МАЗМҰНЫrepository.enu.kz/bitstream/handle/data/11858/ЭЕМ-ді...3 КІРІСПЕ I-4004 микропроцессор шығару бойынша бірінші хабарламаны1971

МАЗМҰНЫ

КІРІСПЕ............................................................................................................. 3

НЕГІЗГІ ТЕРМИНДЕР ЖӘНЕ АНЫҚТАУЛАР................................................ 4

ЭЕМ-НІҢ НЕГІЗГІ ФУНКЦИОНАЛДЫҚ ЭЛЕМЕНТТЕРІ, I БӨЛІМ............. 6

ЭЕМ-НІҢ НЕГІЗГІ ФУНКЦИОНАЛДЫ ЭЛЕМЕНТТЕРІ, II БӨЛІМ.............. 15

АРИФМЕТИКАЛЫҚ-ЛОГИКАЛЫҚ ҚҰРЫЛҒЫ.............................................. 21

БАСҚАРУ ҚҰРЫЛҒЫЛАРЫ............................................................................... 26

ЕСТЕ САҚТАУ ҚҰРЫЛҒЫСЫ........................................................................... 31

32-РАЗРЯДТЫ МИКРОПРОЦЕССОРДЫҢ АРХИЕКТУРАСЫ...................... 39

МУЛЬТИПРОГРАММАЛЫҚ ЭЕМ ЖҰМЫСЫН ҰЙЫМДАСТЫРУ............. 41

РЕСУРСТАРДЫ УЛЕСТІРУ ТӘРТІБІ ЖӘНЕ МУЛЬТИПРОГРАММАЛЫЭЕМ-НІҢ ЖҰМЫС ІСТЕУІНІҢ НЕГІЗГІ РЕЖИМДЕРІ..................................

47

ЖАДТЫ БАСҚАРУ ЖҮЙЕСІ.............................................................................. 51

ДЕРБЕС ЭЕМ-дегі ЖАДЫНЫ БАСҚАРУ ЖҮЙЕСІ...................................... 56

МУЛЬТИПРОГРАММАЛЫҚ ЭЕМ-гі ЖАДЫНЫ ҚОРҒАУ......................... 60

АҚПАРАТТЫ ЕҢГІЗУ-ШЫҒАРУ....................................................................... 65

ЕСЕПТЕУ ЖҮЙЕЛЕРІНIҢ АРХИТЕКТУРАСЫ. МӘЛIМЕТТЕРДIҢПАРАЛЛЕЛЬ ӨҢДЕУI БОЙЫНША АРХИТЕКТУРАЛАРДЫҢКЛАССИФИКАЦИЯСЫ......................................................................................

70

ЕСЕПТЕУ ЖҮЙЕЛЕРІНIҢ АРХИТЕКТУРАСЫ. SMP ЖӘНЕ MPP-АРХИТЕКТУРАЛАРЫ. ГИБРИДТІК АРХИТЕКТУРА (NUMA). КӨПДЕҢГЕЙЛІ ИЕРАРХИЯЛЫ ЖАД КОГЕРЕНТТІЛІГІНҰЙЫМДАСТЫРУ.................................................................................................

72

ЕСЕПТЕУ ЖҮЙЕЛЕРІНІҢ АРХИТЕКТУРАСЫ. PVP-АРХИТЕКТУРАСЫ.КЛАСТЕРЛЫ АРХИТЕКТУРА…………………………………………………

76

ТЕСТІК СҰРАҚТАР.............................................................................................. 82

ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ............................................................................................ 105

3

КІРІСПЕ

I-4004 микропроцессор шығару бойынша бірінші хабарламаны1971 жылда Intelфирмасы жариялады. Интегралдық схемасынөндіру технологиясын мейлінше жетілдіружәне дамыту миропроцессорды жасауға әкелді. ЭЕМ-нің архитектурасын біринтегралдық схемада іске асыруға әкелді. Микросхеманың интеграция дәрежесінжоғарылату МП-да берілген программа бойынша жұмыс істейді. Микропроцессораппаратының құралдары ЭЕМ процессорының құрылымын қайталайды. Соның ішінде:арифметикалық логикалыққұрылығысы; басқару құрылғысы және бірнеше жұмысшырегистрлер бар. МП бір немесе бірнеше интегралдық схемадан тұруы мүмкін. Бұлингетралдық схемалар орындайтын функцияларының принциптері бойынша бөлінген.

Микропроцессор(МП) – жұмыс атқару жүйесін программалық түрдеөзгертеотырып, мәліметтерді өңдеп, түрлендіріп бере алатын бір немесе бірнеше үлкенинтегралды схемалар жинағы. Интегралдық схеманың өндіріс технологиясынмейлінше жетілдірубойынша

МП-дың бес буындары пайда болды, олар өзінің техникалық сипаттамаларыменерекшеленеді:

Бірінші – баяу әрекеттегі төртразрядтық МП (команданы орындау уақыты 10-20мкс) – жиынтығы, жадының көлемі және адресацияның түрлері біршамашектелген. Екінші –команданы орындайтын уақыты 2-5 мкс бойынша төрт жәнесегізразрядтық МП-лар командалардың жиынтығы, жадының көлемі және әр түрліадресацияның (үлкейтілген) кеңейтілген болуы. Бұл МП-ларды пайдаланғанда оңайболады, себебі үлкен интегралдық схемалар бірге тіркесетін топамасымен жәнеөзара бірін-бірі толықтырумен ерекшеленеді. Үшінші – шапшаңдылық секциялық МП (100…300 нс-команданы орындайтынуақыты) биполярлық технологияны пайдалану және микропрограммалық басқарупринципі бойынша орындалынған, сонымен қатар 16-разрядтық процессоры,арнайы процессорлары бар. Төртінші – кірістірілгендер енгізу-шығару порттар және сақтайтын құрылғылармен ішінде біркристалдық микроЭЕМ, 32-разрядтық МП-лар. Бесінші – 64-разрядтық МП-лар. Қазіргі уақытта МП-лар барлық қызметаудандары іске қосылған. Балалар микроЭЕМ көмегі арқылы жазуды, санаудыүйренеді, студенттер, оқушылар гуманитарлық (қоғамдық) және техникалықғылымын оқып біледі.

Оқулықта ЭЕМ-нің негізгі функционалдық элементтері, арифметикалық-логикалыққұрылғылар, басқару құрылғылары, есте сақтау құрылғысы, 32-разрядтымикропроцессордың архиектурасы, мультипрограммалық ЭЕМ жұмысынұйымдастыру, ресурстарды улестіру тәртібі және мультипрограммалы ЭЕМ-нің жұмысістеуінің негізгі режимдері, жадты басқару жүйесі, дербес ЭЕМ-дегі жадыны басқаружүйесі, мультипрограммалық ЭЕМ-гі жадыны қорғау, ақпаратты еңгізу-шығару,есептеуiш жүйелерінiң архитектурасы, мәлiметтердiң параллель өңдеуi бойыншаархитектуралардың классификациясы, есептегіш жүйелерінiң архитектурасы, SMPжәне MPP-архитектуралары, гибридтік архитектура (NUMA), көп деңгейлі иерархиялыжад когеренттілігін ұйымдастыру, есептеу жүйелерінің архитектурасы,PVP-архитектурасы, кластерлы архитектура қарастырылған

4

НЕГІЗГІ ТЕРМИНДЕР ЖӘНЕ АНЫҚТАУЛАР

Адрес –Регистрді, жады ұяшығын, есте сақтау құрылғысының алқабын, сыртқықұрылғыны немесе желі торабының өзгешеліктерін, анықтаушы сан код немесеиндентификатор. 2-команданың операнды көрсетуші бөлігі. 3 хабардың адресатты(алушыны) көрсетуші бөлігі. ЭСМ-дің есте сақтайтын объектінің тұрған орнынкөрсету.Алгоритм – берілген есепті қадамдық процедура түрінде шешу үшін қажеттіоперациялардың мазмұны мен орындау тәртібін түпкілікті анықтайтын нұсқауларжиынтығы.Аналогті – цифрлық түрлендіргіш (АЦТ) – аналогті (үздіксіз) сигналды талдапоны дискретті (үздікті) сигналға түрлендіретін құрылғы.Арифметикалық-логикалық құрылғы (АПҚ) – ЭВМ құрамындағыарифметикалық және логикалық операцияларды орындайтын құрылғы.Ассемблер тілі – элементтерінің құрылымы машина тілінің командаларыныңформаттарына сәйкес келетін төменгі деңгейлік программалау тілі.Байт – информацияның 8 битке тең өлшем бірлігі. Мұны компьютер біртұтасбірлік ретінде қарастырады. Байтпен компьютерде қолданылатын қажеттісимволдарды кодтайды.Бит – информация мӛлшерін өлшеудің екілік кодтағы бірлігі. Оның шамасымүмкіндігі (ықтималдығы) тең тек екі жағдайдың бірі туралы информацияға тең(«бит» - ағылшынша екілік сан деген сөз).Бод – информацияны беру жылдамдығының өлшемі, 1 бод секундына 1 битинформация беру деген сөз.Буфер – мәліметтер алмасуы кезіндегі алмасу жылдамдықтарының, мәліметтерблогының өлшемдерінің және оқиғалардың пайда болуының кезеңдерініңайырмашылықтарын үйлестіруге пайдаланатын машина жадысының өрісі немесеарнайы құрылғы.Вентиль(Veiltil - клапан) - электр тогының бағытына байланысты жоғары және төменөткізгіштігі бар электр аспаптарыГрафиксалғыш – мәліметтерді графикалық пішінде қағазға және т.б. мәліметтасуышқа шығару құрылғысы. өлшемі, дәлдігі, жылдамдығы, шығару түстері, басқа дакөрсеткіштеріне қойылатын талаптарға сәйкес графиксалғыштардың кӛптеген түрлерікездеседі.Дисплей – деректерді ЭЕМ-ге енгізу және электронды-сәулелік түтік экранындатіркеп, кескіндеу мен оны немесе экранды пульт. Олар ЭЕМ мен маман-оператордың арасында оперативті (қолма-қол) түрде информация алмасуы қажетжағдайларда қолданылады. ЭЕМ-ге деректерді енгізу, қайта шығарып алу, т.с.с.клавиатура және «сәулелі қаламұш», «джойстик» арқылы жасалынады. Сөздіңұзындығы – бір машиналық сөзде биттің саны.Есте сақтаушы құрылғы (ЕСҚ) - жады-деректерді автоматты түрде қайталап береалатын күйінде жазып алатын құрылғы.Жады – информацияны сақтауға арналған құрылғы.Интерфейс – микропроцессор мен сыртқы құрылғылар арасындағы деректер ағынымен олардың кӛлемін (форматтарын) басқаратын құрылғылар.Команда – нұсқау деп компьютерге қажетті амалдарды (операцияларды)орындауға берілетін кез-келген бұйрықты, нұсқауды айтады. Белгілі операцияныорындаушы құрылғының орындауына сәйкес келетін басқарушы сигнал.Контролер – сыртқы құрылғыларды басқаратын құрылғы. Орташа, үлкен жәнеүлкен ЭВМ-дерде бұл құрылғыларды басқаратын құрылғы деп атайды және ол аса

5

күрделі болып келеді. Дербес компьютерлерде, МИНИ және микро ЭЕМ-дердеконтролер микрропроцессор құрамына енгізілген, яғни БИС –пайдаланылғанжүйелер ішіндегі модуль болып есептелінеді.Программа – ЭЕМ орындаған кезде қойылған мәселені (есепті) шешуге болатынкомандалар мен оперторлардың реттелген тізіміМагистарль – микропроцессор құрылымының микропроцессорлық жүйенің әр түрліэлементтерінің перифейлік құрылғылармен информация алмасуына арналғанәмбебап шина.Микропроцессорлық комплект (МПК) – микропроцессорлық үлкен интегралдықсхемалар комплекті – микропроцессорлар мен микропроцессорлық жүйелердіқұрастыруға арналған үлкен интегралдық схемалардың бір-бірімен тіркестіруге,жалғастыруға ыңғайланған жиынтығы.Микропроцессорлық жүйе (МПЖ) – информацияны түрлендіру процесін іскеасыру үшін пайдаланылатын микропроцессорлық өңдеуші жады және енгізу-шығару құрылғыларының жиынтығы.Модем (модулятор-демодулятор) – мәліметтерді белгілі байланыс жолы бойыменары-бері жеткізу үшін жарамды түрде түрлендіретін құрылғы.Регистр – берілген мәліметтерді, информацияны өңдеу барысында уақытша естесақтауға арналған электрондық (функционалдық) құрылғы (блогі).Стек – адрессіз ес түрі. Стек көрсеткіші атты регистр арқылы адрестелетін жадыаумағы. Стек көсреткішіндегі дерек жады аумағының түбіндегі ұяшықтың адресінкөрсетеді.Триггер (Trigger, flip-flop) —екі орнықты қалып-күйінің біреуінде ғана болатынцифрлық техниканың элементі. Екілік жүйеде берілген ақпаратты сақтау үшінқолданылады. Триггердің RS, JK, Т, D, DV және т.б. түрлері болады;Шина – жалпы қызмет белгісі бойынша біріктірілген информация тасымалдаужолдары, мысалы: берілген мәліметтер шинасы, адрестер шинасы, басқару шинасы.

6

ЭЕМ-НІҢ НЕГІЗГІ ФУНКЦИОНАЛДЫҚ ЭЛЕМЕНТТЕРІ, I БӨЛІМ

Дәрісте ЭЕМ-нің келесідей негізгі функционалдық элементтері қарастырылады:дешифратор, шифратор, әртүрлі типті триггерлер, санауыш, сақтау және жылжытурегистрлары. Элементтердің ішкі құрылымы, жұмысының уақыттық диаграммаларысипатталады. Бұл элементтердің орны мен рөлі әртүрлі түйіншектер мен ЭЕМэлементтерінің құрылымын құрастырғанда анықталады.

Кез келген компьютердің элементтік базасының негізін құрайтын кейбір схемаларынқарастырайық.

ДешифраторДешифратор деп n кірісі бар және 2n шығысы бар және кірісіндегі екілік кодты

шығысындағы унитарлық кодқа түрлендіретін комбинациялық схеманы айтамыз.Унитарлық деп бір және тек бір ғана бірлікті құрайтын екілік код аталады, мысалы00100000. Дешифратордың үш кірісінің шартты графикалық белгіленуі 1.1 суреттекелтірілген.

Сурет 1.1Үш кірісті дешифратордың шартты графикалық белгіленуі

Дешифратордың шығысындағы "1" разряд нөмірі оның кірісіндегі кодпенанықталады. Төменде үш кірісті дешифратордың ақиқат кестесі келтірілген (1.1 кесте).

1.1 кесте. Үш кірісті дешифратордың ақиқат кестесіКірістері Шығыстары

2 1 0 0 1 2 3 4 5 6 70 0 0 1 0 0 0 0 0 0 00 0 1 0 1 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 1 0 0 0 0 00 1 1 0 0 0 1 0 0 0 01 0 0 0 0 0 0 1 0 0 01 0 1 0 0 0 0 0 1 0 01 1 0 0 0 0 0 0 0 1 01 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1

Дешифраторды бір элементті «Штрих Шеффер» базисінде жүзеге асыру айтарлықтайқарапайым, өйткені ақиқат кестесінде әрбір кіріс үшін тек бір ғана бірлік бар. 1.2 суреттедешифратордың шығыстарының бірінде сигналдың пайда болуының құрылымдықсхемасы келтірілген (f5 сигналы 5-ші шығыста):

6









2 1 0 0 1 2 3 4 5 6 70 0 0 1 0 0 0 0 0 0 00 0 1 0 1 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 1 0 0 0 0 00 1 1 0 0 0 1 0 0 0 01 0 0 0 0 0 0 1 0 0 01 0 1 0 0 0 0 0 1 0 01 1 0 0 0 0 0 0 0 1 01 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1


6









2 1 0 0 1 2 3 4 5 6 70 0 0 1 0 0 0 0 0 0 00 0 1 0 1 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 1 0 0 0 0 00 1 1 0 0 0 1 0 0 0 01 0 0 0 0 0 0 1 0 0 01 0 1 0 0 0 0 0 1 0 01 1 0 0 0 0 0 0 0 1 01 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1


7

Сурет1.2 Үш кірісті дешифратордың 5-ші шығысында сигналдың пайда болуыныңқұрылымдық схемасы

Келтірілген нобайдан түрлендіру логикасын тек 2 элемент қана орындайтыны көрініптұр, бұл кезде 1-ші элемент x1 сигналының инверсиясын алу үшін қызмет етеді, ал 3-шіэлемент 2-ші элементтен алынған функцияның инверсиялық мәнін тураға түрлендіреді.Көптеген сақтау элементтері, мысалы, триггелік схемалар, сигналды парафазалық кодтүрінде алуға мүмкіндік береді, яғни екі шығысты болады, біреуінде сигнал тура, алекіншісінде инверсиялық мән. Бұл – схемадағы 1-ші элементті алып тастауға мүмкіндікбереді. Егер шығыс сигналдарының мәндері 1.1 кестесінде келтірілгенге қатыстыинверсиялық түрде болады деп болжасақ, онда 3-ші элементтің қажетті болмайды.Шынайы интегралды микросхемалардың көбінде инверсиялық шығысты дешифраторларжүзеге асырылған. Мұндай дешифратордың белгіленуі 1.3 суретте көрсетілген.

Сурет1.3Инверсиялық шығысты дешифратордың шартты графикалық белгіленуі

Мұндай дешифратордың шығыстарында құрамында бір нөл және тек бір ғана нөл барунитарлы код пайда болады. Мысалы, егер кіріс сигналы 1102=610 болса, онда 1.3 суреттекелтірілген дешифратордың шығыстары 10111111 қалпында болады, яғни 6 шығысыбасқа шығыстардан өзгеше мәнге ие болады.

Дешифраторлар әртүрлі компьютерлердің құрылымдарында кеңінен қолданылады. Еңалдымен, олар есте сақтау құрылғысының ақпаратты жазу немесе оқу кезіндепайдаланылатын ұяшығын таңдау үшін қолданылады. Адрестік кодтар разрядтарының бірбөлігі бөлек интегралдық схема жүзінде орындалған дешифраторлармендешифраторлануы мүмкін, ал разрядтардың басқа бөлігі (әдетте кіші бөлігі) есте сақтауқұрылғысының үлкен интегралдық схемасына тікелей қосылған дешифраторлардыңкөмегімен дешифраторланады. Сондай-ақ дешифраторлар басқару құрылғыларындаоперацияның орындалуын анықтау үшін, импульстерді тарату құрылғыларын жасаудажәне де басқа блоктарда қолданыс табуда.

ШифраторларШифратор – 2nкірісі бар және n шығысы бар, функциялары көбіне дешифратор

функцияларына қарсы келетін схема (1.4 сурет). Бұл комбинациялық схема өзініңкірісіндегі унитарлық кодқа сәйкес шығысында позициялық код құрастырады (1.2 кесте).

Сурет 1.44 кірісті шифратордың шартты графикаық белгіленуі

7









7









8

1.2 кестеКірістері Шығыстары

3 2 1 0 1 00 0 0 1 0 00 0 1 х 0 10 1 x х 1 01 х x х 1 1

ТриггерТриггер – екі тұрақты қалпы бар электрондық схемасы. Бір тұрақты қалыптан

екіншісіне ауысу секірмелі түрде басқару сигналдарының әсерінен жүзеге асады. Сондай-ақ секірмелі түрде триггер шығысындағы кернеудің деңгейі өзгереді.

Триггерлер регистрлерді, санауыштарды және сақтау функциясы бар басқаэлементтерді құрастыру үшін негіз боп қызмет етеді.

Кез келген триггердің басты бөлігі есте сақтау ұяшығы болып табылады. «ЖӘНЕ-ЕМЕС» элементтерінен құрастырылған есте сақтау ұяшығының (ЕСҰ) схемасы 1.5суретте келтірілген.

1.5 сурет «ЖӘНЕ-ЕМЕС» элементтерінен құрастырылған есте сақтау ұяшығы

S (Set) кіріс сигналы ЕСҰ «1» ( 1Q , 0

Q ) қалпына орнату үшін қызмет етеді. R

(Reset) белгісі ЕСҰ «0» ( 0Q , 1

Q ) қалпына орнатады. Олар үшін белсенді мәндерболып төменгі деңгейлі сигнал болып табылады.

ЕСҰ кірісіне S=0, R=1 белгілері берілген болсын. Сонда ЕСҰ кез келген бастапқықалпында 1-ші элементінің шығысында жоғары деңгейлі кернеу орнатылады. 2-шіэлементтің кірісіне Q және R мәндері келетіндіктен, оның шығысында төменгі деңгейлісигнал болады. Осылайша ЕСҰ «1» қалпына келеді.

Осыған ұқсас, S=1, R=0 ЕСҰ, 0Q , 1

Q , яғни «0» қалпына өтеді.Егер S=1, R=1, онда ЕСҰ қалпы оның алдындағы қалпымен анықталады. Егер ЕСҰ

«1» қалпында болған болса, онда 0

Q белгісі, 1-ші элементтің кірісіне барып, оныңшығысындағы 1Q қалпын растайды. 2-ші элементтің кірісіне тек жоғарғы деңгейдегібелгі ғана келеді. Сондықтан оның шығысы Q=0 қалпында болады, яғни, өзгермейді. ЕгерЕСҰ «0» қалпында болса, онда Q=0 белгі, 2-ші элементтің кірісіне келіп, оның

шығысындағы 1

Q қалпын растайды. Өз кезегінде, 1-ші элементтің шығысы да өзгеріссізқалады. Осылайша бұл кіріс белгілерінің комбинациясы сақтау режиміне сәйкес келеді.

8


3 2 1 0 1 00 0 0 1 0 00 0 1 х 0 10 1 x х 1 01 х x х 1 1

















8


3 2 1 0 1 00 0 0 1 0 00 0 1 х 0 10 1 x х 1 01 х x х 1 1

















9

Егер S и R кірісіне төменгі деңгейлі белгілер берілген болса, ( S = R = 0), онда 1-ші

және 2-ші элементтерінің шығысындағы белгілері жоғары болады (Q = 1

Q ). ЕСҰ сақтау( S = R = 1) режиміне ауыстыру кезінде 1-ші және 2-ші шығыс элементтері кез келгенқалыпқа орнатылуы мүмкін. Сондықтан S = R = 0 белгілерінің комбинациялары басқарукірістерінде қолданылмайды.

Триггерлік схеманың жұмысы комбинациялық логикалық схема сияқты ақиқаткестесімен емес, өту кестесімен анықталады. Өту кестесі кіріс белгілерінің оның қазіргіқалпына тәуелді қалпы өзгерген кездегі триггер қалпының өзгеруін көрсетеді. 1.5 суреттекөрсетілген есте сақтау ұяшығының кестесі 1.3 кестеде көрсетілген.

1.3 кестеS R Q(t+1) Функция0 0 х Тыйым салынған

комбинация0 1 1 "1" орнатылуы1 0 0 "0" орнатыуы1 1 Q(t) Сақтау

Осындай есте сақтау ұяшығы «НЕМЕСЕ-ЕМЕС» элементтерінде құрастырыла алады.Мұндай есте сақтау ұяшықтарын синхронды триггерлер схемасы базасында

құрастырылатын қарапайым асинхронды триггерлер ретінде қарастыруға болады.Триггерлерді әртүрлі белгілері бойынша классификациялауға болады, мысалы 1.6

суретте көрсетілгендей.

Сурет 1.6. Триггерлік схемалардың классификациясы

Триггер синхронды деп аталады, егер оның өту кестесі ең болмағанда бір басқарукірісі бойынша синхронизациялайтын белгінің әсерінен жасалатын болса.

Синхронды бірсатылы триггердің ұйымдастырылуын қарастырайық (1.7 сурет).

10

Сурет 1.7. Синхронды бірсатылы триггердің жалпылама схемасы.

Синхронды бірсатылы триггердің негізін жоғарыда қарастырылған есте сақтауұяшығы (1-ші, 2-ші элементтер) құрайды. Комбинациялық схема триггердің басқарусигналдарын түрлендіреді, сондай-ақ триггерлердің кейбір типтері үшін, ЕСҰ

шығысындағы Q және

Q сигналдарын ЕСҰ кірісіндегі S және R сигналдарынатүрлендіреді. С синхросигналы 1-ші және 2-ші элементтерінің кірісіне ЕСҰ қандайда бірқалыпқа орнататын S және R сигналдарының берілуіне рұқсат етеді. Синхросигналдыңбелсенді емес мәні ЕСҰ кірісінде S = R = 1 басқару сигналдарымен қамтамасыз етеді, бұлоның сақтау режиміне сәйкес келеді.

Синхронды бірсатылы RS-триггердің схемасы 1.8 суретте көрсетілген. Оның өтукестесі 1.4 кестеде келтірілген.

Сурет 1.8. Синхронды бірсатылы RS-триггер

1.4. кестеR S Q(t+1) Функция

0 0 Q(t) Сақтау0 1 1 "1"-ге орнату1 0 0 "0"-ге орнату1 1 х Тыйым салынған комбинация

Бұл берілген өту кестесі С синхросигналының белсенді деңгейінде ғана (берілгенұйым үшін бұл С=1) жүзеге асатынын тағы атап өтейік. С=0 болғанда 3-ші және 4-ші

10










10










11

элементтерінің шығыстары (1.8 сурет) «1» қалпында болады, бұл 1-ші және 2-шіэлементтерінде іске асырылған ЕСҰ сақтау режиміне сәйкес келеді.

JK- және D- триггерлерінің өту кестесі 1.5 және 1.6 кестелерінде сәйкесіншекелтірілген.

1.5. кестеJ K Q(t+1) Функция

0 0 Q(t) Сақтау0 1 1 "0"-ге орнатылуы1 0 0 "1"-ге орнатылуы1 1

Q (t)Алдыңғы қалыпты

инверсиялау

1.6. кестеD Q(t+1) Функция0 0 "0"-ге

орнатылуы1 1 "1"-ге

орнатылуы

1.8 суретте көрсетілген триггер ЕСҰ басқару сигналдары синхронизация кірісіндегіжоғары деңгейлі сигнал кезінде S және R кірістерін белсендендіретін статикалақсинхронизацияға ие. Оның шартты графикалық белгіленуі 1.9 а-суретте келтірілген.Триггерлердің синхронизацияның басқа типтерін қолданатын шартты графикалықбелгіленулері 1.9, б,в,г-суретте көрсетілген.

1.9 б-суретте синхросигналдың белсенді деңгейі төмен болғандағы статикалықсинхронизациялы триггердің шартты графикалық белгіленуі келтірілген. Динамикалықсинхронизациялы триггерлердің шартты графикалық белгіленуі 1.9 в және 1.9 г-суреттерінде көрсетілген. Бірінші жағдайда триггердің күйінің келіп түскен басқарусигналдарының әсерінен өзгеруі синхронизациялайтын белгінің төменгі деңгейденжоғарыға ауыстырылуы кезінде ғана болады. Ал екіншісінде жоғарғы деңгейден төменгідеңгейге ауыстырылған кезде болады. Синхросигнал деңгейінің тұрақты мәніндединамикалық синхронизациялы триггердің шығысындағы күйі оның кірісіндегі кез келгенбасқару сигналдарының өзгерісі кезінде өзгермейді.

Сурет 1.9. Әртүрлі синхронизациялы RS-триггердің шартты графикалық белгіленуі: а –статикалық синхронизация; б – статикалық инверсиялық синхронизация; в –синхросигналдың алдыңғы бетті динамикалық синхронизация; г – артқы беттідинамикалық синхронизация.

Идеалдандырылған (кедергілерді ескерусіз) әртүрлі типті синхронизациялы RS-триггердің жұмысының уақыттық диаграммасы 1.10 суретте келтірілген.

11









орнатылуы





11









орнатылуы





12

Сурет 1.10.Әртүрлі типті синсинхронизациялы RS-тригер жұмысының уақыттықдиаграммасы: Qа – статикалық синхронизация; Qб– статикалық инверсиялық

синхронизация; Qв –динамикалық синхронизация синхросигналдың алдыңғы фронтымен;Qг– динамикалық синхронизация синхросигналдың артқы фронтымен.

Жоғарыда көрсетілгендей, синхронды триггер, синхронизацияның сигнал беру кезіндеоның күйіне әсер ететін басқарушы кiрістерден басқа, оның күйіне тікелей әсер ететінкірістерге ие. Олар әдетте триггерді қосу үшін қолданылады, немесе синхросигналдыңбастапқы күйін тізбектей қосу алдында қолданылады. "0"-ге және "1"-ге орнатуасинхронды кірісті синхронды RS –триггердің схемасы 1.11. суретте көрсетілген, ал оныңшартты-графикалық белгіленуі 1.12. суретте көрсетілген.

Сурет 1.11. Асинхронды орнату кірісі бар синхронды бір сатылы RS-триггер

Сурет 1.12. Асинхронды орнату кірісі бар синхронды бір сатылы RS-триггердің шартты-графикалық белгіленуі

12






12






13

S және R асинхронды кірістері арқылы келетін сигналдар, синхросигналдардыбасқаратын тізбектен айналып өтіп, 1-ші және 2-ші элементтерден құрылыған естесақтайтын ұяшықтарының кірістеріне тікелей беріледі, және 1.3. кестеге сәкес есте сақтауұяшықтардының ауыстырылуын қамтамасыз етеді.

Триггерлердің кейбір типтері шығу сигналдарының мәнін кіру есте сақтауұяшықтарының кірісінде басқару сигналдарын қалыптастыруға қолданылады (1.7 суретекөрсетілген). Бұл оның ауысуын болжауға мүмкіндік болмайтын тізбектерге әкелуімүмкін. Триггерлердің негізінде бөлек схемаларды құрастыру кезінде, мысалы, жылжытурегистрін, тригердің шығыс сигналдардың мәндерін оның шығыс сигналдарының мәндерібасқа триггерге жазылып болғанша өзгермеуін және қандайда бір триггерлік схеманыңшығысынан мәнді қабылдауын қамтамасыз ету кере. Осы және басқа кейбір жағдайлардатриггердің ұйымдастырылуы арнайы тәсілдерді қажет етеді, солардың ішіде ең негізгісіекі сатылық триггерлердің жасалуы болып табылады.

Екі сатылы RS-триггер (1.13 суретте және 1.14 суретте) тікелей статикалықсинхронизациялы екі бір сатылы триггерлердің негізінде құрастырылады. Триггердіңбірінші сатысына ақпарат (1-ші элемент) синхросигналдың жоғары деңгейі кезіндеберіледі. Синхросигнал кірісте төмен мәнді қабылдағаннан кейін, 1-ші элемент сақтаукүйіне өтеді, ал мәні 3-инвертордың шығысындағысигналдың жоғары мәні 1- триггердіңкүйін 2-ші триггерге жазуды қамтамасыз етеді. Екі сатылы RS-триггер жұмысыныңидеалды уақытша диаграммасы 1.15 суретте көрсетілген.

Сурет 1.13. Екі сатылы RS-триггердің схемасы

Сурет 1.14. Екі сатылы RS-триггердің шартты-графикалық белгіленуі

13






13






14

Сурет 1.15. Екі сатылы RS-триггердің жұмысының уақыттық диаграммасы

Бірінші деңгей – өту кестесін жүзеге асыратын бір сатылы триггерден тұрады, алекінші деңгей әрқашан бір сатылы синхронды RS-триггер болады. Мысалы, 1.16. суреттеJK-триггердің екі сатылы схемасы көрсетілген.

Сурет 1.16. Екі сатылы JK-триггер

14




14




15

ЭЕМ-НІҢ НЕГІЗГІ ФУНКЦИОНАЛДЫ ЭЛЕМЕНТТЕРІ,II БӨЛІМ

Бұл бөлімде ЭЕМ-нің негізгі функционалды элементтері қарастырылады. Оларғакелесілер жатады: дешифратор, шифратор, әртүрлі типтік триггерлердің схемалары,санауыш (счетчик), сақтау және жылжыту регистрлері. Олардың ішкі құрылымдары,жұмысының уақыттық диаграммалары және функциялары сипатталады. Бұлэлементтердің ЭЕМ құрылғысы мен әртүрлі түйіндерді құрастыру кезіндегі орны менрөлі айтылады.

Санауыштар дегеніміз есептеу кірісіне түсетін сигналдар санын есептеугеарналған электронды схема. Санауыштар компьютерді басқару құрылғыларындаимпульстарды таратуда және циклдарды ұйымдастыру кезінде, санауыштардакоманданың табиғи ретпен орындайлуы кезінде оның адресін анықтау үшін және ЭЕМ-нің басқа құрылғыларында қолданылады. Сонымен қатар, санауыштар цифрлыавтоматиканың әртүрлі жүйелерінде дербес түйіндер ретінде кеңінен қолданылады.

Санауыштардың жұмыс істеу мәні әрбір есептік сигналдар кіргенде ондағыжазылған мәннің бірлікке өзгеруімен сипатталады.Санауыштардың 3 түрі бар: қосқыш,азайтқыш, реверсивті. Қосқыш санауыштар өз мәнін ұлғайтады, азайтқыштар –азайтады, ал реверсивті басқару сигналына байланысты ұлғайту да, азайту да жұмысынжасай алады. Ішкі күйлердің санына тең, қайта есептеу модулі санауыштың ақпаратсыйымдылығын анықтайтын параметр болып табылады. Бұл мәндер шартты графиктікбелгіленуде CT аббревиатурасынан кейiн қойылады.

Асинхронды үшразрядты екілік қосқыш санауыштың мысалы 2.1 суреттекөрсетілген, ал оның шартты–графикалық белгісі - 2.2 суретте көрсетілген. Бұлсанауышты құрастыруға сигналдың түсуі бойынша динамикалық синхронизациялы JK-триггерлары қолданылған. Әрбір JK-триггер санауыштарда өзінің мәнінсинхросигналды төменгі деңгейден жоғарғы деңгейге ауыстырған кезде болатын,инвертерлеу режиміне қосулы болады (1.5 кестеден қараңыз). Бұл санауыштыңжұмысның идеалды уақыттық диаграммасы 2.3 суретте көрсетілген.

Сурет 2.1. Асинхронды үшразрядты санауыштың схемасы

Сурет 2.2. Үшразрядты қосқыш санауыштың шартты–графикалықбелгісі

15








15








16

Сурет 2.3. Санауыш жұмысының уақыттық диаграммасы

Асинхронды санауыштың жылдамдығы, есептеу кірісіндегі сигналдыңөзгерісінен оның барлық шығыс күйінің толық орнатылуына дейінгі максимальдікідіріспен анықталады. Санауыш жылдамдығына баға беру үшін санауыштардыңшығысының, оның кірісіне сегізінші сигналдың келгеннен кейінгі санағыштыңшығысының ауыстырып-қосылусы мысалында қарастырайық (2.3 суретте). Себебі дәлосы тактыда шығысының ауыстырып-қосылуы уақыты максимальды болады.

Сурет 2.4. Асинхронды санауыштың жылдамдығын бағалау

С(8) сигналының 1-0 фронттары бойынша tT-ға тең сигнал кідірісімен Q0триггерінің Q0 шығысында сигналдың өзгеруі болады (2.1 суретті қараңыз). Бұлөзгеріс, өз кезегінде, Q0 ауыстырып қосуына қатысты кідіріспен сәйкес келетін Q1сигналдың ауыстырылып қосылуына әкеледі. Сигнал кідірісінен соң келесі триггердеQ2 сигналы ауыстырылып қосылады. Яғни, үшразрядты санауыштың шығысындасигналдардың ауыстырып қосу кідірісінің уақыты 3tT болады. Әлбетте, n разрядтысанауыш үшін кідіріс уақыты мынаған тең болады:

tCT = n·tTОсылайша, асинхронды санауыштың разрядтылығының артуымен оның кідірісі

де артады, сондықтан жылдамдығы азаяды. Бұл кемшілік синхронды схема бойыншажұмыс жасайтын санауыштарда жөнге келтіріледі. Оларда қосымша басқарушыкомбинациондық схемалардың әсерінен, есептеу кірісіне сигнал түскендеге, барлықразрядтың біруақытта қайта қосылуы қамтамасыз етіледі (санауыштардыңразрядтылығының әртүрлілігіне қарамастан бір триггердің кідірісіне тең кідірісті).

Әдетте, санауыштың нөлдік күйге орнату кірісі болады. Кейбір санауыштардакез-келген бастапқы күйіне орнататын тізбектері болады, және осы күйден сануоперациясы басталады.

16








16








17

Сақтау регистріРегистр – өңделетін немесе басқарылатын ақпаратты уақытша сақтауға

арналған, сыртқы құрылғының немесе процессордың ішкі есте сақтау құрылғысы.Регистрлер – саны жағынан регистр разрядтылығына тең триггерлердің жиынтығынанжәне кейбір оңай операциялардың орындалуын қамтамасыз ететін көмекшісхемалардан құралады. Бұл операциялардың жиынтығы регистрдің функционалдыққызметіне байланысты келесі функциялардың орындалуын қамтамасыз ете алады:регистрдің барлық разрядтарын біруақытта "0"-ге орнату, регистрді параллель немесетізбектей жүктеу, регистрден ақпараттың берілуін басқаратын қажетті разрядтарсанына байланысты регистрдің мәнін оңға немесе солға жылжыту (әдетте жалпыдеректер шинасында бірнеше схемалармен жұмыс жасау кезінде қолданылады) жәнет.с.с.

Сақтау регистрлері көп разрядты кодты қабылдау, сақтау және беру үшінқолданылады. Олар синхронизацияның жалпы кірісінен құралған бірсатылытриггерлердің жиынтығынан құралады (әдітте D-триггер). Кейде регистрлерде барлықтриггерлердің "0"-ге асинхронды орнатуының жалпы кірісі болады. Төрт разрядтысақтау регистрінің схемасы 2.5 суретте, ал оның шартты-графикалық белгісі – 2.6суретте көрсетілген.

Сурет 2.5."0"-ге орнатуының асинхронды кірісі бар төртфазалы сақтау регистрініңқұрылымы.

17





17





18

Сурет 2.6. «0»-ге орнатуының асинхронды кірісі бар төртфазалы сақтау регистрініңшартты-графикалық белгісі.

Жылжыту регистрі

Жылжыту регистрі – тек ақпаратты ғана сақтап қоймайды, сонымен қатарбарлық разрядтарды біруақытта оңға немесе солға бірдей мәнді позицияғажылжытатын регистр. Сонымен қатар, регистрдің шегіне қарай жылжытқан разрядтаржоғалады, ал босаған разрядтарға жылжыту регистрінің бөлек сыртқы кірісінен түсетінақпараттар енгізіледі. Әдетте, бұндай регистрлер кодтың тек бір позицияға оңға немесесолға жылжуын қамтамасыз етеді. Бірақ, арнайы басқарылатын кірісіндегі сигналдыңмәніне байланысты немесе синхросигналдардың регистрдің әртүрлі кірісіне берілуінебайланысты, оңға да солға жылжыта алатын әмбебап жылжытқыш регистрлері де бар.Жылжыту регистрі жылжытуды бір уақытта тек бір ғана емес, бірнеше позицияғажылжыта алатын болып құрылуы да мүмкін.

Жылжыту регистрлері екі сатылы триггерлер негізінде құрылады. Разрядтан 0-ден разряд 3-ке бір разрядқа жылжытатын, төрт фазалы регистр схемасы 2.7 суретте, алоның шартты-графикалық белгісі – 2.8 суретте көрсетілген. Берілген регистргеақпаратты енгізу – D0 сыртқы кірісі арқылы тізбектей беріледі.Регистрдің барлықразрядты "0"-ге асинхронды орнату кірісі бар болады. Көрнекілік үшін әрбір екісатылы регистр бірінші және екінші сатының синхронды ұйымдастыруымен сәйкескелетін екі бір сатылы регистрлермен көрсетілген. Пунктир сызықтармен нақты екісатылы регистр белгіленген.

18





18





19

Сурет 2.7. Жылжыту регистрінің құрылымы

Сурет 2.8. "0"-ге асинхронды орнатуы бар төрт разрядты жылжыту регистрініңшартты-графикалық белгісі

Құрылымы 2.7 суретте көрсетілген жылжыту регистрінің идеалды уақыттықжұмыс диаграммасы 2.9 суретте көрсетілген. Регистрдің бастапқы күйі келесідей болдыдеп пайымдайық: Q0=0, Q1=1, Q2=1, Q3=0.

19




19




20

Сурет2.9. Жылжыту регистрінің уақыттық жұмыс диаграммасы

Жылжыту регистрінің жұмысы сигналдың синхронизациялануының әр периодыкезінде екі фазаға бөлінеді: синхросигналдың жоғарғы немесе төменгі мәні кезінде:

1. Синхросигналдың жоғарғы деңгейі кезінде регистрдің (i – 1)-інші разрядыныңшығыс мәнінің i-інші разрядтың бірінші сатысына жазылуы орындалады. Әрбірразрядтың екінші сатысы өзінің бұрынғы мәнін сақтайды. Бұл фазада i-іншітриггердің бірінші сатысының күйі, (i – 1)-інші триггердің екінші сатысыныңкүйін қайталайды. Әрбір триггердің екінші сатысы, сонымен қатар регистрдіңшығысы толығымен өзгеріссіз қалады.

2. Синхросигналдың төменгі деңгейі кезінде әрбір триггердің бірінші сатысындажазылған мәндері, оның екінші сатысына қайта жазылады. Триггердің біріншісатысына жазуға тыйым салынған. Бұл фазада әрбір триггердің бірінші жәнеекінші сатысының күйі бірдей болады.

R = 0 сигналдың түсуі С сихронизациясының кірісіндегі сигнал мәніне және D0кірісіндегі сигналға тәуелсіз регистрдің барлық разрядтарын нөлдік күйге орнатады.

20






20






21

АРИФМЕТИКАЛЫҚ-ЛОГИКАЛЫҚ ҚҰРЫЛҒЫКөбейткіштің үлкен разрядынан тура кодпен берілген жылжымайтын үтірлі

санды көбейтуге арналған АЛҚ-ны жобалау мысалы негізінде компьютердіңарифметикалық-логикалық құрылғының жасалу ерекшеліктері қарастырылады.

Классикалық ЭЕМ үш негізгі құрылғылардан тұрады: арифметикалық-логикалық, басқару құрылғысы және есте сақтау құрылғысы. Осы құрылғылардыңұйымдастырылуын қарастырайық. Біріншіден, арифметикалық-логикалық құрылғыныңқұрылымын қарастырайық.

Қазіргі ЭЕМ-дерде арифметикалық-логикалық құрылғылар дербессхемотехникалық блок болып табылмайды. Ол компьютердің микропроцессорыныңқұрамына кіреді. Алайда, АЛҚ-ның құрылымы мен жұмыс істеу принципін білутұтастай компьютердің жұмыс істеуін түсінуде өте маңызды. Осы сұрақтарды жақсытүсіну үшін, бір ғана операцияға – көбейткіштің үлкен разрядынан тура кодпенберілген жылжымайтын үтірлі санды көбейтуге арналған арифметикалық құрылғығысаралау жасаймыз.Бұл процестің барысында, жоғарыда қарастырылған ЭЕМ-нің негізгісхемотехникалық элементтерін қолдану ерекшеліктеріне көңіл аударайық.

АЛҚ синтезі бірнеше деңгейлерден тұрады. Алдымен операцияны орындауәдісін таңдап, сәйкес әрекеттердің алгоритмін құру керек. Алгоритм мен бастапқыберілгендердің форматы арқылы АЛҚ-ны құрайтын элементтердің жиынтығын анықтауқажет. Содан соң элементтер арасындағы байланыстарды анықтау керек, құрылғыныңжұмыс істеу тәртібін және басқару құрылғысынан АЛҚ-на берілетін басқаратынсигналдардың уақыттық диаграммасын құру қажет.

Операндтар келесідей түрде болсын: nпк xxxxX ...210 nyпк yyyxY ...210

мұндағы, 00 , yx – таңба разрядтары.Көбейткіштің үлкен разрядынан тура кодпен берілген жылжымайтын үтірлі

санды көбейту операциясы келесі формуламен орындалады:

SignYSignXSignZ n

n xyxyxyZ 2...22 22

11

0;1101.0 SignXX пк

1;1011.1 SignYY пк

110 SignZ

1101.0X 1011.0Y

4321 yyyy

11 y+0.00000000 0Z0.01101000 121 x

02 y+0.01101000 12 XZZ0.00000000 220 X+0.01101000 0 ZZ

22

13 y 0.00011010 321 X

14 y+0.10000010 32 XZZ0.00001101 421 X0.10001111 42 XZZ

Есептеу алгоритмі3.1 суретінде көрсетілген.

Сурет. 3.1. Көбейткіштің үлкен разрядынан тура кодпен берілген жылжымайтын үтірлісанды көбейту операциясының алгоритмі

23

Схемада алгоритмде көрсетілген әрбір айнымалыға сақтау элементі сәйкес келукерек. Көбейтінді модулінің разрядтылығы көбейткіштердің разрядтылықтарыныңқосындысына тең. Екілік санының i2 не көбейтілуін сол санның оңға қарай сәйкесразряд санына жылжуы қамтамасыз етеді. )1( ii көбейткіштің кезекті разрядынталдауға өту көбейткіштің жылжыту регистрінің жоғарғы разрядтар жағына қарай бірразрядқа жылжуымен қамтамасыз етілуі мүмкін.

Осыдан 4n үшін берілген типке сәйкес АЛҚ-ны құруға қажет құрылғыныңқұрамын анықтаймыз (кесте 3.1).

Кесте 3.1.Схема Разрядтылық Функциялар Басқару сигналы

RGX көбейтілгішмодулінің регистрі 8

Жүктеу. Кішіразрядтар жағынақарай жылжу.

БС1 БС2

RGY көбейткішмодулінің регистрі 4

Жүктеу. Жоғарғыразрядтар жағынақарай жылжу.

БС3 БС4

RGZ нәтижемодулінің регистрі 8 Жүктеу. "0"-ге

орнату. БС5 БС6

TX көбейтілгіштаңбасының триггері Жүктеу БС7

TҮкөбейткіштаңбасыныңтриггері

Жүктеу БС8

TZ нәтижетаңбасының триггері Жүктеу БС9

АЛҚ 8 Комбинациялысумматор –

Комбинациялысхемалар

iy мәніне қарай АЛҚкірісінде "0" немесеRGX сигналдарыналу

–

Құрылғының құрылымдық сызбасы3.2.суреттекөрсетілген.АЛҚ-на келіп түсетін басқару сигналдардың уақыттық диаграммасы 3.3.суретте

көрсетілген.

24

Сурет 3.2. Көбейткіштің үлкен разрядынан тура кодпен берілген жылжымайтын үтірлісанды көбейту операциясын орындауға арналған арифметикалық құрылғыныңструктуралық схемасы

25

Сурет 3.3. Басқару сигналдарының уақыттық диаграммасы

Схеманың жұмысыТакт 1. Операндтар модулдерін RGX, RGY регистрлеріне, ал олардың

таңбаларын TX және TY триггерлеріне жүктеу. RGZ регистрінің нәтижесін "0"-георнату.

Такт 2. Нәтиже таңбасын TZ триггеріне жазу.Такт 3. RGX регистрін оңға қарай бір разрядқа жылжыту. Регистрлерді және

комбинациялық схемаларды қайта қосуға кеткен кідіріске тең уақыттан кейін,комбинациялық қосқыштың шығысында, сәйкесінше RGZ регистрінің кірісінде

11 20 Xy нәтижеге тең болады.

Такт 4. RGZ регистрін жүктеу: 11 2 XyZZ .

Такт 5. RGXрегистрін оңға бір разрядқа жылжыту: 12 XX .RGY регистрін солға бір разрядқа жылжыту: 1 ii .Басқару құрылғысы операцияның аяқталу шартын тексереді: ni .Тактілер (6,7), (8,9), (10,11) ... iy -дің басқа мәндерін талдай отырып (4,5)

тактілерінің жұмыстарының қайталануы. 10 тактіде RGZ регистрінде көбейтіндімодулі құрылады. 11 такт көбейту операциясының аяқталу шартын анықтауға ғанақолданылады.

25










25










26

БАСҚАРУ ҚҰРЫЛҒЫЛАРЫСхемалық және микропрограммалық басқару құрылғыларын құру принциптері

қарастырылады. Басқару құрылғысына кіретін сигнал датчигін жүзеге асыратынәртүрлі схемалар берілген. Арифметика-логикалық құрылғыны басқаруға арналғанмикропрограмма көрсетілген.

Компьютерді шартты түрде негізігі екі блокқа бөлуге болады: операциондықжәне басқарушы. Кез-келген команданы орындау үшін компьютердің кез-келгенқұрылғысының сәйкес басқару кірісіне белгілі бір түрде басқару сиганлдарын берукерек. Сондай реттілікті жасауды іске асыруға арналған цифрлы есептегіш құрылғыныңбір бөлігі басқару құрылғысы деп аталады.

Кез-келген жүйелік блокта орындалатын жағдай бірнеше микропрограммаменсипатталады және бір немесе бірнеше тактіде жүзеге асады. Бір такт интервалындабасқару сигналымен орындалатын элементар функционалдық операция микрооперациядеп аталады.Мысалы, АЛҚ(Арифметикалық-логикалық құрылғы) бірінші тактіде сандыкөбейту үшін келесі микрооперациялар орындалады: 0TX , 0TY , XRGX ,

YRGY , 0RGZ . Бір тактіде орындалатын микрооперациялардың жиынтығымикрокоманда деп аталады (МК). Егер барлық тактілердің ұзындықтары бірдей болукерек болса, (яғни бұл компьютердің жұмыс істеу кезінде маңызды) онда ол ұзындықең ұзақ өтілетін микрооперация бойынша орнатылады. Қандай да бір финкционалдыаяқталған әрекеттер тізбегін орындауға арналған микрокомандалар микропрограмманықұрады. Мысалы, микропрграмманы көбейту командасын орындауға арналғанмикрокомандалар жиынтығы құрайды.

Басқару құрылғысы басқару сигналдарын өңдеу үшін арналған. Осы басқарусигналдары арқылы арифметикалық-логикалық құрылғыда ақпаратты түрлендіружүреді, сонымен қатар есте сақтау құрылғысына немесе есте сақтау құрылғысынанақпаратты оқу және жазу операциясы жүреді.

Басқару құрылғысы келесі түрлерге бөлінеді: Тұрақты (жесткая логика) немесе схемалық логикалы БҚ және Программаланылатын логикалы БҚ (микропрограммалық БҚ ).

Бірінші типті басқару құрылғыларында операция кодымен берілетін әрбіркоманда үшін комбинациондық схемалар жиынтығы құрылады. Олар қажетті тактідекеректі басқару сигналдарын жасақтайды.

Микропрограммалық басқару құрылғыларында әрбір командаға арнайы сөздержадында сақталатын микрокомандалар сәйкестендіріледі. Әрбір микрокомандадаберілген тактіде орындалатын микрооперация туралы ақпарат болады, және келісітактіде жадтан қандай сөз таңдалып алыну керек екені көрсетіледі.

Схемалық басқару құрылғысы

Схемалық типті басқару құрылғысы келесіден тұрады: (4.1 сурет)

Сигналдар датчигі. Ол өз шинасы бойында уақыт бойынша таралған импульстартізбегін жасақтайды (4.2 сурет) (n – кез-келген операцияны орындауға қажеттібасқару сигналдарының жалпы саны; m – ең ұзақ операция орындалатын тактілерсаны);

Операцияларды басқару блогы. Ол басқару сигналдарын жасақтауды жүзегеасырады, яғни сәйкес тактіде қажетті шинаға сигналдар датчигінен келіп түсетінсигналдарды байланыстырады;

27

Операция кодының дешифраторы. Ол командалар регистрінде берілген моменттебар команданың операция кодын дешифрлайды, және берілген операцияға сәйкесбір шинаны қоздырады; бұл сигнал операцияларды басқару блогында басқарусигналдарының қажетті тізбегін жасақтау үшін қолданылады.

Сурет. 4.1. Схемалық басқару құрылғысының функционалдық схемасы.

Сурет. 4.2. Сигналдар датчигі жұмысының уақыттық диаграммасы.

Сигналдар датчигі әдетте дешифраторлы есептегіштерден немесе жылжытурегистрінен жасалады.

Дешифраторлы есептегіш негізінде жасалған сигналдар датчигі.

Дешифраторлы есептегіші негізінде жасалған сигналдар датчигі 4.3 суреттекөрсетілген. Импульстардың жүйелік генераторынан басқару құрылғысына келіптүсетін әрбір тактілік импульстің артқы фронты бойынша есептегіш өз қалпын өсіреді;есептегіштің шығыстары дешифратордың кірісітерімен жалғасқан, осы дешифратордыңшығысы – сигналдар датчигінің шығысы болып табылады (Сурет. 4.4).

27







27







28

Сурет. 4.3. Дешифраторлы есептегіш негізінде жасалған сигналдар датчигініңсхемасы.

Сурет. 4.4. Дешифраторлы есептегіш негізінде жасалған сигналдар датчигініңуақыттық диаграммасы.

Жылтуы регистрі негізінде жасалған сигналдар датчигі.

Жылтуы регистрі негізінде жасалған сигналдар датчигін жобалу тек қанатұйықталуды қажет етеді, яғни соңғы разрядтың шығысын бастапқы орнату менжылжыту кезінде регистрге ақпарат енгізілетін кірсімен байлныстыру керек (4.5 сурет).Бастапқы күйіде регистрдің "1" мәні тек қана 0 разрядында болады. Регстрді бастапқыкүйге орнатуға қажетті оның параллель жүктеу кірістері және осы операцияға сәйкесрегистрдің басқару кірісі схемада көрсетілмеген.

28





28





29

.

Сурет. 4.5. Жылтуы регистрі негізінде жасалған сигналдар датчигініңсхемасы.

Бұл схема жұмысының уақыттық диаграммасы 4.6 суретте көрсетілген.

Сурет. 4.6 Жылтуы регистрі негізінде жасалған сигналдар датчигінің жұмысыныңуақыттық диаграммасы.

Схемалық басқару құрылғысының ең күрделі бөлігі – операцияларды басқарублогі болып табылады. Ол тұрақсыз схема болып табылады. Мұндай басқаруқұрылғылары арнайы интегралдық схемалар түрінде жасалуы мүмкін.

Микропрограммалық басқару құрылғысының құрылымдық схемасы.Микрокоманданың адресін түрлендіргіш нақты моментте командалар

регистріндегі команда операциясының кодын берілген операцияны жүзеге асыратынмикропрограмманың бастапқы адресіне түрлендіреді, сонымен қатар ағымдағымикрокоманданың адрестік бөлігінің мәні бойынша орындалатын микропрограмманыңкелесі микрокомандасының адресін анықтайды.

29

.







29

.







30

Сурет. 4.7. Микропрограммалық басқару құрылғысының функционалдық схемасы. (БСi– басқару сигналдары)

4.1 кестеде қосымша кодтарда сандарды көбейту операциясын орндайтынмикропрограмманың мысал көрсетлілген. Микропрограмманың бастапқы адресі 300-ге,көбейткіштің разрядтар саны 2-ге тең деп ұйғарылған, ал микрокоманданың адрестікбөлігінде келісі тактіде таңдалып алынатын микрокоманданың адресі бар. Операциякоды кезекті микропрограмманың бастапқы адресін анықтайтын кезекті командакомандалар регистрінде соңғы микрокомандаға жүктеледі.

4.1.Кесте. Микропрограмманың көбейту операциясының орындалуы.

МК адресі БС1 БС2 БС3 БС4 БС5 БС6 Командалар регистрінежазу сигналы

келесі МКадресі

300 1 0 1 0 0 1 0 301301 0 0 0 0 1 0 0 302302 0 1 0 1 0 0 0 303303 0 0 0 0 1 0 0 304304 0 1 0 1 0 0 1 Х

Схемалық және микропрограммалық басқару құрылғыларының жұмысыныңқұрылымы мен принциптеріне талдай келе, бірінші типті БҚ-сы күрделі тұрақсызқұрылымғы ие екенін көруге болады. Ол әрбір командалар жүйесі үшін арнайы жетезертеп, жасауды қажет етеді және командалар жүйесінің кез-келген модификациясыкезінде толығымен қайта жасалуы қажет. Сонымен қатар бұл басқару құрылғысыайтарлықтай жылдамдыққа ие.

Микропрограмма принципі бойынша жүзеге асқан басқару құрылғысы ЭЕМ-ніңоперациялық бөлігіндегі мүмкін өзгерістерге жеңіл икемделеді. Сонымен қатарикемделу микропрограммалық жадты алмастыру арқылы жүзеге асады. Дегенмен бұлтиптің басқару құрылғысы тұрақты логикада (жесткая логика) жасалған басқаруқұрылғыларымен салыстырғанда ең нашар уақыттық көрсеткіштерге ие.

31

ЕСТЕ САҚТАУ ҚҰРЫЛҒЫСЫ

Есте сақтау құрылғысының негізгі сипаттамасы, олардың классификациясы,қазіргі кездегі ЭЕМ-нің есте сақтау құрылғысының иерархиялық құрылымы, әртүрлітипті басқару құрылғыларының Үлкен Интегралдық Схемаларында (БИС) есте сақтауқұрылғысын құрылу қарастырылады.

ЭЕМ-нің жады деп ақпаратты сақтауға және беруге арналған құрылғыларжиынтығын айтады.

Осы жиынтыққа кіретін бөлек құрылғылар қандай да бір типтегі есте сақтауқұрылғылары деп аталады.

Қандай да бір жады құрылғысын құру принципі туралы айтылғанда (мысалы,жартылайөткізгіштік есте сақтау құрылғысы, қатты магнитті дисктегі есте сақтауқұрылғысы және т.с.с.) әдетте "есте сақтау құрылғысы" термині қолданылады, ал"жады" термині - жад құрылғысы арқылы орындалатын логикалық функцияға немесеЭЕМ құрылғылар құрамындағы орналасуын орынна ерекше көңіл аудару кезінде(мысалы, оперативтік жады, сыртқы жады және т.с.с.) қолданылады. Бұл айырмашылықмаңызды болмаған жағдайда сұрақтардағы айырмашылығы негізгі мағынасы жоқтерминдерді "жады" және "есте сақтау құрылғысы" терминдерін синоним ретіндіқолданамыз.

Кейбір бағалау бойынша компьютер өнімділігі әртүрлі класстарда 40-50% оныңқұрамына кіретін әртүрлі типті есте сақтау құрылғысының сипаттамасыменанықталады.

Есте сақтау құрылғысын сипаттайтын негізгі параметрлерге көлем жәнежылдамдық жатады.

Жады көлемі бұл – онда сақталатын деректердің максимал саны.Қазірі кезде көбінесе барлық есте сақтау құрылғыларында минималды

адрестелетін элемент ретінде 1 байт қолданылады (1байт = 8 екілік разряд (бит)). Солсебептен жады көлемі әдетте байтпен, килобайтпен (1Кбайт=210 байт), мегабайтпен(1Мбайт = 220 байт), гигабайтпен (1Гбайт = 230 байт) және т. с. с. анықталады.

Есте сақтау құрылғысына бір айналым жасалу кезінде деректердің сөз депаталатын қандай да бір бірлігін оқу немесе жазу жүргізіледі. Бұл өз кезегінде жадыныәртүрлі ұйымдастыруды анықтайды. Мысалы, 1 мегабайт сыйымдылықты жады 1байт бойынша 1М сөз ретінде, немесе әрқайсысы 2 байт бойынша 512К сөз ретінде,немесе 4 байт бойынша 256К сөз т.с.с. ретінде ұйымдастырылуы мүмкін.

Сонымен қатар әрбір ЭЕМ-де өзінің машиналық сөзі түсінігі қолданылады. Олкомпьютердің архитектурасын, соның ішінде компьютерді программалау кезіндеанықталатын, және жады сөзінің өлшемінен тәуелсіз берілген ЭЕМ-ді құрау барысындақолданылады. Мысалы, IBM PC архитектуралы компьютер 2 байт ұзындықтымашиналық сөзге ие.

Жады жылдамдығы айналым операциясының ұзақтығымен анықталады, яғнижадыдан керекті ақпаратты іздеуге кеткен және оны оқуға кеткен уақыт бойыншаанықталады, немесе жадыда берілген ақпаратты сақтауға орын іздеуге және оны жазуғакеткен уақытпен анықталады:

Tайналым = max(tоқу. айналым, tжазу. айналым)мұндағы tоқу. айналым – ақпаратты оқу кезіндегі ЕҚ-ның жылдамдығы; tжазу. айналым –

ақпаратты жазу кезіндегі ЕҚ-ның жылдамдығы.

Есте сақтау құрылғысының классификациясыЕсте сақтау құрылғысын бірнеше параметр бойынша классификациялауға

болады. 5.1 суретте айналым типі және ЕҚ-ның ұяшығына рұқсатты ұйымдастырубойынша классификациялау көрсетілген.

32

Сурет 5.1. Есте сақтау құрылғысының классификациясы

Айналым типі бойынша есте сақтау құрылғысы ақпаратты жазуды да оқуды дажүзеге асыра алатын және тек қана оқуды жүзеге асыра алатын (ROM - read onlymemory) болып бөлінеді. Есте сақтау құрылғысының бірінші типі процессордыңжұмыс істеу процесінде орындалып жатқан программаны, алғашқы деректерді, аралықжәне соңғы нәтижелерді сақтау үшін қолданылады. Әдетте тұрақты есте сақтауқұрылғысында компьютерді іске қосуға қажетті жүйелік программалар жәнеконстанталар сақталады. Мысалы өзгертілмейтін алгоритм бойынша басқару жүйесіндежұмыс жасау үшін арналған кейбір ЭЕМ-де барлық программалық қамтамасыз етутұрақты есте сақтау құрылғысында сақталуы мүмкін.

Кез-келген рұқсатты есте сақтау құрылғысы (RAM - random access memory)рұқсат етілу уақыты жады бөлігінің орналасу орнынан тәуелсіз (мысалы, Оперативтіесте сақтау құрылғысы)

Ақпаратты тасымалдаушының үнемі айналуының арқасында тұрақты (цикльдік)рұқсатты есте сақтау құрылғысында ақпаратты тасымалдаушының кейбір бөліккецикльдік түрде айналу мүмкіндігі бар. Рұқсат ету уақыты осы бөлік пен оқу/жазуұшының өзара орналасуынан тәуелді және көп жағдайда ақпаратты тасымалдаушығаайналу жылдамдығымен анықталады.

Тізбекті рұқсатты есте сақтау құрылғысында қажетті бөлік оқу/жазу ұшынақарама-қарсы қандай да бір қажетті орналасуда орналаспағанша ақпараттытасымалдаушының бөліктерін тізбектей қарау жүргізледі (мысалы, магниттік ленталар– МЛ).

Жоғарыда атап айтқандай, есте сақтау құрылғысының негізгі сипаттамасы – олкөлемі және жылдамдығы. Идеалды есте сақтау құрылғысы шексіз үлкен көлемге жәнеайналымның шексіз аз уақыттына ие болуы керек. Қолданыста бұл параметрлер бір-біріне қарама қайшылықта болады: белгілі бір типті есте сақтау құрылғысының бірпараметрін жақсарту, екіншісінің нашарлануына алып келеді. Сонымен қатар, еске аларнәрсе ол технологиялық осындай даму деңгейіде қандай да бір сипатты есте сақтауқұрылғысын жасаудың экономикалық тиімділігі. Сондықтан қазіргі таңда, Нейманболжағандай, компьютердің есте сақтау құрылығысы иерархиялық принциппенқұрылады. (Сурет 5.2)

33

Сурет 5.2. Қазіргі ЭЕМ-де жадыны ұйымдастыру иерархиясы

Жадының иерархиялық құрылымы ақпаратты өңдеу барысында үлкен көлемдегіақпаратты сақтау және оған тез қол жеткізуді экономикалық түрде тиімді үлестіругемүмкіндік береді.

Иерархияның төменгі деңгейінде микропроссорлар (орталық процессор – CPU)құрамына кіретін регистрлер жиынтығы – регистрлі жады орналасқан. CPU регистрлеріпрограммалық түрде қол жетімді және программа орындалу барысында жиіқолданылатын ақпаратты сақтайды: аралық нәтижелер, адрестердің құрама бөліктері,цикльдер санағыштары және т.с.с. Регистрлі жады айтарлықтай аз көлемді (бірнешеондаған машиналық сөз). РЖ процессордың жиілігімен жұмыс жасайды, сондықтаноған айналым уақыты минимум. Мысалы, процессордың жұмыс істеу жиілігі 2 ГГцболғанда, оның регистрлеріне айналым уақыты небары 0,5 нс. құрайды.

Оперативті жады – процессорда программаны орындау барысындақолданылатын ақпаратты (программалар, алғашқы деректер, өңдеудің аралық жәнесоңғы нәтижелері) сақтауға арналған құрылғы. Қазіргі уақытта дербескомпьютерлердің опреративті жады көлемі бірнеше жүз мегабайтты құрайды.Оперативті жады жүйелік шина жиілігінде жұмыс жасайды және оған айналым жасауүшін шинаның 6-8 синхранизация циклін қажет етеді. Сонымен, жүйелік шинаның 100МГц (период 10 нс. тең) жиілігінде оперативті жадыға айналым уақыты бірнешеондаған наносекундты құрайды.

РЖ мен ОЖ арасындағы бос орынды толтыру үшін қазіргі уақытта кэш-жадықолданылады, ол әлде қайда жылдам (сәйкесінше әлде қайда қымбат) статикалықоперативті жады. Кэш-жады программаның жұмысы барысында жиі қолданылатынақпаратты жазу және оқудың арнайы механизиміне ие және ол ақпаратты сақтауғаарналған. Әдетте кэш-жадының бір бөлігі микропроцессор кристаллында орналасады(ішкі кэш-жады), ал ал екінші бөлігі одан тыс орналасады (сыртқы кэш-жады). Кэш-жады программалық қол жетімсіз. Оған айналым үшін процессордың жәнекомпьютердің аппараттық құрылғылары қолданылады.

Сыртқы жады әдетте магниттік және оптикалық дисктер, магниттік ленталарнегізінде ұйымдастырылады. Дисктік жадының көлемі 1 мкс-тан аз айналым уақыты

34

кезінде ондаған гигабайтқа жетеді. Магниттік ленталар аз жылдамдығы мен аз көлемдіболуына байланысты қазіргі кезде тек деректердің резервті көшірмесін жасауқұрылғысы ретінде қолданылады. Яғни, мұндай құрылғыларға айналым жасау өтесирек. Оларға айналым жасау уақыты бірнеше ондаған секундты құрауы мүмкін.

Электронды есептеуіш техника өте жылдам дамып жатқанын атап айту керек.«Мурдың эмпирикалық заңына» сәйкес компьютер өнімділігі шамамен 18 айсайын екіеселенуде. Сондықтан осы оқу құралында келтірілген сандық сипаттасалар көпжағдайда негізгі қатынастар мен компьютердің қандай да бір компонеттері менқұрылғыларының даму тенденциясын көрсету үшін қолданылады.

Есте сақтау құрылғысын берілген ұйымдастырумен құруҚазіргі ЭВМ-де ережеге сәйкес жадының адрестелетін минималды өлшем бірлігі

1 байт. Осыған байланысты жадымен алмасу осы өлшемге еселі блоктар ретіндеұйымдастырылады, яғни деректердің сыртқы шинасының разрядына жәнепроцессормен орындалатын командаларға байланысты: байт, сөз, екі еселі сөз, төртеселі сөз. Мұндай алмасу жүйелік шина арқылы түсетін арнайы сигналдарды басқаруарқылы жүргізіледі. Деректер шинасында көрсетілген ақпарат форматын жадыныңнақты схемасының ұйымдастырылуын ескеретін форматқа түрлендіру арнайинтерфейсті схемалар арқылы жүзеге асырылады. Жады модулі құрастырылатын үлкенинтегралдық схемалар (БИС) электронды өндірістің өнімі болып табылады жәнеәртүрлі ұйымдастыруларға ие болуы мүмкін. Есептеу техникасын жасаушылар олардабар жадының БИС номенклатурасын ескеру керек, бұл қажеті көлемді жәнеұйымдастырылған есте сақтау құрылғысын құру үшін керек. Осы мақсатта немесежады модулінде сөз санын көбейту мақсатында немесе әрбір сөздің разрядтылығынарттыру мақсатында бірнеше БИС-ті біріктіру жүргізілуі мүмкін.

Жадының берілген БИС болған жағдайдағы ұйымдастыруға қажетті жадыблогын құру нұсқаларын қарастырайық.

1. 1К*8 разрядты ұйымдастырылған БИС-да 8К*8 разрядты ұйымдастырылғанесте сақтау құрылғысын құру (5.3 сурет).

Сурет 5.3. Әртүрлі ұйымдастырылған есте сақтау құрылғысының шартты-графикалық белгіленуі: а - 1К*8 разрядты; б - 8К*8 разрядты.

Берілген жағдайда модульді құраушы БИС-дағы сөздер санына қарағанда,модульдегі сөз саны көб жады модулін құру керек. Жады модулі ү БИС-дан тұратынболады. Жады модуліне айналым жасау үшін адрес шинасынан келіп түсетін 13-разрядты адрес (А12 А0) қолданылады. (А12-А10) үш үлкен разряды нақты моменттежұмысқа қосылатын схеманы анықтайды, ал кез-келген БИС-ның ішіндегі әрбір ұяшықадрестің 10 кіші разрядымен анықталады (А9-А0) (5.4 сурет).

35

Сурет 5.4. Жады модулін ұйымдастыруБИС (CS=1) кристалын таңдау кірісінде сигналдың «1» мәнінде деректердің

шығыс разрядтары үшінші күйде болады, яғни (DO=Z) шинасынан ажыратылған.Осылайша, адрес шинасында кодтың кез-келген мәнінде әрқашан сегіз БИС-ның тек бірғана жұмыс істеп тұрады. (сурет. 5.5).

36

Сурет 5.5. 1К*8 разрядты ұйымдастырылған БИС негізіндегі 8К*8 разрядкөлемді есте сақтау құрылғысы

Шынайы микросхемаларда (DI және DO) жазу және оқу деректер шинасы әдеттеекі бағытталған ортақ шина ретінде болады.

Басқару шинасындағы сигналдар: MW – жадыға жазу сигналын, MR – жадыданоқу сигналын білдіреді.

2. 1К*1 разрядты ұйымдастырылған БИС-да 1К*8 разрядты ұйымдастырылғанесте сақтау құрылғысын құру (5.6 сурет).

37

Сурет 5.6. 1К*1 разрядты ұйымдасқан БИС-ның шартты-графикалық белгіленуі.

Бұл жағдайда жады сөзінің разрядтылығын үлкейту қажет. Бір сөздің барлықразрядтары бір мезетте жазылуы және оқылуы керек болғандықтан, барлық БИС-ларпаралель жұмыс жасауы қажет. Жадының модулі сегіз БИС-дан құралатын болады (5.7сурет). Егер жасалатын блок жады модулінің бөлігі көлемі 1К сөзден (мысалы, 8К) көпболатын болса, онда 5.5 суретте көрсетілгендей адрестін улкен разрядтарындешифраторлайтын және осы блокты жұмысқа қосатын арнайы дешифратор қажет.

37



37



38

Сурет 5.7. 1К*1разрядты ұйымдастырылған БИС негізіндегі 1К*8 разряд көлемді естесақтау құрылғысы

39

32-РАЗРЯДТЫ МИКРОПРОЦЕССОРДЫҢ АРХИЕКТУРАСЫ

1985 жылы Intel фирмасы IA-32 топтамасының біріншісі болып табылған 32-разрядты микропроцессорды шығарды. Бұл топтаманың дамуы бірнеше кезеңдерденөтті, олардың ішінде: МП кристаллында жылжымалы үтірлі сандарды өңдеудің блогынжасау(микропроцессор I486), Pentium MMX микропроцессорында SIMD - singlinstruction multi data (командалардың бір легі – деректердің бірнеше легі) принципіненегізделген тұрақты үтірлі деректерді өңдеудің MMX-технологиясын енгізу, және осытехнологияны бірінші ретPentium III микропроцессорында пайда болған (SSE -streaming SIMD Extention) жылжымалы үтрлі сандарға дамыту. Дегенмен, бұлархитектураның негізгі сипаттамалары қазіргі таңға дейін өзгеріссіз қалуда.

Cурет 10.2. 32 – разрядты микропроцессордың құрылымыЕң басты сыртқы айырмашылық – деректер шинасы мен адрес шинасының

разрядтылығын 32 битке дейін ұлғайту. Бұл өз кезегінде микропроцессордың ішкіэлементтерінің разрядтылығының және кейбір процесстерді орындау мехнизмініңөзгерісімен байланысты, мысалы, физикалық адрестің жасақталуы.

Тұрақты үтірлі сандарды өңдеу блогының регистрлері 32-разрядты. Олардыңәрқайсысына екі еселі (32 разряд) бір сөз ретінде айналым жасауға болады. 16 разрядымикропроцессордағыдай бұл регистрлердің кіші 16 разрядына айналым жасауғаболады.

Сегментті регисрлер блогінде сандық және сапалық өзгерістер болды. Нақтырежимде қоданылатын CS, DS, SS және ES төрт регистрге тағы 2 регистр қосылды – FSжәне GS. Бұл блогтың регистрлерінің разрядтылығы бұрынғыдай қалғанмен(әрқайсысыс 16 биттен), оперативті жадының физикалық адерсін жасақтау кезінде оларбасқаша қолданылады. Қорғаныстық режимде микропроцессордың жұмысы барысындаолар сәйкес жүйелік кестелерден сегменттің дескрипторын (сипаттамасын) іздеу үшінқолданылады. Ал дескрипторда сегменттің базалық адресі және атрибуты сақталады.Адресті жасақтауды бұл жағдайда жады диспетчерін сегменттеу блогы орындайды.

Егер жады сегменттерге бөлінумен қоса беттерге (страницы) де бөлінсе, ондафизикалық адрестерді қорытынды есептеуді беттерді басқару блогы орындайды.

I486 микропроцессорынан бастап микропроцессор кристаллының құрамынажылжымалы үтірлі сандарды өңдейтін блок кіреді. Ол блоктың құрамында

40

жылжымалы үтірлі сандардың таңбасын, мантиссаларын және ретін көрсетуге арналғансегіз 80-разрядты регистрлер бар.

Микропроцессордың кристаллында сонмен қатар ішкі кэш-жады орналасқан. Олішкі кэш-жады жылдам жұмыс жасайтын буферлік жады ретінде құрастырылған жәнеол өте жиі қолданылатын ақпартты (командалар және деректтер) сақтауға арналған.Микропроцессордың әртүрлі модельдерінде ішкі кэш-жадының көлемі 8 Кбайттан 512Кбайтқа дейін болады.

Микропроцессор аппараттық деңгейде ЭЕМ-нің мультипрограммалық режимініңорын алуына мүмкіншілік береді, яғни жадыда бір мезетте орындалуға дайын бірнешепрограмманың бар болу мүмкіндігі. Ол программалардың іске қосылуы операциондықжүйемен орындалады.

Бұл мүмкіндікпен жадыны қорғау құрылғылары тікелей байланысты, олар жекепрограммалар арасында рұқсат етілмеген өзара байланыстарды басқаруды қамтамасызетеді. Оларға жадыны басқару кезіндегі қорғаныс және орындалу тәртіптеріне(привилегии) байланысты қорғау кіреді.

Команданың кеңейтілген форматының негізгі ерекшеліктері бұл –адресациялаудың кез-келген режимінде жалпы қызметтік регистрлеріннің кез-келгенінпайдалану мүмкіндігі. Сонымен қатар масштабталған қатысты базалық индекстік тағыбір адресациялау режимін қосу мүмкіндігі. Бұл жағдайда тиімді адрес келесідейжасақталады:

ТА = (base) + (index) · scale + disp, мұндағы (base) – базалық регистр мәні; (index)– индекстік регистр мәні; scale – маштабтық көбейткіш өлшемі (scale = 1,2,3,4); disp –команданың өзінде кодталған ығысу мәні.

Атап өтеу керек, 32-разрядты архитектурада тиімді адрес ығысу (offset) депаталады, сонымен қатар ол команданың ішіндегі кодталатын ығысудан(displacement)ерекше.

41

МУЛЬТИПРОГРАММАЛЫҚ ЭЕМ ЖҰМЫСЫН ҰЙЫМДАСТЫРУЭЕМ-нің мультипрограммалық жұмыс режимінің негізгі түсініктері, осы режимдеЭЕМ-нің жұмыс істеуін қамтамасыз ететін аппараттық және программалық құралдар,мультипрограммалық жұмыс режимін және олардың мультипрограммалаукоэфициентіне тәуелділігін сипаттайтын көрсеткіштер қарастырылады.

ЭЕМ-нің мультипрограммалық жұмыс режимінің негізгі сипаттамаларыМультипрограммалық жұмыс режимі (көп тапсырмалы) деп жадыда ақпаратты

(тапсырманы) өңдеу процестерін орындау үшін бір уақытта бірнеше программалар менмәліметтер болатын жүйе жұмысын ұйымдастыру тәсілі аталады. Сонымен бірге әртүрлі тапсырмаларға жататын программалар мен деректердің өзара қорғанысы және дебір тапсырманы орындаудан басқа тапсырманы орындауға көшу (тапсырмалардыауыстыру) мүмкіндігі қамтамасыз етілуі тиіс.

Мультипрограммалау ЭЕМ-нің жұмысының өнімділігін оның ресурстарынтиімдірек қолдану есебінен арттыруға мүмкіндік береді.

ЭЕМ қызметінің мультипрограммалық режимінің негізгі түсініктері процесс жәнересурс болып табылады.

Процесс – есептеу жүйесіндегі қандада бір операцияны жүзеге асыратынәрекеттер жүйесі және ол есептеу жүйесінің басқару программасымультипрограммалауды қаматамсыз ету мақсатында осы жүйенің ресурстарын қайтаүлестіре алтындай ұйымдасқан.

Процесс келесі күйлерде болуы мүмкін: туындау – процессорда алғашқы орындаудың шарттары дайындалады; активті күй –орталық процессорда программаның орындалуы; дайын болу (Ready) – программа орындалмайды, бірақ орындалуы үшін орталық

процессордан басқа дәл сол сәтте қажет ресурстардың барлығы берілген; программаның компьютердің қандай да бір басқа құрылғысында, мысалы, өзіндік

басқару құралдары бар енгізу/шығару құрылғысында орындалуы; күту (Wait) – программа қандай да бір ресурстың бос еместігіне байланысты

орындалмайды; аяқталу – программа орындалуының қалыпты немесе авариялық аяқталу жағдайы,

одан кейін процессор және басқа да ресурстар оған берілмейді.Процестің туындау мен аяқталуы арасындағы уақыт процестің өмір сүру

интервалы деп аталады.Ресурс түсінігі қатал анықталмаған. Тұтынушы үшін қандай да бір практикалық

бағалылыққа ие, кез келген тұтынылушы объект (оның өмір сүру формасына тәуелсіз)ресурс болып табылады.

Ресурстар өздерінің бөлетін бірліктер қорына байланысты жіктеледі және осығанбайланысты сарқылатын және сарқылмайтын болып бөлінеді. Сарқылатынресурстарға, мысалы, орталық процессор жатады. Сарқылмайтын ресурстар ретінде,мысалы, программаға бөлінетін жадыны, егер оны компьютердегі барлық есте сақтауқұрылғыларының жиынтығы ретінде қарастырсақ, жатқызуға болады. Сонымен біргетек жалғыз жазу/есептеу трактасы бар оперативті жадыдан тұратын есте сақтауқұрылғысы сарқылатын ресурс болып табылады.

Ресурстың сарқылуы сол ресурсты тұтынушылар арасында болатыншиеленістерге әкеп соғады. Шиеленістерді реттеп отыру үшін ресурстар тұтынушыларарасында оларды жоғары дәрежеде қанағаттандыратын қандай да бір ережелербойынша бөлініп отыруы қажет.

Мультипрограммалық режимнің негізгі белгілері:

42

оперативті жүйеде активті, күту немесе дайын болу күйіндегі бірнешетұтынушылық программалар болады;

процессордың жұмыс уақыты жадыдағы дайын болу күйіндегі программаларарасында бөлінеді.

процессор жұмысына параллель бірнеше енгізу-шығару құрылғыларымендайындау және айырбастау процестері жүреді.

Мультипрограммалау есептеуіш жүйенің барлық құрылғыларының, ең алдыменпроцессордың, бірқалыпты және толығырақ жүктелуінің есебінен оның өткізгіштікқабілетінің жоғарылатуға арналған. Сонымен қоса процессордың өзінің жұмысжылдамдығы мен ЭЕМ-нің номиналды өнімділігі мультипрограммалауға тәуелді емес.

Мультипрограммалық режим ЭЕМ-де аппараттық және программалық қолдауғаие:

аппараттық:o процессормен параллель жұмыс жасай алатын енгізу-шығару

құрылғыларының контроллерлері;o үзу жүйесі;o микропроцессордағы программалар мен деректердің қорғаныс жүйесінің

аппараттық құрылғылары;o және т.с.с.;

программалық:o мультитапсырмалық операциялық жүйе (ОЖ);o енгізу-шығару құрылғыларының және есептеуіш жүйесінің арнайы

құралдарының жұмысын басқарушы жүйелік программалар.

Басқарушы программа (ОЖ), мультипрограммалық режимді жүзеге асыраотырып, ресурстарға деген шектеуді және жеке программаларды орындаудың асақажеттілігіне байланысты талап етуді есепке алғанда компьютердің өткізгіштікқабілетінің ұлғаюын қамтамасыз ету үшін параллель орындалатын программаларарасында жүйе ресурстарын (процессор уақыты, оперативті және сыртқы жады, енгізу-шығару құрылғылары және т.б) бөлуі тиіс.

Мультипрограммалық ЭЕМ-нің өнімділігі уақыт бірлігінде орындалған тапсырмасанымен (өткізгіштік қабілеті) және әр программаны орындауға кеткен уақытпен Тiбағаланады.

ЭЕМ жұмысын талдау кезінде оның ресурстарын қолдану дәрежесін анықтаумаңызды. Бұл мақсатта келесі көрсеткіштер кеңінен қолданыс тапқан:

kq - q-ші құрылғысының жүктеу коэффициенті; kq=Tq/T, мұндағы Tq – ЭЕМ жұмысының жалпы Т уақытындағы q

құрылғысының бос болмау уақыты; Lq=ΣLqi*Δti/T - q құрылғысына тапсырыс кезегінің орташа ұзындығы, мұндағы

Lqi –Δti және Σti=T уақыт интервалындағы q құрылғысына кезектің ұзындығы.Қандай да бір q құрылғысының жұмысы 1-ші суретте келтірілген диаграммамен

сипатталады делік.

43

Сурет 1. Аппараттық ресурстарды қолданудың негізгі көрсеткіштерін бағалау

Онда жоғарыда қарастырылған бұл құрылғының жұмыс көрсеткіштері келесідейболады:

kq=7/10 Lq=(0*2 + 1*1 + 0*4 + 1*1 + 1*2 + 1*1)/10 = 5/10

Кезектің орташа ұзындығынан басқа, сонымен бірге ағымдық кезектіңұзындығының өзгеру динамикасы да маңызды.

kq, Lq мәндері мен Lq өзгеру динамикасы арқылы жүйенің ең жетіспейтінресурсын анықтауға болады («тар орын»).

«Тар орындарды» келесідей жоюға болады: ресурстың өнімділігін ұлғайту арқылынемесе барлық ресурстарды біртекті қолдануды қамтамасыз ететіндей тапсырмаларжиынын таңдау арқылы (мысалы, бір тапсырмалар процессорды активті түрдеқолданады (есептеуіш тапсырмалар), басқалары – қатты диск (мәліметтер базасыменжұмыс жасау), үшіншілері – енгізу-шығару құрылғылары.

Мультипрограммалық ЭЕМ-нің жұмысы көп жағдайда мультипрограммаланукоэффициентіне тәуелді (Км) – мультипрограммалық режимде бір уақытта өндеугеболатын программалар саны.

Сурет 2. Мультипрограммалық ЭЕМ-нің Км = 2 кезіндегі программаларды орындауреті

Км=2 кезінде мультипрограммалық режимдегі программалар орындалуыныңмысалы 2-ші суретте келтірілген. Әр программаның орындалуы келесі іс-әрекеттер

43



kq=7/10 Lq=(0*2 + 1*1 + 0*4 + 1*1 + 1*2 + 1*1)/10 = 5/10







43



kq=7/10 Lq=(0*2 + 1*1 + 0*4 + 1*1 + 1*2 + 1*1)/10 = 5/10







44

ретінен құралады: есептеу1 – енгізу – есептеу2 – шығару. Есептеу процессорда (CPU)орындалады, мәліметтерді енгізу және шығаруға бөлек сыртқы құрылғылар (IN жәнеOUT) қолданылады. Графикте берілген мезетте белгілі бір ресурсты қолданып тұрғанпрограммалардың нөмірлері белгіленген.

Кесте 1.Программа CPU1 IN CPU2 OUT

1 2 1 4 22 2 2 1 33 4 3 3 14 2 2 2 2

Егер ЭЕМ-ге сәйкесінше әр түрлі мультипрограммалану коэффициентіменжұмыс жасайтын графиктер тұрғызатын болсақ, онда қарастырылып отырғанпрограммалар пакеті үшін келесідей ЭЕМ жұмысының салыстырмалы сипаттамаларыналамыз (Кесте 2).

Кесте2.Сипаттама Км = 1 Км = 2 Км = 3Т1 программасының орындалу уақыты 9 10 10Т2 программасының орындалу уақыты 8 13 13Т3 программасының орындалу уақыты 11 11 19Т4 программасының орындалу уақыты 8 11 12Барлық (Т) программаларының орындалууақыты

36 24 22

Өткізу қабілеттілігі (П) 0,11 0,17 0,18kCPU 0,56 0,83 0,91kIN 0,22 0,33 0,36kOUT 0,22 0,33 0,36

Программаның орындалу уақыты деп программаның орындалуының басынаннемесе оның процессорге кезекке қою кезінен бастап оның аяқталуына дейінгі кеткенуақытты айтамыз, ал барлық программалардың орындалу уақыты пакеттің соңғыпрограммасының орындалуының аяқталу сәтімен анықталады.

Мультипрограммалану коэффициентін ұлғайту кезінде тиімділік көрсеткіштерініңмәндерінің өзгерісі жүйенің қандай күйде тұрғандығына тәуелді: шамадан тыс жүктелунемесе шамадан аз жүктелу. Егер ЭЕМ-нің қандай да ресурстары жеткілікті дәрежедеинтенсивті қолданылса, онда бұл ресурстарды активті қолданатын жаңа программаныенгізу ЭЕМ-нің өткізгіштік қабілетін ұлғайту үшін аса тиімді емес. Анығына келгенде,өткізгіштік қабілетінің (П), әр программаның орындалу уақытының, және пакеттіңбарлық программаларының орындалу уақытының (Т) мультипрограммаланукоэффициентіне тәуелділігі 3-ші суретте көрсетілгендей болады.

45

Сурет 3. Мультипрограммалық ЭЕМ жұмысының негізгі сипаттамаларыныңмультипрограммалану коэффициентіне тәуелділігі

Мультипрограммалық ЭЕМ жұмысының тиімділігінің өзгеруіне орындаушыпрограммаларға берілетін әр түрлі басымдылықтар (приоритеты) әсер етуі мүмкін. Олбасымдылықтарды қайта бөлу ЭЕМ-нің өткізгіштік қабілетінің жоғарылауына да, жәнетөмендеуіне де әкелуі мүмкін. Нақты нәтиже орындалып жатқан программалардыңсипаттамаларына байланысты болады. Дербес жағдайда, егер мультипрограммалыққоспаның құрамында процессорды ұзақ уақытқа жұмыс жасатқызатын жалғызпрограмма болса, онда ол прогоамманың басымдылығының жоғарылауы ЭЕМ-ніңөткізгіштік қабілетін төмендетеді, ал төмендеуі –жоғарылатады. Бұл басымдылығықарастырылып жатқан программадан төмен программаның орындалуы процессордықолданудағы аз шамасына байланысты блокталуымен түсіндіріледі. Осындай ұқсасжағдай басқа да бірге қолданылатын ресурстармен болуы мүмкін. Соның ішіндеерекше маңызға ие болып табылатыны жетіспеушіліктері көбірек ресурстар, яғни оларжүктеудің жоғары коэффициентіне және орташа кезектің жоғары ұзындығына иеболып табылады. Көбінесе жоғары басымдылық жетіспеуші ресурсты тез босатуғажағдайы бар программаларға беріледі. Мұндай жағдайлар кесте теориясы (теориярасписаний) шеңберінде шешіледі. Сонымен бірге шешім табу көп жағдайда барлықнұсқаларды толық қарастырып шығуға әкеленеді. Барлық мүмкін нұсқаларға толықтеориялық баға берудің күрделілігіне байланысты, тәжірибеде оптималды емесрационалды шешім беретін түрлі эвристикалық алгоритмдер кеңінен қолданылады.

Мультипрограммалық ЭЕМ-де ресурстар статикалықпен қатар, динамикалықнегізде бөлінуі мүмкін. Бірінші жағдайда ресурстар процестің туындауына дейінбөлініп, кейін процесс үшін тұрақты болып қалады. Қандай да бір процестегі ресурстыңбосатылуы тек сол процесс аяқталған сәтте ғана орын алады. Ал динамикалық бөлінудересурстар процеске оның даму шегіне байланысты бөлінеді.

Статикалық негіздегі бөліну жүйеде процестердің олардың туындаған сәтіненбастап тезірек дамуына септігін тигізеді. Ал ресурстардың динамикалық негізде бөлінуіресурстарды олардың кідіруін азайту тұрғысынан тиімді қолдануды қамтамасыз етугемүмкіндік береді.

Статикалық бөліну схемасы процестің орындалуын оның туындаған сәтіненбастап кепілдендіру қажет болған жағдайда қолданылады. Бұл тәсілдің кемшілігіретінде жүйеге процестің туындауына тапсырыстың келу сәтінен бастап оның ұзаққатоқтап қалу мүмкіндігін айта кеткен жөн, себебі тапсырысқа талап етілетін барлықресурстардың босатылуын күту қажет және тек олардың барлық құрамы толықболғанда ғана процесті іске қосу мүмкін болады. Көбінесе ресурстарды бөлуде текстатикалық принципті қолдану бір программалық жұмыс режиміне әкеп соғады.

Динамикалық бөліну кезінде ресурстардың кідіруін азайтуға талпынуресурстардың бөліну жүйесінің күрделенуінің ұлғаюына және, нәтижесінде,процестерді басқарудағы жүйелік шығындардың ұлғаюына әкеледі. Сондықтан

46

ресурстарды бөлуді жоспарлау алгоритмдерінің күрделілігі мен тапсырмалар пакетініңорындалу тиімділігі арасындағы үйлесімділік қажет.

Ресурстар физикалық және виртуалды болып бөлінеді.Физикалық ресурс деп нақты, яғни өмірде бар және тұтынушылар арасында

бөлінуі кезінде оның өзіне тән физикалық барлық сипаттамалары болатын ресурстыайтамыз.

Виртуалды ресурс – физикалық ресурстың базасында құрылатын және өзібазалық құрылымын алған физикалық ресурсқа қарағанда кең функционалдымүмкіндіктері бар немесе физикалық ресурста жоқ қосымша қасиеттері бар белгілі бірүлгі.

Мысалы, физикалыққа қарағанда үлкен көлемді есте сақтау құрылғысы ретіндеберілетін виртуалды жадының кең функционалды мүмкіндіктері бар. Бір уақыттабірнеше тапсырманы өңдейтін виртуалды процессордың қосымша қасиеттері бар.

47

РЕСУРСТАРДЫ УЛЕСТІРУ ТӘРТІБІ ЖӘНЕ МУЛЬТИПРОГРАММАЛЫ ЭЕМ-НІҢ ЖҰМЫС ІСТЕУІНІҢ НЕГІЗГІ РЕЖИМДЕРІ

Ресурстарды үлестірудің бір кезекті және көп кезекті тәртіптері, сонымен қатармультипрограммалы ЭЕМ-нің жұмыс істеуінің негізгі режимдеріқарастырылады.

Мультипрограммалы ЭЕМ ресурстарын үлестіру тәртібі.Ресурстарды үлестіру тәртібі (РҮТ) – ЭЕМ-нің тиімді жұмыс істеуіне әсер ететін

қажетті көрсеткіш. Қандай да бір үлестіру тәртібін қолдану берілген ресурстың қолдануерекшеліктеріне, жұмыс тиімділігін бағалау критерилеріне, сонымен қатар берілгенресурстарды үлестіру тәртібінжүзеге асыру күрделілігіненбайланысты.

Бір кезекті тәртібі1. FIFO (First In - First Out) – бірінші келді-бірінші қызмет көрсетілді (сурет

1).

Сурет 1. FIFOтәртібі бойынша ресурстарды үлестіру схемасы

Рұқсат берусхемасы – кезек.Өзі жеке үлестіру тәртібі ретінде кеңінен қолданылады, онымен қоса күрделірек

тәртіп құрамдық бөлігінде де қолданылады. Ұзақ (яғни қызмет көрсетілуге көп уақытжұмсалатын) және қысқа сұраулардың кезекте тұруы олардың келіп түсу моментінетәуелді.

2. LIFO (Last In - First Out) – ақырғы келді – бірінші қызмет көрсетілді (сурет2).

Сурет 2. LIFOтәртібі бойынша ресурстарды үлестіру схемасыРұқсат берусхемасы – стек.

3. Шеңберлі циклдық алгортм (сурет 3).

Сурет 3. Шеңберлі циклдық алгоритм бойынша ресурсты үлестіру сұлбасы

48

Сұрауғаtk уақыт квантының аралығында қызмет көрсетіледі. Егер де осы уақытішінде қызмет көрсетілу аяқталмаса, онда сұрау кіру кезегінің соңына жіберіледі.Мұнда қысқа сұраулар ұзақ сұрауларға қарағанда кезекте аз уақыт тұрады.

Көпкезекті тәртіптер

Қызмет көрстеудің көпкезекті тәртіпбінің негізгі нұсқасы 4-суреттекөрсетілген.

Сурет 4.Қызмет көрстеудің көпкезекті тәртіпбі кезінде ресурстарды үлестіру схемасыТәртіптің негізі – шеңберлі циклдық алгоритм.Барлық жаңа сұраулар кезек1-ге келіп түседі.Кез келген сұрауға қызмет көрсетуге кеткен уақыт tk квантының ұзақтығына тең.

Егер де сұрауға осы уақыт аралығында қызмет көрсетілсе, онда сұрау жүйеден шығады,олай болмаса, берілген уақыт кванты аяқталғанда, сұрау 1i кезек соңына кетеді.

Егер де кезек1,..., 1i бос болса,қызмет көрсетілуге i кезегінен сұрау таңдалыпалынады.

Осылайша, ұзақ сұраулар бірінші кезек 1-ге келіп түседі, содан кейін бірте-біртеN кезегіне жетеді және осы жерде аяғына дейін FIFO тәртібі бойынша немесе шеңберліциклдық алгоритм бойынша қызмет көрсетіледі.

Мультипрограммалы ЭЕМ-нің негізгі жұмыс істеу режимдеріМультипрограммалы ЭЕМ әр түрлі режимдерде жұмыс істей алады, олардың

қандайда біртүрін қолдану оның қолдану облысымен анықталады. МультипрограммалыЭЕМ-ніңнегізгі жұмыс істеу режимдері ішінен келесілерін бөліп айтайық:

1. Пакетті режим;2. Уақыт бөлу режимі;3. Нақты уақыт режимі.

Пакетті режимПакетті режимінің мәні келесіде: ЭЕМ қолданушының өңдеу процессіне

араласуынсыз алдын ала жасақталған тапсырмалар пакетін өңдейді.Негізінен пакетті режим өнімділігі жоғары ЭЕМ-де қолданылады. Пакетті

режимінде жұмыс жасайтын компьютердегі есептеу процесінің ұйымдастыруынақойылатын басты талап бұл – барлық тапсырмалар пакетін шешу уақыттын ЭЕМ-ніңқұрылғыларын тиімді жүктеу арқылыминимизациялау.

49

Пакет режимінде негізгі тиімділіктің негізгі көрсеткіші болып ЭЕМ-ніңөткізгіштік қабілеті – бірлік уақыт ішіндегі орындалатын тапсырмалар саны болыптабылады.

Мультипрограммалы жұмыс кезіндегі бір программалы ЭЕМ –менсалыстырғандағы жұмыс істеуден ұтыстың сандық бағалауы өткізгіштік қабілетініңөсу коэффициентімен сипатталады:

KӨҚ = TБПР/TМПРмұндағыТБПРжәнеТМПР – тапсырмалар пакетінің бірпрограммалы және

мультипрограммалы режимдерде орындауға кеткен уақыт.

Тапсырма пакетін өңдеудегі негізгі кезеңдер:1. Программаны санаққа дайындау. Сонымен қатар пакеттің әр бағдарламасын

жеке программистпен дайындалуы мүмкін.2. Программалар мен бастапқы берілгендерді пакеттік режимінде өңдеугеЭЕМ-ге

жіберу.3. Эвристикалық алгоритмдердың бірі арқылы берілген бағдарламалар

бойыншатапсырмалар пакетін дайындау.4. Мультипрограммалы ЭЕМ-да тапсырмалар пакетін өңдеу.

Пакеттік режимінің ерекшеліктері:1. Қолданушы ЭЕМ-мен тікелей жұмыс істеуден шеттетілген2. Қолданушы жұмыс нәтижелерін пакеттің барлық тапсырмалары үшін белгілі

бір (кейде өте ұзақ) уақыттаалады.3. Программаны өңдеу уақыты артады.4. Тапсырмалар пакетін тізбектей шешуге қарағанда ЭЕМ-нің өткізгіштік қабілеті

артады.Сонымен, пакетті режим үлкен программалармен жұмыс істеу кезінде еңқолайлысы болып табылады.

Уақыт бөлу режиміҚызметі – әрбір қолданушыға тиімді уақытта олардың сұрауларына жауап

беру(Сурет. 5).

Сурет 5. Уақыт бөлу режимінде ЭЕМ-нің жұмыс істеуінің ұйымдастырылуы

Негізгі сипаттамалар:1. Көптерминалды көпқолданушылық жүйе.2. Кез келген қолданушы өзінің терминалынан ЭЕМ-нің кез келген ресурсын

қолдана алады.3. Қолданушуда ол ЭЕМ-де жалғыз жұмыс істеп отырғандай әсер пайда болады.

50

Жүзеге асыру.Машинаның жұмыс істеу уақытыtk кванттарға бөлінеді.Әр квант сәйкес терминал үшін бөлінеді. Терминалдар актив және пассив болуы

мүмкін: актив – қызмет көрсетуге нақты қосылған(оның атынан қолданушы жұмысістейді),пассив –қосылмаған (квант бөлінбейді). Барлық терминалдарға қызметкөрсетілгеннен кейін квант тізбегі қайталанады.

Квант уақытын таңдаудың біріңғай әдісі жоқ. Кейбірде ол ЭЕМ-нің осы уақыттаорындайтын команда санымен таңдалады.

Уақытты бөлу режимінің негізінде қолданушыларға біркезекті қызмет көрсетутәртібі жатыр.

Нақты уақыт режиміБұл мультипрограммалы ЭЕМ жұмыс істеу режимі, негізінде, автоматты басқару

жүйелерінде қолданылады (Сурет 6).

Сурет 6. ЭЕМ-нің нақты уақыт режимінде жұмыс істеуінің ұйымдастырылуыҚызметі – берілген тапсырмаға бекітілген уақыттан аспайтын уақыт аралығында

тапсырманың орындалуын қамтамасыз ету. Ресурстарды үлестіру тіртібі үлкен рөлатқарады, әсіресе тапсыырмаларға басымдылық тағайындау.

Нақты уақыт режимі және уақыт бөлу режимінің ұқсастықтары көп:

Терминалдар көп – датчиктер көп,Терминалдар көп– орындаушы құрылғылар көп.Нақты уақыт жүйелерін құру кезінде жұмыс істеу жүйесінің сенімділігіне ерекше

назар аударылады.

51

ЖАДТЫ БАСҚАРУ ЖҮЙЕСІ

Жадты үлестiруге қатысты, беттiк үлестiрiлу негізіндегі виртуалды жадтыұйымдастыру, сонымен бiрге дербес ЭЕМ-де жадының сегменттік-беттiк көрінісі жәнеадрестi түрлендіру уақытының қысқарту әдiстерi қарастырады.

ЭЕМ-дегі жадты үлестіруді ұйымдастыруЕсте сақтаун құрылғылар кез келген компьютердің негізгі бөлшегі реті болып

табылады. Бұрын аталғандай олардың жұмысы иерархиялық принципке негізделген.ЭЕМ жұмысының тиiмдiлiгi көбінесеесте сақтау құрылғысының әр түрлi деңгейлердiңаралығында иерархияның деңгейлердiң әрқайсыларына жадтарды қолдану және өзараәрекеттесу қаншалықты ұтымды ұйымдастырылғанына тәуелді болады.

Бұл иерархияда оперативті есте сақтау құрылғысы маңызды роль атқарады.Орындалу барысында программалар осында сақталынады, өңдеу үшiн бастапқыдеректер микропроцессордың регистрлерiнежүктеледi. Мұнда, программалардыңжұмысының ақырғы нәтижелерi де берiледі. Сондықтан оперативті есте сақтауқұрылғыларын тиiмдi қолдану ЭЕМ жұмысының барлық уақытындаөте маңызды.

Көп программалы ЭЕМ-дердiң оперативті есте сақтау құрылғысында үнемiоперативті жүйенің ядросы сақталады. ЭЕМ жұмысының процессiндегi оперативтіжүйенің ядросының бағдарламалары жиi орындалады, олардың орындау уақыт ұзақемес. Әдеттегiдей басқару жүйесiнiң қалған бөлiктерi сыртқы жадта болады, жәнеқажет болса тиiстi модульдер жедел жадқа жүктеледi. Жедел жадының қалған бөлiгіндекөп программалы тәртiп атқарылатын бiрнеше программалар және ол қолданылатынмәлiметтер сақталады.

Жадты үлестiру жүйелiк құралдардың да, қолданушылардың да қажеттiлiктерiнқанағаттандыру талаптарын қарастырады. Бұл талаптар көбiнесе қарама-қайшы.Жүйелiк мақсаттар ең алдымен бiрнеше процесстердiң көп программалы тәртiбiндежедел жадтың қолдануының дәрежесiнiң ұлғайту, сонымен бiрге бұл процесстердiңөрбуі кезінде процесстердiң арасындағы ақпаратты қорғауды iске асыру өзараәрекеттесудi қамтамасыз ету және тағы басқалар болып табылады.

Жадқа қолданушыларының талаптары әр түрлi: мысалы, қысқа программалардыңтез орындауы, басқа программалармен ортақ процедуралардың қолдануында өзараәрекеттесудегi жеңiлдiк және оңайлық, тағы сол сияқтылар.

Жадты басқару жүйесi келесi негiзгi функцияларды орындайды

жадты үлестiруде жадтың еркiн және үлестірілген облыстарының күйiн есепкеалу және мәлiметтiң жаңғыртуы кезінде жадта өзгерiстер өндiрiп алу;

есептулердiң орындауы үшiн жадты үлестiру (жедел жадты қашан және қандаймөлшерде бөлу керектігін анықтау);

жедел жадты есептеуге тiкелей бөлу; егер жедел жадтың еркiн облыстарыболмаса, онда сыртқы жадтағы мәлiметтi сақтау жолымен алдын ала олардыңорнын босату.

Элементтердiң мекенжайларының белгi бойынша қандай болмасын ретпенсақталуының барлық жиыны жадтың адрестi кеңiстiгі деп аталады. Физикалық адрестiкеңiстiк әрбiрi физикалық мекенжай деп аталатын өз нөмiрi бар ұяшықтардың бiрөлшемдi массивы ретінде ұйымдастырылған.

Жалпы жағдайда адрес сақталу ортасындағы элементтің орнын нақтыанықтайтын идентификатор деп түсінуге болады.

Мәлiметтердiң физикалық адрестi кеңiстiк бағдарламасындағы бағыттауларыүшiн логикалық бағыттауларды қолданады. Процессор адрестi шинаға берілетін және

52

жадтың басқарушы схемасымен қабылданатын логикалық мекенжайлардыфизикалыққа автоматты хабарлайды.

Кез келген ресурс сияқты жедел жадының үлестіруінің екі стратегиясы бар:статикалық және динамикалық.

Статикалық үлестіру кезінде бар жедел жад процесске сол процесс өтіп жатқанмезетте толықтай бөлінеді. Жад толық ұзындығы базалық адреспен анықталатынажырамас блок ретінде бөлінеді. Бағдарлама блок басына қатысты адрестердежазылады, бағдарлама орындауның барысында команда немесе операнданыңфизикалық адресі блоктың негiзгi адресі және блоктегі салыстырмалы адрестіңқосындысы ретінде қалыптасады. Негізгі адрестің мәні программаны жедел жадқажүктегенде беріледі. Әр түрлі программмаларда түрлі ұзындықты блоктарқолданылатындықтан алдын ала өзгертусіз есептеу процесіне қолдануға болмайтыңжадтың бос аймақтары пайда болады.

Қарапайым мысалмен көрсетейік.ЖЖ көлемі 10 Мбайт болсын, ал A, B, C, D программаларын орындау үшін келесі

жад көлемі қажет: A - 2 Мбайт, B - 1 Мбайт, C - 4 Мбайт, D - 4 Мбайт. Кейпрограммалардың орындалуынан кейін жадтың бастапқы үлестірілуі 1-суреттекөрсетілген.

Сурет 1. Жадты статикалық үлестіру:a – бастапқы үлестіру; б – Aпрограммасы аяталғаннан кейін; в – B программасы аяталғаннан

кейін; г – C программасы аяталғаннан кейінСуретте көрсетілгендей статикалық үлестіру кезінде A программасы аяқталғаннан

кейін жадта бос орын болғанына қарамастан D программасы жедел жадқа тек алдынғыбарлық программалардың аяқталғанынан кейін жүктеле алады. Көп бағдарламалыЭЕМнің жұмыс істеу көрсеткіштерін жақсарту үшін жедел жадта орындалуға дайынпрограммаларнеғұрлым көп болғаны абзал.

Осы мәселенi жадтың қайта бөлуiмен (жадтың дефрагментациясы) өңдеу түсетiнжаңа бағдарламаға бөлінетін бiртұтас еркiн кеңістіктің құрастырлуын әрбiрбағдарламаның орындауды аяқтаудан кейiн жүргізу арқылы жартылай шешуге болады.Дегенмен, бұл жүйелiк құралдардың артық жұмысын талап етедi және iс жүзiндеқолданылмайды.

Қазіргі заманғы жадты үлестіру жүйелері екі концепцияға сүйенеді ресурстыдинамикалық қолдану және виртуализациялар.

Динамикалық үлестіру кезінде орындалып жатқан бағдарламаға барлық қажеттіжадтын тек бір бөлігі бөлінеді, ал қалған бөлігі тек сол жадтың нақты қажеттілігі пайдаболғанда ғана бөлінеді.Бұнын негізі келесі алғы шарттар болып табылады.

53

Біріншіден, кіріс ақпаратына байланысты программаның әрбір дербес орындалуыкезінде программаның кей бөлігі (25% дейін) игерілмей қалады. Бұл кодтардыңфрагменттері ЖЖ-қа жүктелмегені абзал.

Екіншіден, программаның орындалуы сілтеудің локальділік принципіненегізделген. Бұл программа орындалған уақыт мезетінде жадқа мекенжайдың шектідиапазонына жүктеу жүргізіледі. Сол себебті осы уақытта программаның басқаблоктарын жадта сақтау қажеттілігі болмайды.

Сонымен бірге жүйелік құралдар опреативті есте сақтау құрылғысыда(ОЕҚ) дәлсол уақыт мезетінде жоқ программалардың бөліктерін бақылай отырып, сыртқы естесақтау құрылғысы осы программа бөліктеріне орын босатады. Бұл операцияны орындауүшін опреативті есте сақтау құрылғысынан алдын ала программаның кейбір блоктарынсыртқы есте сақтау құрылғысына жүктеу керек болуы мүмкін. Бұл процедураларқолданушыға кедергі жасамауы тиіс.

Ақпарат блоктарынын орын ауысуы әдетте келесі алгоритмдердің бірімен өтеді: LRU (least recently used) – көп уақыт бойы қолданылмаған; FIFO – Оперативті есте сақтау құрылғыснад ең ұзақ уақыт сақталған; Random – кездейсоқ.

Жадты динамикалық үлестіру виртуалды жад түсінігімен тығыз байланысты.Виртуалды жад қағидасы бойынша қолданушы өз бағдарламасының орындалуы

кезінде физикалық жедел жадпен емесол бірсатылы, белгілі бір көлемі бар жадпенжұмыс істейді. Оның көлемі компьютердің адрестік шинасымен (Lша) анықталатынкөлемге тең:

Vвирт>> Vфиз,Vвирт = 2Lша.32-разрядты микропроцессорлы дербес ЭЕМүшінVвирт= 232 = 4 Гбайт.Сонымен бiрге ЭЕМ-де компьютер қолданатын барлық программаларды сақтау

үшiн сыртқы жадтың жеткiлiктi көлемi қамтамасыз етуi керек.Программист өз қолданысында тек шинаның разрядтылығымен шектелген

кеңістікке ие, оның көлемі компьютердің жедел жадына тәуелсіз.Виртуалды жад қарапайым қасиеттерге ие: байттық адрестеу, жедел жадтың

рұқсат уақытымен сәйкес келетінрұқсат уақыты.Программаны даярлаудың барлық сатыларында, программа виртуалды

адрестерде көрсетіледі, тек программаны машиналық түрде орындаған кезде ғанапрограмма физикалық түрге келтіріледі. Мультипрограммалық режимде орындалғанәрбір программа үшін виртуалды жад жасақталады. Әрбір программа нольдіквиртуалды адрестен максималды адреске дейін барлығын қолданады.

Виртуалды адрестерді физикалық адрестерге түрлендіру үшін физикалық жәневиртуалды адрестер – беттер деп аталатын тұрақты ұзындығы бар блоктарға бөлінеді.Виртуалды және физикалық беттердің көлемдері сәйкес келеді. Виртуалды жәнефизикалық беттер нөмірленеді.

Виртуалды адрес виртуалды беттің нөмірі және сол беттегі ығысу болыптабылады. Ал физикалық адрес бұл физикалық беттің нөмірі және сол беттегі ығысуы.

Бастапқыда жедел жадқа бірінші бет жүктеледі және оған басқару беріледі.Программаны орындау барысында жүктелген бет шегіне шығып кетсе жаңа бетжүктеледі, және басқару қайта алдыңғы бетке беріледі.

Виртуалды беттердің номерлерін физикалық беттер номерлеріне аударузаңдылығы әдетте беттік түрлендіру кестесінде беріледі. Мұндай кестелер жадтыбасқару жүйесімен құрылады және жадты қайта үлестіру кезінде жаңарады

Виртуалды адрестерді физикалық адрестерге аудару 2-суретте көрсетілген.

54

Сурет 2. Виртуалды адресті физикалыққа аударуВиртуалды беттің адресін физикалық бет адресіне ауыстыру мысалын

қарастырайық. Компьютерде VЖЖҚ=3 жедел жады ,және Vстр=1 болатын адрестіккеңістік болсын. Әрбір программа өз кезегінде тура сол көлемдегі беттерге бөлінеді.Бұл ЭЕМ-нің мультипрограммалау көрсеткіші төртке тең болсын, яғни компьютердебір межетте бірнеше программалар орындала алады. tk = 1 уақыт интервалынан кейінпрограмма ауысуы жүреді. Кез келген программа бетінің орындалу уақыты t = 2tkтең.Программа беттері жедел жадтың бос көлеміне және мүмкіндігінше тек керек кездеғана жүктеледі деп есептелік. Егер жад көлемі бос болмай қалса, онда жаңа бет ұзақбойы жүктелмеген бет орнын басады. Орындалып жатқан программалардағы беттерсаны VA=2, VB=1, VC=3, VD=2 тең. Осыдан жедел жадты жүктеу кестесі келесі түрдеболады:

Кесте 1.

БеттерТактылар

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16Оперативті жадыны динамикалық үлестіру

ОЕҚ 0 А0 А0 А0 D0 D0 D0 C0 C0 C0 C1 C1 C1 C1 C1 C1 C11 B0 B0 B0 A0 A0 A0 D0 D0 D0 D1 D1 D1 D1 D1 D12 C0 C0 C0 B0 B0 B0 A1 A1 A1 A1 A1 A1 C2 C2

A программасы үшін беттік түрлендірудің кестесіA 0 0 0 - - 1 1 1 - - - - - - - - -1 - - - - - - - - 2 2 2 2 2 2 - -

B программасы үшін беттік түрлендірудің кестесіB 0 - 1 1 1 - 2 2 2 - - - - - - - -

C программасы үшін беттік түрлендірудің кестесіС 0 - - 2 2 2 - 0 0 0 - - - - - - -1 - - - - - - - - - 0 0 0 0 0 0 02 - - - - - - - - - - - - - - 2 2

D программасы үшін беттік түрлендірудің кестесіD 0 - - - 0 0 0 - 1 1 1 - - - - - -1 - - - - - - - - - - 1 1 1 1 1 1

55

Кестеде бұл тактідегі негізгі активті беттер номерлері ерекшеленген.Беттік түрлендіру кестесінде сызықшамен берілген виртуалды бет жедел жадта

жоқ ситуациялар ерекшелінеді.Егер әр бет адрестелетін 1000 ұяшықтар көлеміне ие болса 9 тактіде А

программасының 1100 виртуалды адресіне жүктеу 2100 физикалық адресін жүктеугеәкеліп соғады.

Беттік түрлендіру кестесі жедел жадта сақталады. Сол себепті программаныңкоманданы немесе операнданы жүктеу жедел жадқа қосымша жүгінуді қажет етеді, бұлкомпьютердің жұмысын баяулатады. Бұл фактордың әсерін төмендету үшін әртүрліәдістер қолданылады. Солардың негізгісі бірінші түрлендіруден кейін виртуалдыбеттер номерлері және алынған физикалық беттер номерлері микропроцессордың ішкіқызметтік регистрлерінде сақталады. Микропроцессордың аппараттық құралдаржадына жүгінгенде бұл бетке бұрын жүгіну болған болмағаны тексеріледі. Егержүгіну болған болса онда сол физикалық беттің номері микропроцессорғажүктеледі.Басқа жағдайда түрлендіру қарапайым жолмен жүргізіледі. Программа бірбет көлеміндегі адрестерге ұзақ уақыт жүгінгендіктен осындай жол беттік түрлендірудіоңайлатады.

55





55





56

ДЕРБЕСЭЕМ-дегі ЖАДЫНЫ БАСҚАРУ ЖҮЙЕСІ

Беттік бөлініс негізінде виртуалды жадыны ұйымдастырудағы жадының бөлінісімен,сондай-ақ жеке ЭЕМ-дегі жадыныңбеттік-сегменттік көрінісіжәне адрестікөзгертулердің уақытын қысқарту әдістерімен байланысты сұрақтар қарастырылады.

ЭЕМ-дағы 32-разрядтық микропроцессор жұмыс кезінде мультипрограммалауғыие және операндтардың адресін максимал мүмкін 232 байтқа дейін қамтамасыз ететінқорғаныс режимінде жұмыс істейді.Виртуалды жады жадының беттік-сегменттіккөрінісі негізінде ұйымдастырылады. Осы кезде жады программалар мен ақпараттарастындағы берілген айнымалы ұзындық сегменттеріне бөлінеді.Сегменттер,өзкезегінде,оны виртуалдандыру үшін жадыны басқару жүйесімен қолданылатынтіркелген ұзындықтарының (4К = 212 байт) беттеріне бөлінеді.

Әр сегменттің басы сәйкес сегменттік регистр арқылы және тұтынушыданжасырын операциялық жүйе орнатады.Тұтынушы берілген архитектура ұзындығы (232

байт) үшін максимал мүмкін сегментпен орналастырамын деп,сегменттің басынақатысты адресінде өз программасын жазады.Микропроцессордың аппараттық бөлігібірінші адрестердің сегменттік өзгертулерін,содан кейін беттік өзгертулерін жасайды.

Сурет 1. 32-разрядтық микропроцессордағы жадының беттік-сегменттіктұйымдастыру кезіндегі физикалық адрестін жасақтау

Микропрцессордың адрестік шинасына берілетін физикалық адресті алуға негізгіқызметті логикалық адрес атқарады. Ол екі бөлктен: сегменттің идентификаторысаналатын селектордан және сегменттегіығысудан тұрады.

Адрестік режим командасындағы берілген операнд арқылы сегменттегі ығысу(32разряд) (эффективті адрес) есептеледі және операнданың виртуалды адресі болыптабылады. Ығыстыру үшін командамен байланысқан кезде регистр-көрсеткішкомандасының мәндері келіп түседі.

Селектор сегменттік регистрге орналасады (1-суретте).Оның негізгі бөлігінденөмірі (INDEX) көрсетіледі.Бұл нөмір арнайы дескрипторлар кестелерінің біріндеберілген сегменттің дескрипторын табу үшін керек.Қолданылатын кестенің түрі

57

селектордың TI (table indicator) битімен анықталады. Селектор жадыны қорғаудағыдәреже бойынша ұйымдастыру қолданылатын екі зарядті RPL жолағынан тұрады.

Дескрипторда (2-сурет) сегмент туралы ақпарат бар.Оның бір жолағындасегменттің базалық адресі бар,ал қалған жолақтарында сегмент туралы қосымшаақпарат жазылған: ұзындық,сақтану мақсатында берілген сегментті рұқсат етілгендеңгейде қолданылуы,сегмент типі(сегмент коды, ақпарат сегменті,арнайы жүйеліксегмент және т.б.) және басқа атрибуттар.

Сурет2. Сегмент дескрипторының құрылымыСегменттің базалық адресінің дескрипторынан алынған сумма және есептелген

ығысуы операндтың сызықтық адресін береді.Бұл адрес беттік өзгертулер механизміқосулы кезінде виртуалды беттердің нөмірін (20 разрядтан үлкен) көрсетеді жәнебеттег(4 Кбайт беттің көлемімен сәйкес 12 разряд сызықтық адрестен кішілері)операндтың ығысуын көрсетеді.

Виртуалды беттердің нөмірін физикалық нөмірге өзгерту кезінде келесі жүйелікобъектілер қолданылады:беттер кестелерінің каталогы (БКК) және беттер кестелері(БК). Бұл кестелердің структуры өзара байланысқан (3-сурет).

Сурет3. Бет кестесі каталогының элементі (бет кестелері)Өзгертулер екі кезеңде жүргізіледі.Алғашқыда БКК-дағы сызықтық адрестің А31-А22 разрядымен қажет элемент

алынады. Беттер кестелерінің каталогы әрдайым оперативтік жадыда қатысады жәнеосы немесе басқа процеске қатысты бет кестелерінің ығысуы туралы сілтемері бар.

БКК элементі құрамына келесілер кіреді: бет кестелері басының адресі, оперативтік жадыдағы бет кестелерінің қатысу биті(P), оқуға/жазуға(R/W) рұқсат беру биті, беттер (тұтынушы/супервизор (U/S)) мен басқа кейбір атрибуттарды

қорғау.БКК таңдалған элементінен кестенің алғашқы адресі алынған соң бет кестесінен

БК-не жүгінуі болады.Таңдалған бет кестелерінде сызықтық адресінің А21-А12разрядтарын анықтайтын элемент нөмірі бар.Бет кестелерінің структурасы БККэлементінің структурасына ұқсас.БК элементі сәйкес жолақта керекті физикалық беттіңадресінің басы мен БКК элементіне ұқсас басқа атрибуттарды сақтайды.

При P=0 болған кезде үзіліс болады,керекті бет оперативтік жадыға жазылады, алоның адресі сәйкес БК элементіне жүктеледі және команда қайталанып орындалады.

58

Дербес ЭЕМ-де жадыны беттік-сегменттік ұйымдастыру кезінде жұмсалатынуақытты қысқарту

Жадының беттік-сегменттік ұйымдастыру кезінде логикалық өзгертулер кемдегенде оперативтік жадыда(дескрипторлар кестесінде,БКК және БК) орналасқанжүйелік кестелерге үш рет жүгінеді. Бұл компьютерлердің өнімділігінің төмен түсуінеәкелуі мүмкін.Мұндай өзгертудегі жұмсалатын уақытты қысқарту механизмісегменттік регистр жағдайының өзгеруі салыстырмалы түрде сирек жүргізілетндігіненегізделген. Мысалы, ЭЕМ жаңа тапсырмаға ауыстырған кезде,ал жаңа беттік өзгертутек қана программаның оперативтік жадыға жүктелген беттердің шегінен шыққандақажет етеді.

Оперативтік жадыда(мысалы,сегменттік регистрдің жаңа тапсырмаға ауысқанкездегі жағдайының өзгерісінен кейін жаңа) орналасқан дескрипторлар кестелерінендескрипторларды бірінші рет санаудан кейінгі адрестерді сегменттік өзгерту кезіндеолар микропроцессордағы программалық қол жетімсіз регистрлерде (көлеңкелік)сақталады.(4-сурет).Берілген сегментке келесі жүгінулерде оперативтік жадығажүгінусіз-ақ "көлеңкелік" регистрден дескрипторлар қолданылады.Сондықтан онышақыруға аз уақыт кетеді.Сегменттік регистрлердің жағдайы салыстырмалы түрдесирек өзгереді,сонда адрестің сегменттік өзгертулер кезінде осындай қолданыс тиімдіуақыт үнемдеуге әкеледі.

Сурет4. Микропроцессор сегмент дескрипторларының сақталуыВиртуалдық беттің нөмірлерін физикалық беттің нөмірлеріне беттік өзгерту

кезінде тікелей микропроцессорда орналасқан және 32 көп қолданылатын беттің (5-сурет) адресін сақтайтын ассоциативті трансляцияның (TLB) кэш-буферіқолданылады.

Виртуалды беттің нөмірі өзімен бірге сегменттік өзгертуінен алынған (А31 - А12)сызықтық адрестің үлкен 20 разрядын көрсетеді.Бұл нөмірдің кіші разрядымен (А14 -А12) ассоциативнтік трансляциядағы буфер таңдалады.Бұл блоктың әрбір төртжолындағы тэгтердің жолақтарының мәндері ассоциативтік түрмен (бір мезгілде)сызықтық адрестің разрядтарымен(А31 - А15) салыстырылады.Егер таңдалған блоктыңжолдарының бірінің мәні сәйкес келсе, онда бұл виртуалды беттің нөмірі физикалықбеттің нөміріне өзгертілді және бұл өзгертудің мәні TLBтабылған жолында сақтаулытұр дегенді білдіреді.Егер салыстыру сәтті болмаса,онда виртуалды беттің нөміріфизикалық беттің нөміріне өзгертілуі БКК мен БК-ға жүгіну арқылы қарапайым жүреді,ал алынған мәндер TLB-ға енгізіледі.Cонымен қатар бұл беттің(A31-A15) сызықтықадресінің үлкен 17 разряды тегтар жолағында енгізіледі. Егер А14-А12 разрядтарыменанықталатын еркін жолдар болмаса,онда блоктан ақпараты бәрінен көп қолданылмағанжол шығады (LRU механизмі).

59

Рис. 16.5. Бет адресінің ассоциативтік трансляциясы буферінің форматы

60

МУЛЬТИПРОГРАММАЛЫҚЭЕМ-гі ЖАДЫНЫ ҚОРҒАУ

Ақпаратты қорғау жүйесіне қойылатын талаптар, мультипрограммалық ЭЕМ-дағыжадыны қорғау әдістері,дербес ЭЕМ-гі жадыны қорғауды ұйымдастыру.

ЭЕМ-гі жадыны қорғауды ұйымдастыруЭВМ-нің жадында, мультипрограммалық режимімен жұмыс істеу кезінде,бір

уақытта тәуелсіз бірнеше бағдарламалар болуы мүмкін.Сол себепті бір бағдарламаныңбасқа бағдарлама пайдаланып отырған жады бөлігін қолдануды болдырмау үшінарнайы іс-әрекет істеу қажет. Бағдарламаларда болатын қателіктер,егер оларғатосқауыл болмаса,басқа бағдарламалардағы ақпараттың өзгеруіне алыпкеледі.Операциялық жүйенің құрамындағы бағдарламалар,жоғарыда айтылған,өзгерулерге ұшырауы өте қауіпті.Қысқаша айтқанда, қолданбалы бағдарламаның басқабағдарламаларға немесе ОЖ-нің құрамына кіретін бағдарламаларға тигізетін әсерінмүмкіндігінше жою керек.Сонымен қоса, бағдарламалардың өздерін бағдарлама ішіндеболуы мүмкін қателіктерден қорғау керек.

Сонымен, жадыны қорғау үшін төмендегі іс-әрекеттерді болдырмау қажет

бағдарламалар арасында рұқсат берілмеген өзара іс-әрекетті, қолданушының рұқсат етілмеген мәліметтер қорына қол сұғуы, бағдарлама ішіндегі қателіктер үшін басқа бағдарламалардағы ақпараттың

бұзылуын, жүйе тұтастығын бұзу үшін істелінетін талпыныстарды, жадыдағы ақпаратты өзінің арнайы қолданысынан тыс басқа мақсатта

қолдануды.

Бір бағдарламаны басқа бағдарламадан қорғау үшін берілген бағдарламаныңжадыдағы орнын басқа бағдарламаның көшіруінен қорғау жеткілікті,соған қоса кейжағдайларда жадыдағы орынға ,ақпаратты оқу үшін,басқа бағдарламаларға ену рұқсатетіледі.

Басқа жағдайларда, мысалы жүйеде сақталған ақпаратты алуды шектеу кезінде,жадыдағы орынға басқа бағдарламаның енуіне мүлде тиым салу керек.Мұндайқорғаныс жадыдағы орынға басқа бағдарламаның әрбір енуін басқаруға мүмкіндікбереді.

Бағдарламаның жұмысын жеңілдету үшін әдеттік қателіктерді тапқандұрыс.Мысалы,берілген бағдарламадағы ақпаратты бұйрық ретінде қолдану жәнекерісінше (ақпараттың функционалдық тағайындалуының сәйкес келмеуі ).

Егер жадыны қорғау бұзылса,онда бағдарламаның жұмысы тоқтатылып,жадынықорғаудың бұзылуы бойынша сұраныс дайындалады.

Жадының басқа бөліктеріне бағдарламалардың енуінен қорғаудың түрліәдістермен іске асады.Бірақ қорғаудың кез келген түрі аппаратуралық үлкеншығындарға,компьютердің жұмыс істеу шапшандығының азаюына әкелмеуі керек.

Қорғау әдістері қазіргі ЭЕМ-нің даму тарихына негізделеді:жадының жекебөліктер әдісі, шекаралық регистрлер әдісі, қорғау кілттер әдісі.

Жадының жеке бөліктерін қорғау әдісіЭЕМ-да ұйымдастырылады.Олардыңнегізгі қызметі басқару жүйелерінде технологиялық процестерді басқарып тұрғанбағдарламаға кедергі келтірмей басқа бағдарламаларды да қолдану болыптабылады.Бұл тек жадының әр жеке бөлігінде арнайы “қорғау разрядын” құру арқылыіске асады.Бұл жұмыстық бағдарламалардың сақталуын қамтамасыз ететін "1"-геразрядты орнату берілген жады бөлігіне жазу операциясын болдыртпайды. Мұндай

61

кездегі кемшілік – ақпаратты кодтау кездегі шығынның көптігі,оның себебі қорғалатынобъектінің деңгейінің аз болуы

Жүйелердегі мультибағдарламалық өңдеу кезінде қорғанысты блок деңгейіндеқұрған дұрыс.

Шекаралық регистрлер әдісі (сурет 1) бағдарлама ене алатын ауданныңбастапқы және шеткі шекарасын көрсетуге негізделген.

Сурет1. Шекаралық регистрлер әдісімен жадыны қорғауЖадымен жұмыс істегенде қолданылып жатқан адрес жадының рұқсат етілген

ауданында немесе онда емес екені тексеріледі.Қолданыстағы адрес рұқсат етілгенауданнан тыс болса,жадымен жұмыс тоқтатылып,басқаруды ОЖ-геберіледі.Бағдарламаны жадыға енгізгенде шеткі регистрлерді ОЖ орнатады.

Бұл әдістің модификациясы бірінші регистр жадыда қорғалатын ауданныңбасындағы адресін көрсетсе,екінші регистр сол ауданның ұзындығын көрсетеді.

Шекаралық регистрлер әдісі қолданысқа оңай болғанмен,өзіндік кемшіліктері бар.Олардың ішінде негізгісі бұл әдіс тек үзіліссіз жады ауданымен ғана жұмыс жасайды.

Қорғау кілттер әдісі, бағдарламаның бірдей массив болмайтын жадыныңжекелеген модульдерден жинақталған түрімен жұмыс істеуге мүмкіндік береді.

Жады логикалық жағынан бірдей блоктарға бөлінеді, мысалы, беттер. Әр блокқаөзіне сәйкес жадыны қорғау кілті деп аталатын код орнатылады, алмультибағдарламалық өңдеуге қатысқан әр бағдарламаға бағдарлама кілті кодыорнатылады. Егер кілттер сәйкес келсе берілген жады блогына бағдарламамен жазужәне оқу операцияларына рұқсат етіледі (яғни берілген жады блогы сол бағдарламағақатысы бар) немесе олардың біреуінде 0 коды бар (0 коды барлық бағдарламалар енеалатын ОЖ бағдарламаларына және жады блоктарына орнатылады: ортақ ақпараттар,бірге қолданылатын бағдарламалар,т. т. с.).Жады блоктарын қорғау кілттері жәнебағдарламалар кілттерінің кодтарын ОЖ орнатады.

Жадыны қорғау кілтінде қорғау режимінің қосымша разряды бар.Егер солразрядта 0 тұрса қорғау тек блокқа жазу кезінде ғана іске асады,ал егер 1 тұрса, қорғаублокқа қатысты кез келген операция кезінде жүзеге асады.Жадыны қорғау кілттерініңкодтары жедел жадыдан да жылдам әрекет ететін арнайы қорғау кілттерінің жадындасақталады.

Жадыны қорғау механизмі 2-суретте көрсетілген.

62

Сурет 2. Қорғау кілттері арқылы жадыны қорғау әдісіЖадымен жұмыс жасаған кезде блок номеріне сәйкес келетін жоғарғы разрядты

адрестерден тұратын жедел жаттау құрылғысы жадыны қорғау кілттерінің ішіненкеректі код іздеу үшін,ОЖ орнатқан, адрес ретінде қолданылады.Салыстыру сұлбасырегистрде орналасқан бағдарламаны сипаттайтын сөз,яғни бағдарлама кілті мен жадыблогын қорғау кілтін салыстырады.Егер кілттер сәйкес келсе ‘жұмыс істеугерұқсат’,кері жағдайда ‘жадыны қорғау бойынша тоқтату’ деген сигнал жіберіледі.Триггер көрсететін жұмыс істеу режимі ТгРО,және жады қорғау кілттерімен жұмысжасаған кезде қорғау режимі (РРО) ЖЖҚ-на қандай операция қолданылып жатқанынабайланысты болады (жазу немесе оқу).

Дербес ЭЕМ-гі жадыны қорғау әдістеріДербес ЭЕМ жадыны қорғау әдістері бойынша екіге бөлінеді:жадыны қолдану

кезінде қорғау және артықшылықтарды қорғау.Жадыны қолдану кезінде қорғау әдісі келесі тексерістерді іске асырады

эффектілі адрес арқылы сегмент ұзындығын үлкейту, сегментке жазу немесе тек оқу үшін рұқсат, сегменттің функционалдық тағайындалыу.

Біріншісі шекаралық регистрлер әдісіне негізделеді.Осы немесебасқа сегменттіңбастапқы адрестерін ОЖ орнатады.Әр сегментке өзінің ұзындығы белгіленеді.Егерқандай да бір адрес арқылы істелінетін жұмыс сегментұзындығынан артықболса,жадыны қорғау бұзылды деген сигнал жасалады.

Сегменттің функционалдық тағайындалуын тексеру кезінде ондағы барақпаратпен істелінетін операциялар анықталады.Сегмент, бағдарламаның басыретінде,ақпаратты оқу және жазу үшін рұқсат ету керек.Бағдарламасы бар сегмент текіске келтіреді.Кез келген жазу немесе оқу үшін сегментке жүгіну қате болыпқабылданады. Бұл кезде жаттау құрылғысындағы кез келген ақпарат функционалдытүрде бағдарлама немесе ақпарат болып бөлінбейді деген ЭЕМ құрылысындағыНейман принципінен ауытқушылық байқалады.Ал оның идентификациясы ақпараттықолдану кезінде іске асады. Мұндай алға басу мультипрограммалау және ақпараттықорғау мәселесіне тереңірек үңілуден шықты.

Артықшылықтары бойынша қорғау бір ақпаратты немесе басқа ақпараттықолдану аясына байланысты кішкентай қателіктерді табады.

63

Артықшылықтары бойынша қорғауды классикалық жадыны қорғау кілттеріәдісімен салыстыруға болады. Процессор табатын түрлі объектілерге (бағдарламаларға,жады сегменттеріне, жадыны қолдану сұраныстарына және сытқы құрылғыларға)артықшылықтар деңгейі деп аталатын идентификаторлар тағайындалады. Процессорқолданыстағы бағдарламанің жеткілікті артықшылықтары барма екенін төмендегі іс-әрекеттерді істеу үшін әрдайым тексеріп отырады.

кейбір бұйрықтарды іске асыру үшін, енгізу-шығару бұйрықтарын кез келген сыртқы құрылғыда орындау үшін, басқа бағдарламаның ақпараттарын қолдану үшін, басқа бағдарламаларды шақыру үшін.

Процессор аппаратында 4түрлі артықшылықтар деңгейі бар. Басқаларданартықшылығы көп болып 0-деңгейдегі бағдарламалар саналады.

Жоғары артықшылығы бар деңгейде жұмыс істейтін бағдарламалар саны 3-деңгейден 0-деңгейге дейін азаяды. 0-деңгейдегі бағдарламаларОЖ-нің ядросы ретіндежұмыс жасайды. Сол себепті артықшылықтар деңгейі төрт қабатты қорғаныс сақинатүрінде бейнеленеді (3-сурет).

Сурет3. "Қорғаныс сақиналары"Қорғаныс сақиналарындағы программалардың орналасу тәртібі :№0деңгей - ОЖ ядросы, жұмыстың инициализациясын, жадыны қолдануды

басқаруды, қорғауды және басқа да маңызды функциялардықамтамасыздандырады.Жоғарыдағы функциялардың бұзылуы процессордың істеншығуына алып келеді;

№1деңгей – ОЖ программалардың негізгі бөлігі (утилиттер);№2деңгей – ОЖ-нің қізметтік программалары (драйверлер, арнайы кіші жүйелік

бағдарламалау және т.б.);№3деңгей – қолданушының күрделі программалары.НегізіОЖ барлық төрт түрлі деңгейдегі артықшылықтарды ұстануы міндетті

емес.Сонымен, ОЖUNIXекі түрлі сақинамен жұмыс жасайды: супервизор (0-деңгей)жәнеқолданушы (1,2 және 3 деңгейлер). ОперациялықжүйеOS/2үш деңгеймен жұмысістейді: ОЖ 0-сақинада жұмыс жасайды, енгізу-шығару операцияларынақолданылатын арнайы іс-әрекеттер 1-сақинада жұмыс жасайды, ал күрделіпрограммалар3-сақинада.

Қарапайым қорғалмаған жүйені толығымен 0-деңгейде іске асыруға болады(себебі,басқа сақиналарда орындалмайтын бұйрықтар осы сақинада іске асады).

Сегменттің артықшылық деңгейі оның DPL жолының артықшылық деңгейініңдескрипторымен анықталады.Сегменттің сұранысының артықшылық деңгейі

64

селекторда кодталған RPL артықшылық деңгейімен анықталады.Сегментпен жұмысістеу сегменттің артықшылық деңгейі сұраныстың артықшылық деңгейінен аз болғанкезде ғана іске асады.Артықшылығы жоғары деңгейдегіпрограммалармен(қолданушының программаларынан ОЖ-нің утилиттерімен ) жұмысжасау арнайы аппараттық механизмдермен (шақыру шлюзы) іскеасады.

Адрестің беттік түрленуі кезінде қарапайым екі деңгейлік қорғаныс механизміқолданылады: қолданушы (3-деңгей),кесте беттеріне сәйкес келетін U/S жолындакөрсетілетін супервизор (0,1,2-деңгейлер).

Адрестің сегменттік және беттік түрленуі кезінде алдымен сегментті қолдануартықшылығы, содан кейін бетті қолдану артықшылығы тексеріледі. Бұл сегменттіңжеке беттерін жоғарғы дәрежеде қорғауға мүмкіндік береді.

64




64




65

АҚПАРАТТЫ ЕҢГІЗУ-ШЫҒАРУЭЕМ-ның құрамына кіретін өзара әрекеттесу құрылымдары, мұндай өзара

әрекеттесуді қамтамасыз ету кезінде пайда болатын мәселелерді шешу жолдарықарастырылады. Еңгізу-шығару және оперативтік жады құрылғыларының арасындағыдеректерді жіберудің бағдарламалық-басқарылмалы ерекшеліктері, содай-ақ жадығатікелей рұқсат механизімі. ISA шинасының негізгі сигналдары қарастырылады.

Кез-келген ЭЕМ, өз алдына көптеген әр-түрлі құрылғылардан тұратын, күрделіжүйе болып келеді. ЭЕМ құрылғыларының арасындағы байланыс, есептеуіш техникадаинтерфейс деп аталатын, түйіндесу арқылы орындалады. Интерфейс – бұл ЭЕМқұрауыштарының арасында, яғни электронды сұлба, желілер, адрес сигналдары меншиналар, деректер мен басқарушылар, алгоритмдер арасындағы ақпаратты тасымалдауүшін қолданылатын бағдарламалық және аппараттық құралдар жиынтығы.

Интерфейскелесі параметрлерімен сипатталады: өткізу қабілеті – интерфейс арқылы бірлік уақытқа жіберілетін ақпарат; интерфейс арқылы ақпараттық сигналдарды максималды жіберу жиілігі; қосылған құрылғылардың арасындағы мүмкін деген максимал ара қашықтығы; интерфейстегі желілердің ортақ саны; интерфейстің ақпараттық ені – интерфейс арқылы параллель жіберілетін

деректердің биттер мен байттар саны.Интерфейстің динамикалық көрсеткіштеріне жекелеген сөзді және деректер

блогын жіберу уақыты жатады, және олардың орындалу ұзақтығы, дайындығы менжіберілудің соңы ескеріледі.

Еңгізу-шығару жүйесін әзірлеу келесі мәселелерді шешуді талап етеді: жабдықтың айнымалы құрамы бар ЭЕМ-ның iске асыруының мүмкiндiгi

қамтамасыз етуге керек, біріншіден, қолданушы оның тағайындалуымен сәйкесмашинаның кескiнiн таңдай алатындай етiп еңгізу-шығару құрылымдарының әртүрлi жиынымен қамтамасыз етілуі тиіс және жаңа құрылғылармен керекеместерін алып тастайтындай етіп мүмкіндік болу керек;

компьютердiң жабдықтарын тиiмдi және жоғары өнiмдi қолдану үшiн, есептеуiшбағдарламаның бiр бөлiгi енгiзу-шығару процедураларының шеттегiқұрылымдарымен орындалу үстiндегі процессор параллел жұмыс уақытындажүзеге асырулуы кажет;

қолданушы үшiненгiзу-шығару операцияларының бағдарламалауын ықшамдапжәне стандарттап,енгiзу-шығару бағдарламалауын басқа сыртқы немесе шеткіқұрылғылардан тәуелсіздігін қамтамасыз ету керек;

ЭЕМ УВВ-да (Еңгізу-шығару құрылғысында) пайда болатын түрлі ахуалдарғабайланысты автоматты айырып тану және сол ахуалдарға процессордыңреакциясымен қамтамасыз етілуі тиіс;

Көрcетiлген мәселелердiң бәріне шешiмнің бас бағыт магистралдiқ - модулдiкәдiс болып табылады ЭЕМ 1-суретте: микропроцессорды қосқанда компьютердіқұрайтынбарлық құрылғылар ортақ магистральмен қамтылған модуль түрінде болады.Магистраль бойынша ақпарат алмасуы, осы магистраль түріне арналған ортақинтерфейстің талаптарын қанағаттандырады. Әрбiр модул арқылы магистральгеарнайы интерфейстiк сұлбалар қосады (Иi).

66

Сурет 1. ЭЕМ-ныңмагистраль-модульдіәдісі.Модульдің интерфейсті сұлбаларына келесі тапсырыстар жүктеледі:сигналдар және модулдың айырбасы және жүйелiк магистральнiң

хаттамаларының функционалдық және электр үйлесiмдiгiнiң қамтамасыз етуi;

Сигналдар мен жүйелік магистральдің және модульдің айырбас хаттамаларыныңфункционалдық және электр үйлесiмдiгiн қамтамасыз ету;

Ішкі модуль формат деректерін жүйелік магистраль формат деректерінетүрлендіру және керісінше;

обеспечение восприятия единых команд обмена информацией и преобразованиеих в последовательность внутренних управляющих сигналов.

Бұл интерфейсті сұлбалар өте күрделі әрі өзінің мүмкіндіктеріне қарай әмбебапмикропроцессорлерге сәйкес келуі мүмкін. Бұндай сұлбалар контроллер деп аталыпкеткен. Контроллерлер жоғары дәрежедегі автономдыққа ие, ол бұл уақыттаперифериялы құрылымының қатарлас жұмысын және микропроцессормен деректердіңөңдеуінің бағдарламасының орындалуын қамтамасыздандыру. ЭЕМ ұйымыныңмагистральды-модульді әдістерінің жетіспеушіліктерінің бірі болып екі немесе одан дакөп модульдердің бір уақылы әрекеттестіктерінің мүмкін еместігі болып табылады,өйткені олар компьютердің өндіргіштігіне шектеу қояды. Сол себептен, бұл әдіснегізінен ЭЕМ-де қолданылады, оның сипаттамаларына жоғары талаптар койылмайды,мысалы, дербес ЭЕМ-де. ЭЕМ-де деректерді жіберу ұйымының жады жәнеперифериялы құрылымының арасындағы екі негізгі әдісі қолданылады: программа-басқармалы беріліс және (ПДП) жадысына тікелей рұқсат алу. Деректердің программа-басқармалы берілісі процессордың басқармасымен және міндетті түрде қатысуыменжүзеге асады. Мысалы, деректер блогының перифериялы құрылымының оперативтіпроцессор жадына жіберілуі келесі шарттарды орындауы тиіс:

1. ОП айырбас аймағының бастапқы адресін қалпына келтіру;2. Жіберіліп жаткан деректер массивінің ұзындығын санауыштың қызметін

атқаратын ішкі регистрдің біріне орналастыру;3. УВВ ақпараттың оқылымының командасын ұстап беру; содан МП-дағы

шина адресіне УВВ-дағы адрес беріледі, басқару шинасына – УВВ-ғыдеректер оқылымының сигналы, ал санаулы деректер МП ішкі регистрінеорналастырылады;

67

4. ОП-дағы ақпараттың жазбасының командасын ұстап беру; содан МП-дағышина адресіне оперативті жады ұяшығының адресі беріледі; басқарушинасына – ОП деректер жазбасының сигналы, ал деректер шинасына МПрегистрінің ішіндегі деректер орналастырылады, өйткені олар УВВ-даноқыған кезде орналасқан;

5. Шұғыл жадының адресі бар регистрді модификаттау;6. Массив ұзындығын деректер ұзындығына берілісіндегі санауышын азайту;7. Егер барлық деректер жиберілмесе, онда 3-6-шы шарттарды қайталау, егерде

ол да жүзеге аспайтын болса онда айырбасты аяқтау керек.Сонымен, программа-басқармалы айырбас микропроцессор қуатының

рационалды емес қолданылуына алып келеді, негізгі программаның жұмысын тоқтататұрып, көптеген қарапайым операцияларды міндетті түрде орындауға алып келеді.Сонымен бирге, шұғыл жады мен перифериялы құрылымға сәйкес келетін әрекеттер,әдетте, микропроцессорлердің жұмысының циклының ұзақ мерзімділігін талап етеді,өйткені олардың микропроцессормен салыстырғандағы баяу жұмысына байланысты,осылардың барлығы ЭЕМ өндіргіштерінің жоғалуына алып келеді. Программа-басқармалы айырбастың баламасы жадыға тікелей рұқсат ету үшін қызмет атқарады,процессордың жұмысын тоқтатпай-ақ шұғыл жадыға алып келеді. Мұндай айырбасбөлек құрылымның басқаруымен - (КПДП) жадысының тікелей рұқсат контроллеріарқылы жүзеге асады.

Құрамында КПДП (Жадыға тікелей рұқсат контроллері) бар ЭЕМ құрылысы 2-суретте көрсетілген.

Сурет2. Жадыға тікелей рұқсат режимі кезінде деректер алмасуы.

Алдымен жұмыс бастамас бұрын ПДП контроллерін жасау керек: алмасу процесіжүретін ОП адресін, және жіберілетін деректер массивінің ұзындығын еңгізу керек.Келесі жағдайларда, сигнпл тапсырысымен, микропроцессор бағдарлама-басқарылмалы жіберіліс кезінде қамтамасыздандырған іс-әрекеттерді, тікелей рұқсатконтроллері орындайды. Еңгізу-шығару құрылғысы жағынан, жадыға тікелей рұқсаталу тапсырысы кезінде, КПДП іс-әрекеті:

1. УВВ-дан ПДП-ға (DRQ сигналы) тапсырыс қабылдау.2. МП-ға шиналарды басып алу тапсырысын ұйыдастыру (HRQ сигналы).3. МП-дан (HLDA), микропроцессордың өз шиналарын үшінші күйге аудару

ақиқатын құптайтын, сигнал қабылдау.4. Еңгізу-шығару құрылғысына, жадыға тікелей рұқсат цикл орындалуының

басталуын айтатын, сигнал ұйымдастыру (DACK).

68

5. Алмасуға арналған, компьютер адресінің шинасында жадының ұяшық адресінқұру.

6. Алмасуды басқаратын сигналды өндіру (IOR, MW деректерді УВВ-дан ОП-ғажәне IOW, MR деректерді ОП-дан УВВ-ға жіберу).

7. Есептуіш мәнін жіберілген деректер ұзындығына кішірейту.8. Тікелей рұқсат сеансының аяқталу шартын тексеру (деректер есептеуішінің

нөлге келтірілуі немесе ПДП-ға тапсырыс сигналын алып тастау.). Егердеаяқталу шарты орындалмаса, ағымдағы регистр адресін жіберілген деректерұзындығына өзгерту және 5-8 қадамдарын қайталау.

Жадыға тікелей рұқсат, процессордың программаны орындау уақыты кезіндепараллель ОП-мен шеттегі құрылғылар арасында деректер алмасуын жүзеге асырады.

Басқармалы-программалық айырбас ЭЕМ-да бөлек байттарды енгізіп, шығаруүшін қолданылады, бул ПДП-ны қолданғаннан әлдеқайда тез, себебі бұл кезде ПДП-ныорнату үшін уақыт кетпейді, енгізу ,шығару операциясын жүзеге асыру үшін ПДПқолданылады. Мысалы, дербес ЭЕМ-дарда стандартты конфигурациялары бойыншажинақтаушы және магнитті дискі және оперативті жадының арасындағы операциялртікелей байланыс режимінде өтеді.

Жоғарыда айтылғандай, компютерлер модульді -магистралды жолменқұрастырылады. Бұл кезде бардық құрылғылары бір шинамен біріктіріледі, осынығарқасында олардың арасындаақпарат алмамъсады, және де басқармалы сигнал менадрес алмасады. Мысал ретінде басты линияларды көрсетуге болады , ISA –шина еңкөп таралған системдық магистрал.

A0-A23-адрестық шинаD0-D15-екі бағытты шина, 2 байййтты сөздеремен жіне байттардың арасында

ақпаратпен алмасуға мүмкіндік береді.CLK-тактолық шиналық сигнал, ОП және УВВ арасындағы сигналдарды

синхронизация жасайды.MR-ОП сигналын оқымалы, басқармалы сигнал.MW-ОП сигналын жазбалы басқармалы сигнал.IOR- УВВ сигналын оқымалы, басқармалы сигнал.IOW- УВВ сигналын жазбалы басқармалы сигнал.IRQi- і сигналын басқаруды тоқтату.DRQi-ПДП і каналдық контродық жадқа тіке запрос жасау.DACKi- ПДП і каналдық контродық рұқсат беруAEN-ПДП алмастық режимде шианың бос еместігі туралы сигнал.READY-УВВ сигналының айырбасқа дайындығы.Жеті жадқа жейінжол қосылуды қамтамасыз етеді,түзу рұқсат алудың режимінде

жұмыс жасайды шұғылданушының сыртқы құрылымға және 11 сұранысына дейінУВВ ны қамсыздандырады. Тағы төрт сұранысы бос емес, олар эвм-ның стандарттыконфигурацясының құрамына кіреді және де олар магистралға шықпаған.

ISA шинасы шағын ақпараттық кеңістікпен қамтамасыздандырылғанымен, қазіргікезде жай жұмыс жасайтын құрылғыларды қосуға пайдаланылады және оның құрамыжоғарыда айтылған құрылғылар арасындағы қатынасты байқауға мүмкіндік береді,осылардың бәрі ЭЕМ-ның құраушыларына жатады.

ЭЕМ ұйымы негізгі ортақ шинаның тез жұмыс жасауына кергі болатынфакторларға жатады,Айтып кету керек, тіпті тікелей енуді қолданған кезде де жадығапроцессор толықтай енізу-шығару операциясын басқарудан босаылмайды. Ол ПДПконтроллерінің қондырылуын қамтамасыз етеді, және де олардың кейбңр басқармалылиняларымен әрект етеді. Сонымен қатар, ақпараттар алмасу кезінде интерфейс босболмайды және оперативтік жад пен поцессордың арасындағы сигнал жабық болады.

69

Бұл ЭЕМ-ның тиімді жұмысына әсер етеді, әсіресе, есептеуіш жүйесінде сыртқыжылдам құрылғылардың үлкен санында. Осы мәселені шешуде, жоғары өнімдікомпьютерлердің құрамына негізгі процессордың басқа шеткі құрылғыларменалмасуын босататын, арнайы еңгізу-шығару прцессорын қосады.

70

ЕСЕПТЕУ ЖҮЙЕЛЕРІНIҢ АРХИТЕКТУРАСЫ. МӘЛIМЕТТЕРДIҢПАРАЛЛЕЛЬ ӨҢДЕУI БОЙЫНША АРХИТЕКТУРАЛАРДЫҢ

КЛАССИФИКАЦИЯСЫ

Жоғары өнiмдi жүйенiң архитектурасының ұғымының анықтауын осы дәрiсте берiледi,архитектуралардың нұсқаулар және деректер ағындарының санының ағындарыныңқарастыру классификациясына негiзделген.

Көп процессорлық есептеуiш жүйелер туралы ұсыныс толығырақ берiлу үшiнжоғарғы өнiмдiлiктен тысқары айырмашылық ерекшелiктер тағы басқалар атау керек.Ең алдымен, бұл (процессорлардың арасындағы тез хабар алмасуысын векторлықоперациялары бар жұмыс, ұйым немесе көп процессорлық жүйелердегi глобалдiжадының ұйымы және тағы басқалар) өнiмдiлiктiң жоғарылату бағытталған ерекшесәулеттiк шешiмдер.

Архитектурамен мәлiметтердiң параллель өңдеуiн жүйеде және жадтыңұйымында, және қолданылатын әдiсте түсiнуге болғандықтан, жоғары өнiмдi жүйенiңархитектурасының ұғымы болып табылады. Талпыныстар архитектуралардың барлықжиынын жүйелесiн соңында 60-шi жылдар тұңғыш рет кiрiсiп және қазіргі күндедежалғасып жатыр.

(Flynn) М.Флиннды 1966 жылда есептеуiш жүйелердiң архитектураларыныңклассификациясына өте ыңғайлы жолы ұсыныс жасаған. Оның негiзiне астындаэлементтер, командалар немесе мәлiметтердiң процессор жұмыстанылатын тiзбегiұғылатын ағынның ұғымы қойған. Классификацияның тиiстi жүйесi нұсқаулар жәнедеректер ағындарының санының ағындарының қарастыруында негiзделген және төртсәулеттiк сыныптар суреттейдi:SISD = Single Instruction Single DataMISD = Multiple Instruction Single DataSIMD = Single Instruction Multiple DataMIMD = Multiple InstructionMultiple Data

(single instruction stream / single data stream ) SISD -командаларжәнежекедеректерағыныжекеағын.Осығансыныпқадәйектiтүрдеатқарылатыннұсқаулардыбiр-ақағындыжұмыстануғақабiлеттiбiрорталықпроцессорлардыалатынбiртiндепкомпьютерлiкжүйелержатады.Дәлқазiртүгелдейдерлiкжоғарыөнiмдi жүйелербiрденасатынорталықпроцессорыбар,дегенменолардыңәрқайсыларымұндай SISD-тiңкешендерiнiңжүйелерiiстейтiннұсқаулардыбайланыспағанағындармәлiметтердiңәртүрлi кеңiстiкжұмысiстейтiнжүйелерорындайды.Командалардыңөңдеудiжылдамдығыжәнеорындаудыжылдамдықтыңүлкеюiүшiнарифметикалықоперация,конвеерлiкөңдеуқолданылаалады.Векторлықдеректерағынывекторлықжүйелердiңжағдайындажекебөлiнбейтiнвекторлардыңағынысияқтықараукерек. SISDтiңархитектурасыбаркомпьютерлердiңмысалдарыменCompaq, Hewlett-Packard және Sun Microsystemsтiңжұмысстанцияларыныңкөпшiлiгiқызметкөрсетеалады.

(multiple instruction stream / single data stream ) MISD - командалар және жекедеректер ағыны көптiк ағын.Нұсқауларды жиын машиналар түрi бұл теория жағынаналғанда жалғыз деректер ағынының үстiнде орындалуы керек.Осыған дейiн бiр де бiрнақты машина осы классқасәйкес келктін боп жасалмаған.Мұндай жүйенiң жұмыстарыаналог ретiнде банктің жұмысты қарауға болады. Кез келген терминалдан команданыжәне бiрдеңенi алып беруге бар деректер қорымен жасауға болады.Деректер қоры бiр,командалар көп, бiз командалар және жеке деректер ағынының көптiк ағыныменжұмыс жасаймыз.

71

(single instruction stream / multiple data stream ) SIMD -командаларжәнекөптiкдеректерағыныжекеағын.Бұлжүйелерпроцессорлардыңүлкенсандарынәдеттеалады, қатқылкескiндегi әртүрлi мәлiметтерi туралыылғибiрнұсқауды1024-пен 16384аралығындағыорындайалады.Жалғызнұсқаукөпмәлiметэлементтерiнiңүстiндепараллельорындалады. SIMDмысалдармен - машиналар CPP DAP, Gamma II және Quadrics Apemilleнiңжүйелерiболыптабылады.SIMD-тiңбасқакласстармағы -жүйелервекторлықкомпьютерлерболыптабылады.Векторлықкомпьютерлерұқсасмәлiметтердiңмассивтарыменскалярлықмашиналаржекеэлементтермұндаймассивжұмыстанатыныәлгiндейманипуляцияжасайды. Бұләдейiқұрастырылғанвекторлықорталықпроцессорларқолдануесебiнен iстелiнедi.Мәлiметтерқашанвекторлықмодулдар, нәтижелерарқылыларқаралуданөтедi бiр,екiгенемесе (частотогенераторатактжүйенiңнегiзгi уақытшапараметрi болыптабылады)частотогенератораныңүштактi берiлеалады.Векторлықпроцессорларвекторлықтәртiптежұмыс iстегендеiсжүзiндеоларскалярлықтәртiптежұмысқа қарағандаәлденешежылдамырақ iстейтiнiпараллельдеректердi өңдейдi. Мысалы, солсияқтытүрдiңжүйелерiнiңмысалдарыменHitachi S3600-нiңкомпьютерлерi болыптабылады.

(multiple instruction stream / multiple data stream ) MIMD -командаларжәнекөптiкдеректерағыныкөптiкағын.Бұлмашиналарәртүрлiдеректерағындарыныңүстiнденұсқаулардыңбiрнешеағындарынпараллельорындайды.Көппроцессорлық SISD-тержоғарыдаайтылғанайырмашылыққа - машиналар,командажәнемәлiметтербайланған, өйткенi оларылғибiресептiңәртүрлiбөлiктерiнұсынады. Мысалы, MIMD - жүйелернегiзгiесептiңорындаууақытыныңқысқартуыныңмақсатыбартөменгiесептерiнiңжиыныпаралельалорындайалады. ЖүйелербәрiбарқолғатүсетiносысыныптажартылайФлиннныңклассификациясынбiрдей iстейдi.Шындығында, жәнесерiктестiктертөртпроцессорлық SX-5 NECбұлклассификацияғажатады және басқажолы,компьютерлiкжүйелердiңәйтпесесуреттейтiнсыныптарықолдандыраалады. Мысалы,мұндайжолдыңнегiзгi идеясыкелесi. Командалардыңкөптiкағыныекiәдiстерменөңделеалғанынсанаймыз:немесеөңдеулербiрконвейерлiкқұрылымменжекеағындарүшiнбөлiнутәртiптеуақытжұмыс iстейтiн, немесеәрбiрағынқұрылымменөзменшiктi қаралуданөтедi. MIMD-кебiрiншiқолданылумүмкiндiгi - конвейерлiкнемесевекторлық, екiншiәдеттедепатайтынкомпьютерлерпараллелкомпьютерлерiнде.Векторлықкомпьютерлердiңнегiзiндеконвейеризацияныңтұжырымдамасыжатады, яғниәрбiрiоперандтардыбуларүшiнөзтөменгi есебiнорындағанжекебөлiктердегiарифметикалыққұрылымныңанықсегменттеуi. Векторлықта,скалярлықтапараллелкомпьютерiнiңнегiзiндебiрлесежұмысiстейтiнбiрнешепроцессорлардыңбiресептiңшешiмi үшiнқолданудыңидеясыжатады,жәнедепроцессорларболаалады.

Есептеуiш жүйелердiң архитектураларының классификациясы архитектуражұмысның ерекшелiгi немесе оны түсiну үшiн керек, сондықтан ЭВМнiң әр түрлiархитектуралары және қолданылатын жабдықпен байланысты толық классификацияданенгiзу керек, бiрақ онда МВС-ге арқа сүйеуге жұмыс жасау үшiн толық жеткiлiктi.

72

ЕСЕПТЕУ ЖҮЙЕЛЕРІНIҢ АРХИТЕКТУРАСЫ. SMP ЖӘНЕ MPP-АРХИТЕКТУРАЛАРЫ. ГИБРИДТІК АРХИТЕКТУРА (NUMA). КӨПДЕҢГЕЙЛІ

ИЕРАРХИЯЛЫ ЖАД КОГЕРЕНТТІЛІГІН ҰЙЫМДАСТЫРУ.

Берілген дәріс симметриялы көппроцессорлы, массивті-параллельді және гибридтіархитектуралық есептегіш жүйені сипаттайды. Әрбір архитектураның негізгіартықшылықтары мен олардың кемшіліктері көрсетіледі, және де программалаудыңсәйкес парадигмалары келтіріледі.

SMP-архитектураSMP (symmetric multiprocessing) – симметтриялы көппроцессорлы

архитектура. SMP архитектуралы жүйенің ең басты ерекшелігі - басқапроцессорлардан бөлініп тұратын ортақ физикалық жадының болуы.

Сурет1. SMP-архитектураның схемалық түрі

Жады- процессорлар арасында ақпарат тасымалдау үшін қолданылады, бұл кездебарлық есептегіш құрылғылардың жадыны қолданудағы құқықтары бірдей жәнебәрінде әрбір жады үшін бір ғана мекен-жай болады.Сол себепті SMP-архитектурасимметриялы деп аталады. Соңғы мүмкіндіктер басқа есептегішқұралдармен мәлімет алмасуды жақсартады. SMP-жүйе жоғарғы жылдамдықтысистемалық шина (SGI PowerPath, Sun Gigaplane, DEC TurboLaser) негізінде құрылады,оның әрбір қабатына функционалды блок типтары қосылады: процессорлар (ЦП),кіріс/шығыс қосымша жүйесі(I/O) және т.б. Модульге I/O қосу үшін жай шиналар(PCI, VME64) қолданылады. SMP-cерверлері және Intel (IBM, HP, Compaq, Dell, ALR,Unisys, DG, Fujitsu және т.б.) процессорлар базасы негізіндегі жұмыс станцияларыкеңінен танылған SMP-жүйелер болып табылады.Барлық жүйе ортақ ОЖ(әдетте UNIX-сияқты, бірақ Intel-платформа үшін Windows NT қолданылады) басқаруымен жұмысжасайды. ОЖавтоматты түрде (жұмыс барысында) процесстерді барлық процестергебөледі, бірақ кейде бір-бірімен байланысуы мүмкін болып тұрады.

SMP-жүйенің негізгі артықшылықтары: Программалау үшін қарапайым және универсалды. SMP архитектурасы жұмысбарысында қолданылатын программалау моделіне ешқандай шектеу қоймайды:барлық процессорлар бір- бірінен тәуелсіз жұмыс жасағанда,әдетте параллельтармақтар моделі қолданылады. Алайда процессораралық айырбас жасайтын модельқұруға да болады. Ортақ жадыны қолдану осындай айырбастың жылдамдығынарттырады және қолданушы жадының барлық бөлігін қолдана алады. SMP-жүйе үшінавтоматты параллелендірудің бірнеше тиімді әдістері бар; Эксплуатацияның қарапайымдылығы. Ереже бойынша, SMP-жүйелер ауамен суытуәдісіне негізделген кондиционерлеу жүйесін қолданады. Бұл жүйе техникалық қызмететуді жақсартады; Арзан бағада болуы.

73

Кемшіліктері: Ортақ жадылы жүйе нашар масштабталады.

SMP-жүйенің бұл кемшілігі оларды шын мәнінде перспективалы деп атауғаболмайтынын көрсетеді. Нашар масштабталуының себебі, қазіргі таңда шина бір ғанатранзакцияны өңдей алады, соның салдарынан бірнеше процессорлардың ортақфизикалық жадыны бір уақытта қолдануда болатын мәселелерді шешуге туракеледі.Есептегіш элементтер бір-біріне кедергі келтіре бастайды. Осындай шиеленісболған кезде, байланыс жылдамдығы мен есептеуіш элементтер санына байланыстыболады. Қазіргі кезде мұндай келіспеушілік 8-24 процессор болған кезде орын алады.Сонымен қатар, системалы шина шектелген (жоғары болса да) жіберу қасиеті(ЖҚ)және шектелген қабат санынан тұрады. Мұның бәрі процессор көбейгенде жәнеқосылған қолданушылардың саны жоғары болғанда, өнімділіктің көбеюіне кері әсерінтигізеді. Нағыз жүйелерде 32 процессорды қатар іске қосуға болады. Масштабталатынжүйені құру үшін SMP базасында кластерлі немесе NUMA-архитектураларықолданылады. SMP- жүйесімен жұмыс істеген кезде бөлек жадыдан тұратынпрограммалау парадигмасын қолданады.(shared memory paradigm).

MPP-архитектураMPP (massive parallel processing) – массивті -параллельді архитектура. Мұндай

архитектураның басты ерешелігі –физикалық жадысы бөлінген. Мұндай жағдайда жүйепроцессор құрамындағы бөлек-бөлек модульдерден құрылады: операционды жүйенің(ОЖ) локальды банкі, коммуникационды процессорлер(рутерлер) немесе сетевиктіадаптерлер, кей-кезде қатты диск және басқа да кіріс/шығыс құрылғылары.Шынмәнінде мұндай модульдер толық функционалды компьютерлер болып табылады.(2-сурет).ОЖ банкін берілген модульдердің ішінен (ОП) процессоры ғана қолдана алады.Модульдер арнайы коммуникационды каналдармен байланысады.Қолданушы өзіқосылған процессордың логикалық номерін анықтай алады және басқапроцессорлармен мәліметтер айырбастай алады. МРР –архитектура машинасындаоперационды жүйемен(ОЖ) жұмыс істеудің 2 нұсқасы бар.Біреуінде толықоперациондық жүйе тек басқарушы машинада жұмыс жасайды(front-end).Екіншінұсқада әрбір модульде толық, бөлек орнатылған UNIX-сияқты ОЖ жұмыс жасайды.

Сурет 2. Бөлек жадылы архитектураның схемасы

Бөлек жадылы жүйенің ең басты артықшылығы жақсы масштабталуы: SMP-жүйеге қарағанда бөлек жалдылы машиналарда әрбір процессорде жеке өздерініңлокальды жадысы болады. Практика бойынша өндіріс рекорды бүгінгі күні осындайархитектуралы машиналарда жүзеге асып жатыр, олар бірнеше процессордан тұрады.(ASCI Red, ASCI Blue Pacific).

Кемшіліктері: Ортақ жадының болмауы. Ол – процессорлар арасында айырбас жасауға

арналған мәліметтерді сақтайтын ортақ ортасы жоқ болуы себебінен

74

процессораралық айырбас жылдамдығын төмендетеді.Процессорлар арасындағыақпаратты тасымалдауды іске асыру үшін арнайы программалау техникасықажет;

Әрбір процессор локальды жады банкінен тек шектелген белгілі бір бөлігінқолдана алады;

Көрсетілген архитектуралық кемшіліктерге байланысты, жүйелік ресурстардымаксималды түрде қолдану үшін көп жұмыс жасау қажет.Осы себепкебайланысты бөлек жадылы массивті-параллельдіжүйені программалыққамтамасыз ету қымбат тұрады.

МВС-1000, IBM RS/6000 SP, SGI/CRAY T3E-суперкомпьютерлері, ASCI, HitachiSR8000-жүйелері, Parsytec-жүйесі бөлек жадылы жүйелер болып табылады.

1200 Мфлопс/с (CRAY T3E-1200) өндірілетін Dec Alpha 21164 процессорбазасына негізделген соңғы сериалы CRAY T3E SGI-дан машиналары, 2048процессорге дейін масштабтала алады.

MPP-жүйелерімен жұмыс жасаған кезде Massive Passing Programming Paradigm –программалау парадигмасын қолданады.

NUMA гибридтік архитектурасыNUMA (nonuniform memory access) гибридтік архитектурасының басты

ерекшелігі – жадыны бірдей емес етіп қолдану.Гибридтік архитектурада ортақ жадылы жүйенің артықшылықтары мен бөлек

жадылы жүйенің қасиеттері қосылған. Бұл архитектураның негізі-жадыны ерекшеұйымдастыруында, яғни физикалық жады жүйенің әртүрлі бөліктерінде орналасқан,бірақ логика бойынша ол ортақ болып есептелінеді, сондықтан да қолданушы оныбіріккенадрестік орта деп түсінеді.Жүйе біртекті базалық модульдерден құралған,олар жады блогынан, процессордың аз санынан тұрады. Модульдержоғарыжылдамдықты коммутатор көмегіменбайланысқан. біріккен адресті ортасыболады, өшірілген жадыны аппарат арқылы қолданады, тура солай басқа модульдердіңжадыларын да. Локальды жадыны қолдану, өшірілген жадыға қарағанда әлдеқайдатезжүреді.Негізінде NUMA архитектурасы MPP архитектура болып (массивті-параллельді) табылады, мұнда бөлек есептеуіш элемент ретінде SMP (cимметриялыкөппроцессорлы архитектура) қолданылады. SMP-тармақта мәлімет айырбастау жәнежадыны қолдану локальды жады арқылы жүзеге асады.

Гибридті тармақты компьютердің структуралық схемасы:4 процессор бір-біріменSMP-тармақтағы кроссбар арқылы жалғанған. Олар"көбелек" сияқты жалғанады(Butterfly):

Сурет 3.Гибридті тармақтың құрылымдық схемасы

75

Ең алғаш гибридтік архитектура идеясын Стив Воллох ұсынды, ол оныExemplar сериялы жүйесінде іске асырды. Воллох нұсқасы –8 SMP-тармақтан тұратынжүйе. HP фирмасы идеяны сатып алып, SPP сериялы суперкомпьютерлерінде іскеасырды.Идеяны Сеймур Крей (Seymour R.Cray) қолдады және жаңа элемент қосты-когерентті кэш, cc-NUMA архитектурасын құрды (Cache Coherent Non-Uniform MemoryAccess), яғни "когерентті кэшті қамтамасыз ету арқылы жадыны біртекті емес етіпқолдану". Ол оны Origin типті жүйесінде іске асырды.

Көпдеңгейлі иерархиялық жадының когеренттілігінің ұйымдастырылуыКогерентті кэш түсінігі дегеніміз, кез-келген уақытта барлық орталық

процессорлар бірдей мағынада айнымалыларды қабылдай алады. Шынында да, кэшжады бір ғана компьютерге ортақ болғандықтан, бір компьютердің кэшына келіртүскен мәліметтерді басқалары қолдана алмайды. Мұны болдырмау үшін процессордыңкэш-жадысында сақталған ақпараттарды синхронизациялау қажет.

Когерентті кэшті қамтамасыз ету үшін бірнеше мүмкіндіктер бар: Шиналық сұраулардың механизмін қолдану (snoopy bus protocol), яғни кэшта

орталық процессорлерге жіберіле алатын айнымалылар реті, тағы қажет болғанжағдайда көшірмелері жасалына алады;

Бүкіл айнымалылар ретін қадағалап отыратын, арнайы жады бөлігі бөлініпалынады.

cc-NUMA архитектура жүйесінің ең көп таралған түрлері: HP 9000 V-class SCA-конфигурацияларында, SGI Origin3000, Sun HPC 15000, IBM/Sequent NUMA-Q 2000.Бүгінгі таңда cc-NUMA- жүйесінде процессорлардың максималды саны 1000-нанасады. (серия Origin3000).Әдетте бүкіл жүйе біртекті ОЖ басқаруымен жұмысжасайды. сс NUMA- жүйесінде жұмыс жасаған кезде SMP сияқты, ортақжадылыпрограммалау парадигмасын (shared memory paradigm) қолданады.

76

ЕСЕПТЕУ ЖҮЙЕЛЕРІНІҢ АРХИТЕКТУРАСЫ. PVP-АРХИТЕКТУРАСЫ.КЛАСТЕРЛЫ АРХИТЕКТУРА

Берілген лекция құрамы векторлы процессорлары бар параллельді архитектура,сонымен қатар көппроцессорлы есептеу жүйесінің кластерлы архитектурасипаттамасынан тұрады. Әрбір архитектураның негізгі артықшылықтары менкемшіліктері, сонымен қатар бағдарламалаудың парадигмасы келтірілген. Берілгенархитектрулары бар, жалпыға белгілі есептеу жүйелері сипаталады.

PVP (Parallel Vector Process – векторлы процессорлы паралельді архитектура.

Конвейерлі функционалды құрылғыларда нәтижелі орындалатын тәуелсіз деректердіңбіртипті векторларын өңдеу командалары қарастырылатын векторлы конвейерлыпроцессорлардың бар болуы PVP жүйесінің негізгі қасиеті болып табылады.

Ережеге сәйкес, бірнеше осындай процессорлар (1-16) көппроцессорларконфигурациясы аясында(SMP сияқты) жалпы жадымен бір уақытта жұмыс жасайды.Бірнеше түйіндер коммутатор көмегімен біріктірілуі мүмкін(МРР ұқсас). Деректердіңвекторлы үлгіде берілуі скалярлы түрде берілуіне қарағанда көп тезжүретіндіктен(максималды жылдамдық 64Гбайт/с, скалярлы машиналардан 2 есе тез),ағымдар арасындағы әсерлесу проблемасы параллельденеді кезінде сай емес болады.

Скалярлы машиналарда нашар параллель таралады, ал векторлыда жақсы.Осылай алғанда, PVP-архитектура жүйесі жалпы міндеттелген машина болыптабылады(general purpose systems). Бірақ, векторлы процессорлар қымбаттауболғандықтан, бұл машиналар жалпы қолданыста бола алмайды.

Жалпығы белгілі PVP-архитектураның үш машинасы:1. CRAY X1, SMP-архитектурасы. Стандартты конфигурациядағы жүйенің шектік

өнімділігі ондаған терафлопсты құрауы мүмкін.2. NEC SX-6, NUMA-архитектура. Жүйенің шекті өнімділігі 8Тфлопсқа жетеді, бір

процессордың өнімділігін 9.6 Гфлопс. Жүйе 512 процессорге дейінгіоперациялық жүйенің біріңғай үлгісінде масштабталады.

3. Fujitsu-VPP5000 (vector parallel processing), MPP-архитектурасы. Бірпроцессордың өнімділігін 9.6 Гфлопсты құрайды, жүйенің шекті өнімділігі1249 Гфлопсқа жетеді, жадының максималды сыйымдылығы – 8 Тбайт. Жүйе512дейін масштабталады.

Сурет 1. CRAY SV-2

77

Сурет 2. Fujitsu-VPP5000

PVP жүйесінде бағдарламалау парадигмасы циклдың векторлануын(бірпроцессордың мүмкін болатын нәтижесіне жеткізу) және олардың параллель таралуынқарастырады.

Практикада келесі реттегі процедураларды орындау ұсынылады: есепті матрицалық түрге келтіру үшін векторлауды қолмен орындау керек.

Сонымен қатар вектор ұзындығымен сәйкестігі, матрица өлшемдері 128 немесе256-ға еселі болуы қажет.

виртуалды жазықтықта ізделініп отырған функцияны қатарлар және қатарлармүшелерін қалдыра отырып ажырату арқылы векторлармен жұмыс істеу.

Үлкен физикалық жады есебінде нашар векторлатыр есептер PVP-жүйесіндескалярлы процессорлы машиналарда тез орындалады. Кластер дегенімізқолданушының алдында желілік технология негізінде шиналы архитектура немесекоммутатор арқылы байланысқан біріңғай ақпаратты-есептеуіш ресурстардыатайды, олар бір немесе бірнеше компьютерлерден (жиі түйін) тұрады. Кластертүйіні ретінде серверлер, жұмыс станциялары және қарапайым дербескомпьютерлер де таңдалынуы мүмкін. Түйін өзінде операциялық жүйенің жалғызкөшірмесінің жұмыс жасайтынымен сипатталады.Кластеризацияның артықшылығы жұмыс жасау деңгейінің жоғарлауы үшін қандай дабір түйін жаңылып, істен шықса анық болады: сонымен қатар кластердің басқа түйініөзіне түзелмейтін түйіннің жүктемесін алып, және қолданушы кірудегі үзілістібайқамайды.Кластрлердің масштабталуы (Fast/Gigabit Ethernet, Myrinet) шина архитектурасы немесекоммутатор негізіндегі технологиясын қолданушылардың көп санына арналғанқосымшалардың өнімділігін бірнеше есе үлкейтуге мүмкіндік береді.Бұндай суперкомпьютерлі жүйелер ең арзан, себебі олар стандартты комплекталыэлементтерден("off the shelf"), процессорлар, коммутаторлар, дисктер және сыртқықұрылғылардан құралады.

Кластерлеу компьютерлік жүйенің әр түрлі деңгейлерінде жүзеге асырылады,аппаратты қамтамасыз етуді қоса, операциялық жүйелер утилита-бағдарламалар,басқару жүйесі және приложениелер.

Жүйенің неғұрлым көп деңгейлері кластерлі технологиялар арқылы біріктірілгенболса, соғұрлым сенімділік, масштабталуы және кластер басқарылуы жоғары болады.

Кластерлер типтеріШартты түрде класстарға бөлуді Язек Радаевский және Дуглас Эдлайн ұсынған:

78

Класс I. Машина классы компьютерлік компоненттерді сатуменайналысатын жеткізушілер сататын толықтай стандартты бөлшектердентұрады(төмен баға, қарапайым қызмет көрсетуие цены)

Класс II. Жүйе эксклюзивты немесе көп тарамаған бөлшектерден тұрады.Осылай жақсы өнімділікке жетуге болады, бірақ жоғары бағамен.

Атап өткендей, кластерлер әр түрлі конфигурацияда бола алады. Кластерлердіңкөп тараған типтері:

үлкен сенімділік жүйесі; үлкенөнімді есептеулер үшін жүйе; көпағымды жүйе.

Атап өтсек, осы кластер типтері арасындағы шекарасы белгілі бір дәрежеде нақтыемес, және кластердің атап өткен типтер арасында қасиеті немесе функциялары болуымүмкін. Жалпы белгіленген жүйе ретінде қолданылатын үлкен кластер кескіндеукезінде барлық атап өтілген функцияларды орындайтын блоктарды оқшаулауға туракеледі.

Жоғарыорындаулы есептулерге арналған кластерлер параллелдік санауларғаарналған. Бұл кластерлер әдетте көп компьютерлерден жинақталған. Әр қадамындаинсталляция, эксплуатация және бір уақытта көп компьютерлерді басқару, бір жүйелікфайлға параллель және жоғарғыөнімділік кірудің техникалық талаптар, түйіндерарасындағы процессораралық байланыс, параллель режимдегі жұмыстыңкоординациясы сияқты сұрақтардың келісімділігін талап ететін осындай кластерлердіойлап табу қиын процесс болып табылады. Бұл проблемалар барлық кластерды біріңғайүлгіде операциялық жүйемен қамтамасыз етуімен шешіледі. Бірақ әдетте осындайсұлба жүзеге асырыла бермейді және ол үлкен емес жүйелер үшін қолданылады.

Уақыт өтуіне қарай еріксіз артылатын(кему) ресурстар қатарына біріңғайинтерфейспен қамтамасыз ету үшін көпағымды жүйелер қолданылады. Қарапайыммысал ретінде web-серверлер тобы қызмет етеді.

1994 жылы Томас Стерлинг және Дон Беккер 10Мбит/с Ethernet желіменқосылған каналдарды көшірумен Intel DX4 процессоры негізінде 16-түйінді кластеройлап тапты.

Олар ескі эпикалық поэма "Beowulf" атауын берді. Earth and Space Sciencesпроектін қажет есептеу ресурстарымен қолдау үшін кластер NASA Goddard SpaceFlight Center орталығында пайда болды. Проектты-конструкторлық жұмыстар азуақытта Beowulf деген қазіргі танымал проектке айналды.

Проектісі параллель кластерлі компьютерлердің құрылуы жалпы негізі болды,паралельді есептеулерде қолданылатын көппроцессорлы архитектураны сипаттайды.Beowulf-кластер, бір серверлы түйіннен, сонымен қатар бір немесе бірнешебағынатын(есептеу) стандартты компьютерлі желілер арқылы байланыстырылғантүйіндерден тұратын жүйе болып табылады. Жүйе Linux –пен іске қосылатын ДК,стандартты желілік адаптер (мысалы, Ethernet) және коммутатор сияқты стандарттыаппаратты компоненттерді қолдану арқылы құрылады. "Beowulf" аталатын арнайыбағдарлама пакеті де жоқ.

Көптеген қолданушылар Beowulf кластерлері үшін жарамды деп тапқан оныңорнына бағдарламалық қамтаманың бірнеше бөліктері бар. Beowulf Linux сияқтыоперациялық жүйе, PVM, MPI хабарламаны жіберу жүйесі, тапсырмалардың кезекпенорындалуын бақылау жүйелерін қолданады.

Серверлік түйін барлық кластерді басқарады және тұтынушы түйіндергебағытталған файлдарға қызмет көрсетеді.

Кластер жүйесiндегi процессорлардың байланыс желiсiнiң орындауыныңмәселелерi

79

Кластер жүйесiнiң архитектура түрi(бiр-бiрiннiң процессорларының Қосу әдiсi)процессорлардың қолданылатын ретiнде, оның өнiмдiлiгiн үлкен дәрежеде анықтайды.Мұндай жүйенiң өнiмдiлiктерi, шама ықпал ететiн кризистiк параметр, процессорларарасындағы қашықтық болып табылады. Осылай, бiз жоғары өнiмдi есептеулердi өткiзуүшiн, жүйенi бiрге 10 дербес компьюлер қосып аламыз. Жүйенiң өнiмдiлiгi әрбiрпроцессордың өнiмдiлiгiнiң үлкеюiнде 10 есе негiзiнен 10 есе үлкеймейтiндiгiнен,мәселе, алайда, бiр-бiрiмендi үйреншiктi құралдардың өте тиiмдi, Қосу әдiсi iздестiрукезiнде тұрады.

Есептi мысал үшiн қарап шығамыз симметриялық 16-процессорлық жүйенiңқұрастыруы,барлық процессорларда тең құқықты болар едi. Өте табиғи сыртқы аяқтар,сыртқы құрылымдардың төменгi қосуы үшiн қолданылатын жазық керегенiң түрiндегiҚосу көрiнедi.

Сурет 3. Процессорлардың жазық тор түрiнде қосу схемасы

Осылай қосу түрінде процессорлар арасындағы максималды қашықтық (өзінежақын орналасқан процессорды алыстагысынан бөліп тұратын байланыс саны) 6-ға теңболады. Дәлелдеулер бойынша, жүйеде процессорлар арасындағы максималдықашықтық 4-тен асатын болса, онда мұндай жүйе тиімді жұмыс істемейді.Сондықтанда 16 процессорды бір бірімен жалғағанда жазык схема мақсатты түрде жұмысжасамайды.Шағын конфигурация пайда болу үшін, минималды кеңістік бетіндемаксималды көлемі бар фигураны табу есебін шығару керек. Үш өлшемді кеңістіктемұндай қасиет шарда болады. Бірақ бізге торапты жүйе құру қажет болғандықтан,шардың орнына кубты (процессор саны 8-ге тен болса) немесе гиперкубты(процесорсаны 8-ден асса) қолданамыз.Гиперкубтың өлшемі жалғанатын процессорлардыңсанына байланысты анықталады. Осылай, 16 процессорды жалғау үшiн төрт өлшемдігиперкуб қолданамыз.Оны құру үшін адеттегіүш өлшемді кубты алып, керек бағытыбойынша жылжытамыз және төбелерін жалғау арқылы гиперкубты аламыз.

79





79





80

Сурет4. Байланыстың топологиясы, 3-шi - бiр қалыпты гиперкубГиперкубтi архитектура тиiмдiлiк бойынша екiншi болып табылады, бiрақ өзi көрнекi.Байланыс желiлерiнiң тағы басқа топологияларын қолданылады: үш өлшемдi тор, тағыбасқалар "Сақина", "жұлдыз".

Сурет5.Байланыстыңтопологиясы, 4-шi - бiрқалыптыгиперкуб

Сурет 6. (Chordal Ring) хордалар бойынша толық байланысы бар сақинаныңархитектурасы

Өте тиiмдi "Жуан ағаш" (fat-tree ) топологиясы бар архитектура болып табылады. "Fat-tree" (hypertree ) архитектурасын Лейзерсон (Charles E Leiserson ) 1985 жылы ұсынысжасаған. Процессорлар ағаш жапырақтарындагы iрiктелген, ағаштың iшкi түйiндерiiшкi желiге осы уақытта құрастырылған. Ағаш желісіөзара жоғары деңгейлi желігетиiспей пiкiрлесе алады.

Сурет7. "Fat-tree" кластер архитектурасы

80






80






81

Бiр-бiрiнiң процессорларының Қосу әдiсi түрi немен кластерiнiң өнiмдiлiгiнекөбiрек ықпал ететiндiгi, процессорлардың ол қолданылатын, онда кiшiсi саннанқарағанда, арзан компьютерлердiң үлкен санынан жүйесiн жасауға орындырақ көрсетеалады.Кластерлерде, басқару жүйелерiн қолданылатын, параллель программалауынқолдану және үйреншiктi жиiрек еркiн туындалатын, жүктеменiң теңдеуiшiнiңарнаулы қаражаттарымен жұмыс станциялары үшiн (Linux, FreeBSD). Кластерлерменжұмыс iстегенде, осылай, сонымен қатар MPPмен - жүйелермен, Massive PassingProgramming Paradigmдердi деп аталатын - (жиiрек - MPI) деректердi беруменпрограммалауды парадигмаға қолданады. Ұқсас жүйелердiң шамалы бағасы параллельпроцесстерiнiң өзара әрекеттесуiне үлкен қосымша шығындармен болатын есептердiң,күштi потенциалдық сыныбы өзара есепті шешіп қояды.

Сурет8. "Fat-tree" (алдыңғы схемаға түр үстiнде) кластер архитектурасы

81



81



82

ТЕСТІК СҰРАҚТАР1. AF түрінде қандай жалау белгіленеді?A. ауыстырудыңкөмекшіжалауыB. жұптаужалауыC. ауыстыружалауыD. нөлдікжалауE. белгіжалауы2. CF түріндеқандайжалаубелгіленеді?A. ауыстыружалауыВ. жұптаужалауыС. ауыстырудыңкөмекшіжалауыD. нөлдікжалауE. белгіжалауы3. CR0, CR1, CR2, CR3, CR4 регистрларықандайрегистртүрлерінежатады?А. Басқару регистрларыВ. Сегментті регистрларС. Жалпы мақсаттағы регистрларD. Жадты басқару регистрларыE. Тексерурегистрлары4. CR0, CR1, CR2, CR3, CR4 түріндеқандайрегистрларбелгіленеді?А. БасқарурегистрларыВ. MMX-кеңдігіндегібүтінсандықрегистрларС. Қалқымалынүктелі XMM-кеңдігіндегірегистрларD. Сопроцессор регистріE. Жадты басқару регистрлары5. CS, DS, SS, ES регистрлары қандай регистр түрлеріне жатады?А. Сегментті регистрларB. Жалпы мақсаттағы регистрларC. Басқару регистрларыD. Жадты басқару регистрларыE. Тексеру регистрлары6. D триггерA. кіріс жағдайын сақтап, оны шығысқа бередіB. Ең қарапайым триггерC. Басқарылуы ең қиын триггерD. Ең аз кездесетін триггерE. Сирек кездесетін триггер7. DRтүрінде қандай регистр белгіленеді?A. тексеру регистріB. жалаулар регистріC. командалар нұсқаушысының регистріD. жадтардың облыс типтерінің регистріE. машинадан тәуелді регистр8. DR0, DR1, DR2, DR3, DR4, DR5, DR6, DR7 регистрлары қандай регистртүрлеріне жатады?A. Тексеру регистрларыB. Сегментті регистрларC. Басқару регистрларыD. Жадты басқару регистрларыE. Жалпы мақсаттағы регистрлар9. EFLAGS/FLAGS түрінде қандай регистр белгіленеді?A. жалаулар регистрі

83

B. командалар нұсқаушысының регистріC. тексеру регистріD. жадтардың облыс типтерінің регистріE. машинадан тәуелді регистр10. EIP/IP түрінде қандай регистр белгіленеді?A. командалар нұсқаушысының регистріB. жалаулар регистріC. тексеру регистріD. жадтардың облыс типтерінің регистріE. машинадан тәуелді регистр11. GDTR, IDTR, LDTR, TR регистрлары қандай регистр түрлеріне жатады?

A. Жадты басқару регистрларыB. Сегментті регистрларC. Басқару регистрларыD. Жалпы мақсаттағы регистрларE. Тексеру регистрлары12. GDTR, IDTR, LDTR, TR түрінде қандай регистрлар белгіленеді?A. Жадты басқару регистрларыB. MMX-кеңдігіндегі бүтін сандық регистрларC. Қалқымалы нүктелі XMM-кеңдігіндегі регистрларD. Басқару регистрларыE. Сопроцессор регистрі13. IF түрінде қандай жалау белгіленеді?A. кідіріс жалауыB. енгізу-шығарудың дәрежелендіру деңгейінің жалауыC. есептің енгізілу жалауыD. трассировка жалауыE. толу жалауы14. IOPL түрінде қандай жалау белгіленеді?A. енгізу-шығарудың дәрежелендіру деңгейінің жалауыB. толу жалауыC. есептің енгізілу жалауыD. трассировка жалауыE. кідіріс жалауы15. JK – триггерA. J-орнату кірісі және К-жою кірісі және есептік кірісіB. К-орнату кірісі және J-жою кірісіC. Тек есептік кірісD. J-орнату кірісі және К-жою кірісіE. Тек инверстік кіріс16. MMX0, MMX1, MMX2, MMX3, MMX4, MMX5, MMX6, MMX7 түріндеқандай регистрлар белгіленеді?A. MMX-кеңдігіндегі бүтін сандық регистрларB. Сопроцессор регистріC. Қалқымалы нүктелі XMM-кеңдігіндегі регистрларD. Басқару регистрларыE. Жадты басқару регистрлары17. MMX-кеңдігіндегі бүтін сандық регистрлар қалай белгіленеді?A. MMX0, MMX1, MMX2, MMX3, MMX4, MMX5, MMX6, MMX7B. XMM0, XMM1, XMM2, XMM3, XMM4, XMM5, XMM6, XMM7C. CR0, CR1, CR2, CR3, CR4

84

D. GDTR, IDTR, LDTR, TRE. ST(0), ST(1), ST(2), ST(3), ST(4), ST(5), ST(6), ST(7)18. MSR түріндеқандайрегистрбелгіленеді?A. машинадантәуелдірегистрB. жалауларрегистріC. тексерурегистріD. жадтардыңоблыстиптерініңрегистріE. командаларнұсқаушысыныңрегистрі19. MTRR түріндеқандайрегистрбелгіленеді?A. жадтардыңоблыстиптерініңрегистріB. жалауларрегистріC. тексерурегистріD. командаларнұсқаушысыныңрегистріE. машинадантәуелдірегистр20. NT түріндеқандайжалаубелгіленеді?A. есептіңенгізілужалауыB. енгізу-шығарудыңдәрежелендірудеңгейініңжалауыC. толужалауыD. трассировкажалауыE. кідірісжалауы21. OF түріндеқандайжалаубелгіленеді?A. толужалауыB. енгізу-шығарудыңдәрежелендірудеңгейініңжалауыC. есептіңенгізілужалауыD. трассировкажалауыE. кідірісжалауы22. PF түріндеқандайжалаубелгіленеді?A. жұптаужалауыB. ауыстыружалауыC. ауыстырудыңкөмекшіжалауыD. нөлдікжалауE. белгіжалауы23. RS триггердің S кірісіA. ОрнатукірісіB. ЖоюкірісіC. АқпараттықемескірісіD. ЖалғызкірісіE. Таңдаурұқсаты24. RSтриггерлердеНЕМЕСЕ-ЕМЕСэлементіндегірұқсатсызкомбинацияболыптабылады:A. 11B. 1C. 10D. 111E. 025. RS-триггерA. ЕңқарапайымтриггерB. кірісжағдайынсақтап, онышығысқабередіC. БасқарылуыеңқиынтриггерD. ЕңазкездесетінтриггерE. Дұрысжауабыжоқ26. SF түріндеқандайжалаубелгіленеді?

85

A. белгіжалауыB. жұптаужалауыC. ауыстырудыңкөмекшіжалауыD. нөлдікжалауE. ауыстыружалауы27. ST(0), ST(1), ST(2), ST(3), ST(4), ST(5), ST(6),ST(7)түріндеқандайрегистрларбелгіленеді?A. СопроцессоррегистріB. MMX-кеңдігіндегібүтінсандықрегистрларC. Қалқымалынүктелі XMM-кеңдігіндегірегистрларD. БасқарурегистрларыE. Жадтыбасқарурегистрлары28. TF түріндеқандайжалаубелгіленеді?A. трассировкажалауыB. енгізу-шығарудыңдәрежелендірудеңгейініңжалауыC. есептіңенгізілужалауыD. толужалауыE. кідірісжалауы29. XMM0, XMM1, XMM2, XMM3, XMM4, XMM5, XMM6, XMM7түріндеқандайрегистрларбелгіленеді?A. Қалқымалынүктелі XMM-кеңдігіндегірегистрларB. MMX-кеңдігіндегібүтінсандықрегистрларC. СопроцессоррегистріD. БасқарурегистрларыE. Жадтыбасқарурегистрлары30. ZF түріндеқандайжалаубелгіленеді?A. нөлдікжалауB. жұптаужалауыC. ауыстырудыңкөмекшіжалауыD. ауыстыружалауыE. белгіжалауы31. Ақпараттыпараллельжазып, тізбектепоқитынрегистрқалайаталады?A. параллель-тізбектікB. параллельC. тізбектік-параллельD. тізбектікE. әмбебап32. Ақпараттыпараллельоқыпжазатынрегистрқалайаталады?A. параллельB. тізбектікC. тізбектік-параллельD. параллель-тізбектікE. әмбебап33. Ақпараттыпараллель-тізбектепжазып, параллель-тізбектепоқитынрегистрқалайаталады?A. әмбебапB. параллельC. тізбектік-параллельD. параллель-тізбектікE. тізбектік34. Ақпараттытізбектепжазатынжәнеоқитынрегистрлерқалайаталады?A. тізбектік

86

B. параллельC. тізбектік-параллельD. параллель-тізбектікE. әмбебап35. Ақпараттытізбектепжазып, параллельоқитынрегистрқалайаталады?A. тізбектік-параллельB. параллельC. тізбектікD. параллель-тізбектікE. әмбебап36. Асинхрондыжәнесинхрондыесептегіштерқайтопталуғажатады?A. кірусигналыныңуақытыбойыншаB. есептеужүйесініңнегізібойыншаC. есепбағытыбойыншаD. элементтікбазабойыншаE. разрядтықауыстырудыұйымдастыруәдісібойынша37. Ауыстыружалауықалайбелгіленеді?A. CFB. PFC. AFD. ZFE. SF38. Ауыстырудыңкөмекшіжалауықалайбелгіленеді?A. AFB. PFC. CFD. ZFE. SF39. Базалықрегистрқалайбелгіленеді?A. EBX/BXB. EAX/AXC. ECX/CXD. EDX/DXE. EBP/BP40. Басқарурегистрларықалайбелгіленеді?A. CR0, CR1, CR2, CR3, CR4B. XMM0, XMM1, XMM2, XMM3, XMM4, XMM5, XMM6, XMM7C. MMX0, MMX1, MMX2, MMX3, MMX4, MMX5, MMX6, MMX7D. GDTR, IDTR, LDTR, TRE. ST(0), ST(1), ST(2), ST(3), ST(4), ST(5), ST(6), ST(7)41. Басқарылуыеңқиынтриггер?A. JK-триггерB. RS-триггерC. D-триггерD. Т-триггерE. TM-триггер42. Бастамаиндексініңрегистріқалайбелгіленеді?A. ESI/SIB. EDI/DIC. ECX/CXD. EDX/DXE. ESP/SP

87

43. Белгіжалауықалайбелгіленеді?A. SFB. PFC. AFD. ZFE. CF44. Демультиплексоркілттерінқандайқұрылғыныңшығыстарыбасқарады?

A. дешифраторB. регистрC. шифраторD. мультиплексорE. триггер45. Деректеррегистріқалайбелгіленеді?A. EDX/DXB. EBX/BXC. ECX/CXD. EAX/AXE. EBP/BP46. Деректерсегментініңрегистріқалайбелгіленеді?A. DSB. SSC. ESD. CSE. FS47. Деректерсегментініңрегистріқалайбелгіленеді?A. DSB. SSC. ESD. CSE. FS48. Деректердіңқосымшасегментрегистріқалайбелгіленеді?A. ESB. SSC. DSD. CSE. FS49. Деректердіңқосымшасегментрегистріқалайбелгіленеді?A. ESB. SSC. DSD. CSE. FS50. Дешифраторқандайэлменеттерденқұрылады?A. ЖӘНЕнемесеЖӘНЕ-ЕМЕСB. НЕМЕСЕC. НЕМЕСЕ, НЕМЕСЕ-ЕМЕСD. ЖӘНЕ, НЕМЕСЕE. ЕМЕС51. Дизъюнкторбұл -…A. Текқанасондаегербарлықкірістерінделогикалық 0 болғандашығысындасигнал 0болатынцифрлықұрылғы

88

B. Текқанасондаегербарлықкірістерінделогикалық 1 болғандашығысындасигнал 1болатынцифрлықұрылғыC. Текқанасондаегербарлықкірістерінделогикалық 1 болғандашығысындасигнал 0болатынцифрлықұрылғыD. Текқанасондаегербарлықкірістерінделогикалық 0 болғандашығысындасигнал 1болатынцифрлықұрылғыE. Текқанасондаегербарлықкірістерінделогикалық 1 болғандашығысындасигнал 2болатынцифрлықұрылғы52. Дизъюнкция дегенімізA. Логикалық қосуB. Логикалық терістеуC. Логикалық көбейтуD. әртүрлі мәнE. Пирс бағдары53. Егер дешифратордың шығыстар саны 64 болса, онда кіріс кодкомбинациясы қанша разрядты болады?A. 6B. 5C. 7D. 32E. 154. Егер ЖӘНЕ-ЕМЕС элементінің бірінші және екінші кірістеріне бірлерберілсе, онда шығысында:A. 0B. 2C. 1D. 3E. 455. Егер логикалық элемент ЕМЕС-тің кірісне бір берсек онда шығысында:

A. 0B. 1C. 2D. 3E. 456. Егер НЕМЕСЕ-ЕМЕС элементінің бірінші және екінші кірістеріне нольберілсе, онда шығысында:A. 1B. 0C. 2D. 3E. 457. Екі орнықты жағдайға ие құрылғыA. ТриггерB. МультиплексорC. ДешифраторD. СчетчикE. Регистр58. Екілік және екілік емес есептегіштер қай топталуға жатады?A. есептеу жүйесінің негізі бойыншаB. есеп бағыты бойыншаC. кіру сигналының уақыты бойынша

89

D. элементтік база бойыншаE. разрядтық ауыстыруды ұйымдастыру әдісі бойынша59. Енгізу-шығарудың дәрежелендіру деңгейінің жалауы қалай белгіленеді?

A. IOPLB. OFC. NTD. TFE. IF60. Еңкөпкездесетінтриггер?A. D-триггерB. JK-триггерC. RS-триггерD. Т-триггерE. TM-триггер61. Еңқарапайымтриггерол?A. RS-триггерB. JK-триггерC. D-триггерD. Т-триггерE. TM-триггер62. Есептегішрегистрқалайбелгіленеді?A. ECX/CXB. EBX/BXC. EAX/AXD. EDX/DXE. EBP/BP63. Есептіңенгізілужалауықалайбелгіленеді?A. NTB. IOPLC. OFD. TFE. IF64. Жадтардыңоблыстиптерініңрегистріқалайбелгіленеді?A. MTRRB. EFLAGS/FLAGSC. DRD. EIP/IPE. MSR65. Жадтыбасқарурегистрларықалайбелгіленеді?A. GDTR, IDTR, LDTR, TRB. XMM0, XMM1, XMM2, XMM3, XMM4, XMM5, XMM6, XMM7C. CR0, CR1, CR2, CR3, CR4D. MMX0, MMX1, MMX2, MMX3, MMX4, MMX5, MMX6, MMX7E. ST(0), ST(1), ST(2), ST(3), ST(4), ST(5), ST(6), ST(7)66. ЖадыұяшықтарынадресациялауғаарналғанқұрылғыA. ДешифраторB. МультиплексорC. ТриггерD. СчетчикE. Регистр67. Жалауларрегистріқалайбелгіленеді?

90

A. EFLAGS/FLAGSB. EIP/IPC. DRD. MTRRE. MSR68. ЖаңартужалауықалайбелгіленедіA. RFB. VMC. ACD. VIFE. VIP69. ЖӘНЕэлементібұл – …A. КірістерініңбәрінебірлеркелгендеғанашығысындабіршығаратынлогикалықсхемаB. КірістерініңбәрінебірлеркелгендеғанашығысынданольшығаратынлогикалықсхемC. КірістерініңбәріненолькелгендеғанашығысындабіршығаратынлогикалықсхемаD. КірістерініңбәрінебірлеркелгендеғанашығысындаекішығаратынлогикалықсхемаE. Кірістерініңбәрінебірлеркелгендеғанашығысындаүшшығаратынлогикалықсхема70. Жұптаужалауықалайбелгіленеді?A. PFB. CFC. AFD. ZFE. SF71. ИнверсиядегенімізA. ЛогикалықтерістеуB. ЛогикалыққосуC. ЛогикалықкөбейтуD. әртүрлімәнE. Пирсбағдары72. Инверторбұл –A. Логикалық элемент (НЕ)B. Логикалықэлемент (ЖӘНЕ-ЕМЕС)C. Логикалықэлемент(НЕМЕСЕ-ЕМЕС)D. Логикалық элемент (ЖӘНЕ)E. Логикалық элемент (НЕМЕСЕ)73. Инвертордың қанша кірісі бар?A. 1B. 4C. 5D. 3E. 274. Инвертордың қанша шығысы бар?A. 1B. 5C. 3D. 2E. 475. Инвертордың қарапайым логикалық функциясыA. Кіріс сигналының деңгейін керіге алмастыруB. Сигналды күшейтуC. Сигналды бұрмалауD. Сигналды графикалық ақпаратқа айналдыру

91

E. Сигналды төмендету76. Какой регистр обозначается как EDI/DI?A. Қабылдауыш индексінің регистріB. Деректер регистріC. Бастама индексінің регистріD. Еспептегіш регистрE. Регистр-Аккумулятор77. Кідіріс жалауы қалай белгіленеді?A. IFB. IOPLC. NTD. TFE. OF78. Кіріс сигналын шығыс сигналы терістейтін цифрлы құрылғыA. ИнверторB. ДизъюнкторC. КонъюнкторD. МультиплексорE. Дешифратор79. Код сегменті регистрінің белгіленуі қайсы?A. CSB. SSC. ESD. DSE. FS80. Код сегментінің регистрі қалай белгіленеді?A. CSB. SSC. ESD. DSE. FS81. Командалар нұсқаушысының регистрі қалай белгіленеді?A. EIP/IPB. EFLAGS/FLAGSC. DRD. MTRRE. MSR82. Коммутацияға арналған құрылғыны атаңызA. МультиплексорB. ТриггерC. СанағышD. ДешифраторE. Регистр83. Конъюнктор бұл -…A. Тек қана сонда егер барлық кірістерінде логикалық 1 болғанда шығысында сигнал 1болатын цифрлы құрылғыB. Тек қана сонда егер барлық кірістерінде логикалық 0 болғанда шығысында сигнал 0болатын цифрлы құрылғыC. Тек қана сонда егер барлық кірістерінде логикалық 1 болғанда шығысында сигнал 0болатын цифрлы құрылғыD. Тек қана сонда егер барлық кірістерінде логикалық 0 болғанда шығысында сигнал 1болатын цифрлы құрылғы

92

E. Тек қана сонда егер барлық кірістерінде логикалық 1 болғанда шығысында сигнал 2болатын цифрлы құрылғы84. Көрсетілген логикалық элменеттердің қасысы тек бір ғана кіріс жәнешығыстан тұрады?A. ЕМЕСB. ЖӘНЕC. НЕМЕСЕD. НЕМЕСЕ-ЕМЕСE. ЖӘНЕ-ЕМЕС85. Қабылдауышиндексініңрегистріқалайбелгіленеді?A. EDI/DIB. EBX/BXC. ECX/CXD. EDX/DXE. ESP/SP86. Әрбір ондық разряд цикл периоды N=10 болатын екілік есептегіш болыптабылатын есептегіш? A. ондықB. азайтқышC. реверсивтіD. қосқышE. сақиналы87. Қай есептегіште кезекті импульстың кіріске кіруі есептегіштегі екіліксанның бірге артуын болдырады?A. ҚосқышB. азайтқышC. реверсивтіD. ондықE. сақиналы88. Кезекті импульстың кіріске кіруі есептегіштегі екілік санның бірге артуынболдыратын есептегіш?A. қосқышB. азайтқышC. реверсивтіD. ондықE. сақиналы89. Қай есептегіште кезекті импульстың кіріске кіруі есептегіштегі екіліксанның бірге кемуін болдырады?A. азайтқышB. қосқышC. реверсивтіD. ондықE. сақиналы90. Кезекті импульстың кіріске кіруі есептегіштегі екілік санның бірге кемуінболдыратын есептегіш?A. азайтқышB. қосқышC. реверсивтіD. ондықE. сақиналы91. Қай есептегіштің жұмысында қосу режимінінен азайту режиміне жәнекерісінше ауысу жүреді?A. реверсивті

93

B. азайтқышC. қосқышD. ондықE. сақиналы92. Жұмысында қосу режимінінен азайту режиміне және керісінше ауысужүретін есептегіш?A. реверсивтіB. азайтқышC. қосқышD. ондықE. сақиналы93. Қай триггердің сигналдары кіріске берілген мезеттен бастап оныңжұмысына әсер етеді?A. синхронды триггерB. біртактілі(однотактный)C. көптактілі(многотактный)D. асинхронды триггерE. екісатылы94. Қалқымалы нүктелі XMM-кеңдігіндегі регистрлар қалай белгіленеді?A. XMM0, XMM1, XMM2, XMM3, XMM4, XMM5, XMM6, XMM7B. CR0, CR1, CR2, CR3, CR4C. MMX0, MMX1, MMX2, MMX3, MMX4, MMX5, MMX6, MMX7D. GDTR, IDTR, LDTR, TRE. ST(0), ST(1), ST(2), ST(3), ST(4), ST(5), ST(6), ST(7)95. Қандай регистр CS түрінде белгіленеді?A. код сегментінің регистріB. стек сегментінің регистріC. деректер сегментінің регистріD. деректер сегментінің қосымша регистріE. командалар нұсқаушысының регистрі96. Қандай регистр DS түрінде белгіленеді?A. деректер сегментінің регистріB. стек сегментінің регистріC. деректер сегментінің қосымша регистріD. код сегментінің регистріE. командалар нұсқаушысының регистрі97. Қандай регистр ES түрінде белгіленеді?A. деректер сегментінің қосымша регистріB. стек сегментінің регистріC. деректер сегментінің регистріD. код сегментінің регистріE. командалар нұсқаушысының регистрі98. Қандай регистр SS түрінде белгіленеді?A. стек сегментінің регистріB. деректер сегментінің қосымша регистріC. деректер сегментінің регистріD. код сегментінің регистріE. командалар нұсқаушысының регистрі99. Қандай есептегіш жоғарғы разрядтан ығысқан ақпарат төменгі разрядқаенгізілетін ығысу регистрі түрінде құрылады?A. сақиналыB. азайтқыш

94

C. реверсивтіD. ондықE. қосқыш100. Қандай есептеуіштер есеп бағыты бойынша топталады?A. қосқыш, азайтқыш, реверсивтіB. екілік, екілік емесC. асинхронды, синхрондыD. тізбектей ауыстыру, параллель ауыстыру, аралас (топтық) ауыстыруE. ЖӘНЕ-ЕМЕС және НЕМЕСЕ-ЕМЕС элементтерінде құрылған101. Қандай есептеуіштер есеп бағыты бойынша топталады?A. қосқыш, азайтқыш, реверсивтіB. екілік, екілік емесC. асихронды, синхрондыD. тізбектей ауыстыру, параллель ауыстыру, аралас (топтық) ауыстыруE. ЖӘНЕ-ЕМЕС және НЕМЕСЕ-ЕМЕС элементтерінде құрылған102. Қандай есептеуіштер есептеу жүйесінің негізі бойынша топталады?A. екілік, екілік емесB. қосқыш, азайтқыш, реверсивтіC. асинхронды, синхрондыD. тізбектей ауыстыру, параллель ауыстыру, аралас (топтық) ауыстыруE. ЖӘНЕ-ЕМЕС және НЕМЕСЕ-ЕМЕС элементтерінде құрылған103. Қандай есептеуіштер кіру сигналының уақыты бойынша топталады?A. асинхронды, синхрондыB. екілік, екілік емесC. қосқыш, азайтқыш, реверсивтіD. тізбектей ауыстыру, параллель ауыстыру, аралас (топтық) ауыстыруE. ЖӘНЕ-ЕМЕС және НЕМЕСЕ-ЕМЕС элементтерінде құрылған104. Қандай есептеуіштер разрядтық ауыстыруды ұйымдастыру әдісі бойыншатопталады?A. тізбектей ауыстыру, параллель ауыстыру, аралас (топтық) ауыстыруB. екілік, екілік емесC. асинхронды, синхрондыD. қосқыш, азайтқыш, реверсивтіE. ЖӘНЕ-ЕМЕС және НЕМЕСЕ-ЕМЕС элементтерінде құрылған105. Қандай жағдайда логикалық элемент ЖӘНЕ-ЕМЕС шығысындалогикалық ноль шығарадыA. Оның барлық кірістерінде ноль болғандаB. Оның барлық кірістерінде нольдер және бірлер саны бірдей болғандаC. Оның барлық кірістерінде бір болғандаD. Оның барлық кірістерінде нольдер бірлермен кезектескендеE. Оның барлық кірістерінде нольдер бірлермен кезектескенде106. Қандай жағдайда логикалық элемент НЕМЕСЕ шығысында логикалықноль шығарадыA. Оның барлық кірістерінде ноль болғандаB. Оның барлық кірістерінде нольдер және бірлер саны бірдей болғандаC. Оның барлық кірістерінде бір болғандаD. Оның барлық кірістерінде нольдер бірлермен кезектескендеE. Оның барлық кірістерінде нольдер мен бірлер саны жұп болғанда107. Қандай жағдайда логикалық элемент НЕМЕСЕ-ЕМЕС шығысындалогикалық бір шығарадыA. Оның барлық кірістерінде нольдер берілгендеB. Оның барлық кірістерінде нольдер және бірлер саны бірдей болғанда

95

C. Оның барлық кірістерінде бір болғандаD. Оның барлық кірістерінде нольдер мен бірлер саны жұп болғандаE. Оның барлық кірістерінде бірлер саны жұп болғанда108. Қандай құрылғы негізінде жады элменеттері жобаланады?A. РегистрB. ТриггерC. СанағышD. МультиплексорE. Дешифратор109. Қандай логикалық элемент оң кірістен теріс шығыс және керсінше теріскірістен оң шығысшығарадыA. ЕМЕСB. ЖӘНЕC. НЕМЕСЕD. НЕМЕСЕ-ЕМЕСE. ЖӘНЕ-ЕМЕС110. Қандай регистлер тізбектік-параллель деп аталады?A. Ақпаратты тізбектеп жазып, параллель оқитын регистрB. Ақпаратты параллель оқып жазатын регистрC. Ақпаратты тізбектеп жазатын және оқитын регистрлерD. Ақпаратты параллель жазып, тізбектеп оқитын регистрE. Ақпаратты параллель-тізбектеп жазып, параллель-тізбектеп оқитын регистр111. Қандай регистр EAX/AX болып белгіленеді?A. Регистр-АккумуляторB. Стек кадры қорының нұсқаушы регистріC. Бастама индексінің регистріD. Еспептегіш регистрE. Деректер регистрі112. Қандай регистр EBP/BP болып белгіленеді?A. Стек кадры қорының нұсқаушы регистріB. Деректер регистріC. Бастама индексінің регистріD. Еспептегіш регистрE. Регистр-Аккумулятор113. Қандай регистр EBX/BX болып белгіленеді?A. Базалық РегистрB. Стек кадры қорының нұсқаушы регистріC. Бастама индексінің регистріD. Еспептегіш регистрE. Регистр-Аккумулятор114. Қандай регистр ECX/CX болып белгіленеді?A. Еспептегіш регистрB. Стек кадры қорының нұсқаушы регистріC. Бастама индексінің регистріD. Деректер регистріE. Регистр-Аккумулятор115. Қандай регистр EDX/DX болып белгіленеді?A. Деректер регистріB. Стек кадры қорының нұсқаушы регистріC. Бастама индексінің регистріD. Еспептегіш регистрE. Регистр-Аккумулятор

96

116. Қандай регистр ESI/SI болып белгіленеді?A. Бастама индексінің регистріB. Стек кадры қорының нұсқаушы регистріC. Деректер регистріD. Еспептегіш регистрE. Регистр-Аккумулятор117. Қандай регистр ESP/SP болып белгіленеді?A. Стек нұсқаушы регистрB. Қабылдауыш индексінің регистріC. Деректер регистріD. Еспептегіш регистрE. Регистр-Аккумулятор118. Қандай регистрлер әмбебеп деп аталады?A. Ақпаратты параллель-тізбектеп жазып, параллель-тізбектеп оқитын регистрB. Ақпаратты параллель оқып жазатын регистрC. Ақпаратты тізбектеп жазып, параллель оқитын регистрD. Ақпаратты параллель жазып, тізбектеп оқитын регистрE. Ақпаратты тізбектеп жазатын және оқитын регистрлер119. Қандай регистрлер параллель деп аталады?A. Ақпаратты параллель оқып жазатын регистрB. Ақпаратты тізбектеп жазатын және оқитын регистрлерC. Ақпаратты тізбектеп жазып, параллель оқитын регистрD. Ақпаратты параллель жазып, тізбектеп оқитын регистрE. Ақпаратты параллель-тізбектеп жазып, параллель-тізбектеп оқитын регистр120. Қандай регистрлер параллель-тізбектік деп аталды?A. Ақпаратты параллель жазып, тізбектеп оқитын регистрB. Ақпаратты параллель оқып жазатын регистрC. Ақпаратты тізбектеп жазып, параллель оқитын регистрD. Ақпаратты тізбектеп жазатын және оқитын регистрлерE. Ақпаратты параллель-тізбектеп жазып, параллель-тізбектеп оқитын регистр121. Қандай регистрлер тізбектік деп аталады?A. Ақпаратты тізбектеп жазатын және оқитын регистрлерB. Ақпаратты параллель оқып жазатын регистрC. Ақпаратты тізбектеп жазып, параллель оқитын регистрD. Ақпаратты параллель жазып, тізбектеп оқитын регистрE. Ақпаратты параллель-тізбектеп жазып, параллель-тізбектеп оқитын регистр122. Қандай триггер кіріс жағдайын сақтап, оны шығысқа береді?A. D триггерB. RS триггерC. M триггерD. JK триггерE. Ттриггер123. Қандайэлементхалықаралықжүйеде AND болыпбелгіленеді?A. ЖӘНЕB. ЕМЕСC. НЕМЕСЕD. НЕМЕСЕ-ЕМЕСE. ЖӘНЕ-ЕМЕС124. Қандайэлементхалықаралықжүйеде NOТболыпбелгіленеді?A. ЕМЕСB. ЖӘНЕC. НЕМЕСЕ

97

D. НЕМЕСЕ-ЕМЕСE. ЖӘНЕ-ЕМЕС125. Қандайэлементхалықаралықжүйеде OR болыпбелгіленеді?A. НЕМЕСЕB. ЖӘНЕC. ЕМЕСD. НЕМЕСЕ-ЕМЕСE. ЖӘНЕ-ЕМЕС126. Қосқыш, азайтқыш, реверсивтіесептегіштерқайтопталуғажатады?A. есепбағытыбойыншаB. есептеужүйесініңнегізібойыншаC. кірусигналыныңуақытыбойыншаD. элементтікбазабойыншаE. разрядтықауыстырудыұйымдастыруәдісібойынша127. Логикалықбіргесәйкескернеуқаншавольт?A. 1B. 4C. 5D. 3E. 2128. Логикалықнольгесәйкескернеуқаншавольт?A. 0,4B. 4C. 1D. 2,4E. 2129. Логикалықэлементдегенімізбұл -…A. АқпараттыцифрлыформадаөңдеугеарналғанқұрылғыB. АқпараттықорғауқұрылғысыC. АқпараттысақтаужәнетаратуқұрылғысыD. МатематикалықамалдардышешуалгоритміE. Шифратор130. Машинадан тәуелді регистр қалай белгіленеді?A. MSRB. EFLAGS/FLAGSC. DRD. MTRRE. EIP/IP131. НЕМЕСЕ функциясын келесідей тұжырымдауға боладыA. Шығысында бір болады, тек қана сонда егер кірістердің біреуінде бір болсаB. Шығысында бір болады, тек қана сонда егер кірістердің бәрінде нольдер болғандаC. Шығысында бір болады, тек қана сонда егер кірістерде екі немесе одан көп бірлерболғандаD. Шығысында ноль болады, тек қана сонда егер кірістердің біреуінде бір болсаE. Шығысында ноль болады, тек қана сонда егер кірістерде нольдер саны жұп болса132. НЕМЕСЕэлементібұл – …A. КірістерініңбәріненольберілгендешығысынданольшығатынлогикалықсхемаB. КірістерініңбәрінебірлеркелгендеғанашығысынданольшығаратынлогикалықсхемаC. КірістерініңбәрінебірлеркелгендеғанашығысындабіршығаратынлогикалықсхемаD. КірістерініңбәрінебірлеркелгендеғанашығысындаекішығаратынлогикалықсхемаE. Кірістерініңбәрінебірлеркелгендеғанашығысындаүшшығаратынлогикалықсхема133. Нөлдікжалауқалайбелгіленеді?

98

A. ZFB. PFC. AFD. CFE. SF134. Регистр-аккумуляторқалайбелгіленеді?A. EAX/AXB. EBX/BXC. ECX/CXD. EDX/DXE. EBP/BP135. Скірісіболғанжағдайдатриггерқалайаталады?A. синхрондыB. асинхрондыC. синхрондалғанD. асинхрондалғанE. статикалық136. Скірісіболмағанжағдайдатриггерқалайаталады?A. асинхрондыB. синхрондыC. синхрондалғанD. асинхрондалғанE. статикалық137. СанағыштарқандайтриггерлерденжасаладыA. тек қана Т триггер немесе JK триггерB. RS триггерC. M триггерD. асинхронды триггерE. D триггер138. Сопроцессор регистрлары қалай белгіленеді?A. ST(0), ST(1), ST(2), ST(3), ST(4), ST(5), ST(6), ST(7)B. XMM0, XMM1, XMM2, XMM3, XMM4, XMM5, XMM6, XMM7C. CR0, CR1, CR2, CR3, CR4D. GDTR, IDTR, LDTR, TRE. MMX0, MMX1, MMX2, MMX3, MMX4, MMX5, MMX6, MMX7139. Стеккадрықорыныңнұсқаушысықалайбелгіленеді?A. EBP/BPB. ESI/SIC. EDI/DID. EDX/DXE. ESP/SP140. Стек нұсқаушы регистр қалай белгіленеді?A. ESP/SPB. EBX/BXC. ECX/CXD. EDX/DXE. EAX/AX141. Стексегментініңрегистріқалайбелгіленеді?A. SSB. DSC. ESD. CS

99

E. FS142. Нұсқалардың ішіндегі стек сегменті регистрінің белгіленуі?A. SSB. DSC. ESD. CSE. FS143. Тек қана сонда егер барлық кірістерінде логикалық 0 болғанда шығысындасигнал 0 болатын цифрлы құрылғы:A. ДизъюнкторB. КонъюнкторC. ИнверторD. МультиплексорE. Дешифратор144. Тек қана сонда егер барлық кірістерінде логикалық 1 болғанда шығысындасигнал 1 болатын цифрлы құрылғы:A. КонъюнкторB. ДизъюнкторC. ИнверторD. МультиплексорE. Дешифратор145. Тексерурегистріқалайбелгіленеді?A. DRB. EFLAGS/FLAGSC. EIP/IPD. MTRRE. MSR146. Тізбектей ауыстыру, параллель ауыстыру, аралас (топтық) ауыстыруесептегіштері қайтопталуға жатады?A. разрядтық ауыстыруды ұйымдастыруB. әдісі бойынша есептеу жүйесінің негізі бойыншаC. кіру сигналының уақыты бойыншаD. элементтік база бойыншаE. есепбағытыбойынша147. ТолужалауықалайбелгіленедіA. OFB. IOPLC. NTD. TFE. IF148. Толу трассировкасының жалауы қалай белгіленеді?A. TFB. IOPLC. NTD. OFE. IF149. Триггерқұрылғысының 1 жағдайындағыбөлеккірістіқалайбелгілейді?A. SB. JC. TD. DE. R

100

150. Триггердегенімізне?A. ЕкіорнықтыжағдайғаиеқұрылғыB. бірнешекірістердентекбірғанакірістішығысқақосуғаарналғанқұрылғыC. кірісномерінанықтайтынқұрылғыD. екіліккодтыунарлыкодқаайналдыруқұрылғысыE. логикалықфункцияболыптабылмайды151. Триггерқұрылғысының 0 жағдайындағыбөлеккірістіқалайбелгілейді?

A. RB. JC. TD. DE. S152. Триггердебасқарушы (синхрондаушы) кірістіқалайбелгілейді?A. CB. JC. TD. DE. K153. Триггердеесепшікірістіқалайбелгілейді?A. TB. JC. KD. DE. R154. Триггердеәмбебептриггерқұрылғысының 0 жағдайынқалайбелгілейді?

A. KB. JC. TD. DE. R155. Триггердеәмбебептриггерқұрылғысының 1 жағдайынқалайбелгілейді?

A. JB. KC. TD. DE. R156. Триггерде құрылғының ақпараттық кірісін осы кірістің логикалықдеңгейіне сай қалай белгілейді?A. DB. JC. TD. KE. R157. ТриггердіңкөптарағанүштүріA. RS триггер JK триггер D триггерB. JO триггер D триггер NO триггерC. S триггер JK триггер JO триггерD. QK триггер RS триггер D триггерE. JK триггер RS триггер QK триггер

101

158. Триггердіңқандайкірісі C символыменбелгіленеді?A. басқарушы (синхрондаушы) кірісB. триггердіңқұрылғысыныңақпараттықкірісіносыкірістіңлогикалықдеңгейінесайкірісі

C. әмбебептриггерқұрылғысының 0 жағдайындағыкірісіD. әмбебептриггерқұрылғысының 1 жағдайындағыкірісіE. есепші(счетный) кіріс159. Триггердіңқандайкірісі D символыменбелгіленеді?A. триггердіңқұрылғысыныңақпараттықкірісіносыкірістіңлогикалықдеңгейінесайB. кірісіқұрылғының 0 жағдайындағыбөлеккірісіC. әмбебептриггерқұрылғысының 0 жағдайындағыкірісіD. әмбебептриггерқұрылғысының 1 жағдайындағыкірісіE. есепші(счетный) кіріс160. Триггердіңқандайкірісі J символыменбелгіленеді?A. әмбебептриггерқұрылғысының 1 жағдайындағыкірісіB. құрылғының 0 жағдайындағыбөлеккірісіC. әмбебептриггерқұрылғысының 0 жағдайындағыкірісіD. құрылғының 1 жағдайындағыбөлеккірісіE. есепші(счетный) кіріс161. Триггердіңқандайкірісі K символыменбелгіленеді?A. әмбебептриггерқұрылғысының 0 жағдайындағыкірісіB. құрылғының 1 жағдайындағыбөлеккірісіC. құрылғының 0 жағдайындағыбөлеккірісіD. әмбебептриггерқұрылғысының 1 жағдайындағыкірісіE. есепші(счетный) кіріс162. K символыментриггердіңқайкірісібелгіленеді?A. әмбебептриггерқұрылғысының 0 жағдайындағыкірісіB. құрылғының 1 жағдайындағыбөлеккірісіC. құрылғының 0 жағдайындағыбөлеккірісіD. әмбебептриггерқұрылғысының 1 жағдайындағыкірісіE. есепші(счетный) кіріс163. Триггердіңқандайкірісі R символыменбелгіленеді?A. құрылғының 0 жағдайындағыбөлеккірісіB. құрылғының 1 жағдайындағыбөлеккірісіC. әмбебептриггерқұрылғысының 0 жағдайындағыкірісіD. әмбебептриггерқұрылғысының 1 жағдайындағыкірісіE. есепші(счетный) кіріс164. Триггердіңқандайкірісі S символыменбелгіленеді?A. құрылғының 1 жағдайындағыбөлеккірісіB. құрылғының 0 жағдайындағыбөлеккірісіC. әмбебептриггерқұрылғысының 0 жағдайындағыкірісіD. әмбебептриггерқұрылғысының 1 жағдайындағыкірісіE. әмбебептриггерқұрылғысының 1 жағдайындағыкірісі165. S символыментриггердіңқайкірісібелгіленеді?A. құрылғының 1 жағдайындағыбөлеккірісіB. құрылғының 0 жағдайындағыбөлеккірісіC. әмбебептриггерқұрылғысының 0 жағдайындағыкірісіD. әмбебептриггерқұрылғысының 1 жағдайындағыкірісіE. әмбебептриггерқұрылғысының 1 жағдайындағыкірісі166. Триггердіңқандайкірісі T символыменбелгіленеді?A. есепші(счетный) кірісB. құрылғының 0 жағдайындағыбөлеккірісі

102

C. әмбебептриггерқұрылғысының 0 жағдайындағыкірісіD. әмбебептриггерқұрылғысының 1 жағдайындағыкірісіE. құрылғының 1 жағдайындағыбөлеккірісі167. ХалықаралықжүйедеЕМЕСэлементіқалайбелгіленеді?A. NOТB. ORC. NANDD. ANDE. NOR168. ХалықаралықжүйедеЖӘНЕэлементіқалайбелгіленеді?A. ANDB. ORC. NANDD. NOТE. NOR169. ХалықаралықжүйедеНЕМЕСЕэлементіқалайбелгіленеді?A. ORB. ANDC. NANDD. NOТE. NOR170. ЦифрлысхемалардағытриггердіңнегізгіқызметіA. СхемажұмысыныңнәтижесінсақтауB. АлмастыруC. СхеманыжоюD. ЕкіліксигналдыөңдеуE. жою171. Шифраторқандайэлменеттерденқұрылады?A. НЕМЕСЕB. ЖӘНЕнемесеЖӘНЕ-ЕМЕСC. НЕМЕСЕ, НЕМЕСЕ-ЕМЕСD. ЖӘНЕ, НЕМЕСЕE. ЕМЕС172. ЭЕМ-нің қай функционалдық түйіні ақпараттың n-разрядты сөзін жазу,сақтау және оқуға арналған?A. регистрB. демультиплексорC. дешифраторD. триггерE. шифратор173. ЭЕМ-нің қай функционалдық түйіні бір m кірістен кірген n-разрядты кіріссигналын бір n-разрядты шығыс сигналына коммутациялауға арналған?A. мультиплексорB. регистрC. дешифраторD. триггерE. шифратор174. Бір m кірістен кірген n-разрядты кіріс сигналын бір n-разрядты шығыссигналына коммутациялауға арналған ЭЕМ-нің функционалдық түйіні?A. мультиплексорB. регистрC. дешифратор

103

D. триггерE. шифратор175. ЭЕМ-нің қай функционалдық түйіні бір кірістен кірген n-разрядтысигналды әрқайсысы n-разрядты болатын бір m шығыс арнасынакоммутациялайды?A. демультиплексорB. мультиплексорC. дешифраторD. триггерE. шифратор176. ЭЕМ-нің қай функционалдық түйіні екілік сандарды ондық сандарғаалмастырады?A. дешифраторB. регистрC. мультиплексорD. триггерE. шифратор177. ЭЕМ-нің қай функционалдық түйіні кірісіндегі сигналдардың көлемінесептеп, оларды n-разрядты екілік код түрінде шығаруға арналған?A. санағышB. регистрC. демультиплексорD. триггерE. шифратор178. ЭЕМ-нің қай функционалдық түйіні ондық сандарды екілік санақ жүйесінеауыстырады?A. шифраторB. дешифраторC. триггерD. регистрE. мультиплексор179. ЭЕМ-нің қай функционалдық түйінінде жад элементі, басқару схемасыжәне екі жағдайы: 0 және 1 болады?A. триггерB. регистрC. шифраторD. дешифраторE. мультиплексор180. Элементтің кірісінде қай деңгей болғанда басқа кіріс деңгейлеріне тәуелсіз,шығысындағы логикалық деңгейді анықтауға болады?A. актив логикалықB. пассив логикалықC. элементті логикалықD. әр элементтік логикалықE. бір мәнді логикалық

104

Әдебиеттер тізімі

1. Цилькер, Б.Я. Организация ЭВМ и систем: учебник для вузов / Б.Я. Цилькер, С.А.Орлов. – СПб.: Питер, 2006. – 668 с.

2. Таненбаум, Э. Архитектура компьютера / Э. Таненбаум. – СПб.: Питер, 2002, 2007.3. Гук, М. Аппаратные средства IBM PC: энциклопедия / М. Гук. – 3-е изд. – СПб.:

Питер, 2008. - 928 с.4. Хамахер, К. Организация ЭВМ / К. Хамахер, З. Вранешич, С. Заки.- 5-е изд. – СПб.:

Питер, 2003. - 848 с.5. Спиридонов, В.В. Проектирование структур АЛУ: учеб.пособие / В.В. Спиридонов.

– СПб.: СЗПИ, 1992. - 84 с.6. Копейкин, М.В. Управление ЭВМ: учеб.пособие / М.В. Копейкин, В.Я. Пашкин,

В.В. Спиридонов. - Л.: СЗПИ, 1988. - 84 с.7. Копейкин, М.В. Организация ЭВМ и систем: (память ЭВМ): учеб.по-собие / М.В.

Копейкин, В.В. Спиридонов, Е.О. Шумова. – СПб.: Изд-во СЗТУ, 2004. - 153 с.8. Каган, Б.М. Электронные вычислительные машины и системы: учеб.пособие для

вузов / Б.М. Каган. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 552 с.9. Организация ЭВМ и систем: метод.указ. к выполнению лаб. работ / сост.: М.В.

Копейкин, В.В. Спиридонов, Е.О. Шумова. – СПб.: Изд-во СЗТУ, 2005. - 35 с.10. Организация ЭВМ и систем: метод.указ. к выполнению курс. проекта / сост.: М.В.

Копейкин, В.В. Спиридонов, Е.О. Шумова. – СПб.: Изд-во СЗТУ, 2005. - 51 с.

Электронды ресурстардың мекен-жайы 1. http://www.ord.com.ru/files/org_evm1. http://www.ord.com.ru/files/org_evm2. http://www.gpntb.ru/win/windows/

Documents

МАЗМҰНЫrepository.enu.kz/bitstream/handle/data/11858/ЭЕМ-ді...3 КІРІСПЕ I-4004 микропроцессор шығару бойынша бірінші хабарламаны1971