Tema: Esaplaw sistemalarınıń Flin klassifikaciyası

Tema:Esaplaw sistemalarınıń Flin klassifikaciyası
Joba

1. 
   M. Flinn klassifikaciyasi. Abzallıqları hám kemshilikleri.
   
2. 
   Esaplaw sistemalari haqqında túsinik
   
3. 
   Tiykarǵı yad.
   
4. 
   Dinamikalıq RAMning ayriqsha qásiyetlerinen paydalanıw
   
5. 
   Kompyuter yadı (OZU, RAM)
   

M. Flinn klassifikaciyasi. Abzallıqları hám kemshilikleri.
Parallel esaplaw sistemaların shólkemlestiriwdiń hár qıylı usılları bar: aǵım konveyerli-vektorlı sistemalar, kóp tarmaqlı arxitekturalı sistemalar, massiv parallel hám matritsali sistemalar, klasterli sistemalar, arnawlı protsessorlar. Sol munasábet penen klassifikaciyanı kirgiziw zárúrligi payda boldı.
Klassifikaciya tómendegi eki talapǵa juwap beriwi kerek:
1. Hár bir sistema ayriqsha tárizde ol yamasa bul klass penen baylanıslı bolıwı kerek.
2. Hár bir klass ózi menen baylanıslı sistemalardı jeterli dárejede tolıq xarakteristikalawı kerek.
1966 jılda Maykl Flinn buyrıqlar sanı hám maǵlıwmat aǵımları tiykarında kompyuter arxitekturasın klassifikaciyalawdı usınıs etdi (Flinning taksonomiyasi dep atalǵan). Flinn mashina dúzilisin xarakteristikalaw ushın aǵım túsiniginen paydalanadı. Aǵım ápiwayı elementlerdiń izbe-izligin ańlatadı (maǵlıwmatlar). Kompyuter arxitekturaların klassifikaciyalaw buyrıq aǵımları hám maǵlıwmatlar aǵımları sanına tiykarlanǵan.
Flinning kompyuter arxitekturaların klassifikaciyalawı (Klasslar )
SISD (Single Instruction, Single Data)-sistemalarınıń barlıǵı bir protsessorli hám bir mashinalı variantlani óz ishine aladı. Barlıq klassik struktura daǵı EHM bul túrge tiyisli boladı. Bul túrde esaplawdı parallellestiriw atqarıwshı apparatlar ortasında mikrobuyruqlar aǵımın konveyerlashtirish hám parallellestiriw jolı menen támiyinlenedi.
Bul túrge fon-neyman arxitekturaları kiredi, olarda tek bir maǵlıwmatlar aǵımı bolıp, buyrıqlarǵa izbe-iz ishlov beriledi hám hár bir buyrıq bir malumot aǵımı menen bir ámeldi atqaradı.
SIMD (Single Instruction, Multiple Data)-vektorlı hám matritsali qayta islew strukturaların jaratıw ushın mo'ijaflangan. Bul arxitektura daǵı mashinalar vector elementleri arqalı bir ámeldi bir waqtıniń ózinde birnechta malumotlar ústinde atqaradı. Bunday túrdegi sistemalar ádetde birdey elementler tiykarında qurıladı, yaǵnıy sistemaǵa kiretuǵın protsessor elementleri birdey boladı hám olardıń barlıǵı birdey izbe-izlilikdegi buyrıqlar menen basqarıladı. Bunda tek hár bir protsessor óziniń maǵlıwmatlar aǵımına qayta isley aladı. Bunday sızıqlı bolmaǵan, algebraic hám differensial teńlemelani sheshiw, maydan teoriyası hám basqa kóplegen máseleler kiredi.
MISD (Multiple Instruction, Single Data) -ayriqsha protsessorli konveyerini qurıw ushın mólsherlengen, yaǵnıy bunda qayta islew nátiyjeleri shınjır tárzde bir protsessordan basqa protsessorga uzatıladı. Bunday esaplawǵa qálegen islep shıǵarıw konveyeri mısal bola aladı. Zamanagóy electron esaplaw mashinalarında bul qaǵıyda parallel isleytuǵın sistemada hár qıylı funksional bloklar tárepinen ámellerdi orınlaw sxemasına tiykarlanǵan. Bunda hár bir bólim ulıwma siklda óziniń wazıypasın atqaradı. Bunday túrdegi esaplaw sistemalarında konveyerlar protsessorlar toparın payda etiwi kerek baladı.
MIMD (Multiple Instruction, Multiple Data) -barlıq protsessorlari sisteması jeke maǵlıwmatlar aǵımı menen óziniń programması boyınsha islewi ushın mólsherlengen. Ápiwayı jaǵdaylarda olar avtonom hám ǵárezsiz bolıwı múmkin, ámelde yechiladigan másele hámme ushın bir. Esaplaw sistemalarında bunday sxemadan paydalanıw úlken maǵlıwmatlar aǵımına qayta islew oraylarınıń ótkezgishlik ózgeshelikin asırıw ushın kóplegen esaplaw oraylarında qollanıladı. Bul tur anaǵurlım úlken bolıp, óz ishine multiprotsessorli esaplaw sistemaların da aladı.
Elektronlı esaplaw mashinalarınıń payda bolıwı hám jetilistiriliwi mag’lıwmatlardı qayta islew tarawında úlken ózgerislerge alıp keldi. Jámiyettiń hár qıylı tarawlarında ilimiy-texnikalıq rawajlanıwdıń eń áhmiyetli faktorlarınıń birine aylandı.
Elektronlı esaplaw mashinaları jaratılıwında hám rawajlanıwında bir neshe dáwirlerdi basıp ótti.
Adamzat tárepinen esaplaw jumıslarınıń dáslep qol hám ayaq barmaqları tárepinen, al keyin bolsa birka, abak, shotlar hám Neper tayaqshaları dep atalıwshı quralları járdeminde ámelge asırılg’anlıg’ın keltiriw múmkin. Sonday-aq, dúnyanıń hár túrli orınlarında jasaytug’ın insanlardıń ózleriniń jasaw ortalıg’ınıń sharayatlarınan kelip shıqqan halda túrli esaplaw qurallarınan paydalang’an.
Dúnya júzindegi qosıw ámelin orınlawshı qurılma mexanikalıq saatlardıń tiykarında islep shıg’ıldı. Dáslepki mexanikalıq mashinalardıń biri 1623-jılı nemis ilimpazı V. Shikkard tárepinen oylap tabılg’an. Ilimpazdıń ózi jazba dereklerde bul mashinanı «qosıw ámelin orınlawshı saat» dep atadı.
1642-jılı francuz ilimpazı, mexanigi Blez Paskal sanlardı qosıwg’a hám alıwg’a múmkinshilik beretug’ın, bir qansha qolaylı bolg’an mexanikalıq qurılmanı islep shıqtı. Bul qurılma dúnya júzindegi birinshi mexanikalıq kalkulyator bolıp esaplanadı hám ol seriyalıq túrde islep shıg’arıldı. 1673‑jılı nemis ilimpazı, matematik hám filosof G. Leybnic tárepinen mexanikalıq kalkulyator jaratıldı. Bul kalkulyatorda qosıw hám alıw ámellerin kóp sanda qaytalaw nátiyjesinde kóbeytiw hám bóliw ámellerin orınlaw imkaniyatı payda boldı.
Bulardan basqa rus alımları V.Bunyakovskiy hám P.Chebıshevlar jaratqan qurılmalar esaplaw texnikasınıń rawajlanıwı ushın úlken áhmiyetke iye boldı.
Mexanikalıq qurılmalardı programmalastırıw ideyası birinshi márte 1804-jılı oyılg’an tesikleri bar qag’az lentalar járdeminde Jakkardtıń tigiw stanogında qollanıldı. Bul tájiriybe ámellerdi orınlawdıń programmalıq basqarılıwına júdá jaqın kelgen basqısh boldı.
Programma menen basqarılatug’ın esaplaw mashinasın jaratıw inglis ilimpazı Ch.Bebbidj tárepinen, onıń analitikalıq mashinasında usınılg’an. Biraq, oylap tabıwshı tárepinen bul analitikalıq mashina onıń ómiri dawamında tolıq islenbedi. Solay bolsa da, analitikalıq mashinada ámelge asırılg’an, informaciyalardı komandalarg’a hám mag’lıwmatlarg’a ajıratıw principi keyingi waqıtları óziniń qollanılıwına iye boldı.
Charlz Bebbidjdiń komandalardı hám mag’lıwmatlardı ajıratıp qaraw haqqındag’ı ideyası esaplaw texnikasınıń keyingi rawajlanıwı ushın júdá paydalı boldı. XX ásirde bul ideya Djon fon Neymannıń principlerinde rawajlandı. Búgingi kúnde esaplaw texnikasında programmalardı hám mag’lıwmatlardı ajıratıw principi úlken áhmiyetke iye. Ol zamanagóy kompyuterlerdiń arxitekturasın islep shıg’ıwda hám kompyuterler ushın programmalar jaratıwda esapqa alınadı.
Esaplaw texnikasınıń rawajlanıwında 1966-jılı V.Leybnic tárepinen usınılg’an, qálegen sandı ekilik cifrlardıń járdeminde ańlatıw múmkinshiligi hám Djordj Bul tárepinen kiritilgen bazı bir logikalıq algebranıń ámelleri de úlken áhmiyetke iye boldı.
1946-jılı AQSh tıń Pensilvaniya universitetiniń ilimpazları D.Mouchli hám D.Ekkerttiń basshılıg’ında ENIAK dep atalg’an mashina jaratılg’an. Bul dúnyadag’ı eń birinshi elektronlı esaplaw mashinası dep esaplanadı. ENIAK mashinasınıń awırlıg’ı 30 tonna, 150 kvadrat metr orındı iyelegen hám 18 mıń dana elektronlı lampalarg’a iye bolg’an hám de sekundına 5000 ámeldi orınlag’an. Elektronlı lampalarg’a tiykarlang’an mashinanalar birinshi áwlad elektronlı esaplaw mashinaları bolıp esaplanadı. Olarg’a ENIAK, EDVAK, EDSAK, SEAK, UNIVAK mashinaları, G’MA ellerinde bolsa МЭСМ, БЭСМ-1, БЭСМ-2, СТРЕЛА, МИНСК, УРАЛ hám basqalar kiredi.
1955-jıllardan baslap ekinshi áwlad EEM leri jaratıla basladı. Olarda bazalıq element sıpatında elektronlı lampalar ornına yarım ótkizgishli tranzistorlar qollanıldı. Bul EEM lerdiń ólshemleriniń kishireyiwine, elektr energiyanı sarplawın ádewir azaytıwg’a hám islew tezliginiń sekundına bir neshe on mıń ámelge shekem asırılıwına alıp keldi. Sol waqıtlardan baslap programmalastırıw tilleri isletile basladı.
1960-jıllardıń aqırlarına kelip tranzistorlardıń ornına integral sxemalardan keń kólemde paydalanıldı. Integral sxema - bul onsha úlken bolmag’an yarım ótkizgishli kristallardan ibarat bolıp, og’an bir neshe júz, hátte mıńlag’an tranzistorlar biriktirildi. Integral sxemalarg’a tiykarlang’an esaplaw mashinaları – EEM niń úshinshi áwladın quradı. Bul EEM ler yadınıń úlkenligi hám esaplaw tezliginiń joqarılıg’ı menen ajıralıp turdı.
Úlken integrallıq sxemalardıń payda bolıwı 70-jıllarda tórtinshi áwlad EEM lerdiń payda bolıwına alıp keldi. Bunda sanlı informaciyalardı qayta isleytug’ın programma tiykarında basqarılatug’ın qurılmalar – mikroprocessorlar jaratıldı. Mikroelektronikanıń bunday jetiskenlikleri tiykarında elektronlı esaplaw mashinalarınıń kólemi hám islew tezlikleriniń úlken ózgerislerine alıp keldi. Nátiyjede, óndiristiń hám xalıq xojalıg’ınıń hár qıylı tarawlarında qollanılıwı múmkin bolg’an jeke elektronlı esaplaw mashinaları – jeke kompyuterler jaratıldı.
1981-jıldan baslap IBM firması óziniń jeke kompyuterlerin islep shıg’ara basladı. Bul kompyuterlerde Intel firmasınıń mikroprocessorlarınan paydalanıldı. IBM firması jeke kompyuterlerdiń múmkinshiliklerin basqıshpa-basqısh asırıp bardı hám seriyalıq túrde islep shıg’arıwdı jolg’a qoydı. Mikroprocessorlar, basqa da kompyuter islep shıg’arıwshı firmalardıń jeke kompyuterlerinde óziniń keń túrde qollanılıwına iye boldı.
Jeke kompyuterler sońg’ı 20 jıllıq dawamında júdá kúshli rawajlandı. Olardıń islep shıg’arılıwında hám qollanılıwında sezilerli dárejede alg’a ilgerilewler gúzetildi. Ásirese, 1995-jıllardan soń Internet tarmag’ınıń tez pát penen rawajlanıwınan keyin jeke kompyuterlerdiń júdá keń taralıwı júz berdi.
Zamanagóy kompyuterlerde tiykarǵı yadtı shólkemlestiriw principlerı. Tiykarǵı yad - bul yad iyerarxiyasining keyingi dárejesi. Tiykarǵı yad keshning talapların qandiradi hám kirisiw-shıǵarıw interfeysi wazıypasın atqaradı, sebebi ol kirisiw ushın mólsherlengen jay hám shıǵıs derek bolıp tabıladı. Tiykarǵı yaddıń islewin bahalaw ushın eki tiykarǵı parametr qollanıladı : keshigiw hám tarmaqlı keńligi. Dástúrge kóre, tiykarǵı yaddıń keshigiwi kesh yadı menen baylanıslı hám tarmaqlı keńligi yamasa tarmaqlı keńligi I / O menen baylanıslı. L2 keshining barǵan sayın keń tarqalıp barıwı hám bunday kesh yadınıń blok kóleminiń asıwı menen tiykarǵı yaddıń ótkezgishligi kesh yadı ushın da zárúrli áhmiyetke iye boladı.
Yaddıń keshigiwi dástúriy túrde eki parametr menen olshenedi: kirisiw waqıtı hám cikl waqıtı. Kirisiw waqıtı - bul oqıw ushın sorawdı beriw hám so'ralgan sózdiń yaddan keliwi menen waqıt aralıǵı. Yad ciklınıń dawam etiw waqti izbe-iz eki yadqa kirisiw ortasındaǵı minimal waqıt menen belgilenedi.
Zamanagóy kompyuterlerdiń tiykarǵı yadı statikalıq hám dinamikalıq RAM (Random Access Memory) mikrosxemalarida ámelge asıriladı. Statikalıq yad mikrosxemalari (SRAM) kirisiw waqtın qısqartiradi hám jańalanıw dáwirlerin talap etpeydi. Dinamikalıq RAM (DRAM) mikrosxemalari joqarı quwat hám arzan bahalar menen ajralıp turadı, biraq olar regeneratsiya dáwirlerin talap etedi hám kirisiw waqıtları talay uzaǵıraq.
DZUEP ádetde eki basqıshda kórip shıǵıladı. Birinshi basqısh RAS signalın beriwden baslanadı - qabıl etilgen qatar adresin mikrosxemada ornatatuǵın qatar - accessstrobe (qatar adresi strobi). Ekinshi basqıshda mánzildi ústin adresin kórsetiw ushın almastırıw hám CAS signalın qóllaw kiredi - column-accessstobe (ústinli mánzil strobi), bul mánzildi dúzetedi hám mikrosxemaning shıǵıw buferlerine múmkinshilik beredi. Bul signallardıń atları mikrosxemaning ishki shólkemi menen baylanıslı bolıp, ol qaǵıyda jol menende tórtmuyushler matritsa bolıp, onıń elementleri qatar adresi hám ústin adresin kórsetiw arqalı hal etiliwi múmkin.
DZUvPni shólkemlestiriw ushın qosımsha talap - bul onıń jaǵdayın udayı tákirarlanatuǵın jańalaw zárúrshiligi. Bunday halda, jeńiliw degi barlıq bıytlardı bir waqtıniń ózinde qayta qayta tiklew múmkin, mısalı, bul qatardı oqıw arqalı. Usınıń sebepinen, tiykarǵı kompyuter yadınıń barlıq DRAM mikrosxemalarining barlıq qatarlarına waqıtı -waqıtı menen 8 millisekundlik tártipte málim waqıt aralıǵinda kirisiw kerek.
Bul talap, basqa zatlar qatarı, geyde kompyuterdiń tiykarǵı yad sistemasına protsessor kirey almasligini ańlatadı, sebebi ol hár bir mikrosxemaga regeneratsiya signalların jiberiwge májbúr. DRAM dizaynerlari regeneratsiyaga sarplanatuǵın
waqtın ulıwma waqtıniń 5 procentinen kamrog'ida saqlawǵa háreket qılıwadı. Dinamiklerden ayrıqsha bolıp esaplanıw, statikalıq RAMlar regeneratsiyani talap etpeydi hám olarǵa kirisiw waqıtı cikl waqıtına tuwrı keledi. Shama menen birdey texnologiyadan paydalanatuǵın mikrosxemalar ushın DRAMning quwatı, shamalıq esap -kitaplarǵa kóre, SRAM quwatınan 4-8 teńdey kóp, biraq ekinshisiniń aylanıw dáwiri 8-16 teńdey qısqalaw hám joqarı bahaǵa iye. Sol sebeplerge kóre 1975 jıldan keyin sotilgan derlik hár qanday kompyuterdiń tiykarǵı yadında yarım ótkezgishli DRAM chiplari isletilingen (kesh yadın jaratıw ushın DRAM isletilingen). Tuwrısıda, esaptan tısqarılar bar edi, mısalı, CrayResearch superkompyuterlarining operativ yadında SRAM chiplari isletilingen.
Protsessor tezligi asıp barıwı menen teń salmaqlılıqlı sistemanı támiyinlew ushın tiykarǵı yad kólemi sızıqlı túrde ósiwi kerek. Sońǵı jıllarda dinamikalıq yad mikrosxemalarining kólemi hár úsh jılda tórt teńdey kóbeyip, jılına shama menen 60 procentke ko'paymoqda. Ókiniw menen aytamız, sol dáwirde bul sxemalardıń tezligi talay aste o'sdi (jılına shama menen 7%). Usınıń menen birge, protsessorning islewi 1987 jıldan beri derlik jılına 50% ga asdı. 1-kestede DRAMning túrli áwladlarınıń tiykarǵı waqıt parametrleri keltirilgen.

Год появления	Емкость кристалла	Длительность RAS		Дли- тельность CAS	Время цикла	Оптими- зированный режим
		max	min
1980	64 Кбит	180 нс	150	75 нс	250 нс	150 нс
1983	256 Кбит	150 нс	нс	50 нс	220 нс	100 нс
1986	1 Мбит	120 нс	120	25 нс	190 нс	50 нс
1989	4 Мбит	100 нс	нс	20 нс	165 нс	40 нс
1992	16 Мбит	80 нс	100	15 нс	120 нс	30 нс
1995	64 Мбит	65 нс	нс	10 нс	100 нс	20 нс
			80 нс
			60 нс
			45 нс

Shubhasız, zamanagóy protsessorlarning islew kórsetkishlerin esaplaw sistemalarınıń tiykarǵı yadı tezligine maslastırıw búgingi kúnde eń zárúrli máselelerden biri bolıp qalıp atır. Kesh kólemin asırıw hám dárejeli kesh shólkemin engiziw arqalı islewdi jaqsılaw ushın aldınǵı bapta keltirilgen usıllar ekonomikalıq tárepten nátiyjeli bolmawi múmkin. Sol sebepli zamanagóy islenbelerdiń zárúrli baǵdarı - bul DRAMni shólkemlestiriwdiń arnawlı usılları, sonday-aq onıń dúziliwi sebepli ótkezgishlik yamasa yad ótkezgishligin asırıw usılları.
Kesh yadın shólkemlestiriw ushın, tarmaq ótkezgishligin asırıwdan kóre, yad keshigiwin kemeytiw áhmiyetlilew. Biraq, yad ótkezgishligi asqanı sayin, joǵalǵan joytıwlardı sezilerli dárejede asırmastán, kesh blokları kólemin asırıw múmkin.
Yaddıń ótkezgishligin asırıwdıń tiykarǵı usılları tómendegiler bolıp tabıladı: yaddıń bıyt tereńligin yamasa " keńligini" asırıw, yad qatlamın isletiw, ǵárezsiz yad banklerinen paydalanıw, yad banklerine qarama-qarsılıqsız kirisiwdi támiyinlew, dinamikalıq yad mikrosxemalarining arnawlı jumıs rejimlerinen paydalanıw.
Tiykarǵı yaddıń bıyt razryadlıǵın asırıw
Birinshi dárejeli kesh yadı kóbinese maǵlıwmatlar shinalarining sóz keńligi sanına sáykes keletuǵın fizikalıq keńligine iye, sebebi kópshilik kompyuterler bul maǵlıwmat birligine qońıraw qılıwadı. L2 keshga iye bolmaǵan sistemalarda, tiykarǵı yad maǵlıwmatları shinalari kóbinese kesh maǵlıwmatlar shinalari menen birdey boladı. Kesh hám tiykarǵı yad avtobuslarining keńligin eki ese yamasa tórt teńdey asırıw, uyqas túrde yad sistemasınıń ótkezgishligin eki yamasa tórt teńdey asıradı.
Keńlew avtobuslarni ámelge asırıw kesh yadı hám protsessor ortasında maǵlıwmatlardı kóbeytiwdi talap etedi, sebebi bul sóz ele da protsessorda tiykarǵı qayta islew birligi esaplanadı. Bul multipleksorlar ózlerin protsessorga kiretuǵın maǵlıwmatlardıń zárúrli jolında tabadılar. L2 keshi bul mashqalanı azmaz yumshatadi, sebebi bul halda multipleksorlar kesh yadınıń eki dárejesi ortasında jaylasqan bolıwı múmkin, yaǵnıy. olar kiritetuǵın keshigiw onsha zárúrli emes. Yad kólemin asırıw menen baylanıslı taǵı bir mashqala yadtı basqıshpa-basqısh keńeytiw ushın minimal kólemdi (ósiwdi) anıqlaw zárúrshiligi menen belgilenedi, bul kóbinese sistemanıń saytında paydalanıwshılardıń ózi tárepinen ámelge asıriladı. Yad keńligin eki ese yamasa tórt teńdey asırıw bul minimal ósiwdi eki yamasa tórt teńdey asıradı. hám aqır-aqıbetde, keń yadqa iye sistemalarda qátelerdi ońlawdı shólkemlestiriw menen baylanıslı máseleler bar.
Keń tiykarǵı yadtı shólkemlestiriwdiń mısalı - L2 keshi, yad avtobusi hám yaddıń ózi 256 bitli bolǵan Alpha AXP 21064 sisteması.

Paketli yad

Sistemada bir neshe yad chiplarining bar ekenligi bunday shólkemge tán bolǵan potentsial parallellikdan paydalanıwǵa múmkinshilik beredi. Onıń ushın yad mikrosxemalari kóbinese banklerge yamasa belgilengen muǵdardaǵı sózlerdi óz ishine alǵan modullarǵa birlestiriledi hám bir waqtıniń ózinde banktiń tek bir sózine kirisiw múmkin. Joqarıda aytıp ótilgeni sıyaqlı, haqıyqıy sistemalarda bunday yad banklerine kirisiwdiń tezligi kemnen-kem jaǵdaylarda etarli. Sol sebepli joqarı kirisiw tezligin alıw ushın bir waqtıniń ózinde kóplegen yad banklerine kirisiw kerek. Onıń ushın isletiletuǵın keń tarqalǵan usıllardan biri yad qatlamı dep ataladı. Stratifikatsiyalashda yad bankleri ádetde izbe-iz N, i, i + 1, i + 2,.. ., i + N-1 yad mánzilleri N hár túrlı banklerge túsiwi ushın buyırtpa etiledi. I - ne yad banki tek mánzilleri kN + i formasındaǵı sózlerdi óz ishine aladı. Eger biz hár bir banktegi maǵlıwmatlarǵa hár bir kirisiw támiyinlengenligin támiyinlesek, onıń jeke bankine qaraǵanda ulıwma yadqa kirisiw tezligin N teńdey joqarı bolıwına erisiw múmkin. Bunday qatlamlı strukturalardı ámelge asırıwdıń túrli usılları bar. Olardıń kópshiligi túrli banklerge mánzil jiberetuǵın hám banklerden keletuǵın maǵlıwmatlardı ko'paytiradigan trubalarǵa uqsaydı. Sonday etip, qatlamlarǵa bóliniw dárejesi yamasa koefficiyenti mánzillerdiń yad bankleri
boyınsha bólistiriliwin belgileydi. Bunday sistemalar izbe-iz yad mánzillerine kirisiwdi optimallastıradı, bul maǵlıwmat oqıw waqtında kesh yadına túsirilgende, sonıń menen birge jazıwda, eger kesh yadında teris nusqalaw mexanizmlerinen paydalanılsa. Biraq, eger siz uyqas kelmaytuǵın yad sózlerine kiriwińiz kerek bolsa, qatlamlı yaddıń islewi sezilerli dárejede jamanlasıwı múmkin.
Yadtı qatlamlaw ideyasın ulıwmalastırıw - bul bir neshe yad teksergichlari yad bankleriniń ózbetinshe islewine múmkinshilik beretuǵın bolsa, bir neshe ǵárezsiz kirisiwdi ámelge asırıw múmkinshiligi.
Eger yad sisteması kóplegen ǵárezsiz sorawlardı qollap-quwatlawǵa mólsherlengen bolsa, sistemanıń natiyjeliligi kóp tárepten túrli banklerdiń ǵárezsiz sorawları chastotasına baylanıslı boladı. Tártipli mánziller yamasa ulıwma alǵanda toq san menen parıq etetuǵın mánziller dástúriy qatlamlı yad sxemaları menen jaqsı isleydi. Máseleler payda boladı, eger izbe-iz qońırawlardıń mánzillerindegi parq teń bolsa. Iri kompyuterlerde isletiletuǵın sheshimlerden biri bul yad bankleri sanın sezilerli dárejede kóbeytiw arqalı bunday qońırawlar múmkinshiligın statistikalıq túrde kemeytiw bolıp tabıladı. Mısalı, NEC SX / 3 superkompyuterida 128 yad banki isletiledi.
Bul sıyaqlı mashqalalardi programmalıq támiynat da, qosımsha apparatlar da sheshiwi múmkin.

1. Dinamikalıq RAMning ayriqsha qásiyetlerinen paydalanıw

DRAM-ga kirisiw eki basqıshdan ibarat : qatarǵa kirisiw hám ústinge kirisiw. Bunday halda, qatardıń bıytları ústinge kirisiwden aldın mikrosxemaning ishinde buferlenedi. Ipning úlkenligi ádetde yad óliminiń kvadrat túbiri bolıp tabıladı: 1 Mbit ushın 1024 bıyt, 4 Mbit ushın 2048 bıyt hám basqalar. Islewdi asırıw ushın barlıq zamanagóy yad chiplari qosımsha qatarǵa kirisiw waqıtısız izbe-iz buferli kiriwge múmkinshilik jaratıwshı sinxronizatsiya signalların usınıs etedi. Bunıń ush usılı ámeldegi:

• 
  blokirovka qılıw rejimi (nibblemode) - DRAM hár bir RAS signal ushın izbe-iz tórtew keteksheni usınıwı múmkin.
  
• 
  bet rejimi (pagemode) - bufer statikalıq RAM retinde isleydi; ústin adresin ózgertirgende, qatarǵa jańa kirisiw kelguniga shekem yamasa regeneratsiya waqıtı kelguniga shekem bufer degi qálegen bıytlarǵa kirisiw múmkin.
  
• 
  statikalıq kolonna rejimi - Bet rejimine júdá uqsas, tek ústin adresin ózgertiw ushın hár sapar ústin adresi strobini almastırıw zárúr emes.
  

1 Mbit DRAM mikrosxemalaridan baslap, kópshilik DRAMlar bul rejimlerdiń qálegenine múmkinshilik beredi hám rejim tiyisli jalǵanıwlardı tańlap chipni paketke ornatıw basqıshında saylanadı. Bul operatsiyalar DRAM ushın yad ciklı waqtıniń tariypini ózgertirdi. Forma. 7. 4 dástúriy cikl waqtın hám optimallastırılgan rejim degi qońırawlar arasındaǵı maksimal tezlikti kórsetedi.
Bul optimallashtirishning abzallıǵı sonda, ol ishki DRAM sxemalarına tiykarlanǵan hám sistema bahasın azmaz asırıp, yad ótkezgishligin derlik tórt teńdey asırıwǵa múmkinshilik beredi. Mısalı, nibblemode yad qatlamına uqsas rejimlerdi qollap-quwatlaw ushın islep shıǵılǵan. Kristall bir waqtıniń ózinde tórtew bitning bahaların oqıydı hám olardı tórtew optimallastırılgan cikl ushın beredi. Eger avtobusni uzatıw waqıtı optimallastırılgan cikl waqtından aspasa, tórt qabatlı siyasiy gruppalastırıw menen yadtı shólkemlestiriwdiń birden-bir quramalılıǵı bul azmaz quramalı saattı basqarıw dáwiri. Betler rejimi hám statikalıq ústinler rejiminen de paydalanıw múmkin, bul bolsa jáne de quramalı basqarıw elementleri menen qatlamlanishning jáne de joqarı dárejesin támiyinleydi. DRAM dizaynidagi tendentsiyalardan biri bul úsh jaǵdaylı buferlerdiń bar ekenligi. Bul sonı kórsetedi, kóp sanlı yad chiplari menen dástúriy qatlamlawdı ámelge asırıw ushın sistema hár bir yad banki ushın bufer chiplarini usınıwı kerek.
DRAMning jańa áwladları DRAM hám protsessor ortasındaǵı interfeysti jáne de optimallastırıw ushın mólsherlengen. Mısalı, RAMBUS kompaniyasınıń ónimleri. Bul kompaniya standart DRAM úskenesin aladı hám bir chipning islewin bólek komponenttiń islewine emes, bálki yad sistemasınıń islewine uqsas etetuǵın jańa interfeysti usınıs etedi. RAMBUS RAS / CAS signalların tastap, olardı avtobusga almastırdı, bul bolsa mánzildi jiberiw hám maǵlıwmatlardıń keliwi ortasındaǵı basqa kiriwlerdi ámelge asırıwǵa múmkinshilik beredi. Bul túrdegi avtobuslar paketli kommutatsiya etilgen avtobuslar yamasa bólinetuǵın tranzaktsion avtobuslar dep ataladı, olar basqa baplarda talqılaw etiledi. Bul avtobus kristaldıń bólek yad banki retinde islewine múmkinshilik beredi. Kristall hár bir soraw boyınsha ózgeriwshen kólem degi maǵlıwmatlardı qaytarıwı múmkin hám hátte jańalanishni ózi de ámelge asıradı. RAMBUS báyit interfeysi hám saat signalın usınıs etedi, sol sebepli mikrosxemalar protsessorning saat tezligi menen sinxronlashi múmkin. Mánzil trubası toldırilgandan keyin, bir chip hár 2 sekundta báyit shıǵarıwı múmkin.
Kóplegen tiykarǵı yad sistemaları protsessorlar hám yad chiplari ortasındaǵı islew ayırmashılıqların kemeytiw ushın DRAM bet rejimine uqsas usıllardan paydalanadı.
Saqlaw úskenesi (yad ) informaciya hám programma buyrıqların kompyuterde saqlaw ushın mólsherlengen. Yadta saqlanatuǵın maǵlıwmatlar 0 hám 1 kodlanǵan nomerler, belgiler, sózler, buyrıqlar, mánziller hám basqalar.
Nomerdi yadqa jazıw, bul nomerdi belgilengen mánzil boyınsha ketekshege jaylastırıw hám programma buyrıǵı menen úlgi olguncha ol erda saqlaw bolıp esaplanadı. Bul ketekshe degi aldınǵı maǵlıwmatlar jazılǵan. Programmalastırıwda, mısalı, Paskalda yamasa Cda katek adresi ózgeriwshi atı menen baylanısadı, ol programmist tárepinen saylanǵan háripler hám nomerler kombinatsiyası menen ańlatpalanadı.
Yaddan nomerdi oqıw, belgilengen mánzil bolǵan keteksheden nomer alıw bolıp esaplanadı. Bunday halda, nomerdiń nusqası yaddan kerekli apparatqa uzatıladı hám nomerdiń ózi kletkada qaladı.
Informaciyanı jóneltiriw degeni, maǵlıwmat bir keteksheden o'qilib, basqasına jazılıwın ańlatadı.
Kletka adresi basqarıw blokında (CU) payda boladı, keyininen maǵlıwmat kanalın ashatuǵın mánzildi tańlaw apparatına kiredi

2. Kompyuter yadı (OZU, RAM)

Qısqartirilgan kompyuter yadı RAM (operativ kirisiw yadı) yamasa RAM (operativ kirisiw yadı) dep ataladı.

RAMning maqseti

Maǵlıwmatlardı saqlaw hám olardı keyinirek qayta islew ushın protsessorga ótkeriw ushın buyrıqlar. Informaciya operativ yaddan tezlik penen protsessor tárepinen ishlov beriliwi ushın emes, bálki operativ yaddan tezirek bolǵan protsessorning kesh yadına túsiwi múmkin.
Protsessor tárepinen orınlanǵan esap -kitaplar nátiyjelerin saqlaw. Kletkalar quramın oqıw (yamasa jazıw ).

Operativ yad qásiyetleri

Operativ yad tek kompyuter qosılǵanda maǵlıwmattı tejewge ılayıq. Sol sebepli, onı óshirip qoyǵanıńızda, qayta islengen maǵlıwmatlar qattı diskta yamasa basqa saqlaw qurallarında saqlanıwı kerek. Programmalar jumısqa túsirilgennen keyin, maǵlıwmatlar RAMga, mısalı, kompyuterdiń qattı diskınan kiredi. Programma menen islew waqtında ol RAMda (ádetde) bar. Ol menen islew tawısıwı menenoq, maǵlıwmatlar qattı diskka jazıladı. Basqasha etip aytqanda, operativ yad daǵı informaciya aǵısları júdá dinamikalıq.
RAM - bul tosınarlı kirisiw yadı apparatı. Bul sonı ańlatadıki, qálegen waqıtta qálegen RAM xujayrasidan maǵlıwmatlardı oqıw / jazıw múmkin. Salıstırıwlaw ushın, mısalı, magnit lenta izbe-iz saqlaw úskenesi.

RAM logikalıq apparatı

Operativ kirisiw yadı hár birewiniń óz adresine iye bolǵan kletkalardan ibarat. Barlıq kateklerde birdey sanlı bıyt bar. Qońsılas kletkalar izbe-iz mánzillerge iye. Yad mánzilleri, maǵlıwmatlar sıyaqlı, ekilik nomerlerde ańlatpalanadı.
Ádetde bir yacheykada 1 báyit maǵlıwmat ámeldegi (8 bıyt, 8 bıyt menen birdey) hám kirisiw múmkin bolǵan eń kishi maǵlıwmat birligi esaplanadı. Biraq, kóplegen jámáátler sózde sózler menen isleydi. Sóz - bul 4 yamasa 8 baytlı estelik maydanı (basqa variantlar da múmkin).

RAM túrleri

Eki qıylı operativ yadtı ajıratıw ádetiy hol bolıp tabıladı: statikalıq (SRAM) hám dinamikalıq (DRAM). SRAM protsessorning kesh yadı retinde, DRAM bolsa kompyuterdiń operativ yadı retinde isletiledi.
SRAM triggerlardan shólkemlesken. Triggerlar tek eki jaǵdayda bolıwı múmkin: " qosılǵan" yamasa " óshirilgan" (bitli saqlaw ). Trigger zaryadtı saqlamaydı, sol sebepli jaǵdaylar ortasında ótiw júdá tez. Biraq, tándarleyiciler jáne de quramalı jumıslap shıǵarıw texnikasın talap etedi. Bul anıq túrde apparattıń bahasında sawlelenedi. Ekinshiden, tranzistorlar toparı hám olar arasındaǵı baylanısıwlardan shólkemlesken tándar kóp jay iyeleydi (mikro dárejede), bunıń nátiyjesinde SRAM kútá úlken úskene esaplanadı.
DRAM-de flip-floplar joq hám bıyt bir tranzistor hám bir kondansatör járdeminde saqlanıp qaladı. Bul arzanlaw hám ıqshamlaw bolıp shıǵadı. Biraq, kondensatorlar zaryadtı saqlaydı hám zaryadlaw -túsiriw procesi flip-flopni almastırıwdan uzaǵıraq. Nátiyjede DRAM astelew isleydi. Ekinshi kemshilik - bul kondansatkichlarning óz-ózinen túsiwi. Zaryadtı ustap turıw ushın ol úzliksiz túrde jańalanadı, bul qosımsha waqtın aladı.

RAM modulınıń túri

Sırtqı tárepden, jeke kompyuterdiń operativ yadı basılǵan elektron plata daǵı mikrosxemalar (8 yamasa 16 ) modulı bolıp tabıladı. Modul anakartdagi arnawlı jalǵawshına kiritilgen.
Jeke kompyuterler ushın RAM modulları dizayni boyınsha SIMM (bir tárepleme pinout) hám DIMM (óz-ara pinout) ga bólinedi. DIMM-dıń maǵlıwmat uzatıw tezligi SIMMga qaraǵanda tezirek. Házirgi waqıtta DIMM-lar tiykarınan islep shıǵarılıp atır.
RAMning tiykarǵı xarakteristikaları - bul informaciya kólemi hám islewi.
Búgingi kúnde operativ yad kólemi gigabaytda kórsetilgen.


Paydalanılǵan ádebiyatlar!!!
1. David Patterson John Hennessy. Computer Organization and Design. 5th Edition. 2013.
2. З.З.Мирюсупов, Ж.Х.Джуманов. «Компьютер архитектураси». /TATУ. 144 бет. Тошкент, 2017
3. С.А.Орлов, Б.Я.Цилькер. Организация ЭВМ и систем: Учебник для вузов. 2-е изд. — СПб.: Питер, 2011. — 688 с
4. Таненбаум Э., Остин Т. Архитектура компьютера // 6-е издание. СПб.: Питер, 2013. — 811 с
5. Шамаева О.Ю. Архитектура компьютера. Конспект лекции. МЭИ. Москва, 2015.