1. Mikroprotsessor va mikroprotsessor tizimlari haqida umumiy tushuncha, asosiy xarakteristikalari

Boshqaruv mantiqi – protsessorning hamma uzellarini oʻzaro harakatini amalga oshiradi, maʻlumotlarni qayta uzatadi, protsessorni tashqi signallar bilan sinxronizatsiyalaydi va axborotni kirish, chiqishiga javob beradi. Bu texnik tomondan mikroprotsessorning «qattiq mantiq» uslubidir. Bu holda, protsessorning ish jarayoni buyruqlarni tanlash sxemasi ketma-ketlik bilan xotiradan olinadi, keyin buyruqlar bajariladi, zarur holatda esa maʻlumotlarni qayta ishlash uchun AMQ ishlatiladi. AMQ kirishiga xotiradan yoki ichki registrlardan qayta ishlangan maʻlumotlar uzatilishi mumkin. Ichki registrlar xotirasida qayta ishlanishi zarur boʻlgan manzillar kodlari saqlanishi mumkin. AMQ dagi maʻlumotlar qayta ishlovi toʻgʻrisidagi maʻlumotlarni holat registrining holatlarini oʻzgartiradi va bu toʻgʻrisida ichki xotiraga yozadi. Zarur boʻlgan holatda maʻlumot xotiradan, ichki registrdan qayta yozilishi mumkin. Ammo, mikroprotsessor tizimlari dasturchi uchun mikroprotsessor ichki holatlari tizimlari ahamiyatga ega emas. Dasturchi protsessorga «qora quti» sifatida ahamiyat berishi kerak. Bu bilan kiruvchi va boshqaruvchi kodlarni chiquvchi kodlarga oʻzgartiradi. Dasturchiga buyruqlar tizimi, protsessor ish rejimi va protsessorning tashqi qurilmalar bilan oʻzaro aloqasini bilish talab etiladi. Protsessorning ichki holati tizimi haqida esa protsessorning u yoki bu holatlarda buyruqlarni holati yoki rejimlari ishlashini bilgan holatda amalga oshirishi mumkin.
Mikroprotsessor (MP), boshqachasiga central processing unit (CPU), - dasturli boshqariladigan, axborotni qayta ishlaydigan funksional tugallangan qurilma boʻlib, u bitta yoki bir nechta katta (KIS) yoki juda katta (JKIS) integral sxemalar koʻrinishda tayyorlangan.
Mikroprotsessor quyidagi vazifalarni bajaradi:
asosiy xotiradan (AX) buyruqlarni oʻqish va deshifrlash (ochish);
• maʻlumotlarni AX dan va tashqi qurilmalar (TK) adapterlarining registrlaridan oʻqish;
• soʻrovlarni va buyruqlarni adapterlardan TQ larga xizmat koʻrsatish uchun qabul qilish va qayta ishlash;
• maʻlumotlarni qayta ishlash hamda ularni AX ga va TQ, adapterlarining registrlariga yozish;
• ShK ning barcha boshqa uzellari va bloklari uchun boshqaruvchi signallarni ishlab chiqish.
Mikroprotsessor maʻlumotlart shinasining razryadliligi ShK ning razryadliligini aniqlaydi; MP adreslar shinasini razryadliligi uning adres kengligini aniqlaydi. Adres kengligi — bu asosiy xotira yacheykalarining maksimal soni boʻlib, u bevosita mikroprotsessor tomonidan adreslanishi mumkin. Maʻlumotlar koʻrinishini oʻzgartirishning dasturiy boshqarilishi haqida umumiy tushuncha.
Birinchi RISC (Redused Instruction Set Command - qisqartirilgan toʻplamli buyruqlar tizimi) kompyuterlari yaratilgandan beri yigirma yildan ortiq vaqt oʻtganligiga qaramay, apparat taʻminoti texnologiyalarining hozirgi zamon holatini hisobga olib, ishlab chiqishning baʻzi asoslaridan hozir ham foydalansa boʻladi. Agar texnologiyalarda keskin oʻzgarish yuz bersa, barcha sharoitlar oʻzgaradi. Shuning uchun ishlab chiquvchilar har doim kompyuter komponentlari oʻrtasidagi balansga taʻsir koʻrsatishi mumkin boʻlgan ehtimoliy texnologik oʻzgarishlarni hisobga olishlari kerak.
Universal protsessorlarni ishlab chiqaruvchilar RISC tamoyillariga imkon qadar amal qilishga harakat qiladilar. Baʻzi tashqi cheklashlar, masalan, boshqa mashinalar bilan moslashuvchanlik talablari sababli vaqti-vaqti bilan kompromissga borishga toʻgʻri keladi, ammo bu – koʻpchilik ishlab chiquvchilar intiladigan maqsaddir. Quyida biz ularning baʻzilarini muhokama qilamiz.
Barcha oddiy komandalar bevosita apparat taʻminoti yordamida bajariladi. Ular mikrokomandalar tomonidan talqin qilinmaydi. Talqin qilish darajasining bartaraf etilishi koʻpgina komandalarning yuqori tezlikda bajarilishini taʻminlaydi. CISC(Complex Instruction Set Command - toʻliq toʻplamli buyruqlar tizimi) tipidagi kompyuterlarda yanada murakkab komandalar keyinchalik mikrokomandalar ketma-ketligi sifatida bajariladigan bir necha qismlarga boʻlinishi mumkin.
Bu qoʻshimcha operatsiya mashinaning ishlash tezligini kamaytiradi, ammo u kam uchraydigan komandalar uchun qoʻllanishi mumkin. Registrlarning soni koʻp boʻlishi kerak. Xotiraga murojaat etish ancha sekinlik bilan amalga oshirilishi sababli, kompyuterda registrlar soni koʻp boʻlishi kerak (kamida 32 ta). Agar soʻz qachondir xotiradan chaqirilgan boʻlsa, registrlarning soni koʻp boʻlganligi uchun u kerak boʻlgunicha registrda boʻlishi kerak. Soʻzning registrdan xotirga qaytarilishi va bu soʻzning registrga yangidan yuklanishi nomaqbul. Ortiqcha koʻchirishlardan halos boʻlishning eng yaxshi usuli – yetarlicha miqdordagi registrlarning boʻlishi.
Komandalar darajasidagi parallelik.Kompyuterlarni ishlab chiquvchilar mashinalarning unumdorligini yaxshilashga intilmoqdalar. Protsessorlarni tezroq ishlashga majbur qiluvchi usullardan biri – ularning tezligini oshirish, ammo ayni vaqtda muayyan tarixiy davr bilan bogʻliq texnologik cheklashlar mavjud. Shu sababli koʻpgina ishlab chiquvchilar protsessorning ushbu ishlash tezligida yaxshiroq unumdorlikka erishish uchun parallellik (bir vaqtning oʻzida ikki yoki undan ortiq operatsiyalarni bajarishdan) tamoyilidan foydalanadilar.
Parallellikning ikkita asosiy shakllari mavjud: komandalar darajasidagi parallelizm va protsessorlar darajasidagi parallelizm. Birinchi holatda parallellik alohida komandalar doirasida amalga oshiriladi va sekundiga koʻp miqdordagi komandalarning bajarilishini taʻminlaydi. Ikkinchi holatda bir vaqtning oʻzida bir vazifa ustida bir nechta protsessorlar ishlaydi. Har bir yondashuv oʻz afzalliklariga ega. Konveyerlar. Koʻp yillardan beri maʻlumki, komandalarni yuqori tezlik bilan bajarish yoʻlidagi asosiy toʻsiq ularni xotiradan chaqirish hisoblanadi. Bu muammoni hal qilish uchun ishlab chiquvchilar komandalar kerakli vaqtda mavjud boʻlishi uchun komandani xotiradan oldinroq chaqirish vositasini oʻylab topdilar. Bu komandalarni