Микропроцессор архитектурасы курстық жұмыс
Мазмұны
Кіріспе
Орталық процессордың құрылымы мен ұйымдастырылуы
ЭЕМ-нің даму тарихы, ЭЕМ-нің буындары
Орталық процессор
Процессордың негізгі сипаттамалы
Адрестеу әдістері
Жиі кездесетін адрестеу әдістері
Сирек кездесетін адрестеу әдістері
Ассамблер және макро ассамблер тілдері
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Жұмыс көлемі: 26 бет
Пәні: Соңғы қосылған курстық жұмыстар
-----------------------------------------------------------------------------------
КУРСТЫҚ ЖҰМЫСТЫҢ ҚЫСҚАРТЫЛҒАН МӘТІНІ
Мазмұны
Кіріспе
Орталық процессордың құрылымы мен ұйымдастырылуы
ЭЕМ-нің даму тарихы, ЭЕМ-нің буындары
Орталық процессор
Процессордың негізгі сипаттамалы
Адрестеу әдістері
Жиі кездесетін адрестеу әдістері
Сирек кездесетін адрестеу әдістері
Ассамблер және макро ассамблер тілдері
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
1. Орталық процессордың құрылымы мен ұйымдастырылуы
1.1 ЭЕМ-нің даму тарихы. ЭЕМ-нің буындары.
Төрт арифметикалық амалдарлы автоматты түрде орындайтын бірінші машина XVII
1642 жылы француздың философы және ғалымы Блез паскаль кеңсенің
1674 жылы немістің философы және математигі Готфрид Лейбниц Паскаль
XIX ғасырда ағылшын математигі Ч.Бэббидж "Аналитикалық машина" деп аталатын
Бэббидждің ойынша бұл командалар жұбын және мәліметтерден тұратын топтарын
Жобаның меценаты (қамқоршысы) – белгілі ақын Джорж Байронның қызы
ХІХ ғасырдың екінші жартысында Герман Холлерит перфокарталарды сұрыптауға және
Екінші дүниежүзілік соғыс есептеу құрылғыларын және оларды өндіру технологиясын
1943 жылдан 1946 жылға дейін Пенсильвания қаласындағы (АҚШ) университетте
ENIAK машинасында программалаудағы қиындықтар осы жобаның бұрынғы консультанты Джон
Бұл принциптер жаңа EDVAC ЭЕМ-де жасалды. Мұнда екілік арифметика
ЭЕМ-нің буындары түсінігі есептеуіш машиналарының даму тарихымен тығыз байланысты,
ЭЕМ-нің бірінші буынында элементтік база ретінде электрондық лампа мен
1948 жылы транзисторлар мен магниттік жүрекшелерге сақтау құрылғыларының ойлап
Компьютерлердің миниатюрасын және сенімділігін көтерудің революциялық кезеңі 1958 жылы
Тағы бір технологиялық революция микропроцессорларды жасауға алып келді. 1971
ЭЕМ-нің төртінші буынында интеграция дәрежесі жоғарғы интегралдық схемалар –
Қазіргі уақытта ЭЕМ-нің бесінші буынын дайындау мәселесі қаралуда. Оның
Аппараттық жабдықтар
Кез келген дербес компьютер болсын немесе үлкен ЭЕМ болсын
1.Орталық процессор;
2.Енгізу құрылғысы;
3.Есте сақтау құрылғысы;
4.Шығару құрылғысы.
Орталық процессор барлық, есептеу және информация өңдеу істерін орындайды.
Енгізу құрылғысы информацияны компьютерге енгізу қызметін атқарады.
Есте сақтау құрылғысы программаларды, мәліметтерді және жұмыс нәтижелерін компьютер
Шығару құрылғысы компьютердің жұмыс нәтижесін адамдарға жеткізу үшін қолданылады.
1.2 Орталық процессор
Орталық процессор – ол компьютердің негізгі орталық құрылғысы болып,
Орталық процесстің құрамына төмендегілер кіреді:
• Басқару құрылғысы (БҚ);
• Арифметикалық-логикалық құрырылғы (АЛҚ);
• Есте сақтау құрылғысы (ЕҚ) процессорды кеш-жады және процессордың
• Тактілік жиілік генераторы (ТЖГ)
Басқару құрылғысы бағдарламалардың орындалуымен ЭЕМ барлық құрылғыларының өзара әрекет
Арифметикалық-логикалық құрылғылар – мәліметтердің үстінен орындалатын арифметикалық және логикалық
Есте сақтау құрылғылары – ол процессордың ішкі жады. Ал
Тактілік жиілік генераторы компьютердің барлық тораптарындағы жумысты синхронизациялайтын электрлік
Орталық процессор ТЖГ ырғағында жумыс істейді.
1. 3 Процессордың негізгі сипаттамасы.
Процессордың негізгі сипаттамаларына мыналар жатады:
• Жылдамдық (есептеу куаты) – процессордың бір секундта орындайтын
• Тактілік жиілік (МГц-те). Такт – бұл, бастапқы ТЖГ
• Поцессордың разрядтылығы – бұл процессормен бір уақытта өнделетін
ЭЕМ архитектурасы мен процессор архитектурасы түсінігі
ЭЕМ архитектурасы – бұл көп деңгейлі аппараттық және бағдарламалық
ЭЕМ архитектурасы мен құрылымдық құрастырылуын детализациялаумен әртүрлі санаттардағы
ЭЕМ-нің маңызды мінездемесі - оның жылдамдығы мен өнімділігі болып
Процессордың архитетурасы – процессордың негізгі жұмыс істеу принциптерін анықтайтын
Архитектуралық шешімдерден басқа ЭЕМ-на және процессорлардың мінездемесіне қабылданған схемалық
Процессордың элементтік базасы(физикалық негізі)
ЭЕМ бірінші ұрпағынан бастап қазіргі күнге дейін барлық процессорлар
Қазіргі заман элементтік базасы болып, дифузиялық технология негізінде өндірілген
Алайда, технологиямен енгізілетін, қатты денелі құрылымдағы физикалық процестерде, солайда
Оның үстіне кремнийдің электрондар қозғалысының төмен болуына байланысты транзистордың
p-n-p планарлы транзисторының кесілген құрылымы төмендегі суретте көрсетілген.
1-сурет
Процессордың жылдамдығы жағынан көзқарастан элеметтік базаның келесі негізгі
а) Вентильдегі фронттың уақыты (время фронта на вентиле). «0»
Кернеудің элементте уақыт бойынша өзгеруі
2-сурет
Процессордың тактілік уақытын анықтайтын тактіліл жиілік, элементтің турақты жұмыспен
б) Жылу бөлу сипаттамасы
Процессордың жылу бөлуін пиктоджоульде биттің ауысуында есептеу қабылданған (1
в) Жарық жылдамдығы бойынша негізгі шектеулер
1 Ггц тактілік жиіліктегі 1 тактта сигнал өткізгіш бойымен
2. Адрестеу әдістері
Есептеу техникасында ЭЕМ ның процессорге оқуға, жазуға, немесе жөнелтуге,
Операндтарды адрестеу
Процессордың көпшілік командалар бөлігі операндтармен немемсе мәліметтердің кодтарымен жұмыс
2.1 Жиі кездесетін адрестеу әдістері
Адрестеу әдістерінің көлемі әр түрлі процессорлерде 4 – 16
Сатысыз адрестеу – кіру операнд жадта тікелей команда кодың
3-сурет сатысыз адрестеу
Тікелей (абсалютті) адрестеу – операнд (шығу немесе кіру) жадта
4-ші сурет тікелей адрестеу
Регистірлік адрестеу – операнд (шығу немесе кіру) процессордың ішкі
Мысал үшін, команда: белгілі бір санды нолдік регистрден 1
5-ші сурет регистрлік адрестеу
Жанама – регистрлік (жанама) адрестеу – процессордың ішкі регистрінде
6 – сурет жанама регистрлік адрестеу
Сирек кездесетін адрестеудің тағы екі түрі
2.2 Автоинкрементті және автодекрементті адрестеу әдістері
Автоинкрементті адрестеу – жанама адрестеуге өте ұқсас, алайда комада
Автодекрементті адрестеу – автоинкременті адрестеу секілді жұмыс істейді, алайда
Кез келген адрестеу әдісін таңдау белгілі дәрежеде команданың орындалу
3. Ассемблер және макроассемблер тілдері
Ассамблер таңбалар (символдар)тілі бола отырып,белгілі бір дәрежеде машина тілінде
Ассамблер тілінде программалауда пайдаланылатын таңбалық аттар программаның семантикасын, ал
Ассамблер тілінде программа жасау үшін машина тілінде программа жасағандағыдан
•сыртқы құрылғылармен жабдықталған дербес компьютер;
• процессордың түріне қарай резиденттік немесе жүйелік программалар.
Машина тіліне қарағанда ассамблер тілі едәуір күрделі, программаларды ұтымды
Программа жасауда ассамблер тілі машина тіліне қарағанда программа жасаушылардың
Бұл біліктілігі жоғары программалаушыларға жоғары деңгейлі тілдермен жасалған программамен
Ассамблер тілінің осындай артықшылықтарына байланысты ендіру-шығару құрылғыларын басқарушы программалар
Ассамблер тілінің көмегімен программа жасаушы адам мынадай параметрлерді бере
• процессордың машина тілінің әрбір командасының таңбалық атын;
• ассамблер тілінде жазылған программалық қатардың стандартты пішімін;
• командалардың нұсқаларын және адрестеудің тәсілдерін қалай көрсету керектігі
• таңбалық тұрақтыларды және бүтін сандық тұрақтыларды әртүрлі санақ
•программалауды ассамблерлеу (транслациялау) процесін басқарушы пседокомандаларды.
Ассамблер тілі кез келген компьютерге түсінікті,өйткені басқа барлық тілдерге
Ассемблер тіліндегі программалар басқа тілдерде жазылған программаларға қарағанда өлшемі
Трансляторлар
Жоғары деңгейлі тілдер көптеген алгоритмдерді үйреншікті математикалық амалдардың жазылуына
Жоғары деңгейлі тілдерді программа жасауда пайдалану 60-шы жылдары басталды.
Әрбр программалау тілінің өзінің аты бар.Көптеген программалау тілінің аты
Қазіргі кезде жоғары деңгейлі программалау тілдері былай бөлінеді:
• процедуралы (көптеген классикалық программалау тілдері, мысалы, FORTAN, PASCAL,
• логикалық (ЛИСПЫ, ПРОЛОГ т.б.);
• объектік-бағдарланған (С++, Java т.б.).
Қысқа программаларды жасауда процедуралық программалау тілдерін пайдалану ыңғайлы; логикалық
Әртүрлі программалау тілдерінің арасында айтарлықтай елеулі айырмашылықтардың болуына қарамастан
Бұл тілдердің әрқайсысына тоқталмай-ақ, осы тілдерді машина тіліне аударушы
Ассемблердің ендірілетін тілі мнемокод, макроассемблер-макротіл, ал компилятордікі-поцедуралы бағдарланған тілдер
Трансляциялау кезеңімен орындау кезеңдері уақыт бойынша ығысып ауысып келіп
Машина тілінде немесе жүктелуші тілде ұсынылған программа транслятор жұмысының
Транслятордың жұмысын төрт кезеңге бөлуге болады:
• лексикалық талдау. Мұның негізгі атқаратын қызыметі программаның бастапқы
• синтаксистік талдау. Бұл кезңде бастапқы мәтінді синтаксистік талқылау
• объктік программаны жасау. Бұл кезеңде шын тілдің баламалы
• объктік программаны безендіру және беру. Бұл транслятор жұмысының
Шығарылатын есептің сипатына және пайдаланушылардың категориясына байланысты трансляторларға әртүрлі
Ассемблер бастапқы модульді объектік программаның бір түрі болып табылатын
Объектік модульдің оны оған тәуелсіз трансляцияланған басқа модульдермен біріктіруге
Интерпретатор және компилятор
Жоғары деңгейлі тілдің трансляторы трансляциялау кезеңдерінің өту реттілігіне және
Компилятор программаның барлық операторларын трансляциялайды, ал программаның орындалуы жалпы
Жоғарғы деңгейлі тілдердің көпшілігі үшін комбиляторлар жасалған. Интерпретаторлар жасалған
Бағыныңқы программалар кітапханасы
Бірнеше программада немесе бір программаның бірнеше жерінде белгілі бір
Компьютердің жадында тұрақты сақталатын стандартты бағыныңқы программалар жиыны стандартты
Жеткілікті толық бағыныңқы программалар кітапханасы бар жағдайда көптеген күрделі
Сенімді жұмыс імтейтін сыртқы есте сақтау құрылғыларын жасау стандартты
Құрылып жатқан программаға компилятор математикалық функциялардың мәндерін есептейтін, ендіру-шығару
Құрастырушы
Құрастырушы бірнеше объектік модульді операциялық жүйе жүктегенннен кейін компьютерде
Мұндай құрастырудың қажеттілігін әрбір объектік модульде берілген модульге тәуелсіз
Құрастырушы әрбір машина командасының және деректердің әр бір элементтің
Жөндеуші
Пайдаланушы құрған программадағы қателіктерді іздеуді және жөндеуді тездетіп қысқарту
Әрбір жөндеуші программа нақтылы программалау тілінде жазылған программамен бірігіп
Компьютердің оперативті жадына машина тіліндегі программа жүктеліп, компьютер оны
Пайдаланушы модуліндегі қателіктерді екі түрге бөлуге болады:
• синтаксистік (пайдаланып отырған программалау тілінің синтаксисі бойынша жіберуге
• мазмұндық (арифметикалық өрнектердегі дұрыс қойылмаған жақшалар, есептелу процесіндегі
Мазмұнындағы қателіктер шын мәнінде автор ойлаған алгоритмді емес, программада
Синтаксистік қателерді мәтінді синтаксистік талдау кезеңінде транслятор анықтайды және
Мазмұнындағы қателіктерді анықтау үшін жоғарыда айтылғандай тест қолданылады.
Программаны жөндеу процесі кезінде программалаушыға аралық нәтижелерді беру қажет
Бақылау нүктесі–бұл мына төмендегідей қосымша әрекеттер жасау керектігін білдіретін
• аралық нәтижелерді баспаға шығару;
• прогрмманың кезектегі бөлігіне қажетті бастапқы деректерді беру;
• прогрммада қарастырған командалардың орындалу реттілігін өзгерту т.с.с.
Егер кезектегі орындаған (немесе орындалуға тиісті) команда бақылау нүктелерінің
Жөндеуші екі бөлімнен тұрады;
• қайталаушы;
• өңдеуші.
Қайталаушы программа жөнделіп жатқан программаның командаларын кезекпеннен алып орындайды,
Компьютерде программаны орындауға даярлаудың танымал схемасы (келесі 80-ші бетте)
Модульді программалау
Басқа программалармен бірлесе отырып бірнеше рет жұмыс істеуге есептеліп
Стандартты бағыныңқы программаның өзі модуль болып табылады, өйткені әрбір
Модульдің бағыныңқы программадан айырмашылығы басқа модульдермен кеңінен жұмыс істеуге
Қазіргі заманғы программалау жүйелері осы модульді программалауды ескеріп құрылады.
•пайдаланушы модуль;
• жүктелуші модуль;
• абсолютті модуль.
Пайдаланушы модулі
Бұл үлгідегі модуль адамға ыңғайлы программалау тілінде жасалады.
Пайдаланушы модулі екі бөлімнен тұрады:
• модуль денесі;
• паспорт.
Модуль денесі модульдің мәнін анықтайтын оның негізгі бөлігі болып
Жүктелуші модуль
Модульдер біреше қайтара пайдалануға арналғандықтан компьютерге арнйы ұйымдастырылған кітапханада
Программаны алгоритмдік тілден машина тіліне аудару екі кезеңнен тұрады.
Екінші кезеңде жүктелетін модульді нақтылы программамен жұмыс істеуге икемдеу
Модульді жүктеу жаңа программаға модуль қосылған сайын орындалатандықтан, жүктеу
Жүктелуші модуль пайдаланушы модуль сияқты екі бөлімнен тұрады:
• модуль денесі;
• паспорт.
Модуль туралы қосымша информациясы бар және оны жүктеуге пайдаланылатын
Абсолютті модуль
Бұл жүктеу нәтижесінде алынған модуль. Ол машина тілінде ұсынылады,
Модульді программалаудағы нақты есепті шешуге арналған программа осы программаны
Пайдаланушының компьютер көмегімен белгілі бір жұмыс атқаратын тапсырманы программалау
Қазіргі заманғы, программалау жүйесі көп тілді болып табылады, яғни
Трансляторлар пайдаланушы модулін жүктелуші тілге аударады, сондықтан да бұдан
Жүктелуші модулдер компьютердің сыртқы жадындағы бір кітапханада сақталады. Әрбір
Біріне-бірі сілтеме жасай толтырылған паспорттар болған жағдайда машиналық программаны
Бірінші кезеңде берілген программаны алу үшін жүктелуге жататын барлық
Бұдан әрі модульдерді тікелей жүктеу жұмысы атқарылып, екінші кезең
Программалау тілдерінің қолданылуы
Кез келген компьютер информацияны жадына жүктелген программаны орындау арқылы
Программалау тілі символдардың жиынынан, осы символдардан тұратын тілдік нұсқаулардың
Есептелуге тиісті есептерді шығаруға операторлы программалау тілдері пайдаланылады. Осы
Операторлы тілдерде алгоритмнің әрбір элементі қандайда бір оператордың көмегімен
Кәдімгі жағдайда барлық операторлар арнайы ағылшын сөздерімен жазылады. Бір
Шын мәнінде программа мүлтіксіз орындалғанда есептің шешімін алуға мүмкіндік
Осы тұрғыдан қарағанда программалау тілдері алгоритмдерді компьютердің көмегімен орындауға
Сонымен программа дегеніміз-бұл алгоритмді компьютер түсінетін тілде жазып көрсету
Қалай біз программалауды алгоритмдеуден бөліп қарасақ болады, алгоритмдерді жазу,
Алгоритмді жазуға байланысты қиындақтарды әдетте оңай жеңуге болады. Қазіргі
Алгоритмді жазудың күрделілігі берілген тілді одан да тереңірек оқып
Егер алгоритмді жасақтау проблемасы қиындық тудырса, онда біраз уақытқа
Нақтылы дағдылар әр түрлі есептерді шығару кезіндегі программалау тәжірибелерімен
Жинақталған білім мен дағдыны қолдану мүмкіндігі алгоритмді жасау мезетінде
Әрбір есеп әдетте сөз түрінде адам тілінде тұжырымдалады. Есепті
7
