Қазақша рефераттар және презентациялар

                                       Микропроцессор

Микропроцессор немесе процессор қарапайым ( processor ағылшынының) - мынау компьютер ең басты жұмысшы компоненті, арифметикалық және қисынды операциялар орындайды , бағдарламамен берілгендер , есептеуіш процеспен басқарады және компьютер барлық құрылғыларының жұмысын үйлестіреді. Процессор логикалық және арифметикалық операцияларды орындайды, операциялардың орындалу тәртібін анықтайды, дерек көздері мен нәтижелері қабылдаушыларды көрсетіп береді.Процессор жұмысы программалардың басқаруымен жүзеге асады. Жүйелік шинаның негізгі қызметі процессорлар арасында және дербес компьютердің қалған басқа да құрылғыларының арасында информацияны жіберу болып табылады. Түйінмен микропроцессорлы жүйе кез келгені микропроцессорды келеді . Сөз мынау орыс тіліне ауыстыру правильнее барлығы қалай «өңдеуші», дәл осылай қандай нақ микропроцессор - мынау анау түйін, одақ, хабар өңдеуін бәрін өндіреді микропроцессорлы жүйе ішінде. Барлығы қалғаны түйіндер орындайды тек қосалқы функцияның: хабар сақтауы (соның ішінде және басқарушы хабардың , яғни бағдарламаның), байланыстың сыртқы құрылғылармен, байланыстың пайдаланушымен және практикалық бәрін д . т . процессор ауыстырады `` қаттыны логика маманына '', қайсы жүйенің цифрлік дәстүрлі оқиғада керек болар еді. Ол келесі функциялар орындайды: Арифметикалық функцияның (қосу, көбейту және д т .), Кисынды функцияның ( жылжу, салыстыру, кодтардың маскалау және д.т.), Кодтардың уақытша сақтауы (ішкілерді тізімдерде), Микропроцессорлы жүйе түйіндері аралық кодтардың жіберуін және көптеген басқа. Сондай элементарлық операциялардың саны, процессормен орындалатындардың, бірнеше жүз жете алады . Бірақ мыналар жанында керек еске алыну, не барлық жүйелі өз операция процессор орындайды, яғни біреуіннің үшін басқа, кезекпен. Ақырғы , процессорларды бар болады паралельдімен орындалумен - операциялардың, микропроцессорлы жүйе сонымен қатар кездеседі, қайсыларды бірнеше процессордың жұмыс істейді біреу мақсаттың паралельді , бірақ мынау сирек шығарудың. Бір жағынан, операциялардың жүйелі орындалуы -- сөзсіз адамгершілік, дәл осылай қалай арқасында рұқсат етеді барлығы бір процессордың орындау - , ең күрделі алгоритмдерді хабар өңдеулері . Бірақ, басқа жағынан , операциялардың жүйелі орындалуы анаға ертіп әкеледі, не алгоритм орындалу уақыты оның қиындығынан тәуелді болады . Қарапайым алгоритмдер выполняются күрделілердің. Яғни барлық микропроцессорлы жүйе қабілетті істеу, бірақ өте жылдам емес ол жұмыс істейді , өйткені барлық ақпараттық селдер өткізуге келеді арқылы бір - жалғыз түйін – микропроцессор. Дәстүрліде цифрлік жүйеге хабар барлық селдерінің паралельді өңдеуін жеңіл ұйымдастыруға болады , шын , бағамен схема күрделендірулері . Микропроцессор үлгілері. Дербес компьютердің типі онда орналастырылған микропроцессордың үлгісімен анықталады. Intel және AMD фирмасының процессорларының моделдері Алғашқы шығарылған 8086, 8088 нөмірлі ІВМ РС компьютерлерінде Intel фирмасы дайындаған 16 разрядты микропроцессорлар пайдаланылды. Олардың адрестік шинамен интерфейсі 20 разрядты және осыған сәйкес ОЕСҚ-ның көлемі 1 Мбайт болатын. ОЕСҚ (оперативті есте сақтау қүрылғысы). Оның басқа түрде аталуы: RАМ — арифметикалық-логикалық операцияларды орындау алдында және орындау процесінде деректер мен программалар уақытша сақталатын ішкі жадтың негізгі бөлімі, оны жедел жад (ЖЖ) деп те атайды. ОЕСҚ-ның көлемі адрестік шинаның разрядтығына байланысты. Атап айтқанда, ол 2 санының адрестік шинаның разрядынан тұратын дәрежесі арқылы анықталады. Сондықтан Intel-8088 (І8088) компьютерінде ОЕСҚ-ның келемі 220 байтқа тең. Ал, қазіргі кездің 32—64 разрядты Пентиум типті дербес компьютерлерінің жад колемі 4 Гбайттан кем емес. (1-4 Мбайтган артық ОЕСҚ-ны пайдалану үшін арнайы программалар меи қосымша платалар пайдаланылады.) Процессор үлгісінің нұсқалары көп. Мысалы, 80386 процессорының SХ-25, DХ-33, ал 80436 процессорының DХ-40, DХ-50, DX2-66, т.б. атаулы нұсқалары бар. Мұндағы 80486 DХ-50 процессоры 80486 үлгілі процессордың 50 МГц тактілік жиілігімен жұмыс. Мысалы, 80386 8Х процессорлы компьютерде 16 разрядты, .процессорлы компьютерде 32 разрядты берілгендер шинасы бар (бул шинаның разрядтыгы өскен сайын берілгендер процессорға тезірек енгізіліп-шығарылады). Соңғы жылдары 64 разрядты берілгеңцер ишнасымен жұмыс істейтін Реntium сияқты мол мүмкіндікгі микропроцессорлар да көптеп жарыққа шықты.  Жаңа мүмкіндіктер жүйелердің көпесептілігін кеңейтеді. Жаңа операциялар жадыдағы семафорлармен жұмыс жылдамдығын арттырады. Микросхемадағы жабдық бүркеме-жадының қайшы болмауына кепілдік береді және көпдеңгейлі бүркемелеуді іске асыруға арналған құралдарды қолдайды. Pentium процессоры Pentium процессоры Intel фирмасының басты жетістіктерінің бірі болды. Pentium процессорын құру 1989 жылғы маусымнан басталды, оны құру және тестілеу процесіне дербес компьютерлер мен программалық жасаудың барлық негізгі құрушылары белсенді қатысты, бұл жобаның жалпы жетістігіне өз ықпалын тигізді. 1991 жылдың соңында процессордың макеті аяқталды, инженерлер онда программалық жасауды іске қоса алды. Жобалау негізінен 1992 жылғы ақпанда аяқталды, процессорлардың тәжірибелі топтамасын тегіс қамтитын тестілеу басталды. 1992 жылғы ақпан айында Pentium процессорының өнеркәсіптік игеруін бастау қажеттігі жөнінде шешім қабылданды, бұл 1993 жылғы 22 наурызда Pentium процессорының кең ауқымды таныстыру рәсімімен аяқталды. Бір ғана кремний төсемде 3.1 миллионнан артық транзисторлар біріктірілген 32 разрядты Pentium процессоры жоғары өнімділікпен сипатталады. Pentium процессорының суперскалярлық архитектурасы Intel-мен ғана сәйкес келетін екіконвейрлі индустриалдық архитектураны білдіреді, бұл процессорға тактылық жиіліктің бір кезеңінде бірден астам команданы орындау арқылы өнімділіктің жаңа деңгейіне жетуге мүмкіндік береді. Pentium процессорында құрылған басқа маңызды ревалюциялық жетілдіру, ол жеке бүркемелеуді енгізу. Pentium процессоры жылжымалы үтірлі жетілдірілген құрамдас есептеуіш блогын пайдаланудың арқасында математикалық есептеулерді неғұрлым жоғары деңгейде орындау мүмкіндігін береді. Pentium процессоры сырттан 32-биттық құрылғыны білдіреді. Жадыға деректердің сырт шинасы 64-биттық болып келеді. Pentium процессоры компьютерлерді «нақты әлемдегі» атрибуттармен жұмыс істеуге үйретті – олар дыбыс, дауыстық және жазба сөйлеу, фотокескіндер. Pentium Pro процессоры Процессорлардың алтыншы буынын есептеу 1995 жылғы күзде шығарылған Pentium Pro-дан басталды. Pentium Pro процессорлары олардың бір бөлігі шахматтық тәртіппен орналасқан штырьлік бағыттауыштар матрицасымен SPGA (Staggered Pin Grid Array) модификацияланған корпустарда шығарылды. Бір корпуста (микросхеманың) 2 кристалл орналасқан – процессор ядросы және жеке дайындалған (Intel-дік) екінші реттегі бүркемесі. Бұл бүркеме процессор ядросының жиілігінде жұмыс істеген, бұл Pentium Pro-ның бар тарихында бастапқы 150 МГц-дан небары 200 МГц-ға дейін ғана көтерілді. Түрлі модификациядағы бүркеме көлемі 256 Кбайт-тан 2 Мбайт-қа дейін болды, сенімділікті арттыру үшін ЕСС-бақылау қолданылды. Осы процессорлар үшін 387 бағыттауыштары бар сокет 8 арналған. Интерфейс тікелей симметриялы мультипроцессорлық өңдеу (SMP) үшін 4 процессорға дейін біріктіруге мүмкіндік береді. Функционалдық-артық бақылау (FRC) үшін процессорларды қосарлап қосу мүмкіндігі бар, бұл кезде бір процессор басқасының әрекеттерін тексереді. Pentium Pro процессоры машина жасау және ғылыми жұмыстарда пайдаланылатын серверлер және жұмыс стансалары, автоматтандырылған жобалау жүйелері, программалық пакеттер үшін 32 разрядты қолданбалардың жылдам әрекетін өсірудің қуатты құралы ретінде құрылды. Барлық Pentium Pro процессорлары жылдам әрекетті одан да көп арттыратын екінші бүркеме-жадымен жарақтандырылады. Аса қуатты Pentium Pro процессоры 5,5 миллион транзисторларды есепке алады. ММХ технологиялы процессорлар 1997 жылғы 8 қаңтарда Intel корпорациясы ММХ технологиялы Pentium процессорларымен құлақтандырды – бірінші микропроцессор, онда ақпараттың әр түрлі түрлерімен (бейне, аудио және т.т.) жұмыс істейтін қолданбалардың тиімділігін арттыруға мүмкіндік беретін Intel құраған жаңа технология іске асырылған. Программистердің көзқарасы бойынша Intel корпорациясының құлақтандырылған ММХ технологиясы соңғы 10 жылда Intel архитектурасының неғұрлым елеулі жақсаруын білдіреді. Осы технологияларды құру бірнеше жыл бұрын ақпараттың әр түрлі түрлерін өңдеумен байланысты есептеу жүйелерін жылдам дамытуға жауап ретінде басталды: жоғары сапалы графика, бейне және дыбыс процессорлардан өте жоғары өнімділікті талап етті. Неғұрлым жоғары өнімді процессорларға мұқтаждық сол сияқты Internet-тің дамуынан және осыған қатысты байланыстың тиісті желілері бойынша түрлі ақпараттарды жеткізу қажеттілігінен артты. Intel корпорациясының инженерлері қарқынды есептеулерді талап ететін және осы санаттағы қолданбалар үшін сипатты неғұрлым нологиялы Pentium процессоры 4,5 миллион транзисторларды қамтиды және ММХ инструкцияларынан басқа, бірнеше архитектуралық жақсартулары бар. Оларға кристалда орналасқан бүркеме-жадының қотиптес циклдарды орындау кезінде өнімділікті арттыруға мүмкіндік берген 57 жаңа нұсқаулық құрды. ОП-технологиясы негізінде құрылды, бұл қуаттылықты аз қолдана отырып, неғұрлым жоғары өнімділікке қол жеткізуге мүмкіндік береді. ММХ теЖаңа процессорлар Intel-де жасалған 0,35 микронды жақсартылған КМхсарланған көлемі (ол қазір 32 Кб-ға тең) және шартты өту жолдарының неғұрлым тиімді болжаулары жатады, бұл процессорды стандартты эталондық тестілеуді өнімділікті 10-20%-ке арттыруға себеп болды. ММХ технологиясы Intel архитектурасымен толық үйлесімділікті қамтамасыз етеді және бұдан басқа, кең пайдаланылатын операциялық жүйелермен және қолданбалы программалық жасаумен толығымен үйлесімді. Бұл технология болашақ процессорларға қосылатын болады. Pentium ІІ процессоры 1997 жылы 7 мамырда Нью-Йоркте Intel корпорациясы өзінің бұрын Klamath жұмыс атауымен танымал Pentium ІІ процессорын ресми түрде ұсынды, ол жалпы алғанда ММХ технологиясымен жарақтандырылған Pentium Pro білдіреді. Өзінің «жаратушысына» қарағанда жаңа процессор шағын және орта бизнес салаларында қолдануға мақсатталған. Ол үстелдік ДК, желілік ДК, жұмыс стансаларына және бастапқы деңгейдегі серверлерге арналған. 7,5 миллон транзисторды есепке алатын Pentium ІІ процессоры аудио, көрсетушілік және графикалық деректерді тиімді өңдеуді қамтамасыз ететін Intel ММХ технологиясын пайдаланады. Жоғары жылдамдықты бүркеме-жадының кристалы мен микросхемасы біржақты контактілі корпусқа (Single Edge Contact – S.E.C) орналастырлған, ол бұрынғы көп контактілі процессорларға қарағанда, біржақты ажыратқыштың көмегімен жүйелік тақшаға орнатылады. Салыстырмалы аз бағаға «Pentium Pro қуатын» қамтамасыз ету үшін Intel L2-cach-те арзандығына қарай BSRAM секілді бүркеме-жадыны пайдалануға (Pentium Pro-да арнайы тапсырыс берілетін және қымбат бүркеме пайдаланылады) тура келді.PGA корпусына процессор ядросын және бүркемені монтаждаған кезде туындайтын ақаулар проценті де елеулі орын алды, сондықтан да монтаж Pentium Pro өндірісінде ең қымбат саты болып келеді. Нәтижесінде осы проблемалардың басым бөлігін шешетін сол S.E.C – картридж (Single Edge Connection Cartridge) және онымен бірге жүретін slot 1 туындады. Процессор пайдаланушыларға ДК цифрлы фотокескіндер енгізу және өңдеу, Internet арқылы олардың достарына және туыстарына жіберу, үй киносы үшін мәтіндер, музыкалық шығармалар, тіпті қойылымдар жасау және редакциялау, бейнекескіндерді кәдімгі телефондар бойынша және Internet бойынша жіберу мүмкіндігін береді. Celeron процессоры Intel Celeron 1,3 GHz под Socket 370 на базе ядра Tualatin AMD Duron 1,1 GHz «Ең қарапайым» компьютерлер үшін 0,25 мкм-технологиясы бойынша Celeron деп аталатын процессордың жеңіл түрі шығарылды. Алғашқы Celeron процессорларының 266 және 300 МГц ядро жиілігі (шина жиілігі – 66 Мгц) болды. Екінші реттегі бүркеме алынып тасталды, бұл өнімділікке айтарлықтай әсер етті (екінші реттегі бүркеменің 1-слоты үшін жүйелік тақшалар, әрине жоқ). Жүйелік тақшаға баға құлаған және Celeron өзі арзандаған кезде бастапқы деңгейдегі машина қымбат болмай қалады. Қазіргі заманғы Celeron процессорларының, Celeron 300А (жиілігі 300 МГц) үлгісінен бастағанда, ядро кристалында орнатылған және ядроның толық жиілігінде жұмыс істейтін кішігірім екінші реттегі бүркемесі (128 Кбайт) болады. Осы процессорлар Mendocіno деген атпен танымал. 500, 466, 433, 400, 366 МГц жиілікті Intel Celeron процессорлары бастапқы деңгейдегі компьютерлер рыногына 1200 доллар құнымен бағдарланған. Intel Celeron процессорларының өнімділігі танымал қазыргі заманғы қолданбалардың жылдам және тиімді жұмысын қамтамасыз етеді. Intel Celeron процессорлары оның негізінде Pentium ІІ процессоры салынған Р6 микроархитектурасының барлық жетістіктеріне ие. 500, 433, 400, 366 және 333 МГц жиілікті Intel Celeron процессорларының көлемі 128 Кб 2-ші деңгейдегі бүркеме-жады бар. Тактылық жиілігі 300 МГц Intel Celeron процессорларының ядросы 7,5 млн. Транзисторды қамтиды, жиілігі 500, 433, 400, 366 және 333 МГц процессорларының ядросы 19 млн транзисторды қамтиды, өйткені 2-деңгейдегі құрамдас бүркеме-жадыны қосады. Барлық Intel Celeron процессорлары 0,25-микрондық КМОП-технологиясы бойынша жүргізіледі. Барлық Intel Celeron процессорлары штырьлік бағыттауыштар матрицасы бар пластикалық корпуста (P.P.G.A.) шығарылады. P.P.G.A. формфакторы 370-контактілі процессорлық ордамен үйлесімді, бұл компьютер шығарушыларға жүйелердің құнын түсіруде жаңа мүмкіндіктер ашады және болуы мүмкін конструктивтік шешімдер спектрін кеңейтеді. Бұдан басқа, тактылық жиіліктері 433, 400, 366, 333 және 300А Intel Celeron процессорлары орнату қарапайымдылығы мен үнемділікті қамтамасыз ететін S.E.P.P. үлгісіндегі контактілерді біржақты орналастыра отырып, корпуста қойылады. Корпус түріне қарамастан Intel Celeron процессорлары жоғары сапаға, сенімділікке және үйлесімділікке ие. Бұл қуатты процессорлар танымал қазіргі заманғы офистік қолданбалармен және Internet-ке қатынау программаларымен жұмыс істеуге арналған. Xeon тобының процессорлары Қуатты компьютерлер үшін Xeon тобының процессорлары арналған. Олар үшін жаңа 2-слот енгізілді, ол (жаңа процессордың интерфейсімен бірге) FRC-мен артық жүйелер де, симметриялық 1-, 2-, 4- және 8-процессорлық жүйелер құруға мүмкіндік береді. Шина жиілігі – 100 МГц, ядро жиілігі – 400 МГц және жоғары, екінші сатыдағы бүркеме Pentium Pro сияқты ядро жиілігінде жұмыс істейді. Екінші деңгейдегі бүркеменің көлемі – 512 Кбайт, 1 немесе 2 Мбайт бүркемелеген кезде 64 Гбайтқа дейін (36-биттық адрестеу кезінде барлық адрестік кеңістік). Xeon процессорларыүлкен қуаттылығымен ғана емес, үлкен мөлшерлермен – 15,2 х 12,7 х 1,9 см артықшаланады. Xeon процессорларының жүйелік ақпаратты сақтаудың жаңа құралдары бар. PIROM (Processor Infrmation ROM) процессорлық ақпаратының тұрақты (оқу үшін ғана) жады процессор ядросының және бүркеме-жадының электрлік спецификациясы (жиілік ауқымы және кернеулер қоректендіретін), S-спецификациясы және сериялық 64-биттық процессор номері секілді деректерді сақтайды. CPUID идентификациясы нұсқауы бойынша мұндай ақпаратқа қатынау жоқ. Scratch EEPROM энерготәуелсіз жады процессор (немесе осы процессормен бірге компьютер) жеткізушісінің жүйелік ақпаратты енгізуіне арналған және келесі жазбадан қорғалына алады. Процессор программаланатын температурасын бақылау құрылғысымен бірге термобергішпен (ядро кристалындағы термодиод) жабдықталған. Бұл құрылғының картриджді тестілеу сатысында нақты процессордың термодиоды бойынша калибрленетін ұқсас-цифрлы түрлендіргіші бар. Термометрді баптау тұрақтылығы PIROM-ға енгізіледі. Термобақылау құрылғысы программаланады – түрлендіру жиілігі және оларға қол жеткізілгеннен кейін үзілу сигналы өңделетін температура шекарасы тапсырмаланады. PIROM, Scratch EEPROM және термобақылау құрылғысымен өзара әрекет ету үшін процессордың І2С интерфейсінде негізделген SMBus (System Management Bus) қосымша сатылы шинасы болады. Pentium ІІІ поцессоры 1999 жылы Intel корпорациясы Pentium ІІІ және Pentium ІІІ Xeon процессорларын ұсынды. Intel Pentium ІІІ процессорында, үстелдік ДК үшін Intel корпорациясының ең заманға сай және тез істейтін процессорда соңғы технологиялық жетістіктер жүзеге асқан. Ішкі жад бөлімдері 80286 және одан жоғарғы процессорлы кәсіби компьютерлердің ішкі жады үш бөліктен тұрады. негізгі жад (640 Кбайт) жоғарғы жад косымша жад Ішкі жад бөлімдері Жоғарғы жадтың қүрамында компьютерді жасап шығарған зауытта ВО5-тьщ бір бөлігі (ВІО8) жазылып қойылған бөлім бар. Оны түрақіы есге сактау қүрылғысы (ТЕСҚ) деп атайды. ТЕСҚ-ның көлемі үлкен емес: 32-64 Кб. Пайдаланушының ТЕСҚ-ға берілгендерді не өзпрограммасын еніізуімүмкін емес. Ондағы бейнежад – монитор адаптері (бсйнеадаптер) пайдаланатьш жад. 8088 үлгілі ІВМ ХТ компьютерінде жоғарғы және қосымша жад-тардың сыйымдылығы 384 Кбайттан, ал негізгі жөне қосымша жад болімдері оперативті есте сақтау қүрылғысын қүрайды. Қосымша жад және негізгі жад — бірдей микропроцессорлардан түратын белек тақшалар. Сондықтан бүл компыотердегі ОЕСҚ-ның көлемі 1 Мбайтқа тең. Компьютер электр желісіне қосьшған кезде ОЕСҚ-ға ООЗ-тың ВЮ8-тан басқа болімдері жөне түрлі жүйелік программалар да енгізіледі. 80386 8Х-тен бастап шыға бастаған көсіби компьютерлердің жоғарғы жады (ТЕСҚ-дан басқа бөлімдері) машинаның сыртқы қүрыл-ғыларының драйверлері мен деректер енгізілетін ОЕСҚ-ның бір бөлігі ретінде де пайдаланылатын болды. Оған қосымша, 80286 АТ және одан жоғарғы типті кәсіби компьютерлердің үлкен көлемді инфор-мациямен жүмыс істеуі үшін жадты динамикалык, жөне виртуальды тәсілдер бойынша пайдалану режимдері бар. Динамикалық тәсіл — жоғарғы жадтың бір белігінде 64 Кбайттық не одан да үлкен программа беліктерін (бетгерін) кезегімен бір-бірлеп бірден орындап, орындау аяқталған соң осы үшін бөлінген орынды автомаггы түрде тазалап қою. Виртуальды тәсілмен құрылған жад (виртуальды жад) — арнайы программалар бойынша ішкі жадтың ТЕСҚ-дан басқа бөліктерінен жөне қатгы жадтан (винчестерден) қүрылатын уақытша жыддам жад. Үлкен информациямен динамикалық тәсіл бойынша жүмыс істеу кезінде компьютер жадтық кеңістігін нақты мөлшерлі беттерге не сегменттерге бөліп, адрестеп қояды да, кезекті мондерді осы орын-: дарға енгізіп, оларды бірден оқып шығарады. Мұндай тәсілмен ком-пьютердің уақытша қүрған жады виртуальды жад делінеді. Компьютер электр желісінен ажыратылған кезде ол жойылып кетеді. Соңғы кәсіби компьютерлерде ОЕСҚ-ны кеңейту үшін жүйелік блоққа қосымша жад орнатылған басқа тақшаларды да енгізіп қою мүмкіндігі бар. Жалпы, процессор төрт белімнен тұрады: арифметикалық-логикалық құрылгы (АЛУ), басқару құрылғысы (БҚ), жалпы міндет атқаратьш регистрлер және өте жылдам жүмыс істейтін, аумағы үлкен емес кэш-жад (сасһе – жасырын қойма). АЛУ берілгендермен арифметиқалық-логиқалық амалдарды орындайды; Басқару құрылға жалпы басқару программалары енгізіледі; регистрлерде негізгі жадтан түсетін аралық мәндер сақталады. Кэш-жад қойма сияқты, оған аралық деректер мен командалар келіп түседі. Көп мөліметгерді кэш-жадтан алу өрекеті процессордың мәліметтерді алуына жеңілдік келтіріп, оның жылдамдығын арттыруға жәрдемдеседі. Яғни кэш – жад компьютерінің жалпы жұмыс өнімділігін арттыруға арналған. Кэш-жад екі деңгейлі. Біріншісі процессордан сырт орналастырылады, көлемі 256-512 Кбайт шамасында.