История создания компьютеров и современное их развитие (стр. 2 из 9)

микропроцессорга ШКнинг бошқа қурилмасини боғлаш имконини берувчи улаш аппарати.

Микропроцессор, бошқача номи – марказий процессор (МзП).

Марказий процессор (CPU, ингл. Central Processing Unit) – компьютернинг дастур томонидан берилган арифметик ва мантиқий операцияларни бажарадиган асосий иш компоненти бўлиб, ҳисоблаш жараёнини бошқаради ва компьютерда мавжуд барча қурилмалар ишини мувофиқлаштиради. Аксарият ҳолларда МзП ўз ичига: арифметик-мантиқий қурилмани; маълумотлар шиналари ва манзиллар шиналарини; регистрларни; командалар ҳисоблагичини;

кэш – кичик ҳажмли (виртуал) хотирага жуда тез (8 дан 512 Кбайт

га қадар) сақлаш қурилмасини; нуқтаси ўзгарувчан сонларнинг математик сопроцессорини мужассам этади.

Замонавий процессорлар микропроцессорлар кўринишида тайёрланади. Жисмонан микропроцессор интеграл схема кўринишидан иборат, яъни у умумий майдони атиги бир неча квадрат миллиметр келадиган тўғри бурчак шаклга эга кристалл ҳолатдаги кремнийнинг юпқа пластинкаси кўринишида тайёрланган бўлиб, устига процессорнинг барча ишларини бажарадиган схемалар (қолиплар) жойлаштирилган. Ушбу кристалл-пластинка, одатда, пластмасса ёки сополдан тайёрланган ясси корпусга жойланиб, компьютернинг тизим платасига улаш имкони бўлиши учун металл тилчаларига эга тилла симлар билан уланади.

Ҳисоблаш тизимида параллел ишлайдиган бир нечта процессорлар бўлиши мумкин. Бундай тизимлар – кўп процессорли тизимлар деб аталади.

Энг биринчи МП-4004 русумли микропроцессор 1971 йилда Intel фирмаси (АҚШ) томонидан ишлаб чиқарилган. Бугунги кунда микропроцессорларнинг бир неча юзлаб тури тайёрланади, бироқ улар орасида Intel ва AMD фирмалари томонидан ишлаб чиқарилаётган микропроцессорлар энг кўп тарқалгани микропроцессорлар деб эътироф этилмоқда.

2. МИКРОПРОЦЕССОРНИНГ ТУЗИЛИШИ

Бошқарув қурилмаси

Бошқарув қурилмаси функционал жиҳатдан ШКнинг энг мураккаб қурилмаси саналади. Ушбу қурилма йўриқларнинг кодли шинаси (ЙКШ) воситасида машинанинг барча блокларига етиб борадиган бошқарув сигналларини шакллантиради.

Командалар регистри – хотирада сақлайдиган регистр бўлиб, унда команда коди, яъни бажарилаётган операция коди ҳамда операцияда иштирок этаётган операндларнинг манзиллари сақланади. Командалар регистри МПнинг интерфейс қисмида, командалар регистрлари учун мўлжалланган блок ичида жойлашган.

Операциялар дешифраторлари – мантиқий блок бўлиб, командалар регистридан келаётган операция кодига (ОК) мувофиқ ўзида мавжуд кўплаб чиқиш йўлларидан бирини танлайди.

Микродастурларни хотирада доимо сақловчи қурилма (ХДСҚ) – ШК блокларида ахборотга ишлов бериш операциялари бажарилиши учун зарур бўладиган бошқарувчи сигналларни (импульсларни) ўз уяларида сақлайдиган қурилма саналади. Дешифратор томонидан операция кодига мувофиқ танланган операция импульси бошқарувчи сигналларнинг зарурий изчиллигини микродастурларни ХДСҚ ичидан солиштириб чиқаради.

Манзил шакллантирувчи узел (МПнинг интерфейс қисми ичида жойлашган) – командалар регистри ва МПХ регистрларидан келаётган реквизитлар бўйича хотира (регистр) уясининг тўлиқ манзилини ҳисоблаб чиқарадиган қурилма.

Маълумотларнинг кодли шинаси, манзиллар ва йўриқлар – микропроцессордаги ички шинанинг бир қисми саналади. Аксарият ҳолларда БҚ қуйидаги асосий амалларнинг бажарилиши учун мўлжалланган бошқарув сигналларини шакллантиради:

МПХ командасининг манзилидаги ҳисоблагич-регистр ичидан дастурнинг навбатдаги командаси сақланаётган хотирага тезкор сақлаш қурилмаси (ХТСҚ) уясининг манзилини танлаб олиш;

ХТСҚ уяси ичидан навбатдаги команданинг кодини танлаб олиш ҳамда солиштириб чиқарилган командани командалар регистрига қабул қилиб олиш; операция кодлари ва танланган команда аломатларининг

шифрини очиш;

ХТСҚнинг шифри очилган операция кодига мувофиқ келувчи уялари ичидан бошқарувчи сигналларнинг (импульсларнинг) машинада мавжуд барча блокларда маълум операция ижросининг тартибини ҳамда бошқарувчи сигналларнинг ушбу блокларга қайта юборилиш тартибини белгилаб берувчи микродастурларни солиштириб чиқариш; командалар регистри ва МПХ регистрлари ичидан ҳисобларда иштирок этаётган операндлар (сонлар) манзилларининг алоҳида таркибий қисмларини солиштириб чиқариш ҳамда операндларнинг тўлиқ манзилларини шакллантириш; операндларни (шаклланган манзиллар бўйича) танлаш ва ушбу

операндларга ишлов беришга оид маълум операцияни бажариш; амалга оширилган операция натижаларини хотирага сақлаш; дастурнинг навбатдаги командасига тааллуқли манзилни шакллантириш.

Арифметик-мантиқий қурилма

Арифметик-мантиқий қурилма ахборотни ўзгартиришга оид арифметик ва мантиқий операцияларни бажариш учун мўлжалланган қурилма саналади.

Функционал жиҳатдан АМҚ, одатда, иккита регистр, сумматор ва бошқарув схемасидан (маҳаллий бошқарув қурилмасидан) ташкил топган.

Сумматор – кириш қисмига келаётган иккилик сонли кодларни қўшиш амалини бажарувчи ҳисоблаш схемаси бўлиб, машинанинг иккиланган сўзига оид разрядлик даражасига эга.

Узунлиги турлича бўлган тез ишловчи хотира регистрлари: 1регистр (Pr1) иккиланган сўз, 2- регистр (Pr2) эса битта сўзга оид разрядлик даражасига эга.

Операция бажарилаётган пайтда Pr1 ичида операцияда иштирок этаётган биринчи сон, операция якунига етгач – натижа жойлашади; Pr2 ичида эса операцияда иштирок этаётган иккинчи сон жойлашиб, операция якунига етгач, унинг ичидаги ахборот ўзгармай қолади. 1регистр ахборотни маълумотларнинг кодли шинасидан олиши ва худди шу шинаси орқали узатиши мумкин.

Бошқарув схемаси йўриқларнинг кодли шинаси орқали бошқарув қурилмасидан бошқарув сигналларини қабул қилиб, регистрлар ва АМҚ сумматори ишини бошқариш учун мўлжалланган сигналларга айлантиради.

АМҚ арифметик (+, – , *, :) операцияларни фақат сўнгги разряддан сўнг қайд этилган вергулли иккилик ахборотга, яъни фақат бутун иккилик сонларга нисбатан бажаради.

Ўзгарувчан вергулли иккилик сонлар ҳамда иккилик-кодлашган ўнли сонларга нисбатан операциялар ижроси математик сопроцессор ёки махсус тузилган дастурлар жалб этилган тарзда бажарилади.

Микропроцессорнинг хотира қурилмаси

Микропроцессор хотираси (МПХ) – кичик ҳажмга эга хотира бўлса ҳам-ки, у ҳаддан ташқари тез ишлайди (бунда, МПХга мурожаат қилиш вақти, яъни ушбу хотирадан ахборотни қидириб топиш, ёзиш ёки солиштириб чиқариш учун сарфланадиган вақт наносонияларда ўлчанади).

Мазкур хотира қурилмаси ахборотни қисқа муддат давомида сақлаш, ёзиб олиш ва машинанинг ҳисобларда иштирок этаётган тактларига бевосита узатиш учун мўлжалланган. МПХ машинанинг юқори тезликда ишлашини таъминлаш учун қўлланилади, негаки асосий хотира қурилмаси тез ишлайдиган микропроцессорнинг унумли ишлаши учун зарур бўладиган ахборот ёзиш, қидириб топиш ва солиштириб чиқариш тезлигини доим ҳам таъминлай олмайди.

Микропроцессор хотираси разрядлик даражаси битта машина сўзидан кам бўлмаган тез ишловчи регистрлардан ташкил топган. Регистрларнинг сони ва разрядлик даражаси турли микропроцессорларда ҳар-хил бўлади.

Микропроцессор регистрлари умуммақсадли регистрлар ва махсус регистрларга фарқ қилади.

Махсус регистрлар турли манзилларни (мисол учун, командалар манзилларини), бажарилган операцияларнинг аломатларини, ШКнинг иш режимларини (мисол учун, байроқчалар регистрларини) ва шу кабиларни сақлаш учун қўлланилади.

Умуммақсадли регистрлар универсал регистрлар бўлиб, ҳар қандай ахборотни сақлаш учун қўлланилиши мумкин. Бироқ, уларнинг айримлари бир қатор амаллар ижросига мажбурий равишда жалб этилган бўлиши шарт.

Микропроцессорнинг интерфейс қисми

МПнинг интерфейс қисми МПни ШКнинг тизим шинаси воситасида боғлаш ва мувофиқлаштириш, шунингдек, амалга ошаётган дастур командаларини қабул қилиб, дастлабки таҳлилдан ўтказиш ҳамда операндлар ва командаларнинг тўлиқ манзилларини шакллантириш учун мўлжалланган.

Интерфейс қисм ўз таркибига МПХнинг манзилли регистрларини, манзил шакллантирувчи узелни, МПдаги командаларнинг буфери саналадиган командалар регистрларининг блокини, МПнинг ички интерфейс шинасини ҳамда киритиш-чиқариш портлари ва тизим шинасини бошқариш схемасини мужассам этади.

Киритиш-чиқариш портлари – ШКнинг тизим интерфейсига қарашли пунктлар бўлиб, МП айни шу пунктлар орқали бошқа қурилмалар билан ахборот алмашинади. МПда ҳаммаси бўлиб 65536 та портлар бўлиши мумкин. Ҳар бир порт, хотира уясининг манзилига мос келувчи манзилга, яъни порт рақамига эга. Ушбу манзил (порт рақами) асосий компьютер хотирасининг бир бўлаги эмас, балки киритиш-чиқариш қурилмасининг ушбу портдан фойдаланувчи қисми саналади.

Қурилма порти ўз ичига маълумотлар алмашинуви ва бошқарувчи ахборот билан алмашиниш учун мўлжалланган улаш аппаратлари ва иккита хотира регистрини мужассам этади. Айрим ташқи қурилмалар алмашиниши даркор бўлган ахборотнинг катта ҳажмини сақлаш учун асосий хотирадан ҳам фойдаланади. Аксарият стандарт қурилмалар (клавишлар мажмуи, принтер, сопроцессор ва шу каби қурилмалар) ўзига мунтазам бириктирилган киритиш-чиқариш портларига эга.