1-mavzu: Zamonaviy kompyuterlarning arxitekturasining rivojlanish tendensiyasi. Kompyuter arxitekturasining rivojlanish bosqichlari, zamonaviy kompyuterlarni arxitekturasi tamoillari va klassifikatsiyasi

3. Kompyuterni tashkil etishda umumiy qarashlar

Hozirda ishlab chiqarilayotgan kompyuterlarning qurilish asoslarini o‘zida mujassam etgan dastlabki kompyuterlardan biri, bu 1952 yili Djon Fon Neyman tomonidan ishlab chiqilgan va birinchi avlod kompyuterlariga mansub bo‘lgan - IAS (Immediate Address Storage) «to‘g‘ridan-to‘g‘ri adreslanuvchi xotira» degan nomga ega kompyuter edi. Ushbu kompyuterning arxitekturasini 1.1-rasmda keltirilgan chizma asosida tushuntirish mumkin.

1.1-rasm. Fon Neyman kompyuterining tuzilish chizmasi.
Fon Neyman kompyuteri beshta asosiy qismlardan iborat edi: xotira, arifmetik-mantiqiy qurilma, boshqarish qurilmasi va ma’lumotlami kiritish-chiqarish qurilmalari. Ushbu kompyuterning xotirasi, har biri 40 bit uzunlikdagi 4096-ta so‘zlardan iborat edi. Bu 4096 x 5 bayt (40 bit = 5 x 8 bit) = 20480 bayt = 20 Kbayt hajmga ega tezkor xotira demakdir. 40 bitli har bir so‘z 20 bitli ikkita buyruqdan yoki 40 bit uzunlikdagi ishorali butun sondan iborat bo‘lishi mumkin edi. 20 bit uzunlikdagi har bir buyruqning 8 biti buyruqning xilini - ya’ni qo‘shish (ADD), ayrish (SUB), ko‘paytirish (MUL), ko‘chirib yozish (MOV) kabi buyruqlardan birini ko‘rsatsa, buyruqning qolgan 12 biti esa xotiradagi 4096 so‘zdan birini adreslash uchun xizmat qilar edi.


4. Asosiy xotira haqida asosiy tushunchalar


Asosiy xotira - kompyuteming dasturlar va ma’lumotlami saqlash uchun mojllangan komponentidir. Xotira ma’lum bir uzunlikka ega bo‘lgan axborotlarni saqlovchi yacheykalardan iborat bo‘ladi. Hozirgi kompyuterlarning xotirasi 8-bitli, ya’ni bir baytli yacheykalardan iborat bo‘lib, xotiraga ana shu baytlarning adreslari orqali murojaat qilinadi. Baytlarni guruhlarga birlashtirilib so‘zlar (rus tilida - слово) hosil qilinadi. 1, 2, 4 va 8 baytli, ya’ni 8, 16, 32 va 64-bitli yoki razryadli so‘z uzunliklariga ega kompyuterlar mavjud.

1.2-rasm. 8-razryadli so‘z uzunligiga ega 64 Kbaytli asosiy xotira.



1.3-rasm. 32-razryadga so‘z uzunligiga ega, baytlari to‘g‘ri tartibda joylashtirilgan 4 Gbaytli asosiy xotira.
Ushbu asosiy xotirada yacheykalar adreslarining qiymati 0000 dan FFFF gacha o‘zgarishi mumkin. Asosiy rasmda esa baytlar to‘g‘ri tartibda joylashtirilgan xotira chizmasi keltirilgan. Bu xildagi xotira baytlar to‘g‘ri tartibda joylashtirilgan xotira deb ataladi (rus tilida - прямой порядок следования байтов) va u SPARC oilasiga mansub protsessorlarga ega bo'lgan serverlarda ishlatiladi.
Buyruqlarni xotiradan o‘qish misolida, xotiraga murojaat qilish qanday amalga oshirilishini ko‘rib chiqamiz. 2.3-rasmda asosiy xotiraga murojaat qilish jarayoni ko‘rsatilgan.
Protsessorning IP (Instruction Pointer) yoki PC (Program Counter) deb nomlanuvchi registri, tartib bo‘yicha bajarilishi kerak bo‘lgan buyruq adresini ko‘rsatish uchun ishlatiladi. Ushbu registr buyruqlar sanagichi yo­ki buyruqlar ko‘rsatgichi deb nomlanadi. PC registrida yozilgan adres, ya’ni navbatdagi bajarilishi kerak bo‘lgan buyruqning adresi, protsessorning adres shinasi yordamida asosiy xotira bilan bog‘lanuvchi porti - adres registri orqali xotiraning, xotira adresi registriga uzatiladi. Shundan so‘ng xotiraning ma’lumotlar registriga ushbu adres bo‘yicha yozilgan ma’lumot chiqariladi. Bu ma’lumot, ma’lumotlar shinasi orqali protsessorning registrlaridan biriga, masalan akkumulyatorga, ya’ni A registriga kelib tushadi.

1.4-rasm: Asosiy xotiraga murojaat qilish jarayoni.
Zamonaviy kompyuterlarda asosiy xotiraga murojaat qilishning ikki xil rejimi mavjud (2.4-rasm):
1. Real rejim - 1 Mbayt gacha bo‘lgan asosiy xotira uchun, bu rejim kompyuter MS DOS operatsion tizimida ishlagan paytida qo‘llanilagan. Hozirda bu, MS DOS operatsion tizimini emulyatsiya qilishda ishlatiladi.

1.5-rasm. Real va himoyalangan rejimlarda asosiy xotiraning tuzilishi.
2. Himoyalangan rejim - xotira hajmi 1 Mbaytdan ko‘p bo‘lgan holda , ya’ni bu kompyuterlar Windows operatsion tizimida ishlay boshlagandan buyon qo'llanilgan rejim hisoblanadi.
Real rejimda xotiraga murojaat qilish segmentlarga murojaat qilish orqali, himoyalangan rejimda esa, sahifalarga murojaat qilish orqali amalga oshiriladi. Bitta segmentning hajmi - 64 Kbayt, sahifaning hajmi esa - 4 Kbaytga ega bo‘ladi.