Assembler proqramlaşdırma dili

Pentiumun arxitekturası

Pentiumun arxitekturası

Müasir PENTİUM prosesorları öz rəngarəngliyi ilə fərqlənməsinə baxmayaraq, onlar prinsirial və funksional imkanları baxımından 8086...80486 tipli prosessorlardan bir o qədər də fərqlənmirlər. Məhz buna görə də ədəbiyyatlarda daha çox araşdırılmış PENTİUM Pro/II/III MP –nun fərdi xüsussiyyətlərinə aid olan yeniliklər ilə tanış olaq.

MP PENTİUM Pro/II/III kristalı mərkəzi prosessor, sürüşkən nöqtəli prosessor, idarəetmə qurğusu, yaddaş dispeçer bloku, əmrlərin, verilənlərin seçilməsi bloku və interfeys qurğularından ibarətdir.

Mərkəzi prosessor özündə hesab məntiq qurğusunu (HMQ), 8 ədəd 32 mərtəbəli ümumi təyinatlı registrləri (ÜTR), vurma və bölmə əməliyyatlarında istifadə edilən çoxmərtəbəli sürüşdürücünü birləşdirir. Sürüşkən nöqtəli prosessor bloku proqram təminatı nöqteyi nəzərdən uyğun gəlir. Onun tərkibinə xüsusi verilənlər registri və idarəetmə qurğusu daxildir. 80387 mikroprosessoru mərkəzi prosessorla paralel işləyərək sürüşkən nöqtəli ədədləri IEEE 754-1985 standartına uyğun olaraq emal edir.

İdarəetmə qurğusu əmrlərin deşifrasiyasını və mikroproqramlı idarəetmə blokunu özündə birləşdirir. Əmrlər bu bloka əmrlər növbəsindən daxil edilir.

MNU (memory menagement unit) yaddaş disreçeri seqment və səhifə ünvanlaşdırılması bloklarından təşkil olunmuşdur. MNU–fiziki ünvanı iki mərhələ ilə təyin edir: əvvəl seqment daxilində, sonra isə səhifə daxilində. Disreçer MP–nin iki regimini təmin edir: real ünvanlar rejimi (real rejim) və mühafizə olunan virtuall ünvanlar rejimi (mühafizə rejimi).

Real rejimdə MP çox sürətli 8086 MP kimi işləyir. Lakin bu rejimdə MP 8086 sistemindəki əmrlər genişləndirilib. Operandlar və ünvanlar 32 mərtəbəli götürülə bilər. Mühafizə rejimində isə bir neçə məsələ eyni zamanda icra oluna bilər. Bu zaman məsələlərə keçidi xüsusi mexanizm təmin edir.

Seqmentləşmənin tətbiqi məntiqi ünvanlar fəzasının bir-birindən və əməliyyat sistemindən mühafizəsini təmin edir. MP –da hər bir məsələ üçün 64 tera bayt virtual yaddaş ayrılır. Ünvanların səhifələrə bölünməsi aşağı səviyyəlidir və yalnız mühafizə rejimində tətbiq olunur. Hər bir seqment yaddaşın ixtiyari yerindən başlayaraq uzunluğu 4 kb olan səhifələrə bölünür.

Yaddaşın seqmentləşmə modullarla təşkili proqramçılar üçün əlverişlidir. Səhifələrə bölünmə isə sistem proqramçılara sistemin fiziki yaddaşının effektiv istifadəsi üçün lazımdır. Əmrlərin seçilməsi bloku verilənlərin və əmrlərin seçilməsi qurğusundan və daxili keş yaddaşdan təşkil edilir. 1 –ci qurğu 32 baytlıq əmrlər növbəsini təşkil edir. Daxili keş yaddaş 8 kb uzunluğundadır və MP –nin sürətini artırmaq üçün burada tez-tez istifadə edilən əmrlər və verilənlər yerləşdirilir.

Pentium prosessoruna aid olan yeni fərdi xarakteristikalarına aşağıdakıları göstərmək olar:

1. Superskalyar arxitektura. Bu termini izah etmək üçün əvvəlcə hesablamanın konveyerləşdirilməsi terminin izahını verək. I486 (Pentium 80486) prosessorunun arxitekturuna vacib element sayılan konveyer adlanan xususi qurğu daxil edilib ki, bunun köməyi ilə mikroprsessorun daxilində əmrlərin icrası bir neçə mərhələyə bölünür. I486 beşmərhələli konveyerə malikdir. Uyğun beş mərhələlərə aşağıdakılar daxildir:

– əmrlərin keş – yaddaşdan və ya əməli yaddaşdan seçilməsi;

– əmrləri dekodlaşdırılması;

– ünvanın generasiysı (bununla operandın ünvanı yaddaşda təyin olunur);

– hesab – məntiq qurğusunun (HMQ) köməyi ilə əməliyyatın yerinə yetirilməsi;

– nəticənin yazılması (nəticənin haraya yazılması konkret maşın əmrinin işləmə alqoritmindən asılıdır).

Beləliklə, hər bir maşın əmri icra mərələsində daha elementar əməliyyatlara bölünür. Növbəti əmrin seçilməsindən sonra o dekodlaşma blokuna düşür və seçmə bloku boşaldığından növbəti əmrin seçilməsi mümkün olur. Nəticədə konveyerdə, müxtəlif icra mərhələlərində beş əmr ola bilər ki, bunun sayəsində də hesablama cəldliyi əhəmiyyətli dərəcədə artmış olur. Bir konveyerə malik olan mikroprosessorlar skalyar adlanır. Pentium, iki konveyerə, Pentium Pro isə üç konveyerə malikdir və bu mikroprosessorlar superskalyar mikroprosessorlar adlanır.

2. Verilənlərin və kodların ayrıca keşləşdirilməsi. Keşləşdirilmə – bu, tez – tez istifadə olunan verilənlərin və kodların mikroprosessorun tərkibində olan “birinci səviyyəli keş – yaddaşda“ (ifrat yüksək yaddaş) saxlanması hesabına, sistemin cəldliyinin artırılması üsuludur. Misal üçün, i486 mikroprosessorunda 8 Kbayt həcmində keş – yaddaş bloku quraşdırılıb ki, bundan da verilənlərin və kodların keşləşdirilməsi üçün istifadə olunur. Pentiumda hər biri 8 Kbayt olan iki keş –yaddaş bloku quraşdırılıb ki, bunların birindən verilənləri, o birisindən isə kodları keşləşdirmək üçün istifadə olunur. Bu bloklar verilənlərə və kodlara eyni vaxtda müraciət etməyə imkan verir ki, bu da nəticədə kompüterin sürətini artırmış olur. Pentium II hər biri 16 Kbayt olan keş – verilənlər və əmrlər bloku mövcuddur. Pentium Pro/II/III ikinci səviyyəli keş-yaddaş blokuna malikdir. ilkin verilənlər üçün Birinci səviyyəli keş-yaddaş üçün ilkin verilənlər, ikinci səviyyəli keş-yaddaşı təmin edir.

3. Nəzərdə tutulan keçid ünvanının düzgün proqnoz­laşdırılması. Nəzərdə tutulan keçid ünvanıdedikdə, pro­qram əmrlərinin təbii icra ardıcıllığının dəyişmə alqoritmi başa düşülür. Statistika göstərir ki, proqramda, hər 6 –8 əmrlər ardıcıllığında bir keçid əmri ola bilər. Buna əsas­lanaraq demək olar ki, konveyerdə hər 6 – 8 əmrdən sonra onu təmizləmək və yenidən, keçid ünvanına uyğun olaraq, onu yükləmək lazım gəlir.

Bu halda konveyerləşdirmənin bütün üstünlükləri itir. Bu səbəbdən Pentium arxitekturuna keçid ünvanlarının düzgün proqnozlaşdırılması bloku daxil edilmişdir. Bu üsulun mahiyyəti aşağıdakı amillərlə əlaqəlidir. Pentiumda keçid ünvanları buferi var və orada sonuncu 256 keçid haqqında informasiya saxlanılır. Əgər hər hansı əmr budaqlanmanı idarə edirsə, onda həmin əmr keçid ünvanını və proqramın hansı budaqdan sonra yerinə yetirilməsi fərziyyəsini bufer yaddaşda saxlayır. Demək olar ki, istənilən proqramda dövrü proseslər olur və dövrün icrası gedişində idarəni dövrün çıxışına və ya başlanğıcına göndərmək haqqında qərar çıxarmaq lazım gəlir. Keçid ünvanının düzgün proqnozlaşdırılması bloku proqramda hansı qərarın qəbul edilməsini proqnozlaşdırır.

Bu fərziyyəyə əsaslanaraq uyğun keçid əmrləri konve­yerə yüklənir. Əgər bu fərziyyə doğrudursa, keçid maneəsiz həyata keçirilir. Bu üsulla keçid ünvaının düzgün proqnozlaşdırılmasının effetivliyi 80% təşkil edir.

4. Sürüşkən nöqtəli hesablamanın təkmilləşdirilməsi bloku. Bu blok mikroprosessorun bir taktında bir sürüşkən nöqtəli əmri icra etməyə imkan verir.