Kompyuter tizimlari

2. Mikroprotsessorning tuzilishi va asosiy xususiyatlari
Ma’lumki, mikroprotsessor EXM-ning markaziy qurilmasi bo‘lib, raqamli axborotlarning berilgan algoritm bo‘yicha avtomatik ishlashini ta’minlaydi. Protsessor EXM-ning boshqa qurilmalari bilan rasmdagidek bog‘langan.
So‘zlarni qabul qilish, saklash va ular ustida amallarni bajarish uchun registrlar, jamlagichlar va boshqa uzellardan tashkil topgan protsessorning operatsion qismi deb ataluvchi arifmetik – mantiqiy qurilma ishlatiladi.
Har qanday amal axborot so‘zlari (operandlar) ustida bajariladigan mikroamallar ketma-ketligidan iborat bo‘ladi. Mikroamallarning bajarilish tartibi amal bajariladigan algoritm orqali aniqlanib, uzellarning kirish yo‘llariga boshqaruvchi signallar ketma-ketligini berish bilan amalga oshiriladi. Boshqaruvchi signallar hosil qilishda protsessorning boshqaruvchi qismi deb yuritiluvchi boshqarish qurilmasidan foydalaniladi.
Bu qurilma kirish yo‘liga berilgan amal kodiga mos holda uning chiqish yo‘lida u₁, u₂, …, u_n boshqaruvchi signallar ketma-ketligi shakllanadi.
Amalning bajarilish jarayonida arifmetik mantiqiy qurilmadan boshqaruvchi qurilmaga mikroamallarning bajarilish tartibini boshqaruvchi r₁,r₂, …, r_n mantiqiy shartlarni akslantiruvchi xabarlovchi signallar uzatiladi.
Bu signallar mikroamallar ta’sirida o‘zgaruvchi so‘zlarnig qiymatlariga qarab «1» yoki «0» qiymatlarini oladi.

p₁ p₂ … p

у₁
у₂

у_n

АМК

(операцион кисм)

БҚ

(бошкарувчи кисм)

операндлар

натижа

ХҚ

буйрук

Bir taktda bajariladigan mikroamallar majmui mikrokomanda deb yuritiladi. Takt protsessor ishlaydigan diskret vaqtning ikkita t va (t+1) paytlari oralig‘ini bildiradi.

Berilgan amalning bajarilishini ta’minlovchi mikrokomandalar va mantiqiy shartlar ketma-ketligi shu amalning mikroprogrammasi deyiladi. Misol tariqasida qo‘zgalmas vergulli sonlarin bir-biriga bo‘lish amalining mikroprogrammasini ko‘raylik. Bu amalni bajaruvchi qurilma (rasm) amal bajarilishidan oldin bo‘linuvchini saqlovchi to‘plovchi jamlagich (SM)-dan; bo‘luvchini saqlovchi registr (RGX)- dan, amal bajarilgandan so‘ng hosil bo‘lgan bo‘linmani saqlovchi registr (RGY)- dan, takt schyotchigi (CrT) va xona turining to‘lib – toshishini belgilovchi trigger (TP) dan iborat.

Amal bajarilishida avvalo bo‘linmaning ishorasi aniqlanadi. Agar bo‘linuvchi va bo‘luvchining ishoralari har xil bo‘lsa (Amal bajarilishida avvalo bo‘linmaning ishorasi aniqlanadi. Agar bo‘linuvchi va bo‘luvchining ishoralari har xil bo‘lsa (sign SM sign RGX), bo‘linmaning ishora xonasida «1» holat o‘rnatiladi (sign RGY:=1) va demak, bo‘linma manfiy sondir. Agar ishoralar bir xil bo‘lsa, amalning bu bosqichi bajarilmaydi va RGY, GrT da hamda SM va RGX ning ishora xonalarida «0» holat o‘rnatiladi. Agar SM ning ishora xonasida «0» yozilgan bo‘lsa, bo‘linuvchidan bo‘luvchi ayriladi. Buning uchun SM ga RGX da saqlanuvchi son teskari kodda uzatiladi (SM:= SM+RGX_tesk). Natijada musbat son hosil bo‘lsa (sign SM = 0),bo‘linuvchi bo‘luvchidan katta ekanligi ma’lum bo‘ladi, ya’ni xona turining to‘lib – toshishi sodir bo‘ladi (TP: = 1) va amal bajarilishi to‘xtatiladi.
Agar bo‘linuvchidan bo‘luvchini ayirganda manfiy son hosil bo‘lsa (sign SM = 1), takt schyotchigida saqlanuvchi son bittaga orttiriladi (CrT-CrT+1) hamda SM va RGX dagi sonlar chap tomonga bitta xonaga suriladi (SM:=L1(SM); RGY:=L1(RGY)). Agar biror taktda bo‘linuvchidan bo‘luvchini ayirganda SM da manfiy son hosil bo‘lsa, keyingi taktda SM va RGX dagi sonlar bir – biriga qo‘shiladi (SM:=SM+RGX), ya’ni qoldiq tiklanmaydigan bo‘lish amali bajariladi. Agar biror taktda (birinchi takt bundan istisno) bo‘linuvchidan bo‘luvchini ayirganda SM da musbat son hosil bo‘lsa, RGYning n – xonasida «1» holati o‘rnatiladi (RGY (n):=1), n taktdan so‘ng (CrT=n) bo‘lish amali tugalanadi.
Mikroprogrammalarni tavsiflashda algoritmlarning graf – sxemasi, mantiqiy sxemasi va matritsa sxemasi tillari ishlatiladi. Algoritmlarning graf – sxemasi AGS – mikroprogrammani tashkil qiluvchi mikroamallarning bajarilishi tartibini belgilovchi uchlar va ular orasidagi bog‘lanishlardir. Uchlar to‘rt xilga bo‘linadi: boshlanish uchi, operator uchi, shart uchi, tamom uchi.
Odatda g‘ar xil qurilmalarni loyihalashda avvalo mazmunli AGS tuziladi. Bunday AGS dagi operator va shart uchlarining ichida mikroamallar va mantiqiy shartlar mazmunli terminlarda yozilgan bo‘ladi.
Har qanday mikroprotsessor aniq sondagi elementlardan tashkil topgan, bo‘larga :1)xotira 2)registr 3) arifmetik mantiqiy qurilma 4)boshqarish qurilmasi.

1. 
   Xotira – operativ xotira bilan arifmetik mantiqiy qurilma orasidagi yordamchi KESH xotira bo‘lib, asosiy vazifasi operativ xotiraning ma’lumotlarni o‘qib arifmetik mantiqiy qurilmaga uzatishdir.
   
2. 
   Registr – mikroprotsessorda bajarilayotgan ichki ma’lumotlar xotira adreslari va bajarayotgan buyruqlarni vaqtinchalik saqlash uchun xizmat qiladi.
   
3. 
   Arifmetik mantiqiy qurilmada asosan ma’lumotlarni arfmetik va mantiqiy qayta ishlashni amalga oshiradi.
   
4. 
   Boshqarish qurilmasi – mikroprotsessorning ichki ish rejimida zarur bo‘ladigan boshqaruvchi signallarni va tashqi qurilmalar bilan shinalar orqali mikroprotsessor orqali aloqani ta’minlovchi signallar vaqtinchalik diagrammalarni ishlab chiqaradi.
   

Arifmetik mantiqiy qurilma tarkibi o‘z novbatida butun sonli operatsiyalarni qayta ishlash qurilmasi, butun sonli MMX kengaytmali operatsiyalarni qayta ishlash qurilmasi , soprotsessor, MMX kengaytmali soprotsessor va xotira bilan aloqa o‘rnatish qurilmalaridan tashkil topgan.
3.Kompyuterlar protsessorlarining tuzilishlari va ularni qanday ishlashlarini o‘rganish bosqichlari
Kompyuter arxitekturasini o‘rganishda, kompyuter protsessorining tuzilishi va uni qanday ishlashini tushunish muhim ahamiyatga ega jihatlardan biri hisoblanadi. Shuning uchun ushbu bobni kompyuter protsessorlarining tuzilishlari va ularni qanday ishlashlarini batafsilroq ko‘rib chiqishga bag‘ishladik. Ko‘rib chiqish uchun esa Intel protsessorlari oilasiga mansub, so‘z uzunliklari 8, 16 va 32-razryadga teng bo‘lgan, quyidagi protsessorlarni tanlab oldik:

1.