47
2.3
-сурет. Матрицалық (а) және конвейерлі (б) құрылымды
ЭЕМ архитектурасының жеңілдетілген сұлбалары:
— бұйрықты ағыны;
— мәліметтер ағыны;
— ақпаратты
өңдеу нәтижесі; Пр — процессор
жəне көп мəліметтер ағынымен) жəне конвейерлі (көп командалар ағыны-
мен жəне бір мəліметтер ағынымен) болып бөлінеді (2.3-сурет).
Матрицалық ЭЕМ əртүрлі мəліметтер ағындарына бірдей команда-
ларды орындайтын, бірнеше қарапайым бірдей процессорлардан тұрады.
Күрделі құрылымдарда матрицадағы əрбір процессор өзінің вертикаль,
горизонталь жəне диагональ бойынша іргелес «көршілерімен» ақпараттық
байланысқа ие.
Өңдеуге келіп түсетін мəліметтер көлемі жиі матрица өлшемділігіне
сəйкес келеді, сол себепті əр процессор өзінің жадында осы мəліметтердің
бір бөлігіне ие, мысалы өңделетін ақпараттың 1 байты. Қатты байланысқан
матрицаларда кез-келген процессор өз жадында сақталатын ақпаратты
өңдейді, сондай-ақ вертикаль, горизонталь жəне диагональ бойынша
ақпараттық байланыстардан іргелес процессорлардан келіп түсетін
мəліметтерді.
Конвейерлі ЭЕМ бір процессор шығысындағы ақпараты басқасының
кірісі болып табылатын конвейерге тізбектей жалғанған біртипті
процессорлардан тұрады.
Бұл құрылымдағы əр процессор конвейер арқылы өтетін мəліметтердің
тізбектілігіне бір команданы көп рет орындайды. Егер əртүрлі N блоктарды
өңдеу үшін командалардың бір тізбектілігі сақталса, онда командалар
тізбегіне тең ұзындықты, яғни N процессорлардан тұратын конвейерлі жүйе
құрастырылуы мүмкін.
48
Есептеуші процесстің паралелльді ұйымдастырушы архитектурасы өте
жоғары өнімділік пен сенімділікті қамтамасыздандырады, оны құрудағы
қиындықтармен
бағдарламалаудағы
қиындықтар
үшін
əдетте
мамандандырылған жекешеленген өндірістік ЭЕМ қолданылады.
Компьютерлердің алғашқы буынынын құрудағы Нейманмен сурет-
телген, универсалды ЭЕМ тізбекті іс-əрекеті мен жалпы қолданысының
негізі архитектура болып табылды.
Тізбекті әрекетті ЭЕМ. Олар ереже бойынша мекен-жайлармен сəйкес
тізбекті ОЕСҚ-дағы командаларды таңдайтын бір орталықты процессордан
(ОП) тұрады, олардың əрқайсысын кодсыздандырады, өз көрсеткіштеріне
ақпараттарды санап, олардың үстінен микрооперациялар орындайды
(командадағы жазылуына сəйкес) жəне көрсетілген жады ұяшықтарында
нəтижелерді есте сақтайды.
Әр түрлі уақытта қолжетімділік жүргізілетін бөлек функционалды
түйіндер мен ЭЕМ құрылғысының ОП-мен байланысы ортақ шинамен (оны
тағы да жүйелі магистраль деп атайды) жүргізіледі. Жүйелі магистраль бір
шинадағы байланыс желілерін топтасуын: командалар мен ақпараттарды
алмасу, сигналдарды бақылау мен басқару, ақпараттарды таратуды
көрсетеді.
Ақпараттар шинасы - бұл байланыс желілері жылдамдық пен ЭЕМ-нің
барлық құрылғылары арасындағы жылдамдықпен ақпаратты алмасудың
тиімділігін анықтайтын негізгі шина. Әдетте ақпараттардың шинасы 32
немесе 64 разрядқа тең. Ақпараттардың шинасының разряды магистраль-
дың разрядтылығын да анықтайды. Мысалы, техникалық суреттелуде 64-
разрядты жүйелі магистраль көрсетілсе, ол 64-разрядты ақпарат жадысы
бар екенін білдіреді.
Команда мен ақпараттарды екі бағытта жіберуді көздейтін ақпараттар
шинасы əрдайым екі бағытты болып табылады, сондықтан оның əр желіден
шыққаны үш түрлі күйде болуы мүмкін: логикалық нөлдің деңгейі,
логикалық бірлік жəне желінің қиылуы (үлкен кедергіден).
Қазіргі сəтте ақпаратпен алмасу қажет кезде мекен-жай шинасы
құрылғының мекен-жайын (номерін) анықтау мен жеткізу үшін қызмет
етеді. Мекен-жай шинасы максималды мүмкін көлем мен қолжетімді
оперативті есте сақтау, бағдарламалар мен ақпараттардың көлемін
ескертеді. Мекен-жай шинасымен қамтамасыздандырылатын шинаның
разряды əдетте төртке тең, ал мекен-жайлардың саны 2
N
, бұл жердегі N-
олардың разрядының саны.
Мекен-жай шинасы бір бағытты (магистральді тек процессор басқарған
кезде) немесе екі бағытты (процессор бір уақытта магистральді басқару мен
басқа белсенді құрылғыға басқаруды тарата алған кезде).
49
Ақпараттар мен мекен-жайлар шинасында ақпарттың кодын ұсынатын
оң логика немесе теріс логика қолданылуы мүмкін. Оң логика кезінде
сигналдың кернеуінің жоғарғы деңгейі логикалық бірлікке тең, төменгі
деңгей – логикалық нөлге, теріс логикада – керісінше.
Ақпараттар мен мекен-жайларды жіберу үшін бір желілер əр түрлі
уақытта қолданылған кезде магистральдағы байланыс желілерін төмендету
үшін ақпараттар мен мекен-жайлардың шинасын мультиплекстеу
қолданылады. Өндірісті бəсеңдету үшін кейбір мультиплкстелген
магистральдардағы бір мекен-жайдан кейін бірнеше ақпарат кодтары
(ақпарттардың көбісі) жіберілуі мүмкін.
Басқару шинасы қосалқы болып табылады; ол процессордың жұмысын
синхрондауына (тактілеуіне) жəне басқа белсенді құрылғылардың жадымен
жəне құрылғыны енгізу-шығару əрекеттестігіне арналған. Ол ақпаратты
алмасу диаграммасымен əрқайсысы сəйкесінше өз анықталған қызметін
атқаратын бөлек басқарылатын сигналдардан тұрады. Оның сигналдары
ағымдағы ақпараттың түрін (жазу/санау) анықтайды; ақпараттармен мекен-
жайлардың жадының анықталған кодтарының орнатуына сəйкес келетін
уақыттың моменттерін белгілейді; ОЕСҚ-мен тікелей қолжетімділікті жəне
т.б. қамтамасыз етеді.
ДЭЕМ-де жүйелі магистраль бойынша алмасудың үш негізгі режимдері
қолданылады:
ақпаратпен бағдарламалы алмасу;
үзілістер бойынша алмасу;
жадыға тікелей қолжетімділік (ЖТҚ).
Ақпаратпен бағдарламалы алмасу негізгі болып табылады. Бұл
режимде алмасу операциясы атқарылу бағдарламасы бойынша қатал
тəртіпте тек процессормен бастамашылық етеді.
Үзілістер бойынша алмасу ақпараттарды енгізу мен өшіру кезіндегі
қажеттілігімен байланысты процессордың жұмысын қазіргі бағдарламадан
сыртқы жағдайларды өңдеуге ауыстыру кезінде қолданылады.
Жадыға тікелей қолжетімділік – бұл процессордың қатысуынсыз
белсенді құрылғының ықыласынан туындайтын ОЕСҚ-мен алмасудың
режимі.
Біртекті жəне дара құрылғылық біріктіру жүйесі компьютердің архитек-
турасын жеңілдетті, оны функционалды бөліктерінің өсуіне универсалды
жəне ашық қылды (2.4 сурет).
Жылдам əрекет ететін ОЕСҚ-мен тұрақты есте сақтайтын құрылғыдан
тұратын ЭЕМ-нің негізін орталық процессор жəне жүйелі жады құрайды.
Достарыңызбен бөлісу: |
