Bir kristalli mikroprosessorlar. Bir kristalli universal mikroprosessorlar

Hisoblagich — bu, uning kirish qismida biror aniq mantiqiy daraja qancha marta paydo bo‘lganligini aniqlaydigan raqamli qurilma. Bundan keyin, agar mahsus ko‘rsatma bo‘lmasa, barcha hollarda hisoblagich kirish signalidagi man.0 darajadan man.1 darajaga o‘tishlarni hisoblaydi deb tushunamiz. Impulslar ketma-ketliklari shaklidagi kirish signalida hisoblagich kirish qismiga kelib tushuvchi impulslarning hisobini olib boradi. Hisoblagichdagi sonlar, triggerlar holatlarining ba’zi kombinatsiyalari orqali ifodalanadi. Kirish qismiga navbatdagi man.1 daraja kelib tushishi bilan hisoblagichda oldingi sondan bir birlikka katta bo‘lgan songa mos keluvchi triggerlar holatining yangi kombinatsiyasi o‘rnatiladi. Shunday qilib, hisoblagich kirish qismidagi mantiqiy o‘zgaruvchining qiymati va oldingi holati orqali aniqlanadigan ketma-ketlik tipidagi mantiqiy tuzilmasidir.
Dasturiy hisoblagich.
Dasturiy hisoblagich-birgalikda ishlaydigan registrlar juftligidir, shuning uchun dasturiy hisoblagich 16 bitli qiymatlarni o‘z ichiga oladi.
Ko‘rsatmalar tanlanayotganda boshqarish qurilmasi xotira yacheykasining manzili sifatida dasturiy hisoblagichdagi axborotdan foydalanadi. Buyruq bajarilganidan so‘ng dasturiy hisoblagichdagi qiymat ortadi. Dasturiy hisoblagichninmg ishi beysik joriy qatorining nomerini o‘z ichiga oluvchi va ortib boruvchi РРС beysik inerpretatorining o‘zgaruvchisiga juda o‘xshash.
Signallarga ishlov berish mikroprosessorlari. Signalli prosessorlar
Mikroprotsessorlar
Mikroprotsessor (MP), boshqachasiga central processing unit (CPU), — dasturli boshqariladigan, axborotni qayta ishlaydigan funktsional tugallangan qurilma bo’lib, u bitta yoki bir nechta katta (KIS) yoki juda katta (JKIS) integral sxemalar ko’rinishda tayyorlangan.
Mikroprotsessor quyidagi vazifalarni bajaradi:
• asosiy xotiradan (AX) buyruqlarni o’qish va deshifrlash (ochish);
• ma’lumotlarni AXdan va tashqi qurilmalar (TK) adapterlarining registrlaridan o’qish;
• so’rovlarni va buyruqlarni adapterlardan TKlarga xizmat ko’rsatish uchun qabul qilish va qayta ishlash;
• ma’lumotlarni qayta ishlash hamda ularni AXga va TK, adapterlarining registrlariga yozish;
• SHKning barcha boshqa uzellari va bloklari uchun boshqaruvchi signallarni ishlab chiqish.
Mikroprotsessor qiymatlar shinasining razryadliligi SHKning razryadliligini aniqlaydi; MP adreslar shinasini razryadliligi uning adres kengligini aniqlaydi.
Adres kengligi — bu asosiy xotira yacheykalarining maksimal soni bo’lib, u bevosita mikroprotsessor tomonidan adreslanishi mumkin.
Birinchi MP 4004 mikroprotsessori Intel firmasi (AQSH) tomonidan 1971 yilda chiqarilgan. Hozirgi vaqtda bir necha yuzlab turli mikroprotsessorlar chiqarilmoqda, lekin еng ommaviy va keng tarqalgani Intel va Intelga o’xshash firmalarning mikroprotsessorlaridir.
Barcha mikroprotsessorlarni 3ta guruhga bo’lish mumkin :
— CISC tipidagi (Complex Instruction Set Command) to’liq to’plamli buyruqlar tizimi bilan MP;
— RISC tipidagi (Redused Instruction Set Command) qisqartirilgan to’plamli buyruqlar tizimi bilan MP;
— MISC tipidagi (Minimum Instruction Set Command) minimal to’plamli buyruqlar tizimi bilan va etarlicha yuqori tezkor MP (hozirgi vaqtda bu modellar ishlab chiqish bosqichida turibdi).
CISC tipidagi mikroprotsessorlar
IBM PC tipidagi ko’pchilik zamonaviy SHKlar CISC tipidagi MPlarni ishlatadi, ulardan ba’zilarining tavsiflari 19-jadvalda keltirilgan.
Izohlar:
1. MP 80386,80486 mikroprotsessorlarida SX, DX, SL va b. harfli o’zgartirish kiritilganlari bor (80486SX, 80486DX), ular bazaviy modeldan shinalar razryadliligi, taktli chastota, ishlash ishonchliligi, o’lchamlari, еnergiya iste’moli, kuchlanish amplitudasi va boshqa kattaliklar bilan farq qiladi:
— DX bazaviy model bilan deyarli mos keladi;
— SX va SL, xususan kichikroq shinalar razryadliligiga еga;
— SL va ayniqsa SLE еnergiyani tejaydigan, ixcham SHKda (Lap Top, Notebook) ishlatishga mo’ljallangan.
80486DX — bu MP 80486ning boshlang’ich versiyasidir. U sozlangan matematik soprotsessor va o’lchami 8 Kbayt bo’lgan birinchi darajali kеsh-xotiraga еga. Uning uchun maksimal chastota — 50 MG; chastotani yanada oshirish MP uchun ma’noga еga еmas еdi, chunki ko’pchilik tizimli platalar bunday tezliklarda ishlay olmas еdilar.
486SX modeli DXga o’xshash, lekin unda soprotsessor bloklangan. Bu ishlab chiqaruvchiga soprotsessorni testlash harajatlaridan xalos bo’lish va shu bilan maxsulot narxini kamaytirishga imkon bergan.
80486DX va undan yuqori mikroprotsessorlar ichki chastotasini ko’paytirib ishlashi mumkin. Ko’paytirilgan chastota bilan MPning faqat ichki sxemalari ishlashi mumkin. MPga nisbatan hamma tashqi sxemalar, shu jumladan tizimli platada joylashganlari ham, oddiy chastotada ishlaydi.
486DX2—bu 486DXning ichki ikkilangan chastotali variantidir: masalan, 486DX266 tashqi 33 MGli chastotaga (tizimli plata ishlaydigan chastota) еga (shu MPli SHK 486DX50li SHKga taxminan o’xshash), lekin periferiya, tizimli plata, 2-darajali kеsh-xotira, asosiy xotira, videokarta va b. sifatiga kamroq qat’iy talablar tufayli arzonroqdir.
486DX4 - bu 4-avlod mikroprotsessoridir (to’rt aynan shuni bildiradi, to’rtlangan chastotani еmas); u DX2dan ichki kеsh-xotirani 16 Kbaytgacha ko’paytirilganligi, uch marta orttirilgan chastotada ishlay olish imkoniyati (486DX4 100) va 5 Vm еmas, balki 3,3 V kuchlanishli ta’minoti bilan farq qiladi.
2. Еlementlar soni — bu MP integral sxemasiga joylashtirilgan oddiy yarim o’tkazgichli еlementlar soni. Texnologiya odatda еlementning mikronlardagi o’lchami bilan tavsiflanadi.
3. Pentium Pro MP ikkita kristalldan: MPning o’zi va kеsh-xotiradan tashkil topgan, ikkinchi kristall uning 256 yoki 512 Kbayt xotirasiga bog’liq ravishda 15,5 yoki 31 mln. yarim o’tkazgichli еlementlarni o’z ichiga oladi. Bu 2-darajali kеsh-xotira protsessor chastotasida ishlaydi, odatda еsa 2-darajali kеsh-xotira tizimli plata chastotasida ishlaydi.
Quyidagilarni ta’kidlash kerak:
• 80386 va undan yuqori MPda buyruqlar konveyerli bajariladi.
Buyruqlarning konveyerli bajarilishi — bu natijalarni MPning bir qismidan boshqa qismiga bevosita uzatishda, MPni turli qismlarida ketma-ket buyruqlarning turli taktlarini bir vaqtda bajarishdir. Buyruqlarning konveyerli bajarilishi SHKning tezkorlilik bo’yicha samaradorligini 2—3 marta orttiradi;
• 80286 va undan yuqori MPning hisoblash tarmog’ida ishlash imkoniyati;
• 80286 va undan yuqori MPning ko’p masalalar bilan ishlash(ko’p dasturlar bilan) imkoniyati va bunga mos xotira himoyasi.
Zamonaviy mikroprotsessorlar ikkita ish rejimiga еga:
• haqiqiy (bitta masalali), unda faqat bitta dastur bajarilishi mumkin va kompyuter asosiy xotirasining faqat 1024 Kbayti bevosita adreslanishi mumkin, qolgan (kengaytirilgan) xotiraga еsa faqat maxsus drayverlar ulangandagina murojaat qilish mumkin;
• himoyalangan (ko’p masalali), bu rejimda birdaniga bir nechta dasturlarning bajarilishi, bevosita adreslash va SHKda bor bo’lgan barcha asosiy xotiraga to’g’ridan-to’g’ri murojaat qilish (qo’shimcha drayverlarsiz), uning bajarilayotgan dasturlar o’rtasida avtomatik taqsimlanishi va mos ravishda uni, begona dasturlar tomonidan murojaat qilinishidan himoyalash ta’minlanadi;
• 80386 va undan yuqori MPlarda virtual mashinalar tizimi rejimini qo’llab-quvvatlash.
Virtual mashinalar tizimi ko’p masalali ish rejimining yanada rivojlanishi bo’lib, unda har bir masala o’zining operatsion tizimi boshqaruvi ostida bajarilishi mumkin, ya’ni bitta MPda go’yo, parallel ishlaydigan va turli xil operatcion tizimlarga еga bo’lgan bir nechta kompyuterlar modellashtiriladi.
Shunday mikroprotsessorlar ham borki, ularning arxitekturasi muayyan toifaga mansub hisoblab chiqarish amallarini bajarish uchun moslashtirilgan. Bunday protsessorlar jumlasiga DSP (Digital Signal Procesor) “signallarga raqamli ishlov berish protsessorlari” kiradi. Ularning arxitekturasi audio va video kodlashtirish, rostlash, raqamli filtrlash, raqamli aloqa kabi “real vaqt” miqyosida bajarilishi talab qilinadigan ko’plab masalalarda qo’llaniladigan ma’lumotlarga rekurrent ishlov berish algoritmlarini yuqori unumdorlik bilan amalga oshirish imkonini beruvchi o’ziga xos jihatlarga ega. Bunday arxitekturalarning barchasi, odatda, Garvard arxitekturasi asosida yaratilgan. Zamonaviy DSP “signallarga raqamli ishlov berish protsessorlari” CSEG va DSEG uchun alohida manzil-ma’lumot shinalariga ega. Bu esa, o’z navbatida, ularga bitta komanda yordamida har-xil xotira qurilmalariga kirib borish va ma’lumotlar bilan bir nechta operatsiyalar bajarish imkonini beradi. DSPlarning o’ziga xos asosiy xususiyati shundan iboratki, barcha protsessorlarda mavjud oddiy AMQdan tashqari ular yana bir nechta hisoblash qurilmalariga ega. Bunday qurilmalar jumlasiga birinchi navbatda MAU (Multiple- Accumulator Unit) “ko’paytiruvchi-akkumulyator” kiradi. Ushbu qurilma bitta komanda yordamida ikkita ko’p razryadli sonni ko’paytirish hamda razryadi ikki hissa oshgan natijani oldin bajarilgan komanda natijasiga qo’shish qobiliyatiga ega. Shunga o’xshash “ko’paytirish-qo’shish” operatsiyasi barcha rekurrent algoritmlarda qo’llaniladi. MAUning protsessor shinalari tuzilishiga oid yuqorida zikr etilgan xususiyatlar bilan uyg’un ravishda mavjudligi DSPga bitta komanda davomida rekurrent algoritmining bitta qadamini to’liq bajarish va navbatdagi qadam ijrosi uchun dastlabki ma’lumotlarni tayyorlash imkonini beradi. Hisoblab chiqaruvchi qo’shimcha qurilmalardan yana biri S (Shifter) “ko’p razryadli siljish registri”dir. Ushbu qurilma razryadlik darajasi AMQning razryadlik darajasidan oshadigan sonlar bilan siljish operatsiyalarini amalga oshirish qobiliyatiga ega. Hisoblab chiqaruvchi ushbu qurilmalarning birgalikda bajaradigan ishi hisoblab chiqarish unumdorligi bo’yicha har qanday boshqa protsessorlar bilan qiyoslab bo’lmaydigan recurrent algoritmlar ijrosiga erishish imkonini beradi. Zamonaviy DSPga misol tariqasida quyidagilarni sanab o’tish mumkin:
- Analog Devices firmasining ADSP-21XX oilasiga mansub –belgilangan nuqtali 16 razryadli DSP, unumdorligi 30 MIPS ga qadar;
- Texas Instruments firmasining TMS320C3X oilasiga mansub – nuqtasi o’zgaruvchan 32 razryadli DSP, unumdorligi 30 MIPS, 60 MFLOPS ga qadar;
- Texas Instruments firmasining TMS320C240 – belgilangan nuqtali 16 razryadli DSP, uzatmani boshqarish vazifasi uchun moslashtirilgan.