Mavzu: Kompyuter xotirasining ierarxik tuzilishi. (qurilish tamoyillari va ishlash printsipi). R eja

Registrlar. Registrlar deya nomlanuvchi xotira bloklari markaziy protsessorda komandalar interpretatsiya qilinishi (sharhlanishi) va bajarilishi davri mobaynida axborotni oʼzida vaqtinchalik saqlash uchun moʼljallangan.
Registrlar markaziy protsessorning bir qismidir (asosiy xotira komponenti emas).
Registr uzunligi baʼzida undagi soʼz oʼlchami deb ataladi, oʼzida saqlanishi mumkin boʼlgan bitlar soniga teng boʼladi.

	Umumiy tayinlanadigan registrlar				Segmentlar registirlari
AX	AH	AL	CS	Kodlar segmenti
BX	BH	BL	DS	Ma'lumotlar segmenti
cx	CH	CL	ss	Stek segmenti
DX	DH	DL	ES	Qo'shimcha segment
	15 87 0			15		0
	Ko'rsatkichlar va indekslar				Shartlarning kodlari
SP	Stek ko'rsatgichi		SF	I | I I | I ODI T		I I I I I I SZ A P C	cc
BP	Baza ko'rsatgichi			15	Xolatlar bayroqlari ^0
SI	Uzatuvchining indeksi				Buyruqlar ko'rsatgichi
			IP	Buyruqlar sanagichi			PC
Dl	Qabul qiluvchining indeksi
				15		c
	15	0

Protsessorning ichki xotirasi sakkizta 8-razryadli - W2, W3, B, C, D, E, H, L va uchta 16-razryadli - buyruqlar sanagichi (PC), stekni ko ‘rsatuvchi (SP) va boshqariluvchi adres registrlaridan tashkil topgan. B, C, D, E, H, L registrlari umumiy tayinlanadigan registrlar to‘plami deyiladi. Ulardan, bajarilayotgan buyruqning xiliga qarab mustaqil 8-razryadli registrlar yoki 16-razryadli juft registrlar BC, DE, HL sifatida foydalaniladi. W2, W3 registrlari esa oraliq registrlar hisoblanadi. Ularga dastur orqali murojaat qilish mumkin emas. W2, W3 registrlardan protsessor ichida bajarilayotgan buyruklar bilan ishlash davomida foydalaniladi.

8.5-rasm. УМПК-80 elektron stendi vositalari.

Buyruqlar sanagichi - PC registrida bajarilish navbati kelgan buyruqning xotiradagi adresi yozilgan bo‘ladi. Bu registrning qiymati buyruqlarning har bir sikli bajarilganda avtomatik ravishda o‘zgartiriladi. K580BM80 protsessorining buyruqlari - bir, ikki yoki uch bayt uzun- likka ega bo‘lishi mumkin. Kompyuterda dasturning ishlashi davom- ida qanday buyruq bajarilishiga qarab, uning uzunligiga mos holda PC-ning qiymati, 1-ga, 2-ga yoki 3-ga orttiriladi. 8.6-rasmda УМПК- 80 elektron stendiga o‘rnatilgan K580BM80 protsessorining ichki registrlari keltirilgan.

Stekni ko‘rsatuvchi (Stack Pointer - SP) registr asosiy xotiraning stek sifatida ishlatilishi mumkin bo‘lgan qismining boshlang‘ich adresini ko‘rsatib turadi (8.6-rasm). Kompyuterda ishlayotgan dasturda uzilish sodir bo‘lsa, protsessor ichki registrlarining holatlarini vaqtincha saqlab turish uchun stekdan foydalaniladi. Uzilish deganda - kompyuterda bajarilayotgan bir dasturni, boshqa bir dasturni bajarilishini ta’minlash maqsadida, vaqtincha to‘xtatib turish tushuniladi.



8.6-rasm. УМПК-80 elektron stendiga o‘matilgan K580BM80 protsessorining ichki registrlari.
Buyruqlar registri (Instruction Register - IR) va buyruq deshifratori, buyruqni qabul qilish va deshifratsiyalash uchun ishlatiladi. Buyruq xotiradan o‘qilganida, uning buyruq kodidan iborat bo‘lgan birinchi bayti buyruqlar registriga kelib tushadi. Keyin esa bu kod deshifratorga uzatiladi. Deshifrator - boshqarish sxemasi va ф₁, ф₂ sinxrosignallari bilan birgalikda, protsessorning ichki qismlariga tegishli boshqarish signallarini hamda protsessordan tashqariga chiquvchi boshqarish signallarini shakllantiradi. Har qanday kompyuterda dastur buyruqlarini bajarilishini fizik jihatdan ta’minlash, uning shinalari orqali uzatiladigan boshqarish signallari yordamida amalga oshiriladi.


Registrning asosiy vazifalari

№	Registrning nomlanishi	Vazifasi
1	Xotira manzili– Memory Address (MAR)	Xotiraning faol yacheykasi manzilini o`z ichiga oladi
2	Xotira buferi - Memory Buffer (MBR)	Xotiraga yozish va xotiradan o`qish bo`yicha axborotni o`z ichiga oladi
3	Dasturni boshqarish – Program Control (PCR)	Bajarilishi kutilayotgan keyingi buyruq manzilini o`z ichiga oladi
4	To`plovchi - Accumulator (AR)	Ilgari boshqarilgan barcha amallar bo`yicha natijalarni va ma`lumotlarni to`playdi
5	Yo`riqnomalar - Instruction (IR)	Ayni damda bajarilayotgan yo`riqnomani o`z ichiga oladi
6	Kiritish/Chiqarish - Input/Output (I/OR)	Kiritish/chiqarish qurilmalari bilan bog`lanadi

Static va dinamik xotira, xotiraning adreslari.

Xotira ma’lum bir uzunlikka ega bo‘lgan axborotlarni saqlovchi yacheykalardan iborat bo‘ladi. Hozirgi kompyuterlarn- ing xotirasi 8-bitli, ya’ni bir baytli yacheykalardan iborat bo‘lib, xotiraga ana shu baytlarning adreslari orqali murojaat qilinadi. Baytlarni guruhlarga birlashtirilib so ‘zlar (rus tilida - слово) hosil qilinadi. 1, 2, 4 va 8 baytli, ya’ni 8, 16, 32 va 64-bitli yoki razryadli so‘z uzunliklariga ega kompyuterlar mavjud. Ushbu qo‘llanmada kompyuter xotirasining so‘z uzunliklarini, protsessorlar ichki registrlarining uzunliklarini ifodalashda va boshqa holatlarda razryad iborasi qo‘llanilgan.

8.7-rasm. 8-razryadli so‘z uzunligiga ega 64 Kbaytli asosiy xotira.


8.8-rasm. 32-razryadga so‘z uzunligiga ega, baytlari teskari tartibda joylashtirilgan 4 Gbaytli asosiy xotira.
Ushbu asosiy xotirada yacheykalar adreslarining qiymati 0000 dan FFFF gacha o‘zgarishi mumkin. Asosiy xotiraning umumiy hajmi 64 Kbayt (FFFF - 16 bit, 2¹⁶=65536 bayt). Hozirda bunday hajmli xotiralar - o‘matiladigan kompyuterlarda, ya’ni kontrollerlarda ishlatilmoqda. Odatda asosiy xotira adreslari 16-lik sanoq sistemasida ifodalanadi.
8.8-rasmda so‘z uzunligi 32-razryadga teng bo‘lgan asosiy xotira tas- virlangan. Bunday so‘z uzunligiga ega xotiralar, Pentium protsessorlari o‘matilgan kompyuterlarda ishlatilmoqda. Ularda yacheykalarning adres­lari 0000 0000 dan FFFF FFFF gacha o‘zgarishi mumkin. Xotiraning umumiy hajmi 4 Gbayt (FFFF FFFF - 32 bit, 2³²= 4294967296 bayt). So‘z uzunligi 32-razryadli xotiralarda baytlar o‘ngdan chapga yoki chapdan o'ngga qarab joylashtirilishi mumkin.

8.8-rasm. 32-razryadga so‘z uzunligiga ega, baytlari to‘g‘ri tartibda joylashtirilgan 4 Gbaytli asosiy xotira.
Buyruqlarni xotiradan o‘qish misolida, xotiraga murojaat qilish qanday amalga oshirilishini ko‘rib chiqamiz. 8.9-rasmda asosiy xotiraga murojaat qilish jarayoni ko‘rsatilgan.

Protsessorning IP (Instruction Pointer) yoki PC (Program Counter) deb nomlanuvchi registri, tartib bo‘yicha bajarilishi kerak bo‘lgan buyruq adresini ko‘rsatish uchun ishlatiladi. Ushbu registr buyruqlar sanagichi yo­ki buyruqlar ko‘rsatgichi deb nomlanadi. PC registrida yozilgan adres, ya’ni navbatdagi bajarilishi kerak bo‘lgan buyruqning adresi, protsessorning adres shinasi yordamida asosiy xotira bilan bog‘lanuvchi porti - adres registri orqali xotiraning, xotira adresi registriga uzatiladi. Shundan so‘ng xotiraning ma’lumotlar registriga ushbu adres bo‘yicha yozilgan ma’lumot chiqariladi. Bu ma’lumot, ma’lumotlar shinasi orqali protsessorning registrlaridan biriga, masalan akkumulyatorga, ya’ni A registriga kelib tushadi.

8.9-rasm. Asosiy xotiraga murojaat qilish jarayoni.
Zamonaviy kompyuterlarda asosiy xotiraga murojaat kilishning ikki xil rejimi mavjud (8.10-rasm):
Real rejim - 1 Mbayt gacha bo‘lgan asosiy xotira uchun, bu rejim kompyuter MS DOS operatsion tizimida ishlagan paytida qo‘llanilagan. Hozirda bu, MS DOS operatsion tizimini emulyatsiya qilishda ishlatiladi.

8.10-rasm. Real va himoyalangan rejimlarda asosiy xotiraning tuzilishi.

Himoyalangan rejim - xotira hajmi 1 Mbaytdan ko‘p bo‘lgan holda , ya’ni bu kompyuterlar Windows operatsion tizimida ishlay boshlagandan buyon qo'llanilgan rejim hisoblanadi.

Real rejimda xotiraga murojaat qilish segmentlarga murojaat qilish orqali, himoyalangan rejimda esa, sahifalarga murojaat qilish orqali amalga oshiriladi. Bitta segmentning hajmi - 64 Kbayt, sahifaning hajmi esa - 4 Kbaytga ega bo‘ladi.