizdi pauza etpesten kórip shıǵıwıńız múmkin. Animatsiya hám videolar burımmastán mashqalasız oynaydı. Oyınlar muzlamaydi. Álbette, esaptan tısqarılar bar, lekin ádetde yadrolar qanshellilik kóp bolsa, islew sonshalıq jaqsı boladı. Sakiz yadrolı smartfon turt yadrolidan eki ese kúshli boladıma álbette yuq bul hár túrlı túrdegi eki qıylı arxitektura.
Smartfon yamasa planshet satıp alıp atırǵanda, aldın mobil protsessorlar reytingin úyreniw maqsetke muwapıq bolıp tabıladı. Qaysı chip jaqsılaw - bunday qurılma kúshlilew boladı. Bul sizge málim bir qurılma nege ılayıqlıǵı, onıń islew tezligi haqqında oyda sawlelendiriw beredi.
Smartfonlar ushın mobil protsessorlarning reytingin dúziw ushın olardıń hár birinde qurılmalarda bir qatar testlerdi ótkeriw hám jumıs natiyjeliligin bahalawdıń ulıwma kriteryaların ońlaw, sonıń menen birge grafik manipulyatcıyalardı orınlaw kerek. Birpara ekspertler bunday izertlewler ótkerdiler hám nátiyjeleri talay boljawlı edi. Sonday etip, smartfonlar ushın protsessorlarning azayıw tártibindegi salıstırıwiy kestesi tómende keltirilgen.
Ulıwma kórsetkishten tısqarı, qánigeler GPOnı 2016 jılda shıǵarılǵan qurılmalarda da sınap kóriwdi. Smartfon GPU reytingleri de grafik tómen sistemasınıń islewine qaray dúzilgen. GPU reytingi ulıwma dizimnen azmaz parıq etedi.

Smartfonlar bazarında óndiriwshiler ortasında haqıyqıy báyge payda boldı. Haqıyqat sonda 2018 jılda, mobil qurılmalar sawdası noutbuklardan talay aldınladi. Sol kózqarastan, smartfonlar ushın eń jaqsı protsessorlarni ajıratıw logikalıq jaqtan tuwrı bolar edi.

Lekin aldın anıqlıq kiritaylik, sebebi smartfonlar ushın " protsessor" deyiw ulıwma tuwrı emes. Telefonlar hám planshetler házirde SoC (Chip boyınsha sistema ) sistemasına tiykarlanǵan. Bul kristal bolıp, ol túrli modullardı óz ishine aladı : esaplaw birligi, grafik yadro, baylanıs komponentleri (Wi-Fi, Bluetooth hám basqalar ), operativ yad hám basqalar.
Siz smartfonıńız ushın jańa protsessor satıp almaysız, sebebi olar satıwda emes. Sonı da esapqa alıw kerek, tap sol SoC hár túrlı smartfonlarda basqasha islewi múmkin, sol sebepli biz Batıstıń ataqlı dárekleri hám benchmark testleri nátiyjelerine tıykarlanıp, 2018 jıl juwmaqları boyınsha islew boyınsha eń jaqsı 3 eń jaqsı protsessorlarni qraylik.
Arxitektura keń mániste kóplegen elementlerden shólkemlesken quramalı sistemanıń xarakteristikası bolıp tabıladı. Kompyuter tez islewi kóp bólimlerine protsessorga baylanıslı. Sol ushın birinshi náwbette protsessor saylanadı. Rawajlanıw processinde yarım ótkezgishli strukturalar (mikrosxemalar) rawajlanıp baradı, sol sebepli protsessorlarni qurıw principleri, olardıń quramına kiretuǵın elementler sanı, olardıń óz-ara tásirin shólkemlestiriw usılı mudami ózgerip turadı. Sonday etip, birdey tiykarǵı dizayn principlerıge iye protsessorlar ádetde birdey arxitektorshılıq protsessorlari dep ataladı. hám bunday principlerdiń ózi protsessor arxitekturası (yamasa mikroarxitektura) dep ataladı.
Mikroprotsessor (yamasa protsessor) kompyuterdiń tiykarǵı bólegi bolıp tabıladı. Ol informaciyanı qayta isleydi, programmalardı atqaradı hám sistema daǵı basqa qurılmalardı basqaradi. Programmalardıń qanshellilik tez orınlanıwı protsessor kúshine baylanıslı.
Yadro hár qanday mikroprotsessorning tiykarı bolıp tabıladı. Ol kremniy chipida jaylasqan millionlap tranzistorlardan ibarat. Mikroprotsessor ulıwma maqsetli registrlar (RON) dep atalǵan arnawlı kletkalarǵa bólinedi. Hámmesi bolıp protsessorning jumısı buyrıqlar hám maǵlıwmatlardı yaddan málim izbe-izlilikde alıw hám olardı orınlawdan ibarat. Bunnan tısqarı, kompyuterdiń islewin jaqsılaw ushın mikroprotsessor ishki kesh yadı menen úskenelestirilgen. Kesh yadı - bufer retinde isletiletuǵın protsessorning ishki yadı (operativ yad menen baylanısda úzilislerden qorǵaw ushın ). IBM-ga sáykes keletuǵın jeke kompyuterlerde isletiletuǵın Intel protsessorlari mińnen aslam kórsetpelerge iye hám keńeytirilgen buyrıqlar kompleksine iye protsessorlar dep ataladı - CISC-protsessorlari (CISC - Comprehensive Instruction Set Computing).
Esaplaw texnologiyasınıń rawajlanıw pátin ańsatǵana anıqlaw múmkin: sekundta bir neshe mıń operatsiyanı atqaratuǵın ENIAC (ulıwma paydalanıw ushın birinshi elektron cifrlı kompyuter) den Tianhe-2 superkompyuteriga (sekundına 1000 trillion júziwshi noqat operatsiyaları ). Sonday eken, esaplaw tezligi 60 jıl ishinde trillion ret asqan. Joqarı nátiyjeli esaplaw sistemaların jaratıw eń qıyın ilimiy hám texnikalıq máselelerden biri bolıp tabıladı. Esaplaw texnikasınıń tezligi tek bir neshe million ret asqan bolsa, esaplawdıń ulıwma tezligi trillionlap ret asdı. Bul tásir esaplawdıń barlıq basqıshlarında parallellikdan paydalanıw arqalı eriwiladi. Parallel esaplaw yadtı aqılǵa say bólistiriwdi, maǵlıwmatlardı uzatıwdıń isenimli usılların hám esaplaw processlerin muwapıqlashtirishni izlewdi talap etedi.
Kóp yadrolı protsessor bir protsessor chipida yamasa bir pakette 2 yamasa odan kóp esaplaw yadrosın óz ishine alǵan oraylıq protsessor esaplanadı. Kóp yadrolı protsessor - bul jaqsı islewi hám quwat sarpın kemeytiw ushın eki yamasa odan artıq protsessor yadroları biriktirilgen integral mikrosxema. Bul protsessorlar bir waqtıniń ózinde bir neshe wazıypalardı, mısalı, parallel qayta islew hám multithreading menen natiyjelilew islew imkaniyatın beredi. Eki yadrolı ornatıw kompyuterde ornatılǵan bir neshe, bólek protsessorlarga uqsaydı. Biraq, eki protsessor birdey rozetkaǵa jalǵanǵanlıǵı sebepli olar arasındaǵı baylanıs tezirek boladı.
Hár bir kóp yadrolı protsessor bir qatar keshlar menen birge eki yamasa odan artıq yadrolardan ibarat. Yadrolar oraylıq komponentler yamasa kóp yadrolı protsessorlar bolıp tabıladı. Yadrolar maǵlıwmatlar hám kórsetpelerdi qabıllaw, bul quramdı qayta islew hám logikalıq qararlar yamasa nátiyjelerdi shıǵarıw sıyaqlı jaqın sinxronlashtirilgan wazıypalardı orınlaw ushın zárúr bolǵan barlıq registrlar hám sxemalardı óz ishine aladı - geyde júzlegen millionlap individual tranzistorlar. Protsessorni qollap-quwatlaw sxeması saatlar, kesh bekkemligi, quwat hám ıssılıq qadaǵalawı hám sırtqı avtobusga kirisiw sıyaqlı kirisiw/chiqish basqarıwı hám basqarıw sxemalarınıń assortimentin óz ishine aladı.
Protsessorlar ulıwma yadqa iye bolǵanlıǵı sebepli, odan aqılǵa say paydalanıw hám maǵlıwmatlardı muwapıqlastırıwǵa mútajlik bar. Kóp protsessorli sistemada bir neshe keshlar ulıwma yad resursı ushın isleydi. Keshning muwapıqlıǵı - bul ulıwma resurs ushın bólek keshlarda saqlanatuǵın maǵlıwmatlardıń pútinligin támiyinleytuǵın kesh ózgesheligi. Bul kontseptsiya yad izbe-izligi kontseptsiyasınıń bólek hádiysesi bolıp tabıladı, bul erda bir neshe yadro ulıwma yaddan paydalanıw múmkinshiligine iye (ol zamanagóy kóp yadrolı sistemalarda balshıq jerde ámeldegi). Eger biz bul túsiniklerdi ulıwma mániste xarakteristikalasaq, ol jaǵdayda súwret tómendegishe boladı : birdey maǵlıwmatlar blokın hár qıylı keshlarga júklew múmkin, bul erda maǵlıwmatlar hár túrlı usılda qayta islenedi.
Maǵlıwmatlardı ózgertiw tuwrısındaǵı bildiriw xatılardan paydalanmaslik qatege alıp keledi. Keshning izbe-izligi bunday qarama-qarsılıqlardı sheshiw hám keshlardagi maǵlıwmatlardıń izbe-izligin saqlaw ushın mólsherlengen. Keshlar júdá tez yaddıń salıstırǵanda kishi jayları. Kesh tez-tez isletiletuǵın kórsetpeler yamasa maǵlıwmatlardı saqlaydı jáne bul quramdı sistema yadına kiriwge hájet qaldırmasdan yadroǵa ańsatǵana usınıs etedi. Protsessor aldın keshni tekseredi. Eger kerekli quram ámeldegi bolsa, yadro bul quramdı keshdan aladı hám islew abzallıqların asıradı. Eger quram bolmasa, yadro kerekli quram ushın sistema yadına kiredi. 1-dárejeli kesh yamasa L1 kesh hár bir yadroǵa tán bolǵan eń kishi hám eń operativ kesh bolıp tabıladı. 2-dárejeli yamasa L2 kesh - bul yadrolar ortasında bólistirilgen úlkenlew saqlaw jayı. Birpara kóp yadrolı protsessor arxitekturaları L1 hám L2 keshlarini ajıratıwı múmkin.
Eger simmetrik bolmaǵan multiprotsessor hám kóp yadrolı arxitekturalardı salıstırıwlasaq, olar derlik birdey bolıp shıǵadı. Tiykarǵı kesh kóp dárejeli bolıwı múmkin (jergilikli hám ulıwma, hám RAMdan maǵlıwmatlar tuwrıdan-tuwrı L2 keshiga júkleniwi múmkin). Kóp yadrolı protsessor arxitekturasınıń kórip shıǵılǵan abzallıqlarına tıykarlanıp, óndiriwshiler oǵan itibar berediler. Bul texnologiyanı ámelge asırıw júdá arzan hám kóp qırlı bolıp shıqtı, bul bolsa onı keń bazarǵa shıǵarıwǵa múmkinshilik berdi. Bunnan tısqarı, bul arxitektura Mur nızamına óz ońlawların kirgizdi: " protsessordagi esaplaw yadroları sanı hár 18 ayda eki ese kópayadi. " Eger zamanagóy kompyuter texnikası bazarına názer taslasangiz, tórt hám segiz yadrolı protsessorlarga iye qurılmalar artiqmashliǵin kóriwińiz múmkin. Bunnan tısqarı, protsessor óndiriwshileri tez arada bazarda júzlegen qayta islew yadrosı bolǵan protsessorlar payda bolıwın aytıwadı. Ilgeri kóp ret aytılǵanı sıyaqlı, kóp yadrolı arxitekturanıń tolıq potencialı tek joqarı sapalı programmalıq támiynat menen kórinetuǵın boladı. Sonday etip, kompyuter texnikası hám programmalıq támiynatın islep shıǵarıw tarawı bir-biri menen bekkem baylanıslı.
Búgingi kúnde mobil chipsetlar bazarında ush tiykarǵı qatnasıwshı bar: Amerikanıń Qualcomm kompaniyası, Tayvandıń MediaTek hám Kareyanıń Samsung. Sonıń menen birge, chiplar Kitay Spreadtrum, Amerika Intel hám Apple tárepinen islep shigılıp atır. Ekinshisiniń chiplari tek olardı islep shıǵarıw texnikasında qollanıladı (iPhone, iPad, iPod). Quram hár bir korporatsiyaning protsessori (Appledan tısqarı ) etarlicha keń. Huawei kompaniyasın da atap ótiw kerek. HiSilicon protsessorlarini islep shıǵıw hám islep shıǵarıw boyınsha óz bólimine iyelik etedi.
Barlıq smartfonlar ushın eń jaqsı 3 protsessor baha taypaları, bir waqtıniń ózinde isletiletuǵın modeller sanı onnan asıwı múmkin. Model nomeri tuwrıdan-tuwrı islew dárejesin sáwlelendirmasligi sebepli, tabıń eń jaqsı protsessor tayın bolmaǵan paydalanıwshı ushın smartfonnan paydalanıw qıyın. Mısalı, 675 x ceriyasida MediaTek segiz yadrolı MT6750, 6752, 6753 hám 6755 modellerin usınıs etedi. Olardan eń nátiyjelisi 6755, lekin odan keyin 6753 emes (bul logikalıq bo'lar edi), bálki 6750 yamasa 6752 (bul chip) demde óndiris shıǵarıwdan alıp taslandı, sebebi ol jaylastırılǵan jay ushın júdá tez bolıp shıqtı ). Belgilengen 6753 ceriyadagi eń hálsiz esaplanadı.
Eń jaqsı dep esaplanıw ushın protsessor zamanagóy texnikalıq processga iye tez hám puxta yadrolarǵa ıyelewi kerek. Bunnan tısqarı, ol hár qanday zamanagóy wazıypaǵa uyqas bolıwı hám 4 K-de oyınlar hám video dekodlash menen shuǵıllanıwı kerek. Tańlaw daǵı barlıq modeller bunı ámelge asırıwǵa ılayıq hám 2016 jıldıń jazı aqırıǵa shekem flagman smartfonlarǵa ornatıladı hám uzaq waqıt dawamında aktual bolıp qaladı. Jazıw waqtında smartfon ushın eń jaqsı protsessor - Qualcomm Snapdragon 820. 2015-jıl aqırında usınıs etilgen chipset birinshi ret 2016 -jıldıń fevralında shıqtı, odan ibarat Samsung flagmanlari Galaxy S7 (Kitay versiyası ) hám Xiaomi Mi5. Bul Qualcomm kompaniyasınıń ARM arxitekturasınıń modifikatsiyasına tiykarlanǵan kúshli tórt yadrolı protsessor. Onıń islew chastotası 2, 2 gigagertsgacha.
14 nm juqa texnologiyalıq texnologiya sebepli, chip aldınǵısınan ayrıqsha bolıp esaplanıw, salqın hám puxta bolıp qaladı. Joqarı tezlik protsessor AnTuTu sınaqları menen tastıyıqlanǵan. Oǵan tiykarlanǵan ámeldegi smartfonlardıń ortasha nátiyjesi shama menen 140 mıń balldı quraydı. Kelesi baspa Kitay flagmanlari Snapdragon 820 menen jáne de tásirli nomerlerdi kórsetedi. 821 nomeri astında jáne de rawajlanǵan protsessor shiǵarıladı.