Mikroprotsessorlar va mikroehm asoslari

I B M P C p r o t s e s s o r l a r i n in g a r x it e k t u r a s i v a m i k r o a r x i t e k t u r a s i
IBM PC va ular Intel firmasiga tegishli 80x86 oilasiga mansub protsessorlar 
q o ’llaniladi. IBM PC original mashin al arid a 16-razryadli registrli protsessorlar 
q o ’llaniladi. Keyingi h am m a protsess or modellari, shular qatorida 32-razryadli (386, 
486, Pentium, Pentium Pro, Pentium 11/111, Celeron, Pentium IV Intel firmasidan, 
K56, K6 va (Athlon va Duron) A M D , MI, Mil va Cyrix/VIA firmasidan) bilan
70

---

M M X , SSE va 3D N ow! K engaytmali o ’z ichiga avvalgi m odellam i arxitekturasi, 
buyruqlar sistemasini pro g r a m m a ta ’minoti t o ’plashini olgan.
Protsessor arxitekturasi d eganda uni program m a modeli tushuniladi, y a ’ni 
program m a ko’rinish xususiyatlari. B u kitobda (Intel Architecture 32 bit) faqat IA-32 
arxitekturali protsessorlar x86 oilasining 5-7 avlodlarini keltiramiz.
Mikroarxitektura deganda, bu program mani modelini ichki am alla r bajarilishi 
tushuniladi. IA-32 arxitekturali bir xil qurilnialarga har xil firm a va avlod uchun 
mavjud ajraluvchan m ikroarxitektura am alda q o ’llaniladi. Albatta, shu tariqa 
program mani bajarish tezligi va ishlab chiqarishni maksimal holatga keltiriladi. 
5-7
avlod protsessorlarini m ikroarxi tekt urasida avvalgi protsessorlarga xos b o ’lmagan 
turli konveyerizatsiya usullarini 
amalga oshirish va hisoblash jarayonlarini 
parallellash mumkin. B o 'la r Pentium (M M X ) va uni yaqin analoglari, Pentium Pro, 
Pentium 1I/III, Celeron v a nihoyat Pentium IV va K7.
K o n v e y e riz a t s i y a (pipelining) - bu har bir topshiriqni bajarilishini bir nechta 
bosqichlarga bo'lish va har bir o ’z protsessorni orqali konveyr bosqichida bajariladi. 
Bajarish jarayonid a topshiriq konveyer b o ’ylab keyingi b o ’shagan bosqichiga o ’tadi. 
Bu ho ld a konveyer bir vaqtni o ’zida bir nechta ketma-ketlikdagi topshiriqlar amalga 
oshiriladi va protsessorni ishlab chiqarishi uni har bir konveyeridagi bajarilgan 
topshiriqdan chiqish tezligi orqali baholanadi.
Protsessorni maksimal ishlab chiqarish holatiga yetkazish uchun minimal 
ortiqcha sh traf sikllar soni (penalty cycles) bilan konveyerlarni t o ’liq zagruskasini 
t a ’minlash zarur, albatta kod ham oddiy 
usul
bilan Pentium va R6 sinfidagi 
protsessorlarda tez am alga oshiriladi. Superkonveyeri arxitekturasi (.
superpipelined
) 
protsessor konveyerlari k o ’p qadam lar soniga ega va ularni har birini soddalashtiradi. 
Pentium IV giperkonveyeri 20 ta q ad am g a ega. Bitta konveyerli protsessorni skalyar 
deb atashadi. Bu tipga Intel protsessorlaridan to 486 gacha ham m a protsessorlar 
kiradi. Superskalyar (superskalar) protsessori 1 ta va undan ortiq konveyerga ega. 
(Pentium II ta), u topshiriqni parallel ishlab chiqaradi. Pentium ikki oqimli protsessor, 
R6 sinfidagi protsessorlar esa 3-oqimidir.
Protsessorlar 
registrlarni 
qayta
nomlash 
(registr 
ren am in g) 
arxitektura 
chegarasidan topshiriqni parallel amalga oshirish imkonini beradi (8 ta umum iy
registrdan foydalanish imkonini beradi). Qayta nomlangan registrli protsessorlar 8 
tadan ko’p umum iy registrga ega. Bu registrlar oraliq natijalarni y ozis hda ishlarini 
ham da ularni tegishli mantiqiy nomi va fizik registrlarni adreslari jo ylashtirila di. 
M a'lum otlarni surish (data forwarding) topshiriqni amalga oshirilishini boshlanishi 
va operandlarni tayyorligi haqida m a ’lumot beradi. Shu dav rd a barcha bajarilishi 
m um kin b o ’lgan amallar bajariladi va dekodlashtirilgan topshiriq bir operand bilan 
ijro etuvchi qurilmaga joylash adi. U yerda 2-operandi tayyorligi kutiladi va boshqa 
konveyrdan chiqayotgan b o ’ladi. O ’tishlarni avvaldan aytish (branch predicition) 
tanlovi davom etish va topshiriq oqimini topshiriq tanlangandan shartli o ’tish 
imkonini beradi, u shartli tekshirilishini kutmaydi. Takomillashtirish tufayli 
mikroarxitekturada avloddan 7 avlodga protsessorlarni ishlab chiqarish oshm oqda va 
bu oshish 2 faktor bilan ta ’minlanadi:
1-dan, yadroni taktli chastotasi oshmoqda;
2-dan, protsessor yadrosini taktlar soni kamaymoqda.
71

---

1, 2, 3, 4, 5 v a 6-pr otses sor avlodlari 1 ta to pshiriqqa o ’rtacha 12; 5; 4; 2; 1 va
0,5 ta takt ishiatiladi.