Muhammad Al-Xorazimiy nomidagi
Toshkent axborot texnalogiyalar insituti Farg’ona
filiali
Kompyuterni tashkil etilishi fanidan
Mustaqil Ish
Guruh 730-21
Bajardi:
Turg’unov I
Qabul qildi:
Azamhonov B. S
Ma’lumotlar formatlari standartlari
Ma’lumotlar formatlari standartlari
Reja
1. Ma`lumotlar formatlari standartlari
2. Kompyuterning komponentlari va ularning o’zaro ishlashi
3. Prosessorlarda hisoblashlarni tashkil etish
Tayanch so`zlar. Butun sonlar, razryad, suruluvchi nuqtali sonlar, Simvolli ma’lumotlar,
Mantiqiy ma’lumotlar, Prosessor (markaziy prosessor), arifmetik–mantiqiy qurilma (AMQ),
umumiy vazifali registrlar (UVR), asosiy xotira, tashqi qurilmalar, Intel, AMD, Sun
Microsystem, Hewlett – Packard, IBM, Motorola, DEC firmalari, buyruqlar formati.
Ma`lumotlar formatlari standartlari
Kompyuterlarda ifodalanishi mumkin bo‘lgan ma’lumotlaming xillarini ikkita turkumga ajratish
mumkin:
1. Raqamli ma’lumotlar, ya’ni sonlar bilan ifodalanuvchi ma’lumotlar.
2. Raqamli bo‘lmagan ma’lumotlar.
Raqamli ma’lumotlar va ularni kompyuterda qanday ifodalanishini ko‘rib chiqamiz.
Butun sonlar. Raqamli ma’lumotlaming asosiysi - bu butun son- lardir. Butun sonlar
kompyuterda ikkilik sonlar ko‘rinishida saqlanadi. Ular odatda 8, 16, 32 va 64 bitli uzunliklardan
biriga ega bo‘lishlari mumkin. Kompyuterda butun sonlar ishorali va ishorasiz ko‘rinishlarda
ifodalanishi mumkin. 32-razryadli so‘z (rus tilida - слово) yordamida 0 dan 2 -1 gacha bo‘lgan
ishorasiz hamda -2 -1 dan +2 -1 gacha bo‘lgan ishorali butun sonlarni ifodalash mumkin.
Butun bo‘lmagan sonlar. Butun bo‘lmagan sonlarni (3,14; 0,495; 0,0056; ...) ifodalash uchun
suriluvchi nuqtali sonlar ishlatiladi (rus tilida - числа с плавающей точкой). Ularning
uzunliklari 32, 64 yoki 128 bitgacha bo'lishi
5.1-rasm. Suriluvchi nuqtali sonning IEEE standartidagi formatlari
Misollar: 3,14 = 0,314 * 101
0, 495 = 0,495 * 100 *0,00056 = 0,56 * 10-3 2014 = 0,2014 * 104 314; 495; 56; 2014 -
mantissalar.
1; 0; -3; 4 - eksponentalar (darajalar, tartiblar) (1.14-rasm).
5.14-rasm. Suriluvchi nuqtali sonlarga misollar.
O‘nlik sonlar. Bunda o‘nlik sistemasida yozilgan har bir raqam, ikkilik sistemasidagi to‘rtta
raqam bilan almashtiriladi. Ikkita o‘nlik raqam, bitta baytga joylashtiriladi (1.15-rasm). Bu
ikkilik-o‘nlik formati deb ataladi. (rus tilida - двоично-десятичный формат).
Misollar: 25 --- 0010 0101
367 --- 0011 0110 0111
1987 --- 0001 1001 1000 0111
1.15-rasm. O‘nlik sonlarga misollar.
Raqamli bo‘lmagan ma’lumotlar va ularning xillari.
Simvolli ma’lumotlar. Matnlarni ishlashda, ma’lumotlar bazalarini boshqarishda va boshqa
shularga o‘xshash hollarda simvolli ma’lumotlar bilan ishlashga to‘g‘ri keladi. Simvolli
ma’lumotlarga misol qilib ASCII (American Standard Code for Information Interchange) va
UNICODE ko- dlarini keltirish mumkin. Ularning uzunliklari mos holda 7 (8) va 16 razryadli
bo‘lishi mumkin (1.1-jadval).
Qatorlar ko‘rinishidagi ma’lumotlar yoki qatorlar ko‘rinishidagi o‘zgaruvchilar. Bu xildagi
ma’lumotlarning oxirida maxsus belgi yoki qatorning uzunligini ko‘rsatuvchi qismi mavjud
bo‘ladi. Kompyuterda ushbu qatorlar ustida - ko‘chirib yozish, qidirib topish va ularni tahrirlash
amallarini bajaruvchi buyruqlar mavjud.
Mantiqiy ma’lumotlar. Mantiqiy ma’lumotlar esa ikkita qiymatga ega bo‘lishi mumkin: rost yoki
yolg‘on (true yoki falshe), ya’ni 1 yoki 0.
Kompyuterning komponentlari va ularning o’zaro ishlashi
Zamonaviy kompyuter tizimlarida axborotlarga ishlov berish asosiy vazifa hisoblanadi, lekin
yagona vazifa emas. Kompyuter tizimlarining boshqa vazifalari axborotlarni yig’ish (kiritish),
o’zgartirish, axborotlarni to’plash va saqlash, ma’lumotlarni qabul qilish-uzatish, nusxa
ko’chirish va ko’paytirish hisoblanadi. Bu barcha vazifalarni bajarishda bevosita amalga
oshiruvchi tizimlar va tarmoqlarning eng asosiy elementi bo’lgan kompyuterdir. Uning ishlov
berish tezligi va ishlov berish natijasi, aniqligi, umuman, tizimning ishlash samaradorligi unga
bog’liq.
Kompyuterning yuqorida sanab o’tilgan vazifalari asosiy elementlar arifmetik-mantiqiy qurilma,
prosessor, xotira, kiritish/chiqarish qurilmasi, boshqarish qurilmalaridan foydalanib amalga
oshiriladi. Buning asosida barcha elementlarning o’zaro birgalikda ishlashi asosida dasturiy
boshqarish tizimidan iborat bo’lgan, xotirada saqlanadigan ishlov berish dasturi va
ma’lumotlarni boshqarish tamoyili yotadi. Kompyuterlar va kompyuter tizimlarini qurish, va
ishlash tamoyillari ularning arxitekturalarini qurish o’zaro bog’liq ko’plab komponentlarga:
apparat ta’minotiga (harware), dasturiy ta’minotiga (software), ma’lumotlarga ishlov berishning
amaliy dasturlariga, qabul qilish, o’zgartirish, ma’lumotlarni saqlash hamda uzatish vositalariga,
shuningdek, ishlov berishning umumiy masalasi bajarilganda, komponentlar orasida
vazifalarning taqsimlanishiga uzviy bog’langan.
Zamonaviy kompyuterlarning funksional sxemasi (5.1-rasm) saqlash, ishlov berish va boshqarish
qurilmalaridan tashkil topgan. Bundan tashqari, kompyuterning ichki resurslardan foydalanish
uchun ma’lumotlarni kiritish va chiqarish qurilmalaridan foydalaniladi. Bu sxema universal
kompyuterlarning klassik variantidir.
5.1-rasm. Kompyuterning funksional sxemasi
Kompyuter arxitekturasining asosiy elementi dasturiy boshqariladigan va konstruktiv mustaqil
element ko’rinishda yaratilgan qurilma – markaziy prosessor (yoki mikroprosessor) hisoblanadi.
Ayniqsa, prosessorning texnik xarakteristikalari (so’z uzunligi, takt chastotasi, boshqariladigan
buyruq tizimlari) ko’p jihatdan kompyuterlarning parametrlarini aniqlaydi, bular: funksional
imkoniyatlari, ish unumdorligi, yechiladigan masalalar sinfi, natijalarning aniqligi.
Prosessor (markaziy prosessor) kompyuterning asosiy hisoblash qurilmasi hisoblanib, u
qo’yidagilardan tashkil topadi:
- arifmetik va mantiqiy amallarni bajarish uchun arifmetik–mantiqiy qurilma (AMQ);
- prosessorning ishlashini va tashqi qurilmalar bilan almashish ish tartibini boshqarish bloki;
- ichki umumiy vazifali registrlar (UVR) ko’rinishida operativ xotira rolini bajaradigan prosessor
ichki xotirasi (kesh xotira).
Binobarin, prosessor doimo katta integral sxema (KIS) ko’rinishida bajariladi, shuning uchun uni
ko’pincha mikroprosessor deyishadi. Bu prosessor ona platada joylashtirilgan mustaqil KIS
hisoblanadi.
Asosiy xotira kompyuterning boshqarish dasturlarini va ishlov berish uchun ma’lumotlarni
saqlashga mo’ljallangan. U prosessor va operativ xotira orasida ma’lumotlarning almashish
tezligini oshiradi.
Tashqi qurilma foydalanuvchiga kompyuter resurslaridan foydalanish, shuningdek, dastlabki
ma’lumotlarni kiritish va ishlov berilgan natijalarning ma’lum darajadagi o’zaro aloqasini
ta’minlaydi. Tashqi qurilmalar tarkibiga tashqi xotira bog’lamalari, ko’pincha, diskli
to’plovchilar va aloqa kanallari bo’yicha uzatish qurilmalari kiradi.
Kompyuterning asosiy qismlarining o’zaro aloqasi 5.2-rasmda keltirilgan. Ko’plab zamonaviy
kompyuterlar dasturiy boshqarish tamoyili bo’yicha qurilgan. Bu tamoyil arxitekturada uchta
asosiy bog’lamalarning bo’lishini nazarda tutadi, ya’ni: xotira, boshqarish va hisoblash
bog’lamasi.
5.2-rasm. Kompyuterning asosiy bog`lamalari
Bu uchta bog’lama hisoblash yadrosini tashkil etadi va dasturli boshqarish ish tartibini
ta’minlaydi:
−
dasturning buyruqlari asosiy xotirada joylashadi;
−
yacheykalar ketma-ket tartib nomerlariga (adreslariga) ega bo’ladi;
−
buyruqlar dasturda joylashgan tabiiy ketma-ketlikda o’qiladi va bajariladi.
AMQ (Arithmetic and Logic Unit) xotiradan keladigan ma’lumotlar bilan arifmetik va mantiqiy
operasiyalarning bajarilishini amalga oshiradi, chiqish natijasini shakllantiradi. U asosiy xotiraga
yoziladi yoki o’ta yuqori tezkor registrlardan (UVR) birida vaqtincha saqlanadi.
Asosiy xotira ixtiyoriy ruxsat etishli va manzillar oralig’idagi manzillashtiriladigan (OXQ va
DXQ) va kesh-xotirani tashkil etadigan manzillashtirilmaydigan xonalardan iborat. Kesh-xotira
hajmi bo’yicha OXQ ga qaraganda kam, lekin tezkorlik bo’yicha yuqori. OXQ dan o’qilgan
yacheykadagi ma’lumotlar o’zgarmaydi va takroriy o’qilishi mumkin. Xonaga yozishda kod
o’chiriladi va uning o’rniga yangi kod (son yoki buyruq) yoziladi. Asosiy xotiraning hajmi
saqlanadigan so’zlarning miqdori bilan uning tezkorligi esa murojaat etish vaqti bilan, ya’ni
kerakli so’zni yozish va o’qish davomiyligi orqali aniqlanadi.
Algoritm va unga mos kompyuter dasturining bajaralish jarayoni boshqarish qurilmasining
ishlashini ta’minlaydi. Joriy dasturga mos ravishda bu bog’lama kerakli buyruqni va bu buyruqni
bajarilishiga taalluqli bo’lgan navbatdagi ma’lumotlarni tanlashlarga, AMQ da kerakli amalni
bajarilishini va olingan natijani ko’rsatilgan manzil bo’yicha joylashtirishni nazorat qiladi.
Dasturning joriy buyrug’ining bajarilishi jarayonida boshqarish bog’lamasi buyruqning
ishlatilish vaqtida qatnashadigan qurilmalar uchun boshqarish signallari ketma-ketligini
shakllantiradi. Agar tashqi qurilmalar bilan o’zaro aloqa bog’lash buyrug’i (tashqi xotiradan
ma’lumotlarni yuklash, ma’lumotlarni kiritish yoki chiqarish) bajariladigan bo’lsa, u holda
boshqarish bog’lama almashish jarayonining mos so’rovlari va sinxronlash qoidalarini
shakllantiradi.
Prosessorlarda hisoblashlarni tashkil etish
Asosiy Intel, AMD, Sun Microsystem, Hewlett – Packard, IBM, Motorola, DEC firma ishlab
chiqaruvchilarning zamonaviy prosessorlari faqat razryadliligi va takt chastotasi bilan farqlanib
qolmasdan, o’zlarining arxitekturasiga xos xususiyatlari bilan ham farq qiladi. Bu o’ziga xos
xususiyatlar prosessorlarning qo’llanish sohalarini, ularning funksional imkoniyatlarini va ish
unumdorliklarini belgilab beradi.
Prosessorlarning muhim xarakteristikalari quyidagilar hisoblanadi:
−
zamonaviy prosessorlarda yuzlab MGslardan bir necha GGslargacha o’zgaradigan takt
chastotasi;
−
ma’lumotlar shinasi va buyruqlar shinasining razryadliligi orqali aniqlanadigan tashqi
xotiraning manzillar oralig’i;
−
mashina buyruqlar tizimlarining arxitekturasi va mashina so’z uzunligining razryadliligi;
−
birinchi va ikkinchi darajali KESh – xotiralarining kristall ichki sig’imi;
−
KIS prosessorining integrallash darajasi (kristalldagi tranzistorlar soni).
Markaziy prosessorlarning asosiy vazifasi xotiradan buyruqlarni tanlash (buyruqlarni o’qish),
bajariladigan operasiyaning turini aniqlash (buyruqlarni deshifrasiyalash), xotiradan
ma’lumotlarni tanlash (operandlarni o’qish), buyruqlarning bajarilishi (ijro etilishi), olinadigan
natijalarni xotiraga kiritish hisoblanadi.
Shunday qilib, prosessorning ishlashi asosan beshta quyidagi asosiy bosqichlardan iborat:
- buyruqni o’qish;
- buyruqni deshifrasiyalash;
- operandlarni o’qish;
- buyruqning bajarilishi;
- natijalarning yozilishi.
Prosessorning barcha ishlari buyruqlar yordamida bajariladi. Buyruq - bu qanday harakat
bajarilishi haqidagi maxsus ikkilik kodli so’zlar birligi (operasiya kodi - OK) bo’lib, operandlar
joylashgan manzilli qism (A1, A2), asosiy xotirada operandlarning joylashgan o’rni va ular qay
tarzda aniqlanishini bildiradi. Ikki manzilli buyruqning formati 5.3-rasmda keltirilgan.
5.3-rasm. Kompyuter buyrug`ining formati
Arxitekturaning amaliy ishlatilishiga misol bo’lib 5.4-rasmda tasvirlangan Intel Core2
prosessorining struktura sxemasi xizmat qilishi mumkin. Tasvirlangan sxemada avvalgi rasmda
ko’rib chiqilgan dasturning bajarilishini mantiqiy o’ziga xos xususiyatlari aks ettirilgan.
Intel Core 2 prosessori L2 kesh-xotiraga yuklashni ta’minlaydigan tizim shinasi (System Bus)
orqali kompyuterning boshqa komponentlari bilan o’zaro aloqa qiladi. Ishlatiladigan dasturning
buyruqlari L2 dan o’qiladi, translyasiyalanadi va taqsimlashlarni oldindan aytish va
buyruqlarning kelish tartiblarini o’zgartirish maqsadida dastlabki dekodlashdan (Pre Decode)
o’tadi. Keyin buyruqlar L1 keshga (Instruction Queue) beriladi, bu yerda ulardan yangidan
shakllantirilgan navbat tashkil etiladi, so’ng dekoderga (Decode) uzatiladi. Dekodlash natijasida
buyruqlar konveyerli bajarilishning mos pog’onalari uchun mikrooperasiyalarga o’zgartiriladi.
Har bir buyruqning mikroinstruksiyalari saqlanadi. Dekodlash va mikroinstruksiyalar kodlari
shakllantirilganidan keyin bajarilish bosqichi boshlanadi.
http://fayllar.org
Dostları ilə paylaş: |