Toshkent davlat iqtisodiyot universiteti raqamli iqtisodiyot fakulteti

Protsessor takt chastotasi va uning tarkibiy qismlari

Protsessor inglizchada „Process“ soʻzidan kelib chiqqan boʻlib, „jarayon“ — jarayonni amalga oshiruvchi, boshqaruvchi maʼnolarini bildiradi. Kompyuter Protsessori asosan kompyuterda boʻladigan jarayonlarni amalga oshirish va boshqarish vazifalarini bajaradi. Asosiy oʻlchov birligi chastota hisoblanadi. Protsessor chastotasi uning maʼlum vaqt ichida nechta amalni bajara olishini ifodalaydi.

Protsessor (lot. processus — surilish) — elektron mashinaning dastur (programma) da koʻzda tutilgan amallar; informatsiyani oʻzgartirish, barcha hisoblash jarayonlarini, xisoblash mashinasidagi boshqa qurilmalarning ishini boshqarib turish uchun moʻljallangan markaziy qurilmasi. Asosiy qismlari: arifmetikmantiqiy qurilma va boshqarish qurilmasi. Arifmetikmantiqiy qurilmada axborot arifmetika va mantiq jihatidan qayta ishlanadi. Boshqarish qurilmasi xotiradagi axborotlarni chiqarish tartibini belgilaydi, boshqaruvchi signallarni ishlab chiqadi, mashinadagi qurilmalarning ishini uygʻunlashtiradi, dasturni uzish signallarini qayta ishlaydi, xotiradagi axborotlarni muhofazalaydi
Takt chastotasi - chastota bu bir sekundda bajariladigan operatsiya. Megagerts, Gigagertslarda o'lchanadi. Qanchalik katta bo'lsa, shuncha ko'p ish va shuncha tezroq natija. Hozirda qiymatlari 2 - 4 Ghz atrofida aylanadi.
Kesh xotira - protsessordagi ichki xotira, bu xotira tezkor xotira(RAM)dan ham tez hisoblanadi, protsessor va tezkor xotira o'rtasidagi xotira. Bu xotira hajmi kichik bo'ladi va 4 ta darajada bo'lishi mumkin. Birinchi darajaga unchalik ahamiyat berilmaydi, chunki hajmi juda kichik bo'ladi, ikkinchi daraja bu eng asosiy daraja, protsessor turiga qarab Kilobaytdan Megabaytgacha bo'lishi mumkin, qolgan darajalar hajmi kattarib boraveradi. Sotib olishda shu 2 daraja muhim, darajalar L bilan belgilanadi: L2, L3 cache.

Shaxsiy kompyuterning sxemasi:
1. Monitor tizimi
2. Ona plata
3. Protsessor
4. Port ATA
5. Tezkor xotira
6. Kengaytiruvchi kartalar
7. Quvvat bloki
8. Diskovod
9. Qattiq disk
10. Klaviatura
11. Sichqon
Tezlik — bu protsessorning hususiyatlaridan biri bo‘lib, uni ko‘p hollarda turlicha talqin qilinadi. Ushbu bo‘limda, umuman, protsessorlarning tezligi va, hususan, Intel protsessorlari xaqida ma’lumot olasiz. Ko‘pincha, kompyuterning tezligi, odatda, megagerslarda o‘lchanuvchi takt chastotasiga bog‘liq bo‘ladi.
U uncha katta bo‘lmagan qalaydan yasalgan konteynerida joylashgan, kvars kristali bo‘lgan, kvars rezonatorining parametrlari orqali aniqlanadi. Elektr kuchlanishi natijasida kvars kristalida, kristalning shakli va o‘lchami orqali aniqlanuvchi chastotali elektr tokining tebranishlari hosil bo‘ladi. Shu o‘zgaruvchi tokning chastotasini takt chastotasi deb ataladi.Oddiy kompyuterning mikrosxemalari bir nechta million gerslar chastotasida ishlayd (Gers, bu-sekundiga bir tebranish). Tezlik megagerslarda, ya’ni sekundiga million siklda o‘lchanadi. 4.4-rasmda sinusoydali signalning grafigi ko‘rsatilgan

1-rasm.Takt chastotasi tushunchasining grafik tasviri
Mantiqiy qurilma sifatida protsessor uchun vaqt o‘lchamining eng kichik birligi takt chastotasining davri yoki oddiygina takt bo‘ladi. Har bir operatsiyaga minimum bitta takt sarf qilinadi. Masalan, Pentium II protsessori xotira bilan ma’lumot almashishi uchun uch takt va bir nechta kutish sikli kerak bo‘ladi (Kutish sikli, bu hech narsa sodir bo‘lmaydigan takt; u protsessor tezligi quyi bo‘lgan kompyuterning boshqa tugunlaridan oldin “yugurib ketmasligi uchun ” zarurdir).
Buyruqlarining bajarilishiga ketadigan vaqt ham o‘zgaruvchandir. 8086 va 8088 protsessorlarida bitta buyruqning bajarilishiga 12 takt chamasida ketadi. 286 va 386 protsessorlarida bu ko‘rsatgich bitta operatsiyaga o‘rtacha 4,5 takt atrofida, 486 da esa 2 taktgacha kamayadi.
Pentium protsessorida ikkita parallel konveyer va boshqa turli usullardan qo‘llanish, o‘rta statistik buyruqning bajarilish vaqtini 1 taktgacha qisqartirish umkonini tug‘dirdi. Pentium Pro, Pentium II/III, Celeron va Xeon, shuningdek Athlon/Duron protsessorlarida bir taktda eng kami bilan uchta buyruq bajariladi. Buyruqlarning bajarilishi zarur bo‘lgan, taktlarning turli miqdori, kompyuterlarning samaradorligini ularning takt chastotasiga ( ya’ni sekundiga taktlarning soni) asoslanib taqqoslashni mushkullashtiradi. Nima uchun bir xil takt chastotasida protsessorlardan bittasi boshqasidan tezroq ishlaydi? Sababi, uning unumdorligi 486 protsessori bilan taqqoslaganda yo‘qori tezlikka ega, chunki buyruqni bajarish uchun unga 386 ga qaraganda o‘rtacha ikki marta kam takt talab qilinadi. Pentium protsessori uchun esa 486 ga qaraganda ikki marta kam bo‘lgan takt zarur bo‘ladi .Shunday qilib, 133 MGts (AMD 5x86-133 tipdagi) takt chastotali 486 protsessori, 75 MGts takt chastotali Pentiumga qaraganda sekinroq ishlaydi! Pentium bir turdagi chastotada 486ga qaraganda ikki marta ko‘p buyruqni bajaradi. Pentium II va Pentium III lar Pentium protsessoridan ular ishlayotgan chastotada taxminan 50% tezroq ishlaydi, chunki aynan shu miqdordagi sikl davomida ular ko‘proq buyruqlarni bajaradi.
Protsessorlarning nisbiy samaradorligini taqqoslay turib, 1 000 MGts takt chastotasida ishlovchi Pentium III protsessorining unumdorligi, nazariy, 1 500 MGts chastotada ishlovchi Pentium protsessorining unumdorligiga teng, u esa o‘z navbatida 3 000 MGts takt chastotasida ishlovchi 486 protsessorining unumdorligiga, u esa 6 000 MGts chastotada ishlovchi 386 yoki 286 protsessorlarining, yoki 12000 MGts takt chastotasida ishlovchi 8088 protsessorining unumdorligiga teng ekanligiga ishonch hosil qilamiz.Agar 8088 protsessorli dastlabki PC 4,77 MGts ga teng bo‘lgan takt chastotasida ishlaganligini e’tiborga oladigan bo‘lsak, hozirgi kompyuterlar ular bilan taqqoslaganda 1,5 mingdan tezroq ishlaydi. Shuning uchun, kompyuterlarning samaradorligini takt chastotasiga asoslanib taqqoslash mumkin emas; tizimning unumdorligiga boshqa faktorlar ham ta’sir ko‘rsatishini e’tiborga olish zarurdir.
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;