Mavzu: Mikroprosessorlar va ularning turlari

Mavzu:Mikroprosessorlar va ularning turlari.
Reja:

1. 
   Mikroprosessorlarni guruhlarga ajratish
   
2. 
   Mikroprosessorning turlari
   
3. 
   Zamonaviy Mikroprosessorlar
   

Birinchi mikroprosessor 4004 mikroprosessori Intel firmasi (AQSH) tomonidan 1971 yilda chiqarilgan. Hozirgi vaqtda bir necha yuzlab turli mikroprosessorlar chiqarilmoqda, lekin eng ommaviy va keng tarqalgani Intel va Intelga o’xshash firmalarning mikroprosessorlaridir.
Barcha mikroprosessorlarni 3ta guruhga bo’lish mumkin :

• 
  CISC tipidagi (Complex Instruction Set Command) to’liq to’plamli buyruqlar t izimi bilan MP;
  
• 
  RISC tipidagi (Redused Instruction Set Command) qisqartirilgan to’plamli buyruqlar tizimi bilan MP;
  
• 
  MISC tipidagi (Minimum Instruction Set Command) minimal to’plamli buyruqlar tizimi bilan va etarlicha yuqori tezkor MP (hozirgi vaqtda bu modellar ishlab chiqish bosqichida turibdi).
  

CISC tipidagi mikroprosessorlar
IBM PC tipidagi ko’pchilik zamonaviy SHKlar CISC tipidagi MPlarni ishlatadi.
Izohlar:

1. 
   MP 80386,80486 mikroprosessorlarida SX, DX, SL va b. harfli o’zgartirish kiritilganlari bor (80486SX, 80486DX), ular bazaviy modeldan shinalar razryadliligi, taktli chastota, ishlash ishonchliligi, o’lchamlari, energiya iste’moli, kuchlanish amplitudasi va boshqa kattaliklar bilan farq qiladi:
   

• 
  DX bazaviy model bilan deyarli mos keladi;
  
• 
  SX va SL, xususan kichikroq shinalar razryadliligiga
  

ega;
— SL va ayniqsa SLE energiyani 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 kesh-xotiraga ega. Uning uchun maksimal chastota — 50 MG; chastotani yanada oshirish MP uchun ma’noga ega emas edi, chunki ko’pchilik tizimli platalar bunday tezliklarda ishlay olmas edilar.
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 mikroprosessorlar 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) ega (shu MPli SHK 486DX50li SHKga taxminan o’xshash), lekin periferiya, tizimli plata, 2-darajali kesh-xotira, asosiy xotira, videokarta va b. sifatiga kamroq qat’iy talablar t ufayli arzonroqdir.
486DX4 - bu 4-avlod mikroprosessoridir (to’rt aynan shuni bildiradi, to’rtlangan chastotani emas); u DX2dan ichki kesh-xotirani 16 Kbaytgacha ko’paytirilganligi, uch marta orttirilgan chastotada ishlay olish imkoniyati (486DX4 100) va 5 Vm emas, balki 3,3 V kuchlanishli ta’minoti bilan farq qiladi.

2. 
   Elementlar soni — bu MP integral sxemasiga joylashtirilgan oddiy yarim o’tkazgichli elementlar soni. Texnologiya odatda elementning mikronlardagi o’lchami bilan tavsiflanadi.
   
3. 
   Pentium Pro MP ikkita kristalldan: MPning o’zi va kesh-xotiradan tashkil topgan, ikkinchi kristall uning 256 yoki 512 Kbayt xotirasiga bog’liq ravishda 15,5 yoki 31 mln. yarim o’tkazgichli elementlarni o’z ichiga oladi. Bu 2-darajali kesh-xotira protsessor chastotasida ishlaydi, odatda esa 2-darajali kesh-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;

• 
  80286 va undan yuqori MPning hisoblash tarmog’ida ishlash imkoniyati;
  
• 
  80286 va undan yuqori MPning ko’p masalalar bilan ishlash(ko’p dasturlar bilan) imkoniyati va bunga mos xotira himoyasi.
  

Zamonaviy Mikroprosessorlar ikkita ish rejimiga ega:

• 
  haqiqiy (bitta masalali), unda faqat bitta dastur bajarilishi mumkin va kompyuter asosiy xotirasining faqat 1024 Kbayti bevosita adreslanishi mumkin, qolgan (kengaytirilgan) xotiraga esa faqat maxsus drayverlar ulangandagina murojaat qilish mumkin;
  
• 
  himoyalangan (ko’p masalali), bu rejimda birdaniga bir nechta dasturlarning bajarilishi, bevosita adreslash va SHKda bor bo’lgan barcha asosiy xotiraga to’g’ridan-to’g’ri murojaat qilish (qo’shimcha drayverlarsiz), uning bajarilayotgan dasturlar o’rtasida avtomatik taqsimlanishi va mos ravishda uni, begona dasturlar tomonidan murojaat qilinishidan himoyalash ta’minlanadi;
  
• 
  80386 va undan yuqori MPlarda virtual mashinalar tizimi rejimini qo’llab-quvvatlash.
  

Virtual mashinalar tizimi ko’p masalali ish rejimining yanada rivojlanishi bo’lib, unda har bir masala o’zining operatsion tizimi boshqaruvi ostida bajarilishi mumkin, ya’ni bitta MPda go’yo, parallel ishlaydigan va turli xil operatcion tizimlarga ega bo’lgan bir nechta kompyuterlar modellashtiriladi.
Pentium Mikroprosessorlari
80586 (R5) Mikroprosessorlari Intel firmasi tomonidan patentlangan Pentium tovar
markasi bo’yicha ko’proq ma’lumdir (boshqa firmalarning 80586 MP boshqacha belgilanishga ega: AMD firmasida K5, Cyrix firmasida Ml va b.).
Bu Mikroprosessorlar besh pog’onali konveyerli strukturaga ega bo’lib, u ketma-ket buyruqlarning bajarilish taktlarini ko’p marotaba birgalikda ishlashini ta’minlaydi va yana boshqarishni shartli uzatish buyruqlari uchun kesh-buferga ega bo’lib, u dasturlarni tarmoqlanish yo’nalishini oldindan aytish imkonini beradi; samarali tezkorligi bo’yicha ular har bir buyruqni go’yoki bir takt ichida bajaradigan RISC MPlariga yaqinlashadi. Pentium 32 razryadli adresli shinaga va 64-razryadli ma’lumotlar shinasiga egadir. Tizim bilan qiymatlarni almashish sekundiga 1 Gbayt tezlik bilan bajarilishi mumkin.Hamma Pentium MPlarida har biriga 16 Kbaytdan alohida buyruqlar uchun, alohida ma’lumotlar uchun sozlangan kesh-xotira va 2-darajali kesh-xotiraning sozlangan nazoratchisi (bu nazoratchini MPning ichki chastotasida ishlashini ta’minlaydi) bor; maxsuslashgan konveyerli apparatli qo’shish, ko’paytirish va bo’lish bloklari bor bo’lib, ular siljib yuradigan nuqtali amallarning bajarilishini jiddiy tezlashtiradi. AMD kompaniyasi protsessorlari
AMDE1
AMD kompaniyasining ish joyi tizimi uchun protsessorlari Intel protsessorlariga o’xshab ikki “turga” bo’linadi - qimmatroq va unumlirog’i Athlon (XR.MP) va arzonrog’I - Duron.
Duron bizda deyarli qo’llanilmaydi (sotilmaydi ham), AMDning o’zi ham ularni ishlab chiqarishni to’xtatmoqda. AMD Athlon protsessorlari shundoq ham CPU Intel Celeron narxlari kategoriyasiga kirib, mahsuldorligi esa Intel Pentium 4 bilan teng bo’lgani sababli Duron protsessori haqida biz ezmadik.
Pentium Pro Mikroprosessorlari
1995 yil sentyabrda savdo markasi Pentium Pro bo’lgan 80686 (R6) MPning taqdimot
marosini bo’ldi va savdoga chiqarildi.
Mikroprosessor 2ta kristalldan: MPni o’zidan va kesh- xotiradan tashkil topgan. Lekin u Pentium bilan to’liq mos kelmaydi va xususan, maxsus tizimli platani talab etadi. Pentium Pro 32-bitli ilovalarda yaxshi ishlaydi, 16-bitli ilovalarda esa hattoki Pentiumga birmuncha yutqazadi.
Yangi sxemotexnik echimlar tufayli ular SHKlar uchun yanada yuqoriroq unumdorlikni ta’minlaydi. Bu yangiliklarning bir qismi "dinamik bajarilish" (dinamic execution) tushunchasi bilan birlashtirilishi mumkin, bu 14ta pog’onali superkonveyerli struktura (superpi pelining), boshqarishni shartli uzatishlarda dasturning tarmoqlanishini oldindan aytish (branch prediction) va mo’ljallangan tarmoqlanish yo’li bo’yicha (speculative execution) buyruqlarning bajarish borligini bildiradi.
Izoh, Ko’p masalalarni, ayniqsa, iqtisodiy masalalarni echish dasturlarida ko’p sO’nli boshqarishni shartli uzatishlar mavjud. Agar protsessor o’tish, tarmoqlanish yo’nalishini oldindan ayta olsa, u holda uning ish unumdorligi hisoblash konveyerlarini yuklashni optimallashtirish hisobiga sezilarli ortadi. Pentium Pro protsessorida oldindan to’g’ri aytish ehtimolligi 90%, Pentiumda esa 80%.
256 — 512 Kbayt sig’imli kesh-xotira — Pentium protsessorlaridagi yuqori unumli tizimlarning majburiy xususiyatidir. Lekin ularda sozlangan kesh-xotira katta bo’lmagan (16 Kbayt) sig’imga ega, uning asosiy qismi esa protsessordan tashqarida asosiy platada joylashadi. Shuning uchun u bilan ma’lumotlar almashish MPning ichki chastotasida emas, balki odatda 2-3 marta past bo’lgan taktli generator chastotasida amalga oshiriladi, bu esa kompyuterning umumiy tezkorligini pasaytiradi. Pentium Pro MPda 1-darajali kesh-xotira ham (8 Kbayt dan buyruqlar va qiymatlar uchun) va 256 yoki 512 Kbayt sig’imli 2-darajali kristall kesh-xotira ham bor bo’lib, ular Mikroprosessorning o’zini platasida joylas hgan va MPning ichki chastotasida ishlaydi.