Kompyuter tizimlari

Markaziy protsessorli qurilma (MPQ) – bu boshqaruv, arifmetik-mantiqiy qurilma (AMQ) va ular bilan bogʻlangan registrlar majmuasidir. MPQsi MK xotirasida joylashgan dasturlarni bajruvchi komandalarni tanlash va bajarilish ketma-keligi haqidagi ma’lumotlarni qayta ishlash jarayonini tashkil etadi. AMQ MPQ xotirasi yoki registrlaridan joʻnatilayotgan bir yoki ikkita operand ustidan bir qator arifmetik yoki mantiqiy operatsiyalarni bajaradi. Operatsiya natijasi MPQ registrlaridan biriga uzatiladi.

Boshqaruv qurilmasi MPQ registrlaridan foydalanib xotira, kirish-hiqish qurimalsi va AMQlar oʻrtasida axborot almashishini boshqaradi. Shu ilan bir qatorda AMQda operatsiyalar bajarilishini ham boshqaradi.
MPQ registrlari oraliq hisoblash natijalarini va turli boshqaruv axborotlarini saqlash uchun hizmat qiladi. AMQ ikkilik sanoq tizimidagi ma’lumotlar ustidan barcha arifmetik va mantiqiy amallarni bajaradi. Soʻngra operatsiya natijasini son (raqam) koʻrinishida qaytaradi. Mazkur sonlar umumiy maqsadlarga moʻljallangan registrlarga oʻziga xos vaqtincha xotiraga joylashtiriladi.
Xotira turlari
MK axborotlarni saqlash uchun ikki turdagi xotiraga ega – OXQ (ma’lumotlar) va DXQ (dasturlar). Xotiraning ikki turi yacheykalar majmuidan tashkil topgan boʻlib, har yacheykadan faqat bitta ikkilik son saqlanishi mumkin («0» yoki «1»). OXQsiga yozilgan axborot manbadan ta’minot kuchlanishi berilgan muddatda saqlanib turadi. Bugungi kunga kelib keng tarqalgan OXQsining bunday tuzilish texnologiyasi – dinamik xotira deb ataladi. Dinamki xotiraga ega boʻlgan mikrosxemalarda axborot saqlash dinamik zaryadlanadigan miniatyur kondensatorlar yordamida amalga oishirladi. Ular kremniy kristallida integral koʻrinishda bajariladi.
AMQ bajaradigan komandalar, aniqrogʻi komandalar ketma-ketligi doimiy xotira qurilmasi (DXQ)da saqlanadi. Zamonaviy mikrokontrol-lerlarning toʻliq dasturiy xotirasi Flash texnologiyasida bajariladi va kristallga joylashtirildai. U 16-razryadli yacheykalar ketma-ketligi boʻlib, kristall turiga bogʻliq ravishda 512 soʻzdan 64 K soʻzgacha hajmga ega. Flash-xotirada, dasturlardan tashqari, zarur oʻzgarmas ma’lumotlar – turli konstantalar, jadvallar va x.k. ham yozilishi mumkin. FLASH texnologiyasining afzalligi boʻlib yuqori zichlik darajasi, kamchiligi boʻlib esa, alohida yacheykalarni oʻchira olmaslik xossasi hisoblanadi. Shu sababli dasturdagi xotira doim toʻliq oʻchiriladi.
Ma’lumotlarni uzoq muddatga saqlash uchun MKlar energiyaga bogʻliq boʻlmagan iski xotira EEPROM ga ega (0 dan 4 K baytgacha). Bu xotira ham Flash texnologiyasida bajariladi va FLASH ga nisbatan kichik hajmga ega. Lekin bunda yachekalarni baytlar boʻyicha qayta yozish imkoni mavjud. MKning energiyaga bogʻliq boʻlmagan xotira bloklarini (Flash va EEPROM) dasturlash SPI (Serial Peripheral Interface) interfeysi orqali ham parallel, ham ketma-ket amalga oshirilishi mumkin. EEPROM – ajoyib xotira. Shuning uchun MPQning bu xotirasiga mikrokontroller boshqa xotira qurilmalariga kabi murojaat qilmaydi, balki har bir periferiya tugunida mavjud boʻlgan kirish-chiqish registrlari yordamida murojaat qiladi. EEPROM xotirasi 256 baytdan kichik boʻlgan mikrokontrollerlarda bunday registrlar atigi uchta.



Kiritish-chiqarish portlari
Protsessor tashqi ta’sirlarni (boshqaruv signallari) kiritish portlari orqali qabul qiladi. Mikroprotsessorli tizimga periferiya qurimlaaridan birini ulashga xizmat qiladigan interfeys qurilma – port deb ataladi. Sodda holatda, port protsessorni mikrosxema tarkibidagi periferiya qurilmalari (taymer, komporatorlar, axborotni ketma-ket uzatuvchi kanallar, uzilish tizimi, AROʻ va x.k.) bilan bogʻlovchi registrdir. Shuningu chun ular kiritish-chiqarish registrlari deb ataladi. Tashqi qurilmalar bilan axborot almashinish uchun yyetarlicha murakkab boʻlgan elektron sxemalar qoʻllanialdi. Ular turlicha ish rejimlariga ega bshlib, dasturchi dasturiy yoʻl bilan ma’lumotlarni uzatish yoʻnalishini tanlash imkoniyatiga ega. Aynan shular kiritish-chiqarish portlari deb ataladi. Portlarning soni turli mikrokontrollerlarda turlicha boʻladi. Koʻp sonli mikrokontrollerlarda barcha portlar sakkiz razryadli qilib bajarilgan. Berilgan dasturga asosan boshqaruv signallari qayta ishlab boʻlingach protsessor chiqarish portlari yordamida tashqi qurilmalarni (rele, motorlar, yoritiluvchi indikatorlar, displeylar va boshqalar) boshqaradi.
Protsessor va raqamli shinalar
MPQ xotira, kiritish-chiqarish portlari va periferiya qurilmalarini boshqaradi. Buning uchun u MKning barcha elementlari bilan uchta raqamli shinalar: adres, ma’lumotlar va boshqaruv shinalari orqali bogʻlangan. Eslatib oʻtamiz, shina – raqamli signal uzatiladigan parallel oʻtkazgich simlar majmui. Bu oʻtkazgichlar shinalar liniyasi deb ataladi. Har vaqt momentida shina orqali bitta ikkilik son, har bir liniyadan esa, shu sonning bitta razryadi uzatiladi.
Ma’lumotlar shinasi ma’lumotlarni mikroprotsessordan periferiya qurimalalriga, hamda teskari yoʻnalishda uzatish uchun moʻljallangan. Sodda mikroprotsessorlarda ma’lumotlar shinasi 8 razryadga ega. Ma’lumotlar shinasi orqali protsessor axborotni xotiraning alohida bitta yacheykasiga, yoki alohida kiriti-chiqarish portiga yozishi ish hamda bu axborotni bitta yacheyka yoki bitta portdan oʻqishi mumkin.
Adreslar (manzillar) shinasi har bir xotira yacheykasiga va kiritish- chiqarish portiga xususiy adresga belgilash imkonini beradi. Adreslar shinasi, ma’lumotlar shinasi kabi, ikkilik sonlar uzatiladigan oʻtkazgich simlar majmuidan tashkil topgan. Ammo ma’lumotlar shinasidan farqli ravishda, ular boshqa ma’no va vazifaga ega. Bu sonlar yacheyka adresi yoki kiritish-chiqarish porti raqami boʻlib, ularga mazkur vaqt momentida protsessor murojaat qiladi. Mikroprotsessor kami bilan 16 razryadli adresga ega boʻlishi lozim. Zamonaviy protsessorlar 32 razryadgacha boʻlishi mukin. Adreslar shinasining razryadlari soni protsessor murojaat qiladigan xotira yacheykalari sonlariga bogʻliq. 16 razryadli ma’lumotlar shinasiga ega boʻlgan protsessor, 2 16 (ya’ni 65536) ta xotira yacheykasiga murojaat qilishi mumkin. Bu son adreslanadigan xotira hajmi deb ataladi. Xotira hajmi baytlarda aniqlanadi. Xotira yacheykasi qancha boʻlsa, bayt ham shuncha boʻladi. Kiritish-chiqarish portlarini adreslash uchun ham shu adreslar shinasi ishlatiladi.
Boshqaruv shinasi MKda axborot almashinuv jarayonini boshqarish uchun hixmat qiladi. U liniyalar majmuidan tashkil topgan boʻlib, ular ma’xsus boshqaruv signallarini uzatadi. Har bir liniya oʻz vazifasi va nomiga ega. Quyidagi boshqaruv shinalari liniyalari majmuiga misollar va ularning inglizcha nomlarini keltiramiz:
RD (Read) – oʻqish signali;
WR (Write) – yozish signali;
MREQ – xotira qurilmasi (OXQ yoki DXQ) ni initsializatsiyalash
(nomlash) signali;
IORQ – kiritish-chiqarish portlarini initsializatsiyalash (nomlash)
signali.
Bundan tashqri boshqaruv signallariga:
READY – tayyorlik signali;
RESET – olib tashlash signali ham kiradi.
3. Xotiraga toʻgʻridan-toʻgʻri murojaat qilish rejimi
Bu rejim xotiradan katta hajmdagi axborotni oʻqish yoki yozish talab etilgan holatlarda ishlash jarayonini tezlatish uchun qoʻllaniladi.
Masalan, matnnni tezkort printyerdan chiqarish. Agar matn oddiy rejimda chiqarilsa, u holda, barcha mikroprotsessorli tizimni asosiy ish tamoyiliga koʻra avval ma’lum dasturosti yozilishi va u xotiradagi ma’lumotlarni printer portiga baytma-bayt oʻqishi talab etiladi. har bir baytni oʻqish uchun protsessor 3 – 4 ta komandani bajarishi lozim. Agar printer tezkor boʻlsa, u holda, printer talab etilayotgshan pechat tezligini ta’minlamasligi mumkin. Mazkur holatldarda xotirga toʻgʻridan-toʻgʻri murojaat qilish qoʻllaniladi.
Mazkur rejimni amalga oshirish uchun mikroprotsessorli tizim oʻz tarkibida maxsus qurilma – xotiraga toʻgʻridan-toʻgʻri murojaat kontrolleriga (XTTMK) ega boʻlishi lozim. Bu rejimda mikroprotsessor adres va ma’lumotlar shinasidan uziladi va ularni operativ xotira bilan bevosita ma’lumotlar almashish uchun (mikroprotsessor ishtirokisiz) PQ ixtiyoriga beradi. Bu vaqtda almashish XTTMK kontrollerit tomonidan tashkil etiladi. Bu rejimda PQ operativ xotira bilan yagona ma’lumotlar bilan emas, balki katta ma’lumotlar bloki bilan almashadilar. XTTMK kontrollerida avvaldan almashinish bilan boshqarish uchun talab etiladigan axborotlar (birinchi boʻlib almashinishi talab etilayotgan soʻz joylashgan OXQ yacheykasi adresi, blokdagi soʻzlar soni va boshqalar) kiritiladi. Almashish jarayonida XTTMK kontrolleri adreslar shinasiga OXQ yacheykasi adresini uzatadi, OXQ va PQ oʻrtasida soʻzlar uzatish tugagach ma’lumotlar shinasi orqali adres shinasiga uzatiladigan keyingi XTTMK adres qiymatini bittaga oshiradi. Belgilangan miqdordagi soʻzlar uzatib boʻlingach XTTMK kontrolleri almashinuvni toʻxtatadi va mikroprotsessorni bundan xabardor qiladi. mkiroprotsessor esa adres va ma’ulmotlar shinasi bilan aloqani tiklaydi va dastur bajarilishini davom ettiradi.


Nazorat savollari.
1. Mikrokontroller deb nimaga aytiladi ?
2. Mikrokontroller mikroEHMdan nimasi bilan ajralib turadi ?
3. Mikrokontrollernng asosiy qismlarini aytib bering.
4. Periferiya qurilmalari qanday amallarni bajaradi ?