Muhammad al-xorazmiy nomidagi toshkent axborot texnologiyalari universiteti “O’rnatilgan tizimlar

Mikrokontrollerlarning turlari
An'anaviy ravishda mikrokontrollerlarni uchta guruhga bo'lish mumkin: eng oddiy, o'rnatilgan va universal.
Eng oddiy mikrokontrollerlar talab qilinmagan hollarda qo'llaniladi yuqori ishlash lekin arzon narx muhim ahamiyatga ega.
Qurilmalar va jihozlarga o'rnatilgan mikrokontrollerlar yuqori ixtisoslashgan vazifalarni amalga oshirish uchun dasturlashtirilgan.
Universal mikrokontrollerlar nazorat, tartibga solish va boshqarish tizimlaridagi ko'plab vazifalarni hal qilishga qaratilgan.


Albatta, mikrokontroller hech qanday buyruqlarni bajarishga qodir emas, lekin faqat o'zi ishlab chiqilgan buyruqlar (asosiy buyruqlar to'plami), ularni tushunadi va ularni qanday hazm qilishni biladi. Buyruqlarni birlashtirib, siz deyarli har qanday dasturni yozishingiz mumkin, uning yordamida elektron qurilma aynan siz undan xohlaganingizcha ishlaydi.

Protsessor kiritish-chiqarish portlaridan turli xil ma'lumotlarni raqamlar ko'rinishida qabul qilish yoki jo'natish, ular ustida arifmetik amallarni bajarish va keyin ularni xotirada saqlash uchun foydalanadi. Protsessor, xotira va portlar o'rtasida ma'lumotlar almashinuvi simlar orqali amalga oshiriladi, ular raqamli elektronikada odatda avtobus deb ataladi (avtobuslar maqsadiga ko'ra bir necha turlarga bo'linadi). Bu mikroprotsessor tizimining umumiy g'oyasi.

Turli seriyali mikrokontrollerlarning fizik tuzilishi mutlaqo boshqacha bo'lishi mumkin, ammo ularning umumiy bazasi o'xshash bo'ladi va u quyidagi bloklardan iborat bo'ladi: RAM, ROM, ALU, taymerlar, kiritish-chiqarish portlari, registrlar, hisoblagichlar.

ROM	Faqat o'qish uchun xotira yoki faqat o'qish uchun xotira. ROMda yozilgan hamma narsa quvvat o'chirilgandan keyin ham uning ichida qoladi.
Ram	Operativ xotira MK ning ishchi xotirasi hisoblanadi. U dastur kodini bajarishning barcha oraliq natijalarini yoki tashqi sensorlardan olingan ma'lumotlarni saqlaydi.
ALU	Miya MK. Aynan u dasturni bajarish jarayonida ayiradi, qo'shadi, ko'paytiradi va ba'zan bo'linadi, birlar va nollarni taqqoslaydi.
Taymerlar	U intervallarni hisoblaydi, tetik chiqaradi va hokazo.
Hisoblagichlar	Biror narsani hisoblash kerak bo'lganda kerak.
	Har bir registr miniatyura xotira joyidir. Va odatda MKda ularning bir necha o'nlablari bor.

Mikrokontrollerlar va ularning qo'llanilishi
Ulardan foydalanish doirasi doimiy ravishda kengayib bormoqda. Mikrokontrollerlar turli mexanizmlar va qurilmalarda qo'llaniladi. Ularni qo'llashning asosiy yo'nalishlari:
Aviatsiya sanoati, Robototexnika, Sanoat uskunalari, Temir yo'l transporti, Avtomobillar, Bolalar uchun elektron o'yinchoqlar, Avtomatik to'siqlar. Svetofor, Kompyuter texnologiyasi, Avtomobil radiolari, Elektron musiqa asboblari, Aloqa vositalari, Liftni boshqarish tizimlari, Tibbiy asbob-uskunalar, Maishiy texnika.

2. Mikroprotsessorlar universal raqamli mikrosxemalar bo'lib, ularda dastur boshqaruvi ostidagi hisoblash bloki turli amallarni bajarishi mumkin. Natijada, barcha mikroprotsessorlar o'zlarining maksimal ishlashini amalga oshirilayotgan algoritmning murakkabligiga almashtirish imkonini beradi. Raqamli qurilmalarni tasniflashda mikroprotsessorlarning o'rni 1-rasmda ko'rsatilgan.
Mikroprotsessorlarning tasnifi


Biroq, mikroprotsessorlarda raqamli qurilmalarni yaratishda, hal qilinayotgan muammoning xususiyatlari mikroprotsessorlarning ma'lum bir sinfining arxitekturasiga qo'shiladi. Signallarni qayta ishlashda hal qilinishi kerak bo'lgan asosiy vazifalarni ko'rib chiqish (sxemaning analog yoki raqamli amalga oshirilishidan qat'i nazar):
• bir nechta signallarni yig'ish;
• signallar spektrini uzatish;
• signallarni filtrlash;
• signal spektrini hisoblash (tezkor Furye konvertatsiyasi);
• shovqinlarga qarshi kodlash (analog aloqa tizimlari uchun shovqinni bostirish);
• signalni shifrlash (nol va birlarni uzatishning bir xil ehtimolini shakllantirish)
Signal protsessorida faqat apparat multiplikatori emas, balki ma'lumotlar multiplikatori-akkumulyatori bo'lishi kerak. Bundan tashqari, ko'paytirish-to'plash operatsiyasi mikroprotsessorning bitta mashina tsiklida bajarilishi kerak. Shuni ta'kidlashni istardimki, ko'paytirish-to'plash operatsiyasi nafaqat filtrlash algoritmining, balki tezkor Furye konvertatsiyasining) ajralmas qismidir.
Endi signal protsessorining tezligini oshirishning yana bir usuli haqida gapiraylik. An'anaviy protsessor protsessorning operatsion blokining bir avtobusli tuzilishidan foydalanadi. Signal protsessori protsessorning operatsion blokining kamida uchta avtobusli tuzilmalaridan foydalanadi. Bu ikkita operandni bir vaqtning o'zida arifmetik-mantiqiy qurilma yoki multiplikator-akkumulyatorning kirishiga berish imkonini beradi va natija tasodifiy kirish xotirasiga yoziladi.
Yangi kompyuter texnologiyalarining rivojlanishi inson faoliyatining turli sohalariga murakkab hisoblash tizimlarini joriy etishga turtki bo'ldi. Kompyuter texnologiyalarining eng muhim dasturlaridan biri bu uzluksiz ma'lumot oqimini yaratish va qayta ishlashni boshqarish tizimlari bo'lib, ularning asosini odatda signal protsessorlari tashkil etadi. Motorola vakillarining so'zlariga ko'ra, 2000 yilda AQSh xaridorlarining 90% dan ortig'i DSP ( Digital Signal Protsessor - Raqamli Signal Protsessor) o'z ichiga olgan kamida bitta mahsulotni sotib olishadi . Elektron komponentlarning ushbu tarmog'ining yigirma yillik rivojlanishi davomida DSP ishlashi bir necha yuz MIPSga etdi va narx 90% dan oshdi, bu ularning deyarli barcha sohalarga keng tarqalishiga olib keladi.


3. Shaxsiy kompyuterlar birinchi marta ixtiro qilinganida, ularning markaziy protsessor birligi (CPU) yolg'iz qoldi va faqat bitta protsessor yadrosiga ega edi. Protsessorning o'zi yadro edi; ko'p yadroli protsessorga ega bo'lish fikri hali eshitilmagan edi. Bugungi kunda ko'p yadroli kompyuterlar, telefonlar va boshqa qurilmalarni ko'rish juda kam uchraydi - haqiqatan ham har qanday tijoratda mavjud bo'lgan har qanday kompyuterda bir nechta yadro mavjud. Ushbu yadrolar bir xil, bitta, protsessor yoki markaziy ishlov berish birligida joylashgan.
Bir nechta yadroga ega bo'lish katta afzallikdir. Faqatgina bitta yadroga ega kompyuter bir vaqtning o'zida faqat bitta vazifani bajarishi mumkin, boshqa topshiriqqa o'tishdan oldin u bajarishi kerak. Ammo ko'proq yadrolarga ega bo'lgan kompyuter bir vaqtning o'zida bir nechta vazifalarni bajarishi mumkin, bu juda ko'p ishlarni bajaradiganlar uchun foydalidir.

Ko'p yadroli protsessorlar qanday ishlashini aniq bilishdan oldin, qayta ishlash texnologiyasining tarixi haqida bir oz gaplashishimiz kerak, shundan so'ng biz ko'p yadroli protsessorlar nima qilishini malumot beraman.
Bir nechta yadroli protsessorlar qurilishidan oldin, Intel va AMD kabi odamlar va kompaniyalar bir nechta protsessorli kompyuterlarni yaratishga harakat qilishdi. Buning ma'nosi shundan iborat ediki, bir nechta protsessorli rozetkaga ega anakart kerak edi. Bu nafaqat boshqa protsessor soketiga jismoniy moslamalar kerak bo'lgani uchun qimmatroq bo'ldi, balki ikkala protsessor o'rtasida amalga oshiriladigan aloqaning kuchayishi tufayli kutish vaqtini oshirdi. Anakart ma'lumotlarning barchasini protsessorga yuborishdan ko'ra, ularni kompyuterda ikkita alohida joylarga ajratishi kerak edi. Jismoniy masofa aslida jarayon sekinroq bo'lishini anglatadi. Ushbu jarayonlarni bir nechta yadroli bitta chipga qo'yish nafaqat sayohat uchun kamroq masofani anglatishini, balki turli xil yadrolar ayniqsa og'ir ishlarni bajarish uchun resurslarni taqsimlashini anglatadi. Masalan, Intel'ning Pentium II va Pentium III chiplari ikkala versiyada ham bitta anakartda ikkita protsessor o'rnatilgan.
Ko'p tajribalardan so'ng nihoyat bir nechta yadroli protsessorlarni qurishga muvaffaq bo'ldi. Buning ma'nosi shundaki, bitta protsessorda bir nechta protsessorlar mavjud edi. Masalan, ikki yadroli protsessorda ikkita ishlov berish birligi, to'rt yadroli to'rtta va boshqalar mavjud.
Xo'sh, nima uchun kompaniyalar bir nechta yadroli protsessorlarni ishlab chiqdilar? Tezroq protsessorlarga ehtiyoj tobora ravshan bo'lmoqda, ammo bitta yadroli protsessorlarni ishlab chiqish sekinlashayotgan edi. 1980-yillardan 2000-yilgacha muhandislar qayta ishlash tezligini bir necha megagertsdan bir necha gigagertsgacha oshira oldilar. Intel va AMD kabi kompaniyalar buni tranzistorlarning hajmini qisqartirish orqali amalga oshirdilar, bu esa bir xil miqdordagi bo'shliqda ko'proq tranzistorlarga ega bo'lishiga imkon berdi va shu bilan ishlash yaxshilandi.
Ko'p yadroli protsessor vazifasi bu juda oddiy. Bir nechta yadroga ega bo'lish bir vaqtning o'zida bir nechta ishni bajarish imkonini beradi. Masalan, agar siz elektron pochta xabarlari ustida ishlayotgan bo'lsangiz, Internet-brauzeringiz bo'lsa, Excel jadvalida ishlayotgan bo'lsangiz va iTunes-da musiqa tinglayotgan bo'lsangiz, to'rt yadroli protsessor bir vaqtning o'zida bu ishlarning barchasida ishlashi mumkin. Yoki, agar foydalanuvchida darhol bajarilishi kerak bo'lgan vazifa bo'lsa, uni kichikroq, osonroq ishlarga ajratish mumkin.
Bir nechta yadrodan foydalanish nafaqat bir nechta dasturlar bilan cheklanib qolmaydi. Masalan, Google Chrome har bir yangi sahifani bir vaqtning o'zida bir nechta yadrolarning afzalliklaridan foydalanishi mumkin bo'lgan boshqa jarayon bilan ta'minlaydi. Ammo ba'zi dasturlar bitta tishli deb nomlanadi, ya'ni ular bir nechta yadrolarni ishlata olmaslik uchun yozilmagan va bunday qila olmaydi. Bu erda yana giper-tishlash boshlanadi, bu Chrome-ga bir nechta sahifani bitta "haqiqiy yadro" ga ikkita "mantiqiy yadro" ga yuborish imkonini beradi.
Ko'p yadroli protsessorlar va giper-tishli protsessorlar bilan qo'lma-qo'l yurish bu ko'p tarmoqli tushuncha. Multithreading aslida operatsion tizim uchun kodni eng asosiy shakliga yoki ipiga bo'lish va bir vaqtning o'zida turli yadrolarga tarqatish orqali bir nechta yadrolarning afzalliklaridan foydalanish qobiliyatidir. Bu, albatta, ko'p yadroli protsessorlarda bo'lgani kabi ko'p protsessorlarda ham muhimdir. Multi-tishlash bu tovushga qaraganda biroz murakkabroq, chunki operatsion tizim dasturni samarali ishlashini davom ettirish uchun kodni to'g'ri buyurtma qilishni talab qiladi.
Operatsion tizimlarning o'zlari o'zlarining jarayonlari bilan o'xshash narsalarni qilishadi - bu nafaqat amaliy dasturlar bilan cheklangan. Operatsion tizim jarayonlar - bu operatsion tizim doimo foydalanuvchi fonda bajaradigan narsalar bo'lib, foydalanuvchi buni albatta bilmaydi. Ushbu jarayonlar doimo davom etayotganligi sababli, giper-ipli va / yoki bir nechta yadrolarga ega bo'lish juda foydali bo'lishi mumkin, chunki u protsessorni ilovalarda bo'layotgan narsalar kabi boshqa narsalar bilan ishlash imkoniyatini beradi.

Xulosa:
Men ushbu mustaqil ishni bajarib yuqorida keltirilgan ma'lumotlarga asoslanib mikrokontrollerlar ular ozi nima va ularning turlari, signal protsessorlari, mikroprotsessor nima, uning xususiyatlari va uni to'g'ri ishlatish haqida va kop yadroli protsessorlar xususiyatlari, uning tarixi haqida bir qancha umumiy tasavvur hosil qila oldim deb oylayman.


Foydalanilgan adabiyotlar
1. Richard Lyons - Raqamli signalni qayta ishlash. Binom-Press, 2006 .-- 656 b.
2. Kupriyanov M. S. Matyushkin B. D. - Raqamli signalni qayta ishlash. Politexnika, 2000 .-- 592 b
3. Sergienko A.B. Raqamli signalni qayta ishlash. Piter, 2006 .-- 751 b
4. Raqamli signal protsessor Vikipediya
5. www.hozir.org
6. www.ZiyoNet.uz