7 laboratoriya mavzusi. Processorlarning ishlash prinsipi, turlari va strukturasi

7 - laboratoriya mavzusi. Processorlarning ishlash prinsipi, turlari va strukturasi
Simvolik protsessor - Sun'iy intellekt tizimlarida qo'llaniladigan va Lisp tilida yozilgan "ramzli manipulyatsiya" deb ataladigan dasturlarni bajarish uchun yaratilgan protsessor yoki unga asoslangan kompyuter. Ayrim belgilar protsessorlari Prologda yozilgan dasturlar bilan ham ishlay oladi.
Raqamli signal protsessor - DSP - Raqamli signallarni samarali qayta ishlash (DSP) uchun mo'ljallangan protsessor shaxsiy kompyuterning hisoblash imkoniyatlarini oshiradi. Strukturaviy jihatdan u qoʻshimcha DSP platasi koʻrinishida amalga oshiriladi (“tezlashtirish platasi” atamasi ham qoʻllaniladi).U tasvirni qayta ishlash, kompyuter grafikasi, ovoz kartalari, faks mashinalari, modemlar, uyali telefonlar, raqamli kameralar va boshqalarda qoʻllaniladi. videokameralar, shuningdek, ilmiy-texnik hisob-kitoblarda va boshqalarda DSP algoritmlari.
Analog kirish/chiqish modullari bilan birgalikda DSP ni shaxsiy kompyuterga o'rnatish akustika, gidroakustika, radar, radionavigatsiya, tibbiyot, geofizika, televidenie va radioeshittirish, tebranish diagnostikasi va boshqalarda amaliy muammolarni hal qilishga imkon beradi. Multimedia tizimlariga raqamli signal protsessorlari ham kiritilishi mumkin. Raqamli signallarni qayta ishlash tizimlari (odatda) yuqori darajada ixtisoslashgan va kichik partiyalarda yoki bitta nusxada muayyan vazifalar uchun ishlab chiqariladi.
Dastur buyruqlarini bajaradigan va uning boshqa tugunlarining harakatlarini boshqaruvchi kompyuterning asosiy ishchi elementi. Protsessorning asosiy komponentlari quyidagilardir: arifmetik mantiq birligi (ALU), boshqaruv bloki (ko'rsatma bloki), yuqori tezlikda faqat o'qish uchun ("o'chirilmaydigan") xotira (ROMga qarang) va ularning registrlari - funktsional yo'naltirilgan xotira hujayralari - shu jumladan registr buyruqlari, yig'uvchi registr va ketma-ket boshqaruv registrlari.
Katta miqyosli yoki o'ta keng ko'lamli integral sxemada (LSI va VLSI) ishlab chiqarilgan markaziy protsessor. Mikroprotsessor (MP) - bu dasturning bajarilishini amalga oshiradigan va boshqa shaxsiy kompyuter komponentlari va qurilmalarining ishlashini boshqaruvchi qurilma. Uning xarakteristikalari shaxsiy kompyuterlarning amaliy foydalanish imkoniyatlari va sohalarini, shuningdek, ularning texnik muvofiqligini belgilaydi.
Intel tomonidan ishlab chiqarilgan dunyodagi eng keng tarqalgan MP modellarida - INTegrated Electronics Corp. (AQSh) va IBM PC tipidagi shaxsiy kompyuterlarda, shuningdek, ular bilan mos keladigan boshqa kompaniyalarning shaxsiy kompyuterlarida qo'llaniladigan belgilar qo'llaniladi: 8086, 8088 - IBM PC/XT sinfidagi birinchi shaxsiy kompyuterlar uchun va 80286, 80386, 80486 - IBM PC/AT sinfidagi mashinalar uchun. Intel mikroprotsessorlarining markasi va modelini ko'rsatishda birinchi ikkita raqam ko'pincha o'tkazib yuboriladi va oxirgi raqamlar quyidagi shaklda beriladi: 286, 386, 486 yoki i286, i386, i486.
Ushbu Intel MP modellari seriyasi (adabiyotda unga nisbatan "Intel x86 oilasi" belgisi ham qo'llaniladi) ularni chiqarish ketma-ketligi, shuningdek, mahsuldorlik va narxning oshishi bilan tavsiflanadi. Yuqoridagilar Intel mikroprotsessorli modellarining keyingi nashrlariga ham tegishli: Pentium, Pentium Pro yoki P6 (eski nomi) va Pentium II.
80386 gacha bo'lgan Intel seriyali MP modellari 16 bitli edi (8 bitli MP 8088 modelidan tashqari), 80386 modelidan boshlab 64 bitli ma'lumotlar avtobuslaridan foydalanishga o'tish bilan 32 bitli MPlar ishlab chiqarila boshlandi ( pastga qarang) Pentium modelidan boshlab (bu deputatlardagi registrlar 32 bitli bo'lib qoldi).
Kirish/chiqish modullari bilan birgalikda DSP ni shaxsiy kompyuterga o'rnatish akustika, gidroakustika, radar, radionavigatsiya, tibbiyot, geofizika, televidenie va radioeshittirish, tebranish diagnostikasi va boshqalarda amaliy muammolarni hal qilishga imkon beradi. Multimedia tizimlariga raqamli signal protsessorlari ham kiritilishi mumkin. Raqamli signallarni qayta ishlash tizimlari (odatda) yuqori darajada ixtisoslashgan va kichik partiyalarda yoki bitta nusxada muayyan vazifalar uchun ishlab chiqariladi.
Zamonaviy kompyuter tizimlari uchun bunday ushlanish ko‘plik qiladi. Shuning uchun avval AMD, keyin esa Intel korporatsiyasi xotira kontrollerini protsessor kristaliga joylashtirdi. Tuzilishning bu tamoyilida protsessor xotira bilan bevosita ishlaydi. Bu esa o‘z o‘rnida tizimning umumiy unumdorligini oshiradi. Tizimli platan ing protsessorning arxitekturasiga bog‘liq bo‘lgan boshqa variantlari ham mavjuddir. Masalan, oxirgi vaqtda grafik nimtizimning ishlash tezligini oshirish uchun videokartaning interfeysini (PCI-E uchun) chipsetdan protsessor kristaliga joylashtirilgan varianti keng tarqaldi. Buyruqlarini bajaradigan va uning boshqa tugunlarining harakatlarini boshqaruvchi kompyuterning asosiy ishchi elementi. Protsessorning asosiy komponentlari quyidagilardir: arifmetik mantiq birligi (ALU), boshqaruv bloki (ko'rsatma bloki), yuqori tezlikda faqat o'qish uchun ("o'chirilmaydigan") xotira (ROMga qarang) va ularning registrlari - funktsional yo'naltirilgan xotira hujayralari - shu jumladan registr buyruqlari, yig'uvchi registr va ketma-ket boshqaruv registrlari.

Adabiyotlar:

https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&opi=89978449&url=https://www.gpntb.ru/win/book/3/Doc6.HTML&ved=2ahUKEwjGkL-T66aCAxVTVfEDHZruCJMQFnoECBMQAQ&usg=AOvVaw0EbMU3kaKFZ4TyaAe85Cqw
8 - labaoratoriya mavzusi. MP vasirtqi apparatlar orasidagi axborot almashish turlari

Dastur tomonidan boshqariladigan ma'lumotlarni uzatish, ma'lumotlar almashinuvi boshlanishi kerak bo'lgan vaqt ish dasturining borishi bilan belgilanadi ("kirish", "chiqish" buyruqlari);

Ma'lumotlar almashinuvining boshlanishi uzilish so'rovini hosil qiluvchi kompyuterning ishlashi bilan aniqlanganda uzilishlardan foydalanish. Uzilish so'rovi paydo bo'lganda, MPS joriy dasturni bajarishni vaqtincha to'xtatadi va dasturiy ta'minotni ishga tushiradi. ma'lumotlar almashinuvini boshqarish uchun maxsus mo'ljallangan;
To'g'ridan-to'g'ri xotiraga kirish (DMA). Ushbu rejim ma'lumotni tashqi xotiradan (kompyuterdan) asosiyga o'tkazish zarur bo'lganda ishlatiladi. Bunda MP o'zini avtobuslardan uzib qo'yadi, buning natijasida tashqi xotira asosiy xotiraga bevosita kirish imkoniyatiga ega bo'ladi.
Dasturiy ta'minot bilan boshqariladigan ma'lumotlarni uzatish - bu almashinuvni boshlash uchun bir yoki bir nechta maxsus buyruqlar qo'llanilganda, MP va xost o'rtasida ma'lumotlar almashinuvi. VU (1,2,...) "ularning" VU manzilini aniqlash va uni MP avtobuslari bilan muvofiqlashtirish uchun mo'ljallangan interfeys bloklari orqali manzil shinasiga ulanadi.
MP xostga oddiy PL sifatida yoki dasturiy ta'minot bilan boshqariladigan ma'lumotlarni uzatish amalga oshirilayotganligini ko'rsatuvchi maxsus signallar yordamida murojaat qilinadi. Ayirboshlashning bu usuli oddiy va juda tezdir, chunki boshqaruv MP tomonidan kompyuterning tayyorligini hisobga olmagan holda amalga oshiriladi.
Ammo shuni ta'kidlash kerakki, ma'lumotlar almashinuvi jarayonida MP ning harakatlari faqat kiritish-chiqarish operatsiyalariga qisqartiriladi, ular orasidagi intervalda u hech qanday foydali amallarni bajarmasdan tashqi qurilmalardan signallarni kutadi. Bu MP ning funksiyalarini sezilarli darajada cheklaydi va MPAS samaradorligini sezilarli darajada pasaytiradi.Bundan tashqari, xostning iltimosiga binoan bunday almashinuvni boshlash mumkin emas.
Dasturning uzilishini uzatish - bu MPning tashqi hodisaga javoban ish dasturini (RP) to'xtatish va ushbu hodisani boshqarish uchun maxsus ishlab chiqilgan boshqa dasturni - uzilishlar xizmati dasturini (IPR) bajarish qobiliyatidir. Bunday holatlar real vaqt rejimida, real ob'ektlar va jarayonlar, aloqa kanallari, turli tezlikdagi kompyuterlar va boshqalar bilan ishlaydigan MAS uchun keng tarqalgan.
Portning tayyorligi uzilishidan foydalanish uning holati bo'yicha davriy so'rovni yoqish imkonini beradi. Bunday holda, MP boshqa funktsiyalarni bajarish uchun ozod qilinadi va, xususan, u boshqa portni egallashi mumkin.
RP uzilishi pastki dasturga o'tishga o'xshaydi, farqi shundaki, u dasturdagi buyruq bilan emas, balki tashqi qurilma tomonidan boshqaruv chiziqlari bo'ylab MPga signal yuboradi. Ushbu signal uzilish so'rovi deb ataladi, agar u ma'lumotni kiritish uchun tayyor bo'lsa yoki MPS dan yuborilgan so'rov signaliga javoban, agar MPS ishlashi davomida ma'lumot kiritish yoki chiqarish zarur bo'lsa, to'g'ridan-to'g'ri tashqi qurilma tomonidan ishlab chiqariladi.
Xuddi pastki dastur singari, PROP ham xotirada (ko'pincha ROMda) joylashgan bo'lib, boshqaruvni o'tkazish kerak bo'lgan PL xotira katagidan boshlab. Odatda bir nechta PROPlar mavjud, ularning soni qurilmalarning xilma-xilligini va ular bilan ma'lumot almashish usullarini aniqlaydi.
To'xtash so'rovini aniqlab, MP RPning bajarilishini kechiktiradi va PROPni bajarishni boshlaydi, bu odatda qaytish buyrug'i bilan tugaydi va uzilgan RPni bajarishni davom ettirish uchun boshqaruvni o'tkazadi. Ko'pincha MP uzilishlarni ma'lum vaqt oralig'ida (masalan, dasturiy jihatdan) bloklash (taqiqlash) qobiliyatiga ega bo'lib, u yoki bu sabablarga ko'ra ularni qayta ishlash amaliy emas. Agar uzilishlar o'chirilgan bo'lsa, kiruvchi uzilish so'rovlari e'tiborga olinmaydi.
Uzilish so'rovi paydo bo'lganda, MPS joriy dasturni bajarishni vaqtincha to'xtatadi va dasturiy ta'minotni ishga tushiradi. ma'lumotlar almashinuvini boshqarish uchun maxsus mo'ljallangan.
Ushbu rejim ma'lumotni tashqi xotiradan (kompyuterdan) asosiyga o'tkazish zarur bo'lganda ishlatiladi. Bunda MP o'zini avtobuslardan uzib qo'yadi, buning natijasida tashqi xotira asosiy xotiraga bevosita kirish imkoniyatiga ega bo'ladi.
MP va xost o'rtasida ma'lumotlar almashinuvi. VU (1,2,...) "ularning" VU manzilini aniqlash va uni MP avtobuslari bilan muvofiqlashtirish uchun mo'ljallangan interfeys bloklari orqali manzil shinasiga ulanadi.
Ayirboshlashning bu usuli oddiy va juda tezdir, chunki boshqaruv MP tomonidan kompyuterning tayyorligini hisobga olmagan holda amalga oshiriladi.

Adabiyotlar:

David A. Patterson, John L. Hennessy. Computer Architecture: A Quantitative Approach, 5th Edition. — Morgan Kaufmann, 2011. — 856 p. — ISBN 012383872X. (англ.) — Глава 3, стр.148-247

9 - laboratoriya mavzusi. Buyruqlar va prpcessorlar yuzasidagi parallellik

1999 yildan 2005 yilgacha AMD va Intel ommaviy iste'molchi va server bozorlari uchun tobora kuchayib borayotgan mikroprotsessorlarni ishlab chiqarish uchun kuchli raqobatlashdilar. Ushbu davrda chiqarilgan protsessorlarda ikkala kompaniya ham ko'rsatmalar darajasidagi parallelizmdan foydalanish usullarini faol ravishda takomillashtirdilar. Jarayon texnologiyasini qisqartirish protsessor substratiga yanada murakkab va samarali superskalar quvurlarni qurishda foydalanish uchun ko'proq tranzistorlarni joylashtirish imkonini berdi.

Ikkala kompaniya ham protsessorlarning soat tezligini oshirdi ("gigahertz poygasi" deb ataladi). Masalan, NetBurst arxitekturasida Intel hiso blash quvurining bosqichlarini oshirib, Pentium 4 Prescott-dagi ularning sonini 31 taga etkazdi, bu maksimal chastotalarga erishish imkonini berdi, lekin oddiy kod uchun (maxsus Pentium 4 uchun optimallashtirilmagan) u IPC [en] ni shunchalik kamaytirdiki, bu protsessorlar unumdorligi jihatidan Athlon 64 protsessorlaridan ancha past soat chastotasiga ega edi.
2005 yil oxiriga kelib, bu usullar va usullarning barchasi o'z-o'zidan tuga boshlagani ma'lum bo'ldi. Dennardning masshtab qonuni endi ishlamaydi. Tranzistorlar sonining doimiy o'sishi bilan protsessorlarning ishlashi biroz oshdi, lekin shu bilan birga protsessorlarning quvvat sarfi va ularning issiqlik tarqalishi ortib, arzon issiqlik tarqalish tizimlarining cheklovlariga yaqinlashdi (quvvat shifti, quvvat devori).
2005 yil oxiridan boshlab soat tezligining o'sishi va bitta ipli ishlash sezilarli darajada sekinlashdi va mikroprotsessor sanoati parallelizmning boshqa darajalariga, ya'ni ko'p ishlov berishda, ko'p yadroli va ko'p protsessorlarda amalga oshirilgan ip va vazifa darajasidagi parallelizmga o'tishni boshladi. apparat ko'p tarmoqli. Bu o'z navbatida dasturlash yondashuvlariga ta'sir qildi.
1999 yildan 2005 yilgacha AMD va Intel ommaviy iste'molchi va server bozorlari uchun tobora kuchayib borayotgan mikroprotsessorlarni ishlab chiqarish uchun kuchli raqobatlashdilar. Ushbu davrda chiqarilgan protsessorlarda ikkala kompaniya ham ko'rsatmalar darajasidagi parallelizmdan foydalanish usullarini faol ravishda takomillashtirdilar. Jarayon texnologiyasini qisqartirish protsessor substratiga yanada murakkab va samarali superskalar quvurlarni qurishda foydalanish uchun ko'proq tranzistorlarni joylashtirish imkonini berdi.
Ikkala kompaniya ham protsessorlarning soat tezligini oshirdi ("gigahertz poygasi" deb ataladi). Masalan, NetBurst arxitekturasida Intel hisoblash quvurining bosqichlarini oshirib, Pentium 4 Prescott-dagi ularning sonini 31 taga etkazdi, bu maksimal chastotalarga erishish imkonini berdi, lekin oddiy kod uchun (maxsus Pentium 4 uchun optimallashtirilmagan) u IPC [en] ni shunchalik kamaytirdiki, bu protsessorlar unumdorligi jihatidan Athlon 64 protsessorlaridan ancha past soat chastotasiga ega edi.
2005 yil oxiriga kelib, bu usullar va usullarning barchasi o'z-o'zidan tuga boshlagani ma'lum bo'ldi. Dennardning masshtab qonuni endi ishlamaydi. Tranzistorlar sonining doimiy o'sishi bilan protsessorlarning ishlashi biroz oshdi, lekin shu bilan birga protsessorlarning quvvat sarfi va ularning issiqlik tarqalishi ortib, arzon issiqlik tarqalish tizimlarining cheklovlariga yaqinlashdi (quvvat shifti, quvvat devori).
2005 yil oxiridan boshlab soat tezligining o'sishi va bitta ipli ishlash sezilarli darajada sekinlashdi va mikroprotsessor sanoati parallelizmning boshqa darajalariga, ya'ni ko'p ishlov berishda, ko'p yadroli va ko'p protsessorlarda amalga oshirilgan ip va vazifa darajasidagi parallelizmga o'tishni boshladi. apparat ko'p tarmoqli. Bu o'z navbatida dasturlash yondashuvlariga ta'sir qildi.
Ma'lumotlar parallelligi. Funktsional parallellik. Agar da muayyan muammoni hal qilishda protsessorlar xuddi shunday ishlaydi hisob-kitoblar ketma-ketligi, lekin turli ma'lumotlardan foydalangan holda, keyin biz gaplashamiz ma'lumotlar parallelligi. Masalan, ma'lumotlar bazasini qidirishda har bir protsessor ma'lumotlar bazasining o'z qismi bilan ishlashi mumkin. Agar protsessorlar bir xil vazifaning turli vazifalarini bajarish, turli funktsiyalarni bajarish, keyin funktsional parallelizm haqida gapiring. Biz asosan ko'rib chiqamiz ma'lumotlar parallelligi.
Operatsion ma'lumotlarini quvurlarni qayta ishlash (quvur parallelligi operatsiya darajasida). Operatsiya mikro-operatsiyalarga bo'linsin. Keling, tartibga keltiraylik mikrooperatsiyalarni bajarish tartibida va har bir bajarish uchun biz tanlaymiz qurilmaning alohida qismi. Vaqtning birinchi daqiqasida kirish ma'lumotlari birinchi qismda qayta ishlash uchun qabul qilinadi. Birinchisini tugatgandan so'ng mikrooperatsiyalar, birinchi qism o'z ishining natijalarini ikkinchi qismga uzatadi va o'zi yangi ma'lumotlarni oladi. Kirish argumentlari barcha bosqichlardan o'tganda ishlov berish, operatsiya natijasi qurilmaning chiqishida paydo bo'ladi. Shunday qilib, funktsional parallellik amalga oshiriladi. Har bir qism qurilma konveyer bosqichi deb ataladi va bosqichlarning umumiy soni uzunlik deb ataladi konveyer ishlashi nazarda tutiladi.
1999 yildan 2005 yilgacha AMD va Intel ommaviy iste'molchi va server bozorlari uchun tobora kuchayib borayotgan mikroprotsessorlarni ishlab chiqarish uchun kuchli raqobatlashdilar. Ushbu davrda chiqarilgan protsessorlarda ikkala kompaniya ham ko'rsatmalar darajasidagi parallelizmdan foydalanish usullarini faol ravishda takomillashtirdilar. Jarayon texnologiyasini qisqartirish protsessor substratiga yanada murakkab va samarali superskalar quvurlarni qurishda foydalanish uchun ko'proq tranzistorlarni joylashtirish imkonini berdi.
Ikkala kompaniya ham protsessorlarning soat tezligini oshirdi ("gigahertz poygasi" deb ataladi). Masalan, NetBurst arxitekturasida Intel hisoblash quvurining bosqichlarini oshirib, Pentium 4 Prescott-dagi ularning sonini 31 taga etkazdi, bu maksimal chastotalarga erishish imkonini berdi, lekin oddiy kod uchun (maxsus Pentium 4 uchun optimallashtirilmagan) u IPC [en] ni shunchalik kamaytirdiki, bu protsessorlar unumdorligi jihatidan Athlon 64 protsessorlaridan ancha past soat chastotasiga ega edi.
2005 yil oxiriga kelib, bu usullar va usullarning barchasi o'z-o'zidan tuga boshlagani ma'lum bo'ldi. Dennardning masshtab qonuni endi ishlamaydi. Tranzistorlar sonining doimiy o'sishi bilan protsessorlarning ishlashi biroz oshdi, lekin shu bilan birga protsessorlarning quvvat sarfi va ularning issiqlik tarqalishi ortib, arzon issiqlik tarqalish tizimlarining cheklovlariga yaqinlashdi (quvvat shifti, quvvat devori).
2005 yil oxiridan boshlab soat tezligining o'sishi va bitta ipli ishlash sezilarli darajada sekinlashdi va mikroprotsessor sanoati parallelizmning boshqa darajalariga, ya'ni ko'p ishlov berishda, ko'p yadroli va ko'p protsessorlarda amalga oshirilgan ip va vazifa darajasidagi parallelizmga o'tishni boshladi. apparat ko'p tarmoqli. Bu o'z navbatida dasturlash yondashuvlariga ta'sir qildi.
Ma'lumotlar parallelligi. Funktsional parallellik. Agar da muayyan muammoni hal qilishda protsessorlar xuddi shunday ishlaydi hisob-kitoblar ketma-ketligi, lekin turli ma'lumotlardan foydalangan holda, keyin biz gaplashamiz ma'lumotlar parallelligi. Masalan, ma'lumotlar bazasini qidirishda har bir protsessor ma'lumotlar bazasining o'z qismi bilan ishlashi mumkin. Agar protsessorlar bir xil vazifaning turli vazifalarini bajarish, turli funktsiyalarni bajarish, keyin funktsional parallelizm haqida gapiring. Biz asosan ko'rib chiqamiz ma'lumotlar parallelligi.

Adabiyotlar:

1. Антонов А.С. Технологии параллельного программирования MPI и

OpenMP: Учеб. пособие. Предисл.: В.А.Садовничий.-М.: Издательство
Московского университета, 2012.
10 - laboratoriya mavzusi. Asosiy xotira. Triggerlar. Kesh xotira. Xotira xarakteristikalari

Protsessor unumdorligini oshiradigan muhim omillardan biri bu kesh xotirasining mavjudligi, aniqrog'i uning hajmi, kirish tezligi va darajalar o'rtasida taqsimlanishi.

Ancha vaqtdan beri deyarli barcha protsessorlar ushbu turdagi xotira bilan jihozlangan, bu uning mavjudligi foydaliligini yana bir bor isbotlaydi. Ushbu maqolada biz protsessorning juda muhim xarakteristikasi sifatida kesh xotirasining tuzilishi, darajalari va amaliy maqsadi haqida gapiramiz.
Kesh-xotira - bu protsessor tomonidan tez-tez foydalaniladigan ma'lumotlarni vaqtincha saqlash uchun ishlatiladigan o'ta tezkor xotira. Xotiraning bu turini qisqacha ta'riflashimiz mumkin.
Kesh-xotira flip-floplarda qurilgan bo'lib, ular o'z navbatida tranzistorlardan iborat. Transistorlar guruhi operativ xotirani tashkil etuvchi bir xil kondansatkichlarga qaraganda ancha ko'p joy egallaydi. Bu ishlab chiqarishda ko'plab qiyinchiliklarni, shuningdek hajmdagi cheklovlarni keltirib chiqaradi. Shuning uchun kesh xotirasi juda qimmat xotira bo'lib, unchalik katta bo'lmagan hajmga ega. Ammo bu strukturadan bunday xotiraning asosiy afzalligi - tezlik paydo bo'ladi. Flip-floplar regeneratsiyaga muhtoj emasligi va ular yig'iladigan eshikning kechikish vaqti kichik bo'lgani uchun, flip-flopni bir holatdan ikkinchisiga o'tkazish vaqti juda tez sodir bo'ladi. Bu kesh xotiraning zamonaviy protsessorlar bilan bir xil chastotalarda ishlashiga imkon beradi.
Bundan tashqari, muhim omil kesh xotirasini joylashtirishdir. U protsessor chipining o'zida joylashgan bo'lib, u kirish vaqtini sezilarli darajada kamaytiradi. Ilgari, ba'zi darajadagi kesh xotirasi protsessor chipidan tashqarida, anakartning biron bir joyida maxsus SRAM chipida joylashgan edi. Endi deyarli barcha protsessorlar protsessor chipida joylashgan kesh xotirasiga ega.
Zamonaviy protsessorlar ko'pincha 2 yoki 3 darajadan iborat kesh bilan jihozlangan. Albatta, istisnolar bor, lekin bu ko'pincha shunday bo'ladi.
Birinchi darajali kesh (L1) protsessor yadrosi bilan bevosita ishlaydigan eng tez kesh xotirasi darajasidir.Ushbu qattiq o'zaro ta'sir tufayli bu daraja eng qisqa kirish vaqtiga ega va protsessorga yaqin chastotalarda ishlaydi. Bu protsessor va ikkinchi darajali kesh o'rtasidagi buferdir.
Biz yuqori unumli Intel Core i7-3770K protsessoridagi hajmlarni ko'rib chiqamiz. Ushbu protsessor 4x32 KB L1 kesh 4 x 32 KB = 128 KB bilan jihozlangan. (har bir yadro uchun 32 KB)
Ikkinchi darajali kesh (L2) - ikkinchi daraja birinchisidan kattaroq, ammo buning natijasida pastroq "tezlik xususiyatlari" mavjud. Shunga ko'ra, u L1 va L3 darajalari o'rtasida bufer bo'lib xizmat qiladi. Agar biz Core i7-3770 K misolimizga yana qarasak, L2 kesh xotirasi hajmi 4x256 KB = 1 MB.
Uchinchi darajali kesh (L3) - uchinchi daraja, yana oldingi ikkitasiga qaraganda sekinroq. Ammo u hali ham RAMdan ancha tezroq. i7-3770K da L3 kesh hajmi 8 MB. Agar oldingi ikki daraja har bir yadro tomonidan taqsimlangan bo'lsa, unda bu daraja butun protsessor uchun umumiydir. Ko'rsatkich juda mustahkam, ammo haddan tashqari emas. Masalan, i7-3960X kabi Extreme seriyali protsessorlar uchun bu 15 MB, ba'zi yangi Xeon protsessorlari uchun esa 20 dan ortiq.
Asosiy xotira
Kompyuter xotirasi (axborot saqlash qurilmasi, saqlash qurilmasi) - kompyuterning bir qismi, ma'lum vaqt davomida hisoblash tizimlarida ishlatiladigan ma'lumotlarni saqlash uchun jismoniy qurilma yoki vosita. Xotira va markaziy protsessor 1940-yillardan beri kompyuterning doimiy qismi bo'lib kelgan. Hisoblash qurilmalaridagi xotira ierarxik tuzilishga ega va odatda har xil xususiyatlarga ega bo'lgan bir nechta saqlash qurilmalaridan foydalanishni o'z ichiga oladi.

1980. 
      yillardan 44 MB qattiq disk va 2000-yillardan 2 GB CompactFlash.
      

Модуль оперативной памяти DRAM, вставленный в материнскую плату.



Устройство хранения информации на флеш-памяти.
Asosiy xotira kompyuter hisoblanadi xotira to'g'ridan-to'g'ri protsessor tomonidan kirish mumkin. Bunga bir nechta turlari kiradi xotira , masalan, protsessor keshi va tizim ROM. Ram , yoki tasodifiy kirish xotira , bir yoki bir nechtadan iborat xotira kompyuter ishlayotgan vaqtda ma'lumotlarni vaqtincha saqlaydigan modullar.
Asosiy xotira kompyuter hisoblanadi xotira protsessor yoki kompyuter birinchi yoki to'g'ridan-to'g'ri kirishga kirishadi.
Shaxsiy kompyuterlarda "xotira" ko'pincha xotira turlaridan birini - shaxsiy kompyuterning operativ xotirasi sifatida ishlatiladigan dinamik tasodifiy kirish xotirasini (DRAM) anglatadi.

Adabiyorlar:

Айен Синклер. Память // Словарь компьютерных терминов = Dictionary of Personal Computing / Пер. с англ. А. Помогайбо. — М.: Вече, АСТ, 1996. — 177 с. — ISBN 5-7141-0309-2.

11 - laboratoriya mavzusi. Xotira modullari. Registrlar. Buyruqlar

Markaziy protsessor ichida oraliq natijalarni va ba'zi boshqaruv buyruqlarini saqlash uchun kichik tezkor xotira mavjud. Ushbu xotira bir nechta registrlardan iborat bo'lib, ularning har biri o'ziga xos funktsiyani bajaradi.

Registr xotirasi - bu kompyuter operativ xotirasining bir turi bo'lib, uning modullarida xotira chiplari va tizim xotirasi boshqaruvchisi o'rtasidagi registr mavjud.
Registrlar turlari:
1. Xotira registrlari. Kompyuterning operativ xotirasi faqat axborotni saqlash uchun xizmat qiluvchi xotira registrlari to'plami sifatida yaratilgan. Bitta registr o'z manziliga ega bo'lgan bitta xotira katakchasini hosil qiladi. Agar registrda n ta flip-flop bo'lsa, u holda n ta ma'lumotni saqlash mumkin.
Dastur hisoblagichi protsessorni boshqarish moslamasining (CU) reestri bo'lib, u operativ xotirada joylashgan hozirda bajarilayotgan buyruqning manzilini saqlaydi.
Buyruqlar registri - CU registri, hozirda bajarilayotgan dastur tomonidan talab qilinadigan ma'lumotlar saqlanadigan katak manzilini hisoblash uchun ishlatiladi.
Bayroq registri protsessor tomonidan bajarilgan oxirgi buyruq haqidagi ma'lumotlarni saqlaydigan CU registridir.
Odatiy fon Neyman protsessorining ma'lumotlar yo'lining ichki tuzilishi rasmda ko'rsatilgan. Ma'lumotlar yo'li registrlardan (odatda 1 dan 32 gacha), arifmetik mantiq birligidan (ALU) va bir nechta bog'lovchi avtobuslardan iborat. Registrlarning mazmuni ALU kirish registrlariga o'tadi, ular rasmda A va B deb belgilangan. Ular ALU hisob-kitoblarni amalga oshirayotganda ALU kirish ma'lumotlarini o'z ichiga oladi.
ALU kiritilgan ma'lumotlarga qo'shish, ayirish va boshqa oddiy amallarni bajaradi va natijani chiqish registriga joylashtiradi. Ushbu chiqish registrining mazmuni registrlardan biriga qayta yozilishi yoki kerak bo'lganda xotirada saqlanishi mumkin. Ko'pgina ko'rsatmalarni ikki guruhga bo'lish mumkin: registrdan xotiraga va ro'yxatdan o'tishga ko'rsatmalar. Birinchi turdagi ko'rsatmalar so'zlarni xotiradan esga oladi, ularni registrlarga joylashtiradi, u erda ular ALUga kirish sifatida ishlatiladi.
Ushbu turdagi boshqa ko'rsatmalar registrlarni xotiraga qaytaradi. Ikkinchi turdagi buyruq registrlardan ikkita operandni chaqiradi, ularni ALU ning kiritish registrlariga joylashtiradi, ular ustida qandaydir arifmetik yoki mantiqiy amallarni bajaradi va natijani registrlardan biriga qaytaradi. Bu jarayon ma'lumotlar yo'li sikli deb ataladi.

Ushbu oddiy protsessorlar ishlab chiqilayotgan vaqtda hammaning e'tiborini o'ziga tortgan ko'rsatmalarning nisbatan kichik soni (odatda 50 ga yaqin) edi. Taqqoslash uchun, DEC ning VAX kompyuterlari va IBM ning katta kompyuterlaridagi ko'rsatmalar soni o'sha paytda 200 dan 300 gacha bo'lgan. RISC (Reduced Instruction Set Computer) kompyuteri CISC (Complex Instruction Set Computer) tizimiga qarshi edi. CISC mashinasiga misol sifatida o'sha paytda universitet muhitida hukmronlik qilgan VAX kompyuterini keltirish mumkin.
Bir soniyada bajariladigan buyruqlar sonining chegarasi alohida buyruqlarni dekodlash tezligiga bog'liq. Dekodlash buyruqlari ularga qanday resurslar kerakligini va qanday harakatlarni bajarish kerakligini aniqlash imkonini beradi. Ushbu jarayonni soddalashtirishga yordam beradigan har qanday narsa foydalidir. Masalan, siz belgilangan uzunlikdagi va kam sonli maydonlarga ega bo'lgan yagona buyruqlardan foydalanishingiz mumkin. Turli xil buyruq formatlari qanchalik kam bo'lsa, shuncha yaxshi bo'ladi.

Adabiyotlar:

https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&opi=89978449&url=https://kvckr.me/AV/AV17.html&ved=2ahUKEwjAgZGq_aaCAxVxSPEDHXIRAb4QFnoECA0QAQ&usg=AOvVaw0UlTXEAqj-JMQLvmxtabv8