Микропроцессорлар

Байт – интеллектуал ахборот тизимлар қабул қилиши ва қайта ишлаши мумкин бўлган энг кичик ахборот бирлиги, 1 Кбайт 1024 байтга, 1 Мбайт 1024 Кбайтга тенг.
Тезкор хотира икки қисмдан иборат бўлади.
Биринчи қисми - 640 Кбайт ҳажмда бўлиб, операцион тизим ва амалий дастурлар учун мўлжалланган. Иккинчи қисми ташқи хотира бўлиб, хизмат учун фойдаланилади.
Кўпгина дастурлар учун 640 Кбайт хотира етарли бўлмаганлиги сабабли, хотирани кенгайтириш муаммоси туғилади. Бу муаммо хотирани қўшиш ва кенгайтириш усуллари билан ҳал этилади. Қўшимча хотирали махсус хотира блоклари ишлаб чиқилган. Бу қўшимча хотира билан ишлаш учун махсус дастурлар яратилди.
Масалан, LIMEMS 4.0 дастури 32 Мбайтгача бўлган қўшимча хотира билан ишлаш имконини беради.
Intel - 80286 нинг яратилиши билан хотирани кенгайтириш имкони туғилди. Бу микромикропроцессор оддий (real mode) ва ҳимояланган (protected mode) режимларда ишлаши мумкин.
Оддий режимда у IBM PC XT каби 640 Мбайт хотира билан, ҳимояланган режимда эса 16 Мбайтгача хотира билан ишлайди.
Махсус QEMM дастурлари кенгайтирилган тезкор хотира билан ишлаш имкониятини яратди.
Мураккаб ишлар учун 16 Мбайтли, оддий ишлар учун 4-8 Мбайтли тезкор хотирадан фойдаланган мақсадга мувофиқ.
Компьютернинг дастурий таъминоти, махсус, ёрдамчи ва амалий дастурлар қўшимча хотирага жойлаштирилади. Хотиранинг бу кўриниши компьютер имкониятларининг кескин ошишига олиб келади. Қўшимча хотира қаттиқ диск юритувчиси (винчестер) деб аталувчи қурилмада сақланади. Бу хотира 8-10 млрд атрофидаги белгилардан ташкил топган ахборотларни сақлаш имконини беради.


Назорат саволлари:

1. 
   Микропроцессор нима? Унинг қисмларини айтиб ўтинг.
   
2. 
   Микропроцессорнинг асосий вазифаси нимадан иборат?
   
3. 
   Хотиранинг қандай турлари мавжуд?
   
4. 
   Тезкор ва доимий хотиранинг фарқи нимада?
   
5. 
   Маълумотнинг асосий ўлчов бирликларини айтинг.
   

2.2. МИКРОПРОЦЕССОРЛАР. МИКРОПРОЦЕССОР ТАРКИБИ ВА ВАЗИФАСИ.

Олдин айтганимиздек микропроцессор - интеллектуал ахборот тизимларнинг марказий қисми бўлиб киритиладиган дастурлар кетма-кетлиги ёрдамида интеллектуал ахборот тизимларнинг иш фаолиятини бошқариб боради. Микропроцессор арифметик-мантиқий қурилма (АМҚ) ва марказий бошқарув қурилма (МБҚ)ларнинг мажмуасидан иборат бўлиб, машина ишлашини бошқариб боради. Микропроцессорнинг таркиби: интеллектуал ахборот тизимлардаги саноқ тизимлар; қийматлар ва буйруқларнинг шакллари, буйруқлар тизими; маълумотларни адреслаш усуллари ва ҳисоблаш жараёнларининг ташкил этилиши; уларни бошқариш тамойили; назорат қилиш усуллари ваинтеллектуал ахборот тизимлар ишини диагностика қилиш билан шуғулланувчи қисмларнинг мажмуасидан иборат бўлади.

Микропроцессордаги АМҚ иккита қийматларни киритувчи каналлар (А,В) ва бир гуруҳ қийматларни чиқарувчи (F), ҳамда бошқарувчи сигналларни узатувчи беш гуруҳ каналлардан иборат бўлиб, ўттиз иккита мантиқий ва арифметик амалларни бирданига бажариш қобилиятига эга.
АМҚ таркибига: энг юқори тезкор хотира қурилмасининг қисмлари, умумий қўлланилувчи регистр УҚР ва буферли регистрлар (БР) киради. Бу регистрлар ҳам, АМҚ регистрининг разрядларига тенг ўлчамда разрядга эга бўладилар ва бир тизимга (операцион блок) n - разрядли қийматлар тармоқлари (шиналар) орқали боғланган бўлади. УҚРда қайта ишлашга мўлжаллаб қўйилган қийматлар ва уларнинг натижалари сақланади. Операцион блокда бажариладиган микробуйруқларнинг кетма-кетлиги қуйидагича:
- қийматлар шинасида жойлашган сўзларни УҚРнинг ва буфернинг ихтиёрий регистрига ёзади;
- УҚРнинг ихтиёрий регистридан сўзларни танлаб олиб қийматлар шинасига жойлаштиради;
- икки буферли регистрда жойлашган қийматлар устида 32 арифметик- мантиқий амаллардан бирини бажариб, натижани УҚРдаги бўш ўринлардан бирига ёзади.
Бундай микробуйруқлардан фойдаланиб, ҳар қандай мураккаб амалларни бажариш мумкин. Масалан, РОНдаги i - ва j - разрядлар бўйича жойлашган қийматларни ўзаро алмаштириш учун қуйидагича иш юритилади:
- РОНi регистридаги сўзни РБ1га ёзади - 1-тинтеллектуал ахборот тизимлар ;
- РОНj регистридаги сўзни РБ2 га ёзади - 2-тинтеллектуал ахборот тизимлар ;
- АМҚ га F=А деган буйруқ беради ва F ни РОНj га ёзади - 3-тинтеллектуал ахборот тизимлар ;
- АМҚ га F=В деган буйруқ беради ва F ни РОНi га ёзади - 4-тинтеллектуал ахборот тизимлар ;
Демак, ҳар бир тинтеллектуал ахборот тизимлар да 32 микробуйруқнинг бири бажарилар экан:
- РОН нинг i-адресига маълумотларни жойлаштириш;
- РОН даги маълумотлардан сўзларни танлаб қийматлар шинасига жойлаштириш;
- РБ1 га қийматлар шинасидан “сўз”ларни қабул қилиб олиш;
Бундай операцион блокларнинг катта функционал имкониятларига эга бўлишига қарамай, қуйидаги камчиликлари ҳам мавжуддир: натижанинг белгиларини ифодаловчи сигналлар мавжуд эмас (олинган натижанинг 0 га тенглиги ёки манфий ишорали эканлиги) кўрсатилмайди. Бу эса, бошқарувчи блокнинг дастурлари қайта ишлаш жараёнида “шартли ўтиш” амалини бажаришга йўл қўймайди.
Операцион блокнинг таркибига универсал регистрларни қўшиш орқали уларни имкониятларини кенгайтириш мумкин. Бу ҳолда, n-разрядли сўзларни параллел ёзиш мумкин ва уни ўнгга ва чапга суриш мумкин бўлади. Бундай регистрларни аккумулятор-регистр (АР) дейилади. Унда, АМҚда бажарилган амалларнинг натижалари йиғила бошлайди. Аккумулятор-регистрига триггер ўрнатилган бўлади. Унда сўзларнинг катта ва кичик разрядлари сақлади. Олдин бажарилган амаллар натижалари АРнинг ўнг ва чап томонига сурилиб жойлаштирилади. У асосан кўпайтириш амалини бажаришда қўлланади.
Микропроцессорни электр тармоғига улаганда, хотира қурилмасидан (ХҚ) адресли буйруқларни танлаб олиш жараёни қандай олиб борилишини кўриб чиқамиз:
Биринчи босқич. Бошланғич адрес қийматлар шинасига ўрнатилади ва ХҚ га ёзиб қўйилади.
Иккинчи босқич. ХҚ чиқиш клеммасидан адреслар АРга ёзиб қўйилади ва ташқи шина адреси орқали маълумотлар хотира қурилмасига келиб ўрнашади.
Учинчи босқич. ХҚдаги белгиланган адресдан (маълумотлар) керакли буйруқлар чақириб олинади ва шакллантириш шинаси орқали МПга ички қийматлар шинасига жўнатилади.
Тўртинчи босқич. Қийматлар шинасидан бошқарув сигнали буйруғи орқали маълумотлар буйруқли регистрларга ёзилади. Бу У21 бошқарув сигнали орқали ХҚга ёзиладиган буйруқ ўз адресини бир бирликка оширади.
Шундай қилиб, ХҚда буйруқларни танлаш жараёнлари тўхтатилади. Бундай танлаш жараёни биринчи қисм дейилади, сўнгра МП иккинчи қисм даври: буйруқларни бажариш даврига утади. Машина вақтининг иккинчи қисмида операцион блок (бошқарув сигнали орқали) ҳамма керакли микробуйруқларни бажаради. Агар бу ерда, операцион блокка (ОБ) хотира қурилмасидан бирор маълумот керак бўлса, ОБ адресли регистрлардан (қийматлар шинаси орқали) фойдаланиб ХҚ адресли кодига уни ўрнатади.
Юқоридаги амаллар бажарилгандан сўнг, машина вақтининг иккинчи даври бошланади.
ХҚдан буйруқлар танлаб олингандан сўнг, у буйруқлар бажарилишини бошқарув қурилмасига (БҚ) беради. Бошқарув қурилмаси - микропроцессорнинг бошқа қурилмаларини кетма-кет ишлатиш учун қўлланади. Буйруқлар бажарилишини бошқарувчи қурилма (БББҚ) қуйидагилардан иборат бўлади: дешифратор буйруқлари, хотира микробуйруқ қурилмалари, санагич микробуйруқ ва микробуйруқлар бажарилишини бошқарув қурилмаси.
Микробуйруқларни ишлаб чиқарувчи БББҚ кетма-кет батартиб ҳолатда бир машина тинтеллектуал ахборот тизимлар ига мос импульс сигналларини ва бошқарувчи микроамалларни ҳосил қилади. Бир машина тинтеллектуал ахборот тизимлар ида бир неча фазали синхросигналларни ишлаб чиқариш натижасида микропроцессорнинг функционал фаолияти кенгайиб боради.
Арифметик мантиқий қурилма (АМҚ) - операндлар устида арифметик ва мантиқий амалларни бажаради. У микропроцессорнинг блоклари ва тугунларини бирлашган мажмуасидан иборат бўлади. Дастур буйруқлари орқали бажариладиган амалларнинг таснифи берилади.
Арифметик мантиқий қурилмани (АМҚ) бажариладиган функциясига кўра операцион блок деб юритилади. У микроамалларни бажаради, бошқа қурилмалардан (тезкор хотира қурилмасидан) операндларни қабул қилиб олиш, уларни қайта ишлаш ва натижани бошқа қурилмага узатиш функцияларини бажаради. Турли хилдаги АМҚлар мавжуд. Операндлар устида фаолият кўрсатиш усули бўйича улар иккига бўлинади: параллел ва кетма-кет.
Сонларни тасвирлаш бўйича АМҚ: турғун ва сузувчи вергуллилардан иборат бўлади.
АМҚ ишни ташкил этиш усули бўйича иккига: синхрон ва асинхрон кўринишда бўлади.
Синхрон кўринишли АМҚ катта амалларни бажаради (қўшиш амали). Жуда оддий тузилишли схемага эга, тежамли ва фойдаланишга қулайлигига қарамай, жуда кўп машина вақтини исроф қилади. Шунинг учун улардан кўп фойдаланилмайди.
Маҳаллий бошқарувли АМҚда ҳисоблаш жараёнлари кетма-кет содир этилади: ҳозирги бажариладиган амаллар, ўзидан олдинги бажарилган амаллардан сўнг содир этилади. Бу ерда, АМҚ ва бошқа қисмлар ҳар бир амални бажариб бўлгандан сўнг, “Иш тамом” деган сигнални ишлаб чиқарадилар. Бу қурилманинг кейинги қисмларига ишлашни бошлашига буйруқ бўлади. Кейинги қисмлар “Ишни бошлаш” тўғрисида сигнал ишлаб чиқарадилар.
Ўзгарувчи иш даврига эга бўлган сигналларни ишлаб чиқувчи АМҚга асинхронли АМҚ дейилади. Улардаги сигналларнинг қийматлари бажариладиган амаллар ва кодларнинг кўринишига боғлиқ бўлади. Асинхрон АМҚларда асосий иш бажарувчи қурилмалар, маҳаллий автоном бошқарувчи блоклардир, улар ёрдамида микропроцессорнинг иш бажариш қобилияти ошади, реал вақтда фойдасиз бажариладиган ишлар (буйруқлар) миқдори камаяди.
Асинхрон АМҚларнинг асосий камчилиги - мураккаб тузилишли схемага эга эканлигидир.