Topshirdi: Alijonov Muhammadqodir Tekshirdi: Toshkent -2023 Mavzu

Registrlar
Registrlar - bu protsessor ichidagi ma'lumotlarni qayta ishlash jarayonida saqlash uchun ishlatiladigan xotira turi. Ularga kirish tezkor xotiraga qaraganda ancha tezroq, ya'ni protsessor hisob-kitoblarni tezroq bajarishi mumkin. Registrlarning bir necha turlari mavjud, jumladan:
Akkumulyator: arifmetik va mantiqiy amallar natijasini saqlaydigan registr.
Yuqorida sanab o'tilgan registrlarning turlaridan tashqari, kompyuter tizimlarida keng qo'llaniladigan yana bir nechta registr turlari mavjud:
Indeks registri: Xotiradagi ma'lum bir joyga kirish uchun xotira manziliga qo'shiladigan ofset yoki indeks qiymatini saqlash uchun ishlatiladigan registr. Indeks registrlari odatda massiv operatsiyalarida va ma'lumotlarni manipulyatsiya qilishning boshqa turlarida qo'llaniladi.
Stack ko'rsatgichi: stekning yuqori qismidagi xotira manzilini saqlaydigan registr bo'lib, u vaqtinchalik ma'lumotlarni saqlash va funktsiya chaqiruvlarida manzillarni qaytarish uchun ishlatiladi. Stack ko'rsatkichi odatda ma'lumotlar stekga surilganda kamayadi va ma'lumotlar stekdan chiqarilganda oshiriladi.

Suzuvchi nuqtali registrlar: suzuvchi nuqtali raqamlarni saqlash uchun foydalaniladigan registrlar, ular kasr yoki kasr komponentli raqamlardir. Suzuvchi nuqta registrlari odatda yuqori aniqlikdagi hisob-kitoblarni talab qiladigan ilmiy va muhandislik dasturlarida qo'llaniladi. Vektor registrlari: vektorlarni saqlash uchun ishlatiladigan registrlar, ular parallel ravishda qayta ishlanishi mumkin bo'lgan ma'lumotlar elementlari massivlari. Vektor registrlari odatda yuqori unumdorlikdagi ma'lumotlarni qayta ishlashni talab qiladigan grafik va multimedia ilovalarida qo'llaniladi. Har bir registr turi kompyuter tizimining ishlashida muayyan maqsadga xizmat qiladi va ulardan samarali foydalanish tizim ish faoliyatini optimallashtirish uchun zarurdir.
Ma'lumotlar registrlari: qayta ishlanayotgan ma'lumotlarni saqlaydigan registrlar.

Indeks registrlari ko'pgina kompyuter arxitekturalarining muhim qismidir, chunki ular xotira manzillarini samarali boshqarish imkonini beradi. Indeks registrlari odatda xotiradagi ma'lum bir joyga kirish uchun asosiy xotira manzili bilan birgalikda ishlatiladi.
Masalan, xotirada saqlanadigan butun sonlar massivini 100-xotira manzilidan boshlab ko'rib chiqaylik. Agar biz massivning uchinchi elementiga kirmoqchi bo'lsak, 2 qiymatini ushlab turish uchun indeks registridan foydalanishimiz mumkin (chunki massivlar nol indekslangan), va uchinchi elementning xotira manzilini olish uchun uni 100 ning asosiy manziliga qo'shing, ya'ni 104 (har bir butun son to'rt bayt xotirani egallagan holda).
Indeks registrlari boshqa turdagi ma'lumotlarni manipulyatsiya qilishda, masalan, satr operatsiyalari yoki matritsalarni hisoblashda ham qo'llanilishi mumkin. Satr yoki matritsadagi joriy pozitsiyani kuzatib borish uchun indeks registrini qo'llash orqali ma'lumotlar ustida murakkab operatsiyalarni bajarish ancha osonlashadi.
Indeks registrlaridan foydalanishning afzalligi shundaki, ular berilgan amalni bajarish uchun zarur bo'lgan xotiraga kirish sonini kamaytirishi mumkin. Ofset qiymatini ushlab turish uchun indeks registridan foydalanib, biz asosiy manzilni va ofset qiymatini alohida yuklashdan ko'ra, xotiradagi ma'lum bir joyga kirish uchun uni asosiy xotira manziliga qo'shishimiz mumkin.
Umuman olganda, indeks registrlari xotiradan foydalanishni optimallashtirish va kompyuter tizimlarida ma'lumotlarni manipulyatsiya qilish operatsiyalari samaradorligini oshirish uchun kuchli vositadir.
Manzil registrlari: Xotira manzillarini saqlaydigan registrlar. Stack ko'rsatkichi ko'pgina kompyuter arxitekturalarida asosiy registrdir, chunki u vaqtinchalik ma'lumotlarni saqlash va funktsiya chaqiruvi vaqtida manzillarni qaytarish uchun foydalaniladigan maxsus xotira maydoni bo'lgan stekni boshqarish uchun ishlatiladi. Stack oxirgi marta birinchi bo'lib chiquvchi (LIFO) ma'lumotlar tuzilmasi bo'lib, stekga surilgan oxirgi element birinchi bo'lib chiqadigan element bo'lishini anglatadi. Stack ko'rsatkichi stekning joriy yuqori qismini kuzatish uchun ishlatiladi, bu keyingi element stekga suriladigan joy. Ma'lumotlar stekga surilganda, stek ko'rsatkichi keyingi mavjud xotira joyiga ishora qilish uchun kamayadi. Keyin ma'lumotlar shu joyda saqlanadi va stek ko'rsatkichi stekning yangi yuqori qismini aks ettirish uchun yangilanadi.

Ma'lumotlar stekdan chiqarilganda, stek ko'rsatkichi stekdagi keyingi elementga ishora qilish uchun oshiriladi va ma'lumotlar stekning joriy yuqori qismidan olinadi.

Funksiya chaqiruvi vaqtida vaqtinchalik ma’lumotlar va qaytariladigan manzillarni saqlashdan tashqari, stek boshqa maqsadlarda ham qo‘llaniladi, masalan, uzilishlar bilan ishlash yoki kontekstni almashtirishda registr qiymatlarini saqlash va tiklash. Ushbu qiymatlarni saqlash uchun stekdan foydalangan holda, muhim ma'lumotlarni yo'qotmasdan turli ijro kontekstlari o'rtasida almashish osonroq bo'ladi.

Stack bilan ishlashda e'tiborga olinadigan muhim jihatlardan biri stekga haddan tashqari ko'p ma'lumot yuborilganda va uning ajratilgan hajmidan oshib ketganda yuzaga keladigan stekning to'lib ketishi hisoblanadi. Bu xotira buzilishi va boshqa jiddiy muammolarga olib kelishi mumkin, shuning uchun stekdan foydalanishni ehtiyotkorlik bilan boshqarish va uning to'lib ketmasligiga ishonch hosil qilish muhimdir.
Umuman olganda, stek ko'rsatkichi kompyuter tizimlarida stekni boshqarish va samarali funktsiya chaqiruvlari, uzilishlar bilan ishlash va kontekstni almashtirishda muhim rol o'ynaydigan muhim registrdir.
Boshqarish registrlari: protsessorning ishlashini boshqaruvchi registrlar.
Suzuvchi nuqta registrlari ko'plab kompyuter arxitekturalarining muhim tarkibiy qismidir, ayniqsa ilmiy va muhandislik dasturlarida qo'llaniladi. Ushbu registrlar suzuvchi nuqtali raqamlarni saqlash uchun maxsus mo'ljallangan, ular kasr yoki kasr komponentini o'z ichiga olgan raqamlardir.
Butun sonlarni saqlash uchun mo'ljallangan butun sonli registrlardan farqli o'laroq, suzuvchi nuqtali registrlar juda kengroq qiymatlar diapazonini, shu jumladan juda kichik va juda katta raqamlarni ifodalay oladi. Bu ularni ilmiy simulyatsiyalar, muhandislik dizayni va moliyaviy modellashtirish kabi yuqori aniqlikdagi hisob-kitoblarni talab qiladigan ilovalar uchun juda mos keladi. Suzuvchi nuqtali registrlar odatda IEEE 754 standarti deb nomlanuvchi suzuvchi nuqtali raqamlarni ifodalash uchun maxsus formatdan foydalanadilar. Ushbu format raqamning belgisi, ko'rsatkichi va mantisasi uchun alohida maydonlarni o'z ichiga oladi, bu esa suzuvchi nuqta qiymatlarini samarali saqlash va boshqarish imkonini beradi.

Suzuvchi nuqtali registrlar bilan ishlashda e'tiborga olinadigan muhim jihatlardan biri bu yaxlitlash va aniqlik masalasidir. Suzuvchi nuqtali raqamlar cheklangan sonli bitlar yordamida ifodalanganligi sababli, hisob-kitoblarni amalga oshirishda har doim ma'lum darajadagi yaxlitlash xatosi mavjud. Bu, ayniqsa, yuqori darajadagi aniqlikni talab qiladigan ilovalar uchun hisob-kitoblarning yakuniy natijalarida noaniqliklarga olib kelishi mumkin.

Ushbu muammolarni yumshatish uchun ko'plab kompyuter arxitekturalari yuqori aniqlik va aniqlik bilan suzuvchi nuqta hisoblarini bajarish uchun maxsus ko'rsatmalar va apparat vositalarini o'z ichiga oladi. Bundan tashqari, MATLAB, Python va FORTRAN kabi dasturlash tillari suzuvchi nuqtali hisoblar uchun o‘rnatilgan yordamga ega bo‘lib, ishlab chiquvchilarga yuqori aniqlikdagi hisoblar uchun optimallashtirilgan kod yozish imkonini beradi.
Umuman olganda, suzuvchi nuqta registrlari ko'plab kompyuter tizimlarining, xususan, ilmiy va muhandislik dasturlarida qo'llaniladigan muhim tarkibiy qismdir. Suzuvchi nuqta qiymatlarini samarali saqlash va manipulyatsiya qilishni ta'minlab, bu registrlar faqat butun son arifmetikasidan foydalangan holda bajarish qiyin yoki imkonsiz bo'lgan murakkab hisob-kitoblar va simulyatsiyalarning keng doirasini ta'minlaydi.
Dastur hisoblagichi: keyingi bajariladigan buyruqning xotira manzilini saqlaydigan registr.

Vektor registrlari - parallel ravishda qayta ishlanishi mumkin bo'lgan ma'lumotlar elementlari massivlari bo'lgan vektorlarni saqlash uchun maxsus mo'ljallangan registr turi. Ushbu registrlar odatda tasvir va videoga ishlov berish, audioni qayta ishlash va 3D renderlash kabi yuqori unumli ma'lumotlarni qayta ishlashni talab qiluvchi grafik va multimedia ilovalarida qo'llaniladi. Vektor registrlari odatda bir nechta elementlarni o'z ichiga oladi, ular bir vaqtning o'zida maxsus ko'rsatmalar va apparat vositalari yordamida qayta ishlanishi mumkin. Ma'lumotlar elementlarini parallel qayta ishlashni ta'minlash orqali vektor registrlari katta hajmdagi ma'lumotlarni qayta ishlashni talab qiladigan ilovalarning ish faoliyatini sezilarli darajada yaxshilashi mumkin. Vektor registrining keng tarqalgan namunalaridan biri ko'plab zamonaviy protsessorlarda qo'llaniladigan SIMD (Single Instruction, Multiple Data) registridir. SIMD registrlarida bir nechta ma'lumotlar elementlari mavjud bo'lib, ular bir vaqtning o'zida bitta ko'rsatma yordamida qayta ishlanishi mumkin. Bu multimediali ishlov berish va ilmiy simulyatsiyalar kabi ma'lumotlarni ko'p talab qiladigan ilovalarni yuqori samarali qayta ishlash imkonini beradi. Vektor registrlari bilan ishlashda yana bir muhim e'tibor bu ma'lumotlarni tekislash masalasidir. Vektor registrlari bir nechta ma'lumotlar elementlarini o'z ichiga olganligi sababli, bu elementlarning xotirada to'g'ri joylashishini ta'minlash muhimdir. Noto'g'ri tekislash ishlash bilan bog'liq muammolarga olib kelishi mumkin va hatto dasturning ishdan chiqishiga yoki boshqa xatolarga olib kelishi mumkin. Ushbu muammoni hal qilish uchun ko'plab dasturlash tillari va kompilyatorlar ma'lumotlar elementlarini to'g'ri tekislashni ta'minlash uchun xususiyatlarni o'z ichiga oladi. Bundan tashqari, ko'plab zamonaviy protsessorlar xotiradagi ma'lumotlar elementlarini tekislash uchun apparat yordamini o'z ichiga oladi, bu esa optimal ishlash va barqarorlikni ta'minlashga yordam beradi. Umuman olganda, vektor registrlari ko'plab zamonaviy kompyuter tizimlarining muhim tarkibiy qismidir, ayniqsa multimedia va grafik ilovalarda qo'llaniladi. Ma'lumotlar elementlarini samarali parallel qayta ishlashni ta'minlash orqali ushbu registrlar murakkab ma'lumotlarni qayta ishlash vazifalarini bajarishni sezilarli darajada yaxshilaydi va kompyuter arxitekturasi sohasida rivojlanishning muhim yo'nalishi bo'lib qolishi mumkin.
Holat registri: protsessorning joriy holati haqidagi ma'lumotlarni saqlaydigan registr, masalan, oldingi operatsiya muvaffaqiyatli yoki yo'q.

Umumiy maqsadli registrlar: Ushbu registrlar har qanday maqsadda ishlatilishi mumkin va odatda qayta ishlash jarayonida manipulyatsiya qilinadigan ma'lumotlarni saqlash uchun ishlatiladi.
Maxsus maqsadli registrlar: Bu registrlar dastur hisoblagichini (bajarilayotgan joriy buyruqni kuzatib boruvchi) yoki holat registrini (protsessor holati haqidagi ma'lumotlarni o'z ichiga olgan) saqlash kabi muayyan maqsadlarda qo'llaniladi. Boshqaruv registrlari: Bu registrlar protsessor ishining ayrim jihatlarini, masalan, uzilishlarni boshqarish yoki xotirani boshqarishni boshqarish uchun ishlatiladi.