Mavzu: Mikroprosessorlar va ularning turlari

Beshinchi avlod mashinalari - hozirgi eng zamonaviy IBM PC tizimidagi kompyuterlar 5- avlod EHM hisoblanadi. EHM bu avlodi matiqiy masalalarni hal qila oladi. Rasm va chizmalarni taniydi. Matnlarni tarjima qila oladi. Multimediya sistemasi yordamida musiqa eshitish, tasvirlarning harakatini ko‘rish mumkin. Bu avlod mashinalariga: IBM-386, 486, Pentium I, II, III, IV rusumidagi kompyuterlar kiradi. 5-avlod juda katta integral sxemalar. IBM PC va ular Intel firmasiga tegishli 80x86 oilasiga mansub protsessorlar qo‘llaniladi. IBM PC original mashinalarida 16-razryadli registrli protsessorlar qo‘llaniladi. Keyingi hamma protsessor modellari, shular qatorida 32-razryadli (386, 486, Pentium, Pentium Pro, Pentium II/III, Celeron, Pentium IV Intel firmasidan, K56, K6 va (Athlon va Duron) AMD, MI, MII va Cyrix/VIA firmasidan) bilan MMX, SSE va 3D Now! Kengaytmali o‘z ichiga avvalgi modellarni arxitekturasi, buyruqlar sistemasini programma ta’minoti to‘plashini olgan.Protsessor arxitekturasi deganda uni programma modeli tushuniladi, ya’ni programma ko‘rinish xususiyatlari. Bu kitobda (Intel Architecture 32 bit) faqat IA-32 arxitekturali protsessorlar x86 oilasining 5-7 avlodlarini keltiramiz.
Bunday olganda hamma mikropratssesorlar o’zi zamonaviydan zamonaviy mikroprotssesorlari deb aytish mumkin. Lekin biz hozir XXI asrga qadam qo’yar ekanmiz. Biz zamonamizdan o’ziga hos qulayliklariga tezlik chastotasiga farq qilish darajasiga bog’liq. Asli mikroprotssesorlarni chiqaruvchi firmalar juda ko’p. Ular intel va amd firma ishlab chiqaran mikroprotssesorni hozirda ko’p qo’llaniladi. 1992 yil oktabrda 5-avlod yani Pentium mikroprotssorlari namoyish etdi. Pentiumning o’zi o’chish qobiliyatiga ega.
Mikroprotsessor (MP), boshkachasiga central processing unit (CPU), — dasturli boshkariladigan, axborotni kayta ishlaydigan funktsional tugallangan kurilma bo’lib, u bitta yoki bir nechta katga (KIS) yoki juda katga (JKIS) integral sxemalar kurinishda tayyorlangan. Mikroprotsessor quyidagi vazifalarni bajaradi:

• 
  asosiy xotiradan (AX) buyruqlarni ukish va deshifrlash (ochish);
  
• 
  ma'lumotlarni AX dan va tashki kurilmalar (TK) adapterla-rining registrlaridan ukish;
  
• 
  so’rovlarni va buyruqlarni adapterlardan TK, larga xizmat kursatish uchun kabul kilish va kayta iishash;
  
• 
  ma'lumotlarni kayta ishlash xamda ularni AX ga va TK, adap-terlarining regasgrlariga yozish;
  
• 
  ShK ning barcha boshka uzellari va bloklari uchun boshkaruvchi signallarni ishlab chikish. Mikroprotsessor kiymatlar shinasiningrazryadliligi ShK ning razryadliligini anikdaydi; MP adreslar shinasini razryadliligi uning adres kengligini anikdaydi.
  

Adres kengliga bu asosiy xotira yacheykalarining maksimal soni bulib, u bevosita mikroprotsessor tomonidan adreslanishi mumkin.
Birinchi MP 4004 mikroprotsessori Intel firmasi (AKD1) tomonidan 1971 yilda chikdrilgan. Xrzirgi vaktda bir ^cha yuzlab turli mikroprotsessorlar chikarilmokda, Kkin eng ommaviy va keng tarkalgani Intel va Intel ga uxshash firmalarning mikroprotsessorlaridir.
Barcha mikroprotsessorlarni 3 ta guruxga bulish mumkin:

• 
  CISC tipidagi (Complex Instruction Set Command) tulik, tuplamli buyruqdar tizimi bilan MP;
  
• 
  RISC tipidagi (Redused Instruction Set Command) kiskarti-rilgan tuplamli buyruqdar tizimi bilan MP;
  
• 
  MISC tipidagi (Minimum Instruction Set Command) mini-mal tuplamli buyruqlar tizimi bilan va etarlicha yukori tezkor MP (xrzirgi vaktda bu modellar ishlab chikish boskichida turibdi).
  

IBM PC tipidagi ko’pchilik zamonaviy ShK lar CISC tipidagi MP larni ishlatadi, ulardan ba'zilarining tavsiflari 19- jadvalda keltirilgan.
19-jadval Eng ffu tarkdlgan CISC MPlarinivg tavsnflari Izoxlap.

1. 
   MP 80386,80486 mikroprotsessorlarida SX, DX, SL va b. xarfli uzgartirish kiritilganlari bor (80486SX, 80486DX), ular bazaviy modeldan shinalar razryadliligi, taktli chastota, ishlash ishonchlili-gi, ulchamlari, e^rgiya iste'moli, kuchlanish amplitudasi va boshka katgaliklar bilan fark qiladi:
   

• 
  DX bazaviy model bilan deyarli moe keladi;
  
• 
  SX va SL, xususan kichikrok shinalar razryadliliga ega;
  
• 
  SL va ayniksa SLE e^rgiyami tejaydigan, ixcham ShK da (Lap Top, Notebook) ishlatishga muljallangan.
  

80486DX — bu MP 80486 ning boshlangich versiyasidir. U sozlangan matematik soprotsessor va ulchami 8 Kbayt bo’lgan birinchi darajali kesh-xotiraga ega. Uning uchun maksimal chastota — 50 MGts; chastotani yanada orttirish u vaktda MP uchun ma'noga ega emas edi, chunki ko’pchi-lik tizimli platalar bunday tezliklarda ishlay olmas edilar.
486SX modeli DX ga uxshash, Kkin unda soprotsessor bloklangan. Bu ishlab chikaruvchiga soprotsessorni testlash xarajatlaridan xalos bulish va shu bilan maxsulot narxini kamaytirishga imkon bergan.
80486DX va undan yukori mikroprotsessorlar ichki chastotasini ko’paytirib ishlashi mumkin. Ko’paytirilgan chastota bilan MP ning fakat ichki sxemalari ishlashi mumkin. MP ga nisbatan xamma tashki sxemalar, shu jumladan tizimli platada joylashganlari xdm, od-diy chastotada ishlaydi.
486DX2 — bu 486DX ning ichki ikkilangan chastotali varian-tidir: masalan, 486DX266 tashki 33 MGts li chastotaga (tizimli plata ishlaydigan chastota) ega (shu MP li ShK 486DX50 li ShK ga taxminan uxshash), Kkin periferiya, tizimli plata, 2-darajali kesh-xotira, asosiy xotira, videokarta va b. sifatiga kamrok kapli talab-lar tufayli arzonrokdir.
486DX4 bu 4-avlod mikroprotsessoridir (turt aynan shuni bil-diradi.turtlangan chastotani emas); u DX2 dan ichki kesh-xotirani 16 Kbayt gacha ko’paytirilganligi, uch marta orttirilgan
chastotada ishlay olish imkoniyati (486DX4 100) va 5 V m emas, balki 3,3 V kuchlanishli ta'minoti bilan fark. qiladi.

2. 
   Elementlar soni — bu MP integral sxemasiga joylashtiril-gan oddiy yarim utkazgichli elementlar soni. Texnologiya odatda ele-mentning mikronlardagi ulchami bilan tavsiflanadi.
   
3. 
   Pentium Pro MP ikkita kristalldan: MP ning uzi va kesh-xogiradan tashkil toptan, ikkinchi kristall uning 256 yoki 512 Kbayt xotirasiga boglik ravishda 15,5 yoki 31 mln yarim utkazgichli ele-mentlarni uz ichiga oladi. Bu 2-darajali kesh-xotira protsessor chas-totasida ishlaydi, odatda esa 2-darajali kesh-xotira tizimli plata chastotasida ishlaydi.
   

Quyidagilarni ta'kidlash kerak:

• 
  80386 va undan yukori MP da buyruqlar konveyerli bajari-ladi.
  

Buyruqlarning konveyerli bajarilishi — bu natijalarni MP ning bir kismidan boshka kismiga bevosita uzatishda, MP ni turli kismlarida ketma-ket buyruqlarning turli taktlarini bir vaktda bajarishdir. Buyruqdarning konveyerli bajarilishi ShK ning tez-korlilik buyicha samaradorligini 2—3 marta ortgiradi;

• 
  80286 va undan yukori MP ning xnsoblash tarmogida ishlash imkoniyati;
  
• 
  80286 va undan yukori MP ning ko’p masalalar bilan ishlash (icyn dasturlar bilan) imkoniyati va bunta moe xotira xlmoyasi. Zamonaviy mikroprotsessorlar ikkita ish rejmmiga ega:
  
• 
  xdkikiy (bitta masalali), unda fakdt bitta lastur bajarilishi mumkin va kompyuter asosiy xotirasining fakdt 1024 Kbay-ti bevosita adreslanishi mumkin, kolgan (kengaytirilgan) xoti- raga esa fakat maxsus drayverlar ulangandagina murojaat kilish mumkin;
  
• 
  ximoyalangan (ko’p masalali), bu rejimda birdaniga bir nechta dasturlarning bajarilishi, bevosita adreslash va ShK da bor bo’lgan barcha asosiy xotiraga turridan tugri murojaat kilish (qo’shimcha drayverlarsiz), uning bajarilayotgan dasturlar urtasida avtomatik taksimlanishi va moe ravishda uni, begona dasturlar tomonidan murojaat kilinishidan ximoyalash ta'minlanadi;
  
• 
  80386 va undan yukori MP larda virtual mashinalar tizimi rejimini kullab-kuvvatlash.
  

Vnrtual mashinalar tizimi ko’p masalali ish rejimining yanada rivojlanishi bulib, unda xar bir masala uzining operatsiey tizimi boshkaruvi ostida bajarilishi mumkin, ya'ni bitta MP da guyo, pa-rallel ishlaydigan va turli xil operatsiey tizimlarga ega bo’lgan bir nechta kompyuterlar modellashtiriladi. Prossesor rivojlanishi tarixi. Shunga e’tibor beringki 10 yil ichida 1- protsessor ishlab chiqarildi.Birinchi IBM PC kompiyuteri yaratildan oldin u intel firmasi bbilan ishlab chiqarildi va Intel 4004 deb nomlamdi.1971 yil 15 noyabrda uni ishlab chiqarish tashkil topdi.Protsessorlar ishlash chastotasi 108 gigogers (0.108 Mgs) ni tashkil qilar edi.Bu protsessorlar 2300 tranzistorlari mavjud va 10-mikron texnologiyasi bilan ishlab chiqarildi.Malumotlar shinasi 4 razryadga ega edi, 640 baaytni adreslashga imkon beradi.Bu protsessor dasturlangan konkulyatorlar uchun mo’ljallangan.
1972 yil aprel oyida Intel firmasi 8080 protsessorlarni ishlab chiqarildi.Ularning ishlash chastotasi 200 Gs ni tashkil qiladi.U 3500 tranzistorlarni tashkil qiladi.O’sha 10 mikron texnologiya protsessorlari ishlab chiqarildi.Ma’lumot shinasi 8 razryadli,64 kbayt adreslashga imkoniyat yaratadi.Bu protsessor dasturlangan konkulyatorlarda ishlash uchun mo’ljallangan.Bu protsessor 6000 tranzistorlarga ega bo’lishi va 64 kbaytli xotirani adreslash mumkin.Unda birinchi personal kompyuter operatsion tizim ishlatiladi.Bu sistema uchun Macrosoft firmasi Basic tilini ishlab chiqardi.BU 1000 ta dastur yozilgan xajmdagi birinchi kompyuter modeli edi.8080 Intel firmasi protsessori orqali, ayrim firmalar unga o’xshagan firmalar protsessorlarini ishlab chiqardi.Shunday qilib 1976 yii iyulda Z-80 protsessori yaratildi. 2,5 Mgs chastotada ishlovchi manba blokida oxirgi modellar 10 Mgs chastotada ishlab chiqarildi.