Микропроцессорлар

Назорат саволлари:

1. 
   Микропроцессор нима?
   
2. 
   Микропроцессорларнинг турлари ва таркибини тушунтиринг.
   
3. 
   Микропроцессорлар таркиби, вазифаси ва ишлаш тамойили ҳақида тўлиқ маълумот беринг.
   
4. 
   Микропроцессор хотира қурилмасидан адресли буйруқларни танлаб олиш жараёнининг босқичларини айтиб ўтинг.
   
5. 
   Арифметик-мантиқий қурилма нима?
   
6. 
   Арифметик-мантиқий қурилманинг асосий вазифаси нимадан иборат?
   

2.3. МИКРОПРОЦЕССОРЛАР ТАСНИФЛАНИШИ.

Микропроцессор, яъни, марказий процессор – Central Processing Unit (CPU) – бир ёки бир нечта катта (КИС) ёки жуда катта (ЖКИС) интеграл схемалар кўринишида бажарилган маълумот ишланишининг функционал тугатилган дастурли – бошқарилувчи қурилма.

КИС ёки ЖКИСдаги МП учун куйидагилар хосдир:

• 
  ишлаб чиқаришнинг соддалиги (ягона технология бўйича);
  
• 
  паст нарх (ялпи маҳсулот ишлаб чиқаришда);
  
• 
  кичик ўлчамлар (бир неча квадрат см майдонга эга бўлган пластина ёки томони бир неча мм ли кубик);
  
• 
  юқори мустаҳкамлик;
  
• 
  энергиянинг кам сарфланиши.
  

МП қуйидаги вазифаларни бажаради:

• 
  асосий хотирадан буйруқларни ўқиш ва қайта ишлаш;
  
• 
  тезкор хотира (ТХ)дан ва ташқи қурилмалар адаптер регистрларидан маълумотларни ўқиш;
  
• 
  ташқи қурилмалар (ТК) га хизмат кўрсатиш учун адаптерлардан сўров ва буйруқларни қабул қилиш ва ишлаб чиқариш;
  
• 
  маълумотларни ишлаб чиқиш ва уларни ТХга ва ТК адаптер регистрларига ёзиш;
  
• 
  ШКнинг барча қолган тармоқ ва блоклари учун бошқарув сигналларини ишлаб чиқиш.
  

Микропроцессор маълумотлар шинаси разрядлиги ШК умумий разрядлигини аниқлайди. МП адреси шинаси разрядлиги – унинг адрес фазосидир.
Адрес фазоси- микропроцессор бевосита йўллаши мумкин бўлган асосий хотира уячаларининг максимал миқдори.
Биринчи микропроцессор 1971 йилда Intel фирмаси томонидан ишлаб чиқарилган – МП 4004. Ҳозирги вақтда бир неча юз хилдаги микро-процессорлар чиқарилмоқда, лекин энг оммабоп ва кенг тарқалган микропроцессорлар бу Intel ва Intel-ўхшаш фирмамикропроцессорларидир.

• 
  Ҳамма микропроцессорларни уч гуруҳга бўлиш мумкин:
  
• 
  буйруқларни тўлиқ мужассамлаштирган CISC (Complex Instruction Set Computing) турдаги МП;
  
• 
  буйруқлар қисқартилган RISC (Reduced Instruction Set Computing) турдаги МП;
  
• 
  буйруқларнинг минимал тўплами ва жуда юқори тезликни таъминловчи (ҳозирги вақтда бу моделлар ишлаб чиқиш босқичида) MISC (Minimum Instruction Set Computing) турдаги МП;
  

CISC турдаги микропроцессорлар
IBM ШC (International Business Machine) турдаги кўпгина замонавий ШК ларда CISC турдаги МПлар қўлланди. Уларнинг энг кўп тарқалганларининг таснифлари жадвалда келтирилган:
3 - жадвал

МП тури	Разрядлар сони (бит)		Тинтеллектуал ахборот тизимлар ли. частота-си (МГц)	Адрес бўшли- ги (бит)	Буйруқ- лар сони	Элемент- лар сони	Ишлаб чиқарил-ган йили
	Киймат-ларники	Адрес-ники
4004	4	4	4,77	4х10^3	45	2300	1971
8080	8	8	4,77	64х10^3	45	10000	1974
8086	16	16	4,77 и 8	10^6	134	70000	1981
8088	8,16	16	4,77 и 8	10^6	134	70000	1982
80186	16	20	8 и 10	10^6	134	140000	1984
80286	16	24	10-34	4х10^6	134	180000	1985
80386	32	32	25-50	16х10^6	240	275000	1987
80486	32	32	33-100	16х10^6	240	1,2х10^6	1989
Pentium	64	32	50-150	4х10^9	240	3,1х10^6	1993
Pentium Pro	64	32	66-200	4х10^9	240	5,5х10^6	1995

80486 DX микропроцессорлар ва кейинги барча моделлар ички частотани кўпайтириш билан ишлаши мумкин. Масалан, МП DX2да ички частота тинтеллектуал ахборот тизимлар частотасидан 2 марта, МП DX4да эса 3 марта катта. Катталаштирилган частота билан МПнинг фақат ички схемалари ишлайди, МПга нисбатан ташқи барча схемалар, шу қаторда тизим платасида жойлашганлари ҳам, одатдаги частота билан ишлайдилар.

МПнинг баъзи тавсифларини белгилаб ўтамиз:

• 
  МП 80386 дан бошлаб буйруқларнинг биргаликда бажарилиши қўлла-нилади – МПнинг бир қисмидан иккинчисига натижаларни бевосита узатишда МПнинг турли қисмларида изчил буйруқларнинг турли тинтеллектуал ахборот тизимлар ларининг бир вақтда бажарилиши таъминланади. Буйруқларнинг биргаликда бажарилиши ШКнинг самарали тезкорлигини икки-уч мартага катталаштиради;
  
• 
  МП 80286 дан бошлаб ҳисоблаш тармоғида ишлаш кўзда тутилади;
  
• 
  МП 80286 дан бошлаб кўп вазифали иш имконияти бор (кўп дастурлилик) ва унга йўлдош хотира ҳимоясига эришилган;
  
• 
  МП 80386 дан бошлаб виртуал машиналар тизими тартибини қўллаш таъминланади, яъни шундай кўп вазифали иш тартибики, унда бир МП да худди бир неча параллел ишловчи ва турли операцион тизимларига эга бўлган компьютер моделлаштирилади;
  
• 
  МП 80286 дан бошлаб микропроцессорлар икки тартибда ишлай олади: реал (Real mode) ва ҳимояланган (Protected mode), реал тартибда бир вазифали, табиий, МП 8086 иш имитация қилинади (эмулланади). Ҳимояланган тартибда кенгайтирилган хотирани бевосита йўл билан кўп вазифали иш имкони бор ва вазифаларга таалукли хотирани четдан мурожаатлардан ҳимоялаш орқали эришилади.
  

Микропроцессор 80586 (PS) Pentium товар маркаси остида кўпрок маълум, у Intel фирмасида патентланган (бошка фирмаларнинг МП 80586 лари бошқача ифодаларга эга: AMD фирмасида К5, Cyrix фирмасида М1 ва бошқалар).
Бу микропроцессорлар изчил буйруқларни бажарилиш таъминловчи беш босқичли конвейер таркибига эга, ва дастур шохланиш йўналишини олдиндан айтиб беришга имкон берувчи бошқарув буйруқларини шартли узатиш учун КЭШ – буфердан иборат; самарали тезкорлик бўйича ҳар бир буйруқни худди бир тинтеллектуал ахборот тизимлар да бажарувчи RISC МП га яқин туради. Pentium-32 разрядли адрес шинаси ва 64 разрядли маълумотлар шинасига эга. Тизим маълумотлар алмашуви билан 1 Гбайт/с тезликда бажарилиши мумкин.
Ҳамма Pentium МПларда КЭШ-хотира қурилмаси бор, буйруқлар учун алоҳида, маълумотлар учун алоҳида, сузувчи вергулли амаллар бажарилишини маълум даражада тезлаштирувчи қўшиш, кўпайтириш ва бўлиш махсус конвейер аппарат блоклари мавжуд.
Pentium Pro микропроцессорлари 1995 йилда тақдимотдан ўтган ва МП 80686 (Р6) ишлаб чиқилган, савдо маркаси Pentium Pro. Янги схемотехник ечимлари туфайли ШКга юқорироқ самарадорликни таъминлайди. Бу янгиликларнинг бир қисми динамик бажарилиши тушунчаси билан бирлиштирилиши мумкин (Dynamic execution), бу эса биринчи навбатда 14 - даражали супребиргаликда таркиби борлигини, бошқарувнинг шартли узатишларида дастур шохланишининг олдиндан айтилиши ва буйруқларнинг фараз қилинган шохланиш йўллари бўйича бажарилишини билдиради.
256-512 Кбайт ҳажмли КЭШ-хотира – Pentium микропроцессорларида юқори самарали тизимларнинг зарурий қисмидир (атрибути). Аммо уларга ўрнатилган КЭШ-хотира катта бўлмаган ҳажмга эга (16 Кбайт), унинг асосий қисми эсамикропроцессордан ташқарида, оналик платасида жойлашган. Шунинг учун маълумот алмашуви у билан МП нинг ички частотасида эмас, одатда икки-уч марта паст бўлган ва компьютернинг умумий тезкорлигини пасайтирувчи тинтеллектуал ахборот тизимлар генератори частотасида содир бўлади. Pentium Pro МП ларда 256-512 Кбайт ҳажмли КЭШ-хотирани микропроцессорнинг ўзидан топасиз.
Over Drive микропроцессорлар. Яқинда ишлаб чиқилган МП Over Drive, улар ўзига хос сопроцессорлар бўлиб, МП 80486 учун МП Pentium га хос бўлган иш тартиблари ва самарали тезкорликни таъминлайди. Pentium микропроцессорлар тавсифини ҳам яхшиловчи МП Over Drive лар ишлаб чиқариляпти.