O’quv uslubiy majmua

6.1. Signal protsessorlari xotirasining tashkil etilishi

Xotirani tashkil etishning an’anaviy sxemalarida (masalan, serverlar yoki personal kompyuterlar uchun) barcha eslab qoluvchi qurilmalar protsessorli, ichki va tashqi bo‘lishi mumkin. SP arxitekturasida xotira uchun muhim rol ajratilgan, chunkiSPdanisbatansekinishlovchitashqiqurimalaryo‘q. Signalprotsessorlarning asosiy xotirasi protsessor kristali ichida yig‘ilgan, shuning uchun tashqi xotira deganda tizimli platada joylashgan, chiplar ko‘rinishidagi xotira nazarda tutiladi. Protsessor buyruqlarining cheklangan soni, yuqori tezlikda ishlov berish talablari, ko‘p sonli bir tipdagi MAC (multiply-accumulate) – amallar SRIB tizimlarida xotiradan foydalanishning o‘ziga xos xususiyatlarini belgilaydi [22].

SP xotirasining tashkil etilishini yaxshiroq tushinish uchun xotirani protsessorlarning garvard arxitekurasiga asoslangan joylashtirishi ikki darajasini ko‘rib chiqishi mumkin. Protsessor kristallida buyruqlar xotirasi va ma’lumotlar xotirasi joylashtirilgan. Bu signal protsessorning ichki xotirasi. U nisbatan kichik sig‘im va yuqori ta’sirga ega. Protsessor kristalliga nisbatan tashqi xotira ancha katta sig‘im bo‘ladi, biroq kichik ta’sirga ega. Kesh-xotira ichki xotira kategoriyasiga kiradi, lekin mustaqil funksiyalarni bajaradi.
Ichki xotira – bu teskor xotira (RAM – Random Access Memory) va doimiy xotira DX – (ROM – Read Only Memory)lardan tashkil etiladi. Ular xotiraning manzillanadigan turiga kiradi, chunki yacheykalar massivi ko‘rinishida bajarilgan va istalgan yacheykaga murojaat erkin ketma-ketlikda amalga oshirilishi kerak. Manzillanadigan yacheyka mustaqil modullar ko‘rinishida tashkil etiladi, ularning har biri protsessor bilan ko‘p razryadli ichki shinalar orqali bog‘langan. Bunday qurilishikkalaoperandni birvaqtningo‘zidao‘qishvaoldinqo‘lgakiritilgannatijani yozish, ya’ni MAC – amalini amalga oshirish imkonini beradi. Ichki xotirada dasturlar, ma’lumotlar va turli konstantalar saqlanadi.
Xotirani ma’lumotlar xotirasi va dasturlar xotirasi, shuningdek turli bloklarga bo‘lish haqidagi ilgari keltirilgan fikrlar protsessorlarning ichki xotirasiga tegishli.

79
Tashqi xotiraga murojaat uchun barcha protsessorlarda umumiy shinalar komplekti

– manzil shinasi qo‘llaniladi, ular orqali zarur bo‘lganda buyruqlar va ma’lumotlar uzatiladi. Bu protsessorning tashqi chiqishlari sonini minimallashtirish va SP apparat qismini soddalashtirish talabidan kelib chiqqan. Tashqi xotira ham ichki xotira kabi TX va DX bloklariga ega bo‘lishi mumkin.
Tashqi xotira protsessorga nisbatan yacheyka va alohida qismlari faqat manzillar bo‘yicha farqlanadigan yagona xotira maydonidek ko‘rib chiqiladi. Agar protsessorda umumiy xotirani ma’lumotlar xotirasi va buyruqlar xotirasiga, shuningdek ma’lumotlar xotirasini bloklarga (masalan, ma’lumotlar xotirasi X va ma’lumotlar xotirasi Y) bo‘lish ko‘zda tutilgan bo‘lsa, tashqi xotiradagi ushbu bloklar faqat manzillar sohasi bilan farq qilishi mumkin. Ko‘rsatilgan bloklar konfiguratsiyasi foydalanuvchi tomondan aniqlanadi va odatda u yoki bu boshqarish registrlariga yoziladi.
Bitta manzilli ma’lumot shinalar komplekti bo‘lganda protsessor ishining bitta sikli davomida tashqi xotiraga faqat bitta murojaat bo‘lishi mumkin. Agar bajarilayotgan dasturga binoan ko‘proq murojaatlar talab qilinsa, buyruqlarni bajarish konveyri va navbatdagi buyruqni ishlash tutilib qolish konflekti ro‘y beradi.
Joriy buyruqlarni bajarishda, (ayniqsa konveyer usulida ishlov berishda), MAC – amallarni bajarishda kesh-xotira qo‘llaniladi. Bu buferli, manzillanmaydigan va programmist kira olmaydigan, tez ta’sir qiluvchi xotira. Kesh-xotira protsessor va tizim xotirasi o‘rtasida bufer sifatida foydalaniladi. U ichki xotiradan o‘qiladigan axborotni, eng avvalo kodlar buyruqlarini eslab qolish uchun qo‘llaniladi.
O‘qish uchun eng avvalo kesh-xotiraga murojaat bajariladi. Agar kerakli ma’lumotlar u yerda bo‘lmasa, asosiy ichki yoki tashqi xotiraga murojaat amalga oshiriladi va qo‘lga kiritilgan ma’lumotlar, shuningdek, kesh-xotiraga ham joylashtiriladi. Kesh-xotiradan foydalanishning foydasi shundaki, signallarni raqamli ishlash ko‘pchilik amaliy dasturlari siklik xarakterga ega. Asosiy dasturga birinchi murojaatdan so‘ng keshga (uning xajmi yetarlicha bo‘lsa) dasturning barcha siklik takrorlanuvchi buyruqlari tushadi, ularni bajarish uchun asosiy xotiraga
80

murojaat qilish shart emas. Kesh-xotiraning uncha katta bo‘lmagan samarasiga

“sekin” tashqi xotira dasturini saqlash uchun foydalanganda erishiladi. Kesh ko‘pincha assotsiativ tamoyil bo‘yicha ishlaydi, bunda uning yacheykasida nafaqat ma’lumotlar so‘zi, balki ushbu so‘zni asosiy xotiraga joylashtirish manzili ham joylashtiriladi va shu manzil bo‘yicha axborot izlanadi.
O‘z navbatida kesh-xotira buyruqlar va ma’lumotlar kesh bloklariga bo‘linadi. Signal protsessorlarning har xil turlari o‘rtasida ma’lumotlarni almashlashning umumiy sxemasi 6.1-rasmda keltirilgan.

Kesh buyruqlar

Ichki xotira

1 qatot 2 qator

n qator n-1 qator

Tashqi xotira

1 dastur 2 dastur

m-1 dastur
m dastur

SRIB amaliy dasturlari

Kesh ma’lumotlar

Jadvallar, malumotl ar, konstanta lar

OXQ/DХQ malumotlari va buyruqlari

ХТТМ rejimi _Tashqi bog‘lamalar

6.1-rasm. Xotira turlari o‘rtasida dastur va ma’lumotlarni ko‘chirish jarayoni.

SP ichki xotirasi kesh-buyruqlar, ma’lumotlar keshi va ma’lumotlar operativ xotira qurilmasining (OXQ) doimiy xotira qurilmasini (DXQ) o‘z ichiga oladi. Tashqi xotira tarkibiga amaliy ishlov berish daturlari, jadval ma’lumotlari, barcha
mumkin konstantalar kiradi.
81

Kesh-xotira katta uzunlikka ega satrlardan tuzilgan, har bir satr operativ xotira

so‘zlarining K uzunlikka ega, ya’ni kesh-xotiraning bitta satrida operativ xotiradan bitta ma’lumotlar bloki joylashtiriladi. Operativ xotiraning xajmi keshdagi satrlar sonidan ancha katta bo‘lganligi sababli operativ xotiraning ma’lumotlar bloki keshning bo‘sh satrida joriy rejimda joylashtiriladi. Keshning ushbu satrida operativ xotiraning qaysi bloki joylashtirilganligi to‘g‘risidagi ma’lumot kesh-xotira satrining maxsus razryadida mavjud [22].

Buyruqlar va ma’lumotlar kesh-xotirasidan tashqari ichki xotirada ma’lumotlar operativ xotirasining TX va DX buyruqlar bloki joylashtiriladi. Texnologik jihatdan ichki operativ xotirani kesh- L2 ko‘rinishida bajarish mumkin. Periferiya qurilmalaridan dastlabki ma’lumotlar ichki xotiraga to‘g‘ridan-to‘g‘ri kirish (XTK) rejimida yuklanadi.
Bajariladigan dasturlar va qo‘shimcha ma’lumotlar tashqi xotiraga periferiya uzellardan oddiy kiritish rejimida kiritiladi.
SRIB algoritmlarini bajarishda tez hisoblashlarni tashkil etish bir necha xotira bloki shinalarning rivojlangan tizimli protsessor arxitekturasini talab qiladi. Asosiy ko‘paytirish MAC – amalni bajarish uchun buyruqni va ikkita ko‘paytuvchini tanlash uchun xotiraga uch marta murojaat qilish talab qilinadi. Ko‘pchilik protsessorlarning arxitekturasi shunga yo‘naltirilgan, biroq samarali hisoblashlarni tashkil etish uchun mustaqil xotira bloklarining turi va soni emas, balki xotiraga parallel kirishni tashkil etish imkoniyati muhim hisoblanadi.

Кesh - L1

Xotirani har xil turlarini tashkil etishni keng qo‘llaniluvchi TMS signal protsessorlari misolida ko‘rib chiqamiz. ТI firmasining TMS320C30 dan boshlabumumiy manzilli xotira maydoniga ega. Ichki xotira bloklarini turli ma’lumotlar

dasturi
o‘rtasida taqsimlanishi foydalanuvchi tomonidan bajariladi, ushbu bloklarga kirish esa bir necha bor shinalar bo‘yicha amalga oshiriladi. S6000 oilasi protsessorlari (TMS 3206620x va TMS 320S640x) xotiraning murakkabroq tashkilotiga ega. Ular ajratilgan ichki dasturlar xotirasi va ma’lumotlar xotirasiga ega. Ichki dasturlar

xotirasi oddiy manzillanadigan

mumkin (6.2-rasm).

dasturlar xotirasi va dasturlar keshidek ishlashi

82

Кesh - L2

manzil
К

Ma’lumotlar

PD PA

Tashqi xotira

Protsessor

Kesh - L2 Kontrolleri
ХBM Kontrolleri

DA ST LD Ma’lumotlar
К
manzil
Tashqi qurilma

Kesh - L1 malumotlari

6.2-rasm. TMS320C62xx protsessorida xotirani tashkil etish

Kesh o‘z navbatida bir necha ish rejimiga ega. Oddiy rejim – bu protsessor va

tashqi xotira o‘rtasida dasturlar keshi. Bunda quyidagilar bajariladi: berilgan manzil bo‘yicha o‘qish keshdan amalga oshiriladi. Agar keshda kerakli axborot bo‘lmasa, ma’lumotlarni o‘qish, uni keshga yozish va protsessorga uzatish tashqi xotiradan amalga oshiriladi. Xuddi shu buyruqlarga qayta murojaat qilinganda o‘qish to‘g‘ridan-to‘g‘ri keshdan amalga oshiriladi.
Ichki xotira ikki darajali keshga ega. Keshning L1 birinchi darajasi dasturlar va ma’lumotlar uchun alohida qismlardan tashkil topadi. Ko‘rsatilgan kesh ikkita kontroller (K) bilan (dasturlar keshi va ma’lumotlar keshi uchun) boshqariladi. Protsessor dasturlar keshi bilan PD (program data) va PA (program adress) shinalari orqali bog‘langan. Protsessorning ma’lumotlar keshi bilan aloqasi DA (data adress), ST (store data) va LD (load data) shinalar komplekti orqali amalga oshiriladi. Ma’lumotlar va dasturlar uchun umumiy bo‘lgan ikkinchi darajali L2 keshi o‘z kontrolleri bilan boshqariladi. U protsessorning tashqi xotirasi bilan kengaytirilgan XBM kontrolleri va tashqi xotira interfeysi orqali bog‘lanadi. XBM kontrolleri L2
83

keshiga ma’lumotlarni turla periferiya qurilmalari, jumladan, kiritish/chiqarish

ketma-ket portlari orqali yuklash imkonini beradi.