Azərbaycan Respublikası Təhsil Nazirliyi Mingəçevir Dövlət Universiteti
Yüklə 0,97 Mb. Pdf görüntüsü
|
|
Azərbaycan Respublikası Təhsil Nazirliyi Mingəçevir Dövlət Universiteti Mühəndislik fakültəsi İnformasiya texnologiyaları kafedrası Fənnin adı: Kompüter mühəndisliyinin əsasları Mövzu 6: Prosessorun funksiyaları və məntiq əməliyyatlarının realizasiyası sxemi Məruzəçi: tex.f.d., b/m. A.M.Mustafayeva Mühazirənin planı Plan 6.1. Fərdi kompüterin prosessorunun funksiyaları 6.2. Fərdi kompüterin prosessorunun strukturu 6.3. HMQ-da aparılan məntiqi əməliyyatlar 6.4. Məntiq əməliyyatlarının proqram realizasiyası Yoxlama sualları Təklif olunan ədəbiyyat: 1. Babayev A.M., Seyidzadə E.V. Fərdi kompüterin element vasitələri və periferiya qurğuları. 2008, Qafqaz Universiteti Nəşriyyatı, 282 s. 2. Xəlilov M.S., Həsənova N.Ə. İnformatika.2014, Bakı Universiteti Nəşriyyatı, 404s. 6.1.Fərdi kompüterin prosessorunun funksiyaları Prosessor ayrıca mikrosxem və ya mikrosxemin bir hissəsidir. Prosessorun aşağıdakı tipləri mövcuddur: Siqnal tipli prosessor; Kommunikasiya tipli prosessor; Ümumi təyinatlı prosessor; Xüsusi təyinatlı prosessor. Prosessorun mikrosxemi üç çıxış şininə ünvan, verilənlər və idarəedici şinlərə malik olmalıdır. Prosessorun vacib xarakteristikası onun verilənlər, ünvanlar şininin mərtəbələrinin sayı və idarəedici şinlərdə idarəedici siqnalların sayıdır. Verilənlər şininin mərtəbəliliyi sistemin sürətini, ünvanlar şininin mərtəbəliliyi isə sistemin mümkün olan mürəkkəbliyini xarakterizə edir. Idarəedici şinlərdə idarəedici siqnalların sayı isə informasiyanın yerdəyişməsinin müxtəlif rejimlərini və prosessorla sistemin digər qurğuları arasında informasiya ötürmələrinin effektivliyini müəyyən edir. Maşın taktı dedikdə - bir mikro əmrin yerinə yetirdiyi zaman intervalı nəzərdə tutulur. Bu şinlərdən əlavə prosessorun xarici takt siqnalına və ya kvars rezonatoruna birləşdirmək üçün çıxışa malikdir. Prosessorun tezliyi nə qədər çox olarsa, onun sürəti dəbi o qədər çox olar və əmrləri sürətlə yerinə yetirər. Hər bir prosessorun vacib siqnallarından biri də Reset –başlanğıc tələbat siqnalıdır. Prosessoru enerji mənbəyinə qoşan zaman və ya qəza halında bu siqnalın verilməsi prosessoru inisiallaşdırır və başlanğıc yükləmə proqramının yenidən yetirilməsini təmin edir. Prosessor enerji mənbəyinə qoşulduqdan sonra başlanğıc yükləmə proqramın birinci ünvanını götürür və bu proqramı yerinə yetirir. Başlanğıc yükləmə proqramı daimi yaddaşda olmalıdır. Prosessor bu proqramı yerinə yetirdikdən sonra daimi və ya operativ yaddaşda yerləşən əsas proqramı yerinə yetirməyə başlayır. Prosessor əmrləri növbə ilə seçərək onları yerinə yetirir. Bu halda kəsilmə halı ilə əlaqədar olaraq və birbaşa müraciətlə olan yaddaşın tələbinə uyğun olaraq prosessor əmrlərin yerinə yetirilməsini dayandıra bilər. Zəruri olan hallarda prosessor verilənləri yaddaşa və ya giriş/çıxış qurğularına yaza bilər. Beləliklə, prosessorun əsas funksiyaları aşağıdakılardır: – yerinə yetiriləcək əmri seçmək (oxumaq); – verilənləri yaddaşdan və ya giriş/çıxış qurğularından daxil etmək (oxumaq); – verilənləri yaddaşa və ya giriş/çıxış qurğularına yazmaq; – verilənləri emal etmək, həmçinin onlar üzərində hesab əməllərini yerinə yetirmək; – yaddaşı ünvanlaşdırmaq, yəni dəyişmə baş verdikdə yaddaş ünvanını vermək; – kəsilmələri və birbaşa müraciət rejimlərini emal etmək. 6.2.Prosessorun sadə strukturu Əmrlərin seçilməsini idarə edən sxem əmrlərin yaddaşdan oxunması və onların deşifrasiya olunması əməliyyatını yerinə yetirir. İlkin prosessorlarda əvvəlki əmrin yerinə yetirilməsi və növbəti əmrin seçilməsi əməliyyatları eyni zamanda (paralel olaraq) yerinə yetirilə bilmirdi. 16 mərtəbəli prosessorlarda əmrlər konveyeri (kiçik həcmli daxili yaddaş) əmələ gəldi ki, bunun köməyi ilə əvvəlki əmr yerinə yetirilənə kimi bir neçə əmri seçmək mümkün oldu. İki prosesin paralel getməsi nəticəsində prosessorun işi xeyli sürətləndi. Konveyer ideyasının inkişafı prosessorun daxili keş yaddaşınının yaranmasında və istifadə olunmasında əsas rol oynadı. Hesabi məntiqi qurğu (HMQ) prosessorun aldığı əmrə uyğun olaraq informasiyanı emal edir(məsələn, hesab və məntiq əmrlərini yerinə yetirir). Yerinə yetirilən əmr nəticənin harada yerləşməsini müəyyən edir. Əgər əmr verilənləri göndərmə əmri olarsa, HMQ onun yerinə yetirilməsində iştirak etmir. Sürüşkən nöqtəli üzərində hesab əmrlərini yerinə yetirən riyazi soprosessorlar da prosessorun tərkib hissəsidir. Prosessorun registrləri çox sürətli yaddaş növü olub, müvəqqəti olaraq müxtəlif verilənləri, ünvanları, kodları saxlamaq üçün istifadə olunur. Bu kodlar üzərində əməliyyatlar çox sürətlə yerinə yetirilir və ona görə də prosessorun daxili registrləri nə qədər çox olarsa, o qədər yaxşıdır. Prosessorun sürətinə registrlərin daxili mərtəbəliliyi güclü təsir edir. Ona görə də daxili registrlərin və HMQ-nun mərtəbəliliyinə prosessorun daxili mərtəbəliliyi deyilir. Daxili mərtəbəlilik xarici mərtəbəliliklə üst-üstə düşməyə bilər. Şəkil 6.1. Prosessorun daxili strukturu Vəziyyətlər registri də prosessorun daxili registridir və onda nə verilən, nə də ünvan yerləşir. Bu registrdə prosessorun söz vəziyyəti yerləşir(PSW-Prosessor Status Word).bu sözün hər bitində əvvəlki əmrin nəticəsi haqqında informasiya yerləşir. Məsələn, vəziyyətlər registrində sıfır nəticəyə malik olan bit var ki, əvvəlki əmrin nəticəsi sıfır nəticəyə malik olan bit var ki, əvvəlki əmrin nəticəsi sıfır olduqda bu bitə sıfır yazılır, əks halda bu bit təmizlənir. Bu bitin məzmunundan şərti keçid əmrində(sıfır nəticəli keçid əmrində)istifadə olunur. Registrin məzmununda həmçinin bəzi əmrlərin yerinə yetirilməsi rejimlərini müəyyən edən idarəedici bitlər yerləşir. Kəsilmələri idarə edən sxem prosessora düşən kəsilmə haqqında olan sorğunu emal edir. Kəsilmə vektorunun ünvanını müəyyən edir, cari proqramdan kəsilmə proqramına keçidi müəyyən edir, prosessorun registrlərinin cari vəziyyətlərini yaddaşda Hesab-məntiq qurğusu Əmrlərin seçilməsini idarə edən sxem Kəsilmələri idarə edən sxem Bibaşa yaddaşa müraciəti idarəedən sxem Idarəetmənin məntiqi RG RG PSW RG Vəziyyətlər registeri Prosessor . . Verilənlər şini Ünvanlar şini İdarəedici şinlər Enerji şini Takt şiqnalı Tələb saxlayır. Kəsilməni işləyən proqram öz işini qurtardıqdan sonra prosessor yaddaşdan registrlərin məzmununu bərpa etməklə kəsilən proqrama qayıdır. Yaddaşa birbaşa müraciəti idarəedən sxem prosessoru müvəqqəti olaraq xarici şindən ayırır və tələb olunan qurğuya birbaşa müraciətin təmin olunması müddətində prosessorun işini dayandırır. İdarəetmənin məntiqi prosessorun bütün qurğularının qarşılıqlı əlaqəsini təşkil edir və verilənləri istiqamətləndirir. Prosessorun işini sinxronlaşdırır və həmçinin informasiyanın giriş-çıxış proqramlarını reallaşdırır. Beləliklə, prosessorun işinin gedişində əmrləri seçən sxem ardıcıl olaraq, əmrləri yaddaşdan seçir, sonra bu əmrlər yerinə yetirilir, zəruri olan halda HMQ qoşulur. 6.3. HMQ-da aparılan məntiqi əməliyyatlar HMQ-da aparılan məntiqi əməliyyatlar aşağıdakı kimi realizə olunur. Məntiqi element kompüterin elektron məntiqi sxeminin bir hissəsi olub, elementar məntiqi funksiyaları reallaşdırır. Kompüterin məntiqi elementi həmçinin müxtəlif tipli trigger elektron sxemlərində aşağıdakı operatorlar nəzərdə tutulur: ss Operatorun adı Operatorun sintaksisi Təyinatı 1 Konyuksiya VƏ (AND) y=x1∙x2, (&, ⋀) məntiqi vurma 2 Dizyunksiya VƏ YA (OR) y=x1+x2, (|, V). məntiqi cəmləmə 3 İnversiya YOX (NOT) x y inkar 4 Konyuksiyanın inkarı VƏ YOX (AND NOT) AND y məntiqi vurmanın inkarı 5 Dizyunksiyanın inkarı VƏ YA-nın inkarı (OR NOT) 𝑦 = 𝑂𝑅 məntiqi cəmləmənin inkarı Bu məntiqi sxemlərin köməyilə kompüterin qurğularının işini təsvir edən istənilən məntiqi funksiyaları tədqiq etmək olar. Bu zaman 2 məntiqi vəziyyətdən: “1” (true) və “0” (false) vəziyyətlərindən istifadə olunur. Məntiqi elementlərin işini doğruluq cədvəlinin köməyilə təsvir etmək olar. VƏ (AND) sxemi. VƏ (AND) sxemi 2 və ya daha çox məntiqi qimətlər arasında konyuksiyanı reallaşdırır. Məsələn: 2 girişli və bir çıxışlı məntiqi sxem üçün konyuksiya əməliyyatı aşağıdakı kimi təsvir olunur: Şəkil 6.2. VƏ (AND) məntiqi sxemi və Doğruluq cədvəli VƏ sxeminin çıxışında o vaxt “1” məntiqi qiyməti alınarki, 2 girişin hər birinə “1” məntiqi qiyməti verilsin. “0” qiyməti isə girişlərdən birinə “0”qiyməti verildikdə alınır. Bu zaman sistemin z çıxışı ilə x və y girişləri arasında əlaqə aşağdakı kimi təsvir olunar: z= x*y. Məntiqi sxemlərdə konyuksiya əməliyyatı “&” (ampersant) işarəsi ilə təyin olunur və VƏ mənasını bildirir. VƏ YA (OR) məntiqi sxemi. VƏ YA (OR) məntiqi sxemi 2 və ya daha çox məntiqi qiymətlərin dizyunksiyasını reallaşdırır. VƏ YA sxemində ovaxt “1” məntiqi elemnti alınır ki, girişdə məntiqi qiymətlərdən heç olmazsa biri, “1” olsun. VƏ ya məntiqi sxemində giriş qiyməti ilə çıxış qiyməti arasında əlaqə Z= kimi təsvir olunur. VƏ YA məntiqi elementin məntiqi sxemi və doğruluq cədvəli aşağıdakı kimi təsvir olunur: Şəkil 6.3. VƏ YA (OR) məntiqi sxemi və Doğruluq cədvəli YOX (NOT) məntiqi sxemi. YOX (NOT) məntiqi sxemi inkar etmə yəni inversiya əməliyyatını xarakterizə edir. YOX məntiqi sxemində girişlə çıxış arasında əlaqə z = şəklində təsvir olunur. Burada -x məntiqi qiymətin inkarını xarakterizə edir. YOX məntiqi elemntin sxemi və doğruluq cədvəli aşağıdakı kimi təsvir olunur: Şəkil 6.4. YOX məntiqi sxemi və Doğruluq cədvəli VƏ-YOX (AND NOT) sxemi. VƏ-YOX (AND NOT) sxemi həm VƏ həm də YOX invertorun elementlərindən ibarət olaraq, VƏ məntiqi sxemin inkarını xarakterizə edir. VƏ- YOX (AND NOT) məntiqi sxemində x və y girişləri ilə z çıxışı arasında əlaqə kimi təsvir olunur. VƏ – YOX sxemi və doğruluq cədvəli aşağıdakı kimi təsvir olunur: Şəkil 6.4. VƏ-YOX (AND NOT) sxemi və doğruluq cədvəli VƏ YA- YOX (OR NOT) məntiqi sxemi. VƏ YA- YOX məntiqi sxemi VƏ YA elementindən və invertordan təşkil olunmuşdur. VƏ YA- YOX məntiqi sxemi VƏ YA məntiqi əməliyyatını inkarını xarakterizə edir. VƏ YA-YOX məntiqi sxemində x və y girişləri ilə z çıxışı arasında əlaqə kimi təsvir olunur. VƏ YA – YOX sxemi və doğruluq cədvəli aşağıdakı kimi təsvir olunur: Şəkil 6.5. VƏ Y A- YOX məntiqi sxemi və Doğruluq cədvəli HMQ-nun girişinə emal olunan verilənlər ya yaddaşdan, ya da daxili registrlərdən ötürülür. Daxili registrlərdə həmçinin yaddaşda yerləşən emal olunan verilənlərin ünvanlarının kodları yerləşir. HMQ-da aparılan əməliyyatın nəticəsində vəziyyətlər registrinin məzmunu dəyişir, nəticə ya daxili registrə,ya da yaddaşa yazılır. Zəruri olan halda informasiya yaddaşdan daxili registrə və ya daxili registrdən yaddaşa yazılır. Prosessorun daxili registrləri əsasən aşağıdakı 2 funksiyanı yerinə yetirir: 1. Verilmiş anda yerinə yetiriləcək əmrin yaddaşda ünvanını müəyyən edir (əmrlər sayğacı və əmrlər göstəricisi); 2. Stekin cari ünvanını müəyyən edir. Müxtəlif prosessorlarda bu funksiyanın hər biri üçün bir və ya iki daxili registr ayrılır. Bu registrlərin məzmunu proqram yerinə yetirildikdə xüsusi qaydada dəyişdirilir. Məsələn, proqramın başlanğıc ünvanı müəyyən edilir və hər dəfə növbəti əmr yerinə yetirilməmişdən qabaq, əvvəlki əmrin ünvanına həmin əmrin uzunluğu əlavə edilir. Yeni alınan ünvan əmrlər sayğacında və ya əmrlər göstəricsində saxlanılır. Əmrlər sayğacının məzmununa görə növbəti yerinə yetiriləcək əmrin ünvanı müəyyən edilir və bu əmr yerinə yetirilmək üçün seçilir. 6.4. Məntiq elementlərin proqram realizasiyası Məntiq elementlərinin proqram realizasiyası müxtəlif proqramlarda realizasiya oluna bilər. Bu proqramlarda Matlab tətbiqi riyazi proqram paketidir. Matla proqramın məntiq əməlləri həm əmrlər sətrindən, həm də simulink alt proqram paketinin köməyilə realizə oluna bilər. Fərz edək ki, verilmişdir. Bu misalda ∙ (nöqtə) məntiqi vurma (and), + məntiqi cəmləmə (or),(düz xətt) inkar (not) kimi istifadə olunmuşdur. Əmrlər sətrindən proses aşağıdakı kimi yerinə yetirilir. ≫ x1= [1 1 0 0]; ≫ x2=[1 0 1 0] ; ≫ y1=and (x1, not(x2)); ≫ y2=not(and(x1,x2)) ; ≫ y=or(y1,y2) y = 0 1 1 1 Sadəlik üçün ifadə iki hissəyə parçalanmışdır: Qeyd etmək vacibdir ki, giriş x1, x2, dəyişənlərinin sayı 2-dən böyük ola bilər. Simulinkdə modelləşdirmə.Simulink paketində elementar məntiqi əməliyyatları yerinə yetirən AND, OR, NOT, XOR, NAND (AND-ın inkarı), NOR (OR-un inkarı) və başqa bloklar mövcuddur. Bunlar Logic and Bit Operations bunkerində AND blokunun tərkibində yerləşir: x i giriş dəyişənlərinin sayından asılı olaraq parametrlər pəncərəsindən blokların girişlərin sayını artırmaq mümkündür. Simulinkdə giriş x1,x2,x3,..... bul (0 və ya 1) qiymətlərini sxemə daxil etmək üçün Constant blokundan istifadə etmək olar. Ədədlər Parametrlər pəncərəsindən [1 0 1 1 0...] vector şəklində daxil olunur. Nəticəni görmək üçün Display cihazından istifadə olunur. Şəkil 6.6-da AND əməliyyatının realizasiya sxemi göstərilmişdir. Şəkil 6.6. AND əməliyyatının realizasiya sxemi Girişlərin sayı n=3 olarsa kombinasiyaların sayı N=2 n =8. (AND) VƏ doğruluq cədvəli x1 0 0 0 0 1 1 1 1 x2 0 0 1 1 0 0 1 1 x3 0 1 0 1 0 1 0 1 Bu halda, məsələn, OR (VƏ YA)-nın Simulink sxemi şəkil 1.5-də göstərilmişdir. Şəkil 6.7. OR əməliyyatının realizasiya sxemi Əvvəldə baxdığımız y əməliyyatını Simulinkdə realizə edək. Şəkil 6.8-da muvafiq realizasiya sxemi göstərilmişdir. Şəkil 6.8. Mürəkkəb məntiqi əməliyyatın realizasya sxemi Sxemdən göründüyü kimi cavab y=[0 1 1 1 ] əvvəldə proqramlaşdırma yolu ilə alınmış cavab ilə eynidir. Yoxlama sualları 1. Fərdi kompüterin prosessorunun funksiyaları hansılardır? 2. Fərdi kompüterin prosessorunun strukturu necə təşkil olunur? 3. HMQ-da aparılan məntiqi əməliyyatlar hansılardır? 4. Məntiq əməliyyatlarının proqram realizasiyası necə yerinə yetirilir? Yüklə 0,97 Mb. Dostları ilə paylaş:
|