O`ZBEKISTON RESPUBLIKASI AXBOROT TEXNOLOGIYALARI VA KOMMUNIKATSIYALARINI RIVOJLANTIRISH VAZIRLIGI MUHAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI SAMARQAND FILIALI "Kompyuter injiniring" fakulteti "Kompyuter tizimlari" kafedrasi "Raqamli qurilmalarni loyihalashga kirish" fanidan Mavzu: Mikroprotsessorlarning rivojlanish tendensiyalari.(Har bir talaba o’zini mavzusi bo’yich bajaradi) Bajardi: ___-guruh talabasi F.I.Sh Qabul qildi: Norqulov A.S SAMARQAND – 2021 Mavzu: Mikroprotsessorlarning rivojlanish tendensiyalari. (Har bir talaba o’zini mavzusi bo’yich bajaradi) Reja 1. Mikroprotsessorlarning rivojlanish bosqichlari. 2. Mikropotsessorlarning asosiy xarakteristikalari. 3. Zamonaviy mikroprotsessorlar turlari. 4. Mikroprotsessorning boshqa qurilmalar bilan bog’lanishi. Tayanch atamalar: Mikroprotsessor, xotira, registr, AMQ(arifmetik mantiqiy qurilma), BQ(boshqarish qurilmasi), mikrosxema, takt chostota, razryad, yadro, slot, kesh xotira, tranzistor, Celeron rusumli protsessor, Intel Pentium protsessori, AMD protsessori, Xeon protsessorlari, IA-64 arxitekturali protsessorlar. Mikroprotsessorlarning rivojlanish bosqichlari. Mikroprotsessor - kompyuter ishlashini ta’minlaydigan va kompyuter qurilmalari ishini boshqaradigan qurilmadir. U kompyuterning ishlash tezligini belgilaydi. Kompyuterlar mikroprotsessor turi bilan farqlanadi. Har qanday mikroprotsessor aniq sondagi elementlardan tashkil topgan, bo’larga : 1)xotira 2)registr 3) arifmetik mantiqiy qurilma 4)boshqarish qurilmasi. 1-rasm: Intel Pentium va AMD AthlonX2 mikroprotsessorlari. Birinchi mikrosxemalar yaratilganidan bir necha yil o’tib, 1969 yilda Intel firmasi tomonidan ikki kilobit hajmga ega tezkor xotira mikrosxemasi yaratildi. Unda birinchi marta 10000 dan ortiq tranzistor bitta kristallga joylangan edi. Tezkor xotira qurilmasi bir turdagi xotira uyachalarining to’plami bo’lgani sababli ularni bitta mikrosxemaga joylash anchagina oson kechdi. Lekin kompyuterning boshqa qurilmalarini mikrosxema ko’rinishida ishlab chiqish bu qadar oson emas edi, bu qurilmalarda tranzistorlar xotira qurilmasidagi kabi regulyar (takrorlanuvchi) tarzda joylashgan emas. Bu mikrosxemalarning topologiyasini ishlab chiqish, ya’ni unda joylashtiriladigan minglab tranzistorlarning o’zaro joylashishi va bir-biri bilan bog’lanishini bexato amalga oshirish eng qiyin va tijorat tomonidan eng qimmat qadam edi. Oradan ikki yil o’tib, 1971 yil shu kompaniya 4004 markali birinchi mikrosxemaga joylangan protsessorni ishlab chiqdi. Bu mikrosxemalar keyinchalik mikroprotsessor deb atala boshlandi. Bu mikrosxemaga ikki mingdan ortiq tranzistor joylangan bo’lib, u to’rt razryadli markaziy protsessor edi, ya’ni u ikkilik sanoq sistemasidagi to’rt xonali sonlar ustida arifmetik va mantiqiy amallarni bajara olar edi. Bu mikroprotsessor mikrokalkulyatorlar yasash uchun mo’ljallangan edi. Lekin ularni buyurtirgan yapon firmalaridan biri buyurtmadan voz kechdi va bu mikroprotsessorlar ochiq savdoga chiqarib yuborildi. Raqamli elektronikaning bu yutug’i keng ommaga ma’lum bo’lib, katta shov-shuvga sabab bo’ldi. Oradan bir yil o’tib, kompaniya 1972 yil navbatdagi mikroprotsessorni, bu safar birinchi sakkiz razryadli 8008 rusumli mikroprotsessorni sotuvga chiqardi. Bu bevosita kompyuterlarda qo’llash uchun mo’ljallangan mikroprotsessor edi. Bu mikroprotsessor kompyuter arxitekturasi (uning tarkibiy tuzilishi va ichki tuzilmasi) ni butkul o’zgarishiga olib keldi. 1976 yilda sotuvga chiqarilgan 8080 rusumli mikroprotsessor kompyuter olamida inqilob yasab, ommaviy shaxsiy kompyuterlarning paydo bo’lishiga olib keldi. Bu mikroprotsessor va uning analoglari (yoki klonlari, ya’ni uning o’rnini bosa oladigan, lekin boshqa kompaniyalar tomonidan ishlab chiqilgan mikrosxemalar) Z80, KR580 va boshqalar asosida yaratilgan shaxsiy kompyuterlar bir necha yuz dollar narxda ommaviy ravishda sotila boshlandi. Bu kompyuterlarni kompyuter texnikasidan uzoq bo’lgan odamlar ham sotib ola boshladilar. Mikroprotsessorlarni boshqa kompaniyalar ham ishlab chiqara boshladilar. Ular orasida Zilog va Motorola kompaniyalarini alohida ta’kidlash lozim. 8080 mikroprotsessori va uning klonlari tarixda eng ko’p va eng uzoq ishlab chiqarilgan mikroprotsessor hisoblanadi. Ular XXI asrning boshida ham uchinchi dunyo davlatlari tomonidan ishlab chiqarilar edi. Unda bor-yo’g’i 6000 ta tranzistor bo’lib, uni ishlab chiqarish keyinchalik juda arzonlashib ketdi. Bir vaqtlar bir necha yuz dollar turgan bu mikroprotsessor oxirgi paytda donalab emas, balki kilogrammlab sotila boshlandi. Unga ko’plab dasturiy ta’minot ishlab chiqilganligi, sodda arxitekturasi, yangi dasturlar ishlab chiqish osonligi tufayli bu mikroprotsessorlar turli raqamli va maishiy buyumlar: printerlar, monitorlar, videomagnitafonlar, televizorlar, musiqiy markazlar, ossillograflar, liftlar, svetoforlar, avtomobillar, o’yinchoqlar, boshqarish va kuzatish tizimlarida hamda boshqa joylarda keng ishlatilgan. Oxirgi paytda boshqa umumiy va maxsus mikroprotsessorlarning arzonlashishi bilan bu mikroprotsessorning qo’llanishi to’xtadi. Intel protsessorlarining oilasi. (1-jadval Mikroposessorlarning asosiy xarakteristikalari Mikroprotsessorlar tezligini takt chastotasi belgilaydi. Takt chastotasi megagerslarda (Mgs) o’lchanadi. Mikroprotsessorlarning asosiy parametrlari quydagilar: - Protsessorlarning qaysi slotga o’rnatilishi (mikrosxemaning oyoqlari soni); - takt chastotasi (bir sekundda necha marta eng sodda amalni bajara olishi); - razryadlari soni (bir vaqtda ikkilik sanoq sistemasining necha xonali soni bilan ishlay olishi); - yadrolari soni (bir vaqtda nechta masalani parallel ishlay olishi); - kesh xotirasi hajmi; - protsessordan chiqadigan issiqlik miqdori; - protsessordagi tranzistorlar soni va tranzistorlarning o’lchamidir. Hozirgi paytda Intel kompaniyasidan tashqari AMD, NVidia va Motorola kompaniyalarining mikroprotsessorlari keng qo’llaniladi. AMD kompaniyasi PC rusumidagi kompyuterlar uchun mikroprotsessorlar, NVidia shu kompyuterlarga videoprotsessorlar, Motorola esa o’yin kompyuterlari (Sony Play Station) va Apple kompaniyasining kompyuterlari, mobil telefonlar uchun mikroprotsessorlar ishlab chiqadi. Mikroprotsessorlarning asosiy xarakteristikasi - mikroprotsessorning(mikrosxemaning oyoqlari soni); - takt chastotasi (bir sekundda necha marta eng sodda amalni bajara olishi); - razryadlari soni (bir vaqtda ikkilik sanoq sistemasining necha xonali soni bilan ishlay olishi); - yadrolari soni (bir vaqtda nechta masalani parallel ishlay olishi); - kesh xotirasi hajmi; - undan chiqadigan issiqlik miqdori; - undagi tranzistorlar soni va tranzistorlarning o’lchamidir. Zamonaviy mikroprotsessorlar turlari. Celeron rusumli protsessor 0.25 mkm-texnologiyasi bo‘yicha yaratilgan "eng oddiy" kompyuterlar uchun protsessorning Celeron deb nom berilgan soddalashtirilgan varianti ishlab chiqarildi. Ilk Celeron protsessorlar yadrosining chastotasi 266 va 300 MGs (shina chastotasi - 66 MGs) bo‘lgan. Ikkilamchi keshxotira qurilmasi kiritilmagan. Bu esa, o‘z navbatida, ish unumdorligida o‘z aksini topdi (tizim platalarida ikkilamchi kesh-xotira qurilmasi uchun slot 1 (ajratkich), tabiiyki, bo‘lmagan). Tizim platalarining narxi tushishi va Celeron ning o‘zi arzon bo‘lishi barobarida havaskorlar uchun mo‘ljallangan mashina chindan ham arzon bo‘lgan. Bugungi Celeron protsessorlar, chastotasi 300 MGs li Celeron 300A modelidan boshlab, yadro kristalli ustida o‘rnatilgan va yadroning chastotasida to‘liq ishlaydigan kichik hajmli (128 Kbayt) ikkilamchi kesh-xotira qurilmasiga ega. Bunday protsessorlar Mendocino nomi bilan ham ataladi. Takt chastotasi 500, 466, 433, 400, 366 va 333 MGs li Intel Celeron protsessorlarning ish unumdorligi keng ommalashgan zamonaviy ilovalar tez va samarali ishlashini ta’minlaydi. Xeon oilasiga mansub protsessorlar Kuchli kompyuterlarda Xeon protsessorlari qo‘llaniladi. Ushbu protsessorlar uchun slot 2 joriy etilgan. Ushbu slot (yangi protsessorning interfeysi bilan birgalikda) FRC li ortiqcha tizimlarni ham, 1, 2, 4 va hattoki 8 protsessorli simmetrik tizimlarni ham yaratish imkonini beradi. Shinalarining chastotasi 100 MGs, yadrosining chastotasi esa 400 MGs va bundan ham yuqori, ikkilamchi keshxotira qurilmasi xuddi Pentium Pro da singari yadro chastotasida ishlaydi. Ikkilamchi kesh-xotira qurilmasining hajmi 512 Kbayt, 64 Gbaytgacha keshlashtirilganida 1 yoki 3 Mbayt (36 bitli manzil belgilanishida jamiki manzil makoni). Xeon protsessorlari nafaqat katta quvvati, balki katta, xususan: 5,2 x 12,7 x 1,9 sm o‘lchamlari bilan ham ajralib turadi. 2-rasm: Mikroprotsessorlarning arxitekturalari. IA-64 arxitekturali protsessorlar 1995 yili birinchi 32 razryadli ko‘p vazifali 80386 rusumli protsessor paydo bo‘lganidan so‘ng IA-64 arxitekturasi protsessorlar texnologiyasi sohasida eng ahamiyatli yutuq bo‘lib qoldi. O‘sha davrda IA-64 arxitekturasi ilk bor Itanium protsessorida joriy etilishi va 2000 yilda ishlab chiqarila boshlanishi rejalashtirilgan edi. Ushbu protsessor o‘sha yillarda mavjud arxitekturalarda kuzatilgan cheklanishlarni yengib o‘tishi hamda bo‘lg‘usi ravnaqi uchun ish unumdorligining zaxirasini ta’minlashi kutilgan. Itanium negizida tayyorlanadigan serverlar va ish stansiyalari EPIC (Explicitly Parallel Instruction Computing) deb nom olgan yangi funksional imkoniyatlar kompleksi tufayli misli ko‘rilmagan ish unumdorligi, masshtablanishi bilan ajralib turishi rejalashtirilgan. 3-rasm: Mikroprotsessorlarning texnik ko`rsatkichlari. Takt tezligi (soniyadagi taktlar soni) takt – sodda operasiyalarning bajarish vaqti . Mikroprotsessorning boshqa qurilmalar bilan bog’lanishi. MPning interfeys qismi MPni ShKning tizim shinasi vositasida bog‘lash va muvofiqlashtirish, shuningdek, amalga oshayotgan dastur komandalarini qabul qilib, dastlabki tahlildan o‘tkazish hamda operandlar va komandalarning to‘liq manzillarini shakllantirish uchun mo‘ljallangan. Interfeys qism o‘z tarkibiga MPXning manzilli registrlarini, manzil shakllantiruvchi uzelni, MPdagi komandalarning buferi sanaladigan komandalar registrlarining blokini, MPning ichki interfeys shinasini hamda kiritish-chiqarish portlari va tizim shinasini boshqarish sxemasini mujassam etadi. Kiritish-chiqarish portlari - ShKning tizim interfeysiga qarashli punktlar bo‘lib, MP ayni shu punktlar orqali boshqa qurilmalar bilan axborot almashinadi. MPda hammasi bo‘lib 65536 ta portlar bo‘lishi mumkin. Har bir port, xotira uyasining manziliga mos keluvchi manzilga, ya’ni port raqamiga ega. Ushbu manzil (port raqami) asosiy kompyuter xotirasining bir bo‘lagi emas, balki kiritishchiqarish qurilmasining ushbu portdan foydalanuvchi qismi sanaladi. Qurilma porti o‘z ichiga ma’lumotlar almashinuvi va boshqaruvchi axborot bilan almashinish uchun mo‘ljallangan ulash apparatlari va ikkita xotira registrini mujassam etadi. Ayrim tashqi qurilmalar almashinishi darkor bo‘lgan axborotning katta hajmini saqlash uchun asosiy xotiradan ham foydalanadi. 4-rasmda protsessorning tashkil etuvchi qismlari va uni tezkor xotira bilan kanday bog‘langanligi qo‘rsatilgan. Ushbu rasm asosida protsessor tarkibiga kirgan qurilmalarning bajaradigan vazifalari haqida qisqacha to‘xtalib o‘tamiz. 4-rasm: Protsessorning tashkil etuvchi qismlari va uni tezkor xotira bilan qanday bog‘langanligi. Boshqarish qurilmasi - buyruqlarni xotiradan chaqirish va ularni qanday buyruqlar ekanligini aniqlash vazifalarini bajaradi. Arifmetik-mantiqiy qurilma esa arifmetik - qo‘shish, ayrish, ko‘paytirish va mantiqiy - mantiqiy qo‘shish, mantiqiy ko‘paytirish, inkor kabi amallarni bajaradi. Kiritish-chiqarish portlari va tizim shinasini boshqarish sxemasi portlar bilan aloqa bog‘lash uchun yo‘riqlarning kodli shinasi (YKSh), manzillar va tizim shinasidagi ma’lumotlardan foydalanadi, ya’ni: MP portiga kirish mobaynida YKSh orqali signal uzatadi. Ushbu signal barcha kiritish-chiqarish qurilmalariga manzillarning kodli shinasidagi (MnzlKSh) manzil port manzili ekanligi haqida xabar beradi, so‘ngra xususan port manzilini uzatadi. Bunday signalni qabul qilib, port manzili mos tushgan qurilma ishga shay ekanligi haqida javob qaytaradi va shundan so‘nggina MKSh orqali ma’lumotlar almashinuvi ro‘y beradi. Xulosa Mikroprotsessorlarning rivojlanish tendensiyalari nomi mustaqil ishni bajarish davaomida men mikroprotsessorlarning rivojlanish bosqichlari, ularning yaratilish texnologiyalari haqida tushunchalarni oldim. Bugungi kunda zamonaviy kompyuterlarda qo`llanilayotgan, mikroprotsessorlar to`plamining arxitekturalarini o`rgandim. Intel va AMD firmalari tomonidan ishlab chiqarilayotgan mikroprotsessorlarning texnik ko`rsatkichlari va buyruqlar turlarini tahlil qildim. Zamonaviy kompyuterlarning asosiy texnik qurilmasi sifatida kikroprotsessorlarning tarkibiy va funksional strukturasini tuzilishini o`rganib, o`zimning mikroprotsessorlar haqida tushunchalarimni yanada boyitdim. Foydalanilgan adabiyotlar ro`yhati 1. X.K.Aripov, A.M.Abdullaev, N.B.Alimova, X.X.Bustanov, E.V.Ob’edkov, Sh.T. Toshmatov. Sxemotexnika. T.: TAFAKKUR BO‘STONI, 2013y. 2. X.K.Aripov, A.M.Abdullaev, N.B.Alimova, X.X.Bustanov, E.V.Ob’edkov, Sh.T. Toshmatov. Sxemotexnika. T.: ALOQACHI, 2010 y. 3. Cxемотехника ЭХM, С.Н.Лексин, Санкт-Петербург, 2010 г. 4. Нефедов А.В. и др. Зарубежные интегралные микросхемы. 1989г. 5. Карлащук В.И. Электронная лаборатория на ИБМ ПC. 2006г. 6. Цифровая схемотехника., Ю.Е. Мишулин., В.А.Немонтов., 2006г. 7. Основы схемотехники цифровых устройств., Л.А. Брякин., 2005г. 8. Кучумов А.Н. Электроника и схемотехника. 2002г. 9. Акулова О.А. и др. Основы элементной базы эВМ. Учебное пособие. М.: МГТУ им. Н.Е. Баумана, 2002г. Axborot - resurs manbalari 1. A. Navoiy nomidagi O‘zbekiston Milliy kutubxonasi. 100047, Toshkent shahri, Xorazm ko‘chasi, 51. 2. TATU ilmiy kutubxonasi. 100084, Toshkent shahri, A. Temur ko‘chasi, 108. 3. http://etuit.uz/dl/course/category.php?id=41 4. www.tuit.uz. 5. www.ziyoNET.uz. 6. www.edu.uz.