Hár qanday jeke kompyuterdiń eń zárúrli elementi mikroprotsessor bolıp tabıladı. Ol tiykarınan esaplaw sistemasınıń múmkinshiliklerin belgileydi

1 Mikroprotsessorlarning rawajlanıwı

Hár qanday jeke kompyuterdiń eń zárúrli elementi mikroprotsessor bolıp tabıladı. Ol tiykarınan esaplaw sistemasınıń múmkinshiliklerin belgileydi. Birinshi i4004 mikroprotsessori 1971 jılda islep shıǵarılǵan hám sonnan berli Intel bazar segmentinde jetekshi orındı bekkem iyelep kelip atır. Eń tabıslı islep shıǵıw joybarı i8080 esaplanadı. Naǵız ózi tiykarda Altair kompyuteri jaratılǵan bolıp, B. Geyts óziniń birinshi Basic awdarmashısın jazǵan. I8080 klassik arxitekturası bir chipli mikroprotsessorlardin keyingi rawajlanıwına úlken tásir kórsetdi. 1979 jıl iyun ayında Intel tárepinen daǵaza etilgen i8088 mikroprotsessori jeke kompyuterler ushın haqıyqıy sanaat standartına aylandı. 1981 jılda IBM óz jeke kompyuterleri ushın bul protsessordi tańladı. Daslep, i8088 mikroprotsessori 4, 77 MGts chastotada isledi hám shama menen 0, 33 Mops tezligine iye edi, biraq keyin onıń klonlari 8 MGts den joqarı saat chastotası ushın islep shıǵılǵan. I8086 mikroprotsessori bunnan bir jıl aldın, 1978 jıldıń iyulinda payda bolǵan hám CompaqDecPro kompyuteri sebepli ataqlı bolǵan. I8086 arxitekturası hám bazar talabına tıykarlanıp, Intel 1982 jıl fevral ayında i80286 di shıǵardı. .
Kompyuterler 50-jıllardan baslap keń tarqaldı. Ilgeri bul tek mámleket keńselerinde hám iri firmalarda isletiletuǵın kútá úlken hám qımbat apparatlar edi. Cifrlı kompyuterlerdiń kólemi hám forması mikroprotsessorlar dep atalatuǵın jańa apparatlardıń rawajlanıwı nátiyjesinde tanip bolmas dárejede ózgerdi.
Mikroprotsessor (MP) programmalıq támiynat menen basqarılatuǵın elektron apparat cifrlı apparat, cifrlı maǵlıwmatlardı qayta islew hám bul qayta islew procesin basqarıw ushın mólsherlengen, bir yamasa bir neshe integral mikrosxemalar menen ámelge asıriladi.
Zamanagóy mikroprotsessorlar 32-bitli x86 yamasa IA-32 (Intel Architecture 32 bıyt) arxitekturasında qurılǵan, biraq tez arada jáne de rawajlanǵan, nátiyjeli 64-bitli IA-64 (Intel Architecture 64-bıyt) arxitekturasına ótiw boladı. Haqıyqattan da, ótiw qashannan berli baslanǵan, bunı 2003 jılda AMD (Advanced Micro Devices) den jańa Athlon 64 mikroprotsessorining ǵalabalıq túrde shıǵarılıwı hám satıwǵa shıǵarılıwı gúwalıq beredi, bul mikroprotsessor eki 32 mikroprotsessor menen de isley alıwı menen ajralıp turadı.-bitli qosımshalar hám 64-bitli qosımshalar. Bıyt. 64-bitli mikroprotsessorlarning islewi talay joqarı.
Siz kompyuterden paydalanasızmi yamasa mobil apparat bul temanı házir oqıw ushın. Bul ámellerdi orınlaw ushın kompyuter yamasa mobil apparat mikroprotsessordan paydalanadı. Mikroprotsessor hár qanday apparat, server yamasa noutbukning júregi esaplanadı. Mikroprotsessorlarning kóp markaları ámeldegi túrli óndiriwshiler, lekin olardıń barlıǵı shama menen birdey hám shama menen birdey tárzde etedi.
Mikroprotsessor- protsessor yamasa oraylıq protsessor retinde de belgili, bul bir chipda islep shıǵarılǵan esaplaw mexanizmi. Birinshi mikroprotsessor Intel 4004 bolıp, ol 1971 jılda payda bolǵan hám onsha kúshli emes edi. Ol qosıw hám ayırıw múmkin edi jáne bul bir waqtıniń ózinde tek 4 bıyt. Protsessor ájayıp edi, sebebi ol bir chipda orınlanǵan. Siz so’raysiz, nege? Meniń juwabım mınada, sol waqıtta injenerler protsessorlarni bir neshe chiplardan yamasa diskret komponentlerden óndirisken (tranzistorlar bólek paketlerde isletilingen).

Mikroprotsessor rawajlanıwı : Intel

Keyinirek ápiwayılardıń júregi bolǵan birinshi mikroprotsessor úy kompyuteri, Intel 8080, 1974 jılda payda bolǵan bir chipdagi tolıq 8 bitli kompyuter edi. Birinshi mikroprotsessor bazarda haqıyqıy rawajlanıwdı keltirip shıǵardı. Keyinirek 1979 jılda shıǵarıldı jańa model- Intel 8088. Eger siz jeke kompyuterler bazarı jáne onıń tariyxı menen tanıw bolsańız, bilesizki, jeke kompyuterler bazarı Intel 8088 den Intel 80286 ǵa, ol Intel 80386 hám Intel 80486 ǵa, keyin bolsa Pentium, Pentium II, Pentium ga ótken. III hám Pentium 4 Bul mikroprotsessorlarning barlıǵı Intel tárepinen islep shıǵarılǵan bolıp, olardıń barlıǵı Intel 8088 dıń tiykarǵı dizayni ushın qosımshalar bolıp tabıladı. Pentium 4 hár qanday kodtı orınlawı múmkin, lekin ol bunı 5000 ret tezirek atqaradı.

2004 jılda jıl Intel bir neshe yadrolı hám million tranzistorlı mikroprotsessorlarni usınıs etdi, lekin hátte bul mikroprotsessorlar da ergashdi ulıwma qaǵıydalar ilgeri islep shıǵarılǵan chiplar sıyaqlı. Qosımsha maǵlıwmat kestede:
• MIPS: Keste degi bul ústin sekundta atqarılatuǵın ámeller sanın kórsetiw ushın mólsherlengen. Bul mikroprotsessorlar ushın ólshem birligi. Zamanagóy protsessorlar júdá kóp hár qıylı islerdi ete aladıki, kestede keltirilgen búgingi reytingler pútkil mánisin joǵatadı. Biraq sol dáwirler degi mikroprotsessorlarning salıstırmalı quwatın sezim etiwińiz múmkin.
Bul kesteden, ulıwma alǵanda, saat tezligi hám MIPS (sekund daǵı operatsiyalar ) ortasında baylanıslılıq bar ekenligin kóriwińiz múmkin. Maksimal saat chastotası funksiya bolıp tabıladı islep shıǵarıw protsessori... Sonıń menen birge, tranzistorlar sanı hám sekund daǵı operatsiyalar sanı ortasında baylanıslılıq bar. Mısal ushın, 5 MGts (házir 2, 5-3 GGts) chastotalı Intel 8088 tek 0, 33 MIPS (hár 15 ırǵaq sikli ushın shama menen bir kórsetpe) isleydi. Zamanagóy protsessorlar kóbinese saat siklida eki kórsetpelerdi orınlawı múmkin. Bul ósiw chipdagi tranzistorlar sanına tikkeley baylanıslı hám men bul haqqında keyin soylesemen.
Chip ne?
Chip da integral mikrosxemalar dep ataladı. Ádetde bul mikroprotsessorni quraytuǵın tranzistorlar o’yib jazılǵan kishi, juqa kremniy bólegi. Chip bir dyuymgacha kishi bolıwı múmkin, lekin baribir on millionlap tranzistorlardı óz ishine aladı. Ápiwayılaw protsessorlar bir neshe kvadrat millimetr ólshem degi chipga o’yilgan bir neshe mıń tranzistorlardan ibarat bolıwı múmkin.
Intel Pentium 4
Mikroprotsessor qanday islewin túsiniw ushın onıń ishine qaraw jáne onıń ishki bólimlerin úyreniw paydalı boladı. Bul processda siz assembler tili, mikroprotsessordiń ana tili hám protsessor tezligin asırıw ushın injenerler ne etiwi múmkinligi haqqında da bilip alıwıńız múmkin.
Mikroprotsessor protsessorga ne qılıw kerekligini aytatuǵın mashina kórsetpeleri kompleksin atqaradı. Kórsetpelerge tıykarlanıp, mikroprotsessor ush tiykarǵı jumıstı atqaradı :
• Mikroprotsessor óziniń ALB (arifmetik logika birligi) járdeminde islewi múmkin matematikalıq operatsiyalar... Mısalı, qosıw, ayırıw, kóbeytiw hám bolıw. Zamanagóy mikroprotsessorlar júdá quramalı operatsiyalardı orınlawǵa ılayıq
• Mikroprotsessor maǵlıwmatlardı bir yad jayınnan basqasına ótkeziwi múmkin
• Mikroprotsessor qararlar qabıllawı hám sol qararlar tiykarında jańa kórsetpeler kompleksine ótiwi múmkin
Ashiǵinı aytqanda, mikroprotsessor quramalı jumıslardı atqaradı, lekin joqarıda men ush tiykarǵı iskerlikti suwretlab berdim. Tómendegi diagrammada bul ush zattı orınlawǵa ılayıq bolǵan júdá ápiwayı mikroprotsessor kórsetilgen. Bul mikroprotsessorda tómendegiler ámeldegi:
• Yadqa kirisiwdi jiberiwshi mánzil shinasi (8, 16 yamasa 32 bıyt).
Maǵlıwmatlardı yadqa uzatıwshı yamasa yaddan maǵlıwmatlardı qabıl etiwshi maǵlıwmatlar shinasi (8, 16 yamasa 32 bıyt)
• RD (oqıw ) hám WR (jazıw ) yadqa ornatıwdı yamasa mánzildi alıwdı qálewlerin ańlatadı
• Protsessorning saat izbe-izligin kóriw imkaniyatın beretuǵın saat sızıǵı
• Buyrıqlar esaplagichini nolǵa qaytaratuǵın hám ijroni qaytaldan baslaytuǵın reset liniyasi
Mikroprotsessor yadı
Aldınlaw biz mánziller hám maǵlıwmatlar avtobuslari, sonıń menen birge, oqıw hám jazıw qatarları haqqında gápirgan edik. Bulardıń barlıǵı RAM (tosınarlı kirisiw yadı ) yamasa ROM (tek oqıw ushın yad yamasa tek oqıw ushın yad, ROM) ga jalǵanadı – ádetde ekewi. Biziń mikroprotsessor mısalında bizde 8 bitli keń mánzil shinasi hám birdey dárejede keń maǵlıwmatlar shinasi ámeldegi – 8 bıyt. Bul mikroprotsessor 2 ^ 8 den 256 baytǵa shekem bolǵan yadqa kiriwi hám bir waqtıniń ózinde 8 bıyt yadtı oqıw hám jazıwdı ańlatadı. Shama menen oylayıq, bul ápiwayı mikroprotsessorda 0-mánzilden baslanatuǵın 128 báyit ishki yad hám 128-mánzilden baslanatuǵın 128 báyit operativ yad baTosınarlı kirisiw yadı tek oqıw ushın mólsherlengen yadtı ańlatadı. Chip turaqlı yad turaqlı aldınan belgilengen maqsetli báyitler menen programmalastırıwtirilgan. Avtobus adresi operativ yad chipiga qaysı baytqa barıwı hám maǵlıwmatlar shinasiga sáykes keliwin ańlatadı. Oqıw sızıǵı jaǵdayın ózgertirgende, tek oqıw ushın yad chipi saylanǵan bayttı maǵlıwmatlar shinasiga usınıs etedi.

RAM qısqartpası RAM, lol. Operativ yad bir báyit maǵlıwmattı óz ishine aladı hám mikroprotsessor oqıw yamasa jazıw sızıǵınıń signalızatsiya etiwine qaray bul báyitlerdi o’qiy aladı yamasa jazıwı múmkin. Búgingi chiplarda tabılıwı múmkin bolǵan máselelerden biri sonda, olar energiya joǵalıp ketiwi menenoq hámme zattı unıtıwadı. Sol sebepli kompyuterde RAM bolıwı kerek.r.RAM chipi yamasa tek oqıw ushın yad (ROM) chipi.

Derlik barlıq kompyuterlerde málim muǵdarda RAM bar. Jeke kompyuterde tek oqıw ushın mólsherlengen yad BIOS (Basic Input / Output System) dep ataladı. Jumısqa túskende, mikroprotsessor BIOS-de tabılǵan kórsetpelerdi orınlawdı baslaydı. Aytqansha, BIOS kórsetpeleri de óz wazıypasın atqaradı : olar apparattı tekserediler, keyininen barlıq maǵlıwmatlar júklew sektorın jaratıw ushın qattı diskka ótedi. Júklew sektorı bir kishi programma, hám BIOS onı disktan oqıp shıqqannan keyin yadta saqlaydı. Keyin mikroprotsessor kórsetpelerdi orınlawǵa kirisiwedi júklew sektorı RAMdan. Júklew sektorı programması mikroprotsessorga ol menen taǵı ne alıw kerekligini kórsetedi. Qattı disk RAMga, keyin hámmesin etedi hám taǵı basqa. Mikroprotsessor pútkil operatsion sistemanı sonday júkleydi hám isleydi.
Mikroprotsessor kórsetpeleri
Hátte men tariyplagan júdá ápiwayı mikroprotsessor da orınlawı múmkin bolǵan kútá úlken kórsetpeler kompleksine iye boladı. Kórsetpeler kompleksi bıyt naǵısları retinde ámelge asıriladı, olardıń hár biri kórsetpeler sektorına júklengende hár qıylı mániske iye. Adamlar bıyt naǵısların eslep qalıwda onsha jaqsı emes, sebebi olar qısqa sózler kompleksi bolıp tabıladı. Aytqansha, bul qısqa sózler kompleksi protsessorning assembler tili dep ataladı. Assembler sózlerdi bıyt naǵısına júdá ańsat awdarmalawı múmkin, keyin assemblerning háreketleri orınlaw ushın mikroprotsessor yadına jaylastırıladı.
Bul erda assembler tili kórsetpeleri kompleksi:
• LOADA mem- yad adresi menen registrga júklew
• LOADB mem- yad adresinen B registriga júklew
• CONB mem- turaqlı bahanı B registriga júklew
• SAvEB mem- B registrini yad adresine saqlaw
• SAvEC mem- C registrini yad adresine saqlaw
• QO’SHISH- A hám B áskerg hám nátiyjeni C ga saqlań
SUB- A hám B ni ayırıp, nátiyjeni C de saqlań
• MUL- A hám B ni ko’paytiring hám nátiyjeni C de saqlań
Div- A hám B ni ajrating hám nátiyjeni C ga saqlań
• COM- A hám B ni salıstırıń hám nátiyjeni testte saqlań
• JUMP mánzil- adreske barıń
• JEQ adresi- eger teń bolsa, sheshiw ushın barıń
• JNEQ adresi- teń bolmasa, sheshiw ushın barıń
Orayliq processor(CPU-central processing unit)-kompyuterdin apparatliq tamiyinleniwi yaki operacion sistema pogrammalari tarepinen berilgen buyriqlrdi orinlaw ushin arnalgan programmalastirilgan logikaliq basqariwi bolip esaplanadi. Ol kompyuterdin barliq apparatlardin islewin tamiyinleydi. Bul termin XX-asirdin 60-jillarinda payda bolgan.
Fon Neyman arxitekturasinin kemshiligi, ol izbe-iz orinlaniwinda. Eger qandayda bir ulken magliwmatlar massivinin ustinde birdey amellerdi orinlaw ushin onin har bir bayti orayliq processordan otetugin edi.
Bul kemshilikti joq etiw ushin hazirgi waqitta super kompyuterlerde isleytugin parallel arxitektura yamasa parallel processorlar usinis etilmekte.
Fillin klassifikaciyasi tiykarinda tomendegi parallel arxitekturalar variantlari korsetilgen:
SISD-bir buyriqlar agimi, bir magliwmatlar agimi;
SIMD-bir buyriqlar agimi, kop magliwmatlar agimi;
MISD-kop buyriqlar agimi, bir magliwmatlar agimi;
MIMD-kop buyriqlar agimi, kop magliwmatlar agimi.
ISD(inglizshe tilinde, Single Instruction, Single Data) yamasa BBBM(bir buyriqlar agimi, bir magliwmatlar agimi)-kompyuter arxitekturasi bolip , bunda processor bir magliwmatlar agimin , bir buyriqlar menen orinlaydi. Bul Fon-Neyman arxitekturasi bolip tabiladi.
SISD-kompyuterleri-bul kompyuterler apiwayi bolip, olar bir waqitta bir magliwmat elementi (sanli yamasa qandayda bir manis) ustinen bir amel orinlaydi.Koplegen jeke kompyuterler keyingi waqitqa deyin usi kategoriyaga kiretugin edi. Geybir waqitlari bunday kategoriyaga vektorli kompyuterlerde kiredi. Bunda qanday magliwmatlar agimi menen islewge qaraydi.
MIMD( inglizshe, Multiple Instruction stream,Multiple Data stream-kop buyriqlar agimi, kop magliwmatlar agimi, qisqartilganda KBKM)-kompyuter arxitekturasinin parallel esaplaw koncepciyasina jetilisiwinde paydalaniladi.
Bunday kompyuterler ameller orinlaniwi bir-birine garezsiz bir neshe processorlar bolip tabiladi. Bunda har bir processor qalegen waqitta magliwmatlardin tiyisli bolimleri menen har qiyli komandalardi orinlaydi.
MIMD-arxitekturasi proektlestiriwdi avtomatlastiriw, islep shigariwdi avtomatlastiriw, modellestiriw ham baylanislar kommunikatori (communication switches) tarawlarinda paydalaniwga boladi. MIMD-mashinalari barliq yad yamasa belgilengen yadta boliwi mukin. MIMD-processori yadqa ruxsat aliw menen tiykarlanadi. Bul klass buyriqlardi qayta islewshi bir neshe qurilma bolip, oni bir komplekske birlestirgen ham har biri oz buyriqlar agimi ham magliwmatlar ag’imina iye bolgan esaplaw sistemasina aytiladi.
Qayta islew bir neshe agimlarga bolingen, olardan har biri processordin apparatliq jagdayina qaraydi. Endi sistema bir neshe agimga(sistemali ham paydalaniwshi agimlari) iye bolgannan keyin, bul arxitektura apparat resurslarin unemli paydalanadi. MIMD da bir-birin bloklaw yamasa resurslarga iyelik etiw ushin bellesiw mashqalasi juzege keliwi mumkin. Sebebi resurslarga ruxsat aliw ushin olar bir-biri menen saykes kelip qaliwi mumkin.