MİKROPROSESSOR NƏDİR?NECƏ İŞLƏYİR?

Mikroprosessor nədir və necə çalışır?

Bu məqaləmizdə mikroprosessor və mikro komputerlərin nə demək olduğunu, mikroprosessorların təməlini nələrin meydana gətirdiyini, CPU-nu, BUS əlaqə yollarını, yaddaşı və Registerlərı sizlər üçün araşdırdıq.
Mikroprosessor, yaddaş və giriş-çıxış bloklarını saxlayan quruluşun ümumisinə mikrobilgisayar; CPU-nu saxlayan inteqral dövrə çipinə isə mikroprosessor deyilir. Əslində mikroprosessorlar ən sadə hallarıyla kompüterlərdir və 3 əsas hissədə araşdırılarlar.
► CPU (Mərkəzi Əməliyyat Bloku) (Central Processing Unit)
► Yaddaş (Memory)
► Avadanlıq (Giriş çıxış Bloku)
Biz də mikroprosessoru meydana gətirən bu 3 təməl quruluşu birlikdə araşdıraq.
 

CPU (Central Processing Unit) (Mərkəzi Əməliyyat Qurğusu(bloku))

► CPU, mikroprosessorların beyni olaraq bilinir və kompüterlərin dəyişik blokları arasındakı məlumat axışı və məlumat vəzifələrini yerinə gətirən qisimdir. Məlumat axışını CPU-un alt bloklarından idarə qisimi yerinə yetirər.

► Yaddaşdan oxunan əmrləri həll edir və əmr tərəfindən təyin olunan əməliyyatı yerinə yetirər.

► Məlumat prosesinin çoxu CPU içindəki ALU-da (hesab məntiq şöbəsində) həyata keçirilir.

► Ədədi arifmetik funksiyalar, məntiq əməliyyatlar və idarə etmə CPU-un əsas funksiyaları arasındadır.

► CPU-lar məlumatları müvəqqəti olaraq registerlərdə saxlayarlar. CPU içərisindəki registerlər 8,16,32, və ya 64 bitlik ola bilərlər.
 

► Yaddaşda olan program CPU'ya etməsini istədiyi əməliyyat üçün əmrlər verir. CPU isə bu program komandalarını (instruction), yaddaşdan tapıb çağırmaq (fetch) və hadisələri icra etməklə (execute) borcludur.

► CPU'lar ALU blokuna malikdir və bu bloklarına riyazi və məntiqi əməliyyatlar edərlər.

► Hər CPU program sayğacına (instruction pointer, flags) malikdir və bu sayğac var olan vəzifə yerinə gətirilincə dövrəyə girər və özünü bir artıraraq bir sonrakı əmrin ünvanını göstərir.
 

► Bu program sayğacının məzmunu adres yolları üzərində istənilən əmri oxuyacaq, tapacaq və çağıracaq şəkildədir.

► CPU içərisində deşifrator (instruction decoder) bloku mövcuddur. Bu blok CPU'ya gələn əmrin mənasını şərh edərək bir növ Lüğət vəzifəsi görər. Əmrin mənasını görə idarə etmə  siqnalları istehsal edir.

                                               Yaddaş (Memory)
► Proqramların təlimatları və məlumatların ilk olaraq yükləndiyi yer Yaddaşdır. Proqram əmrləri və məlumatlar burada gizlənərək əsas alınır.
► CPUin birbaşa çatdığı bloklara(qurğulara) yaddaş adı verilir. Bu səbəblə əksəriyyətlə yaddaş elementi olaraq bilinən harddisk əslində yaddaş elementi deyil təchizatın  yəni ətraf elminin bir elementidir.
 

► CPU-unn çatdığı əsas yaddaş elementləri RAM və ROM-dur.

► RAM (Random Access Memory), müvəqqəti daxili  yaddaş deməkdir və programlar çalışarkən kompüter tərəfindən müvəqqəti Yaddaşdır. Kompüterin bağlanması vəziyyətindəki buradakı məlumatlar itər.

► ROM (Read Only Memory) isə yalnız oxuna bilər yaddaş deməkdir. ROM-daki məlumat davamlıdır və hər hansı bir enerjinin kəsilməsi ilə  məlumat itməz. ROM-a nümunə olaraq BIOSu verə bilərik. PClərin ilk çalışdığı program budur.

                                       BUS (Bağlantı Yolları)

► CPUin yaddaş və giriş / çıxış cihazlarına əlaqələrini və kompüterdəki bir məlumatın bir yerdən başqa bir yerə daşınmasını təmin edər. Hər kompüter ünvan, data və nəzarət BUS olmaqla 3 növ BUS'a malikdir.
 

►Adress BUS (Ünvan yolu)

► Hədəf və qaynaq məlumatların ünvanlarını daşıyarlar.

► Adress busu genişliyi sistemin maksimum yaddaş tutumunu təyin edər. Məsələn adress busu 16 bit olan bir mikroişlemciler max yaddaş 64 kilobayttır. Adress yolunun genişliyindən  eyni anda birdən çox əməliyyatın bir arada edilməsidir. Məsələn adress yolunun eni 8 bit olsa 256 ədəd ünvana çatdırıla bilər.İntel'in 8086 prosessorunu bu genişlik 20 bit iken, Pentium II'de 36 bitə qədər gedər.

► Adress yolu genişləndikcə prosessor daha çox RAM istifadə edər və buda performansın artmasına səbəb olur.

► Adress BUS-lar tək istiqamətlidirlər.

► Prosessorun xəbərləşməyi planlaşdırdığı yaddaş ünvanını təyin etmədə vəzifə alır.

►Data BUS (Data Yolu)

► Mikroprosessor tərəfindən yaddaşa və ya çıxış vahidlərinə məlumat göndərməkdə yada yaddaşdan ya da daxil vahidlərindən yaddaşa məlumatların alınmadan istifadə edilərlər.

► Məlumat daşıyarlar və bu məlumatlar deşifrator ya da data ola bilər.

► Məlumat yolunun eni kompüterin performansını çox təsir edər. Eyni zamanda məlumatların oxuma qabiliyyətinin sürətini də artırar. Məsələn İntelin mikroprosessorlarında məlumatların yolunun genişliyi 8085 modellərdə 8 bit, PENTIUM'larda isə 64 bitdir.

► Bir-birinə paralel olan xəttlərdən ibarət rabitə kanalları olaraq təyin oluna bilər.

► Məlumat yolları iki yönlüdür.
 

►Kontrol BUS (Kontrol Yolu)

► Yol üzərindəki bir ünvanın yaddaş ünvanı mi yoxsa daxil çıxış bloklarından biri mi olduğunu kontrol BUS yəni idarə yolu müəyyən edir.

► Oxuma və yazma siqnallarını təmin etmək üçün istifadə edilər. CPUin input output və ya yaddaşa məlumat göndərməkmi yoxsa onlardan məlumat almaqmı istədiyini təyin edər.

► Yaddaş, giriş-çıxış, yazma, oxuma deyə 4 növ idarə yolu siqnalı mövcuddur. Prosessor hansı ünvanı göstərirsə bu siqnallardan biri aktiv olur.

► Mikroprosessorun etdiyi əməliyyatların bir-birinə qarışdırmasını yenə kontroil(idarə)yolları qarşısını alır.

► Control BUS tək istiqamətlidir.

► CPU'lar fetch (verilən təlimatı gedib yaddaşdan almaq) və execute (alınan təlimatı yerinə yetirmək) hərəkətlərini yerinə gətirə bilmək üçün Register, ALU, PROGRAM COUNTER və DEŞİFRATOR-a sahipti.İndi də son olaraq registerlərdən bəhs edək.

                                 REGISTER'LAR (Qeyd edicilər)

► Register, CPU içindəki yaddaş qurğusudur. Nə qədər çox olsa o qədər yaxşıdır. Genişlikləri CPU'ya görə dəyişir. Məs: A, B, C, D

► yaddaşdakı məlumatlara çatmaq müəyyən bir zaman tələb edir. Lakin registerlər prosessor nüvəsindədir və istənildiyində çox zaman sərf edilmədən məzmunları istifadə edilə bilər.
  

► Registerlər məhdud sayda olurlar və istifadə məqsədinə görə ümumi və ya xüsusi məqsədli olaraq istifadə edilə bilər

.► Registerlər 32 bit (EAX, EBX, ECX kimi), 16 bit (AH, BH, CH kimi) ola bilərlər.