మైక్రోప్రాసెసర్ సిస్టమ్స్

దాదాపు అన్ని ఎలక్ట్రికల్ పరికరాలలో మైక్రోప్రాసెసర్ వ్యవస్థల ఉపయోగం ఆధునిక సమాజంలోని సాంకేతిక మౌలిక సదుపాయాల యొక్క అతి ముఖ్యమైన లక్షణం. విద్యుత్, పరిశ్రమ, రవాణా, కమ్యూనికేషన్ వ్యవస్థలు కంప్యూటర్ నియంత్రణ వ్యవస్థలపై ఎక్కువగా ఆధారపడి ఉంటాయి. మైక్రోప్రాసెసర్ వ్యవస్థలు కొలిచే సాధనాలు, విద్యుత్ పరికరాలు, లైటింగ్ ఇన్‌స్టాలేషన్‌లు మొదలైన వాటిలో పొందుపరచబడ్డాయి.

ఇవన్నీ ఎలక్ట్రికల్ ఇంజనీర్‌ను కనీసం మైక్రోప్రాసెసర్ టెక్నాలజీ యొక్క ప్రాథమికాలను తెలుసుకోవాలని నిర్బంధిస్తాయి.

మైక్రోప్రాసెసర్ వ్యవస్థలు సమాచార ప్రాసెసింగ్‌ను ఆటోమేట్ చేయడానికి మరియు వివిధ ప్రక్రియలను నియంత్రించడానికి రూపొందించబడ్డాయి.

"మైక్రోప్రాసెసర్ సిస్టమ్" అనే పదం చాలా విస్తృతమైనది మరియు "ఎలక్ట్రానిక్ కంప్యూటింగ్ మెషిన్ (ECM)", "కంట్రోల్ కంప్యూటర్", "కంప్యూటర్" మరియు ఇతర అంశాలను కలిగి ఉంటుంది.

మైక్రోప్రాసెసర్ సిస్టమ్‌లో హార్డ్‌వేర్ లేదా ఆంగ్లంలో — హార్డ్‌వేర్ మరియు సాఫ్ట్‌వేర్ (సాఫ్ట్‌వేర్) — సాఫ్ట్‌వేర్ ఉంటుంది.

డిజిటల్ సమాచారం

మైక్రోప్రాసెసర్ సిస్టమ్ డిజిటల్ సమాచారంతో పని చేస్తుంది, ఇది సంఖ్యా సంకేతాల శ్రేణి.

ఏదైనా మైక్రోప్రాసెసర్ సిస్టమ్ యొక్క ప్రధాన భాగంలో బైనరీ సంఖ్యలను (0 సె మరియు 1 సె) మాత్రమే ఆమోదించగల మైక్రోప్రాసెసర్ ఉంటుంది.బైనరీ సంఖ్యలు బైనరీ సంఖ్య వ్యవస్థను ఉపయోగించి వ్రాయబడతాయి. ఉదాహరణకు, రోజువారీ జీవితంలో మనం 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 అనే సంఖ్యలను వ్రాయడానికి పది అక్షరాలు లేదా అంకెలను ఉపయోగించే దశాంశ సంఖ్య వ్యవస్థను ఉపయోగిస్తాము. దీని ప్రకారం, బైనరీ సిస్టమ్‌లో అటువంటి రెండు చిహ్నాలు (లేదా అంకెలు) మాత్రమే ఉన్నాయి - 0 మరియు 1.

నంబర్ సిస్టమ్ అనేది సంఖ్యలను వ్రాయడానికి నియమాలు మాత్రమే అని అర్థం చేసుకోవడం అవసరం మరియు సిస్టమ్ రకం ఎంపిక వాడుకలో సౌలభ్యం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. బైనరీ సిస్టమ్ యొక్క ఎంపిక దాని సరళత కారణంగా ఉంటుంది, అంటే డిజిటల్ పరికరాల విశ్వసనీయత మరియు వాటి సాంకేతిక అమలు యొక్క సౌలభ్యం.

డిజిటల్ సమాచారం యొక్క కొలత యూనిట్లను పరిగణించండి:

ఒక బిట్ (ఇంగ్లీష్ నుండి «బైనరీ డిజిటి» — బైనరీ అంకె) కేవలం రెండు విలువలను తీసుకుంటుంది: 0 లేదా 1. మీరు లాజికల్ విలువను ఎన్కోడ్ చేయవచ్చు «అవును» లేదా «లేదు», స్థితి «ఆన్» లేదా «ఆఫ్», స్థితి « తెరవండి» «లేదా» మూసివేయబడింది «మొదలైనవి.

ఎనిమిది బిట్‌ల సమూహాన్ని బైట్ అంటారు, ఉదాహరణకు 10010111. ఒక బైట్ 256 విలువలను ఎన్‌కోడ్ చేయడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది: 00000000 — 0, 11111111 — 255.

బిట్ అనేది సమాచారం యొక్క అతి చిన్న యూనిట్.

బైట్ — సమాచార ప్రాసెసింగ్ యొక్క అతి చిన్న యూనిట్. బైట్ - మెషిన్ వర్డ్‌లో భాగం, సాధారణంగా 8 బిట్‌లను కలిగి ఉంటుంది మరియు కంప్యూటర్‌లో దాని నిల్వ, ప్రసారం మరియు ప్రాసెసింగ్ సమయంలో సమాచారం మొత్తం కోసం యూనిట్‌గా ఉపయోగించబడుతుంది. అక్షరాలు, అక్షరాలు మరియు ప్రత్యేక అక్షరాలు (సాధారణంగా మొత్తం 8 బిట్‌లను ఆక్రమిస్తాయి) లేదా దశాంశ అంకెలు (1 బైట్‌లో ప్రతి 2 అంకెలు) సూచించడానికి బైట్ ఉపయోగపడుతుంది.

రెండు ప్రక్కనే ఉన్న బైట్‌లను ఒక పదం, 4 బైట్‌లను డబుల్ వర్డ్, 8 బైట్‌లను క్వాడ్ వర్డ్ అంటారు.

మన చుట్టూ ఉన్న దాదాపు అన్ని సమాచారం అనలాగ్. అందువల్ల, సమాచారం ప్రాసెసింగ్ కోసం ప్రాసెసర్‌లోకి ప్రవేశించే ముందు, అది ADC (అనలాగ్-టు-డిజిటల్ కన్వర్టర్) ఉపయోగించి మార్చబడుతుంది.అదనంగా, సమాచారం ఒక నిర్దిష్ట ఆకృతిలో ఎన్కోడ్ చేయబడింది మరియు డిజిటల్, లాజికల్, టెక్స్ట్ (సింబాలిక్), గ్రాఫిక్, వీడియో మొదలైనవి కావచ్చు.

ఉదాహరణకు, టెక్స్ట్ సమాచారాన్ని ఎన్‌కోడ్ చేయడానికి ASCII కోడ్‌ల పట్టిక (ఇంగ్లీష్ అమెరికన్ స్టాండర్డ్ కోడ్ ఫర్ ఇన్ఫర్మేషన్ ఇంటర్‌చేంజ్ నుండి) ఉపయోగించబడుతుంది. ఒక అక్షరం ఒక బైట్‌లో వ్రాయబడింది, ఇది 256 విలువలను తీసుకోగలదు. గ్రాఫికల్ సమాచారం చుక్కలుగా (పిక్సెల్స్) విభజించబడింది మరియు ప్రతి చుక్క యొక్క రంగు మరియు స్థానం క్షితిజ సమాంతరంగా మరియు నిలువుగా కోడ్ చేయబడుతుంది.

బైనరీ మరియు డెసిమల్ సిస్టమ్‌లతో పాటు, MS హెక్సాడెసిమల్ సిస్టమ్‌ను ఉపయోగిస్తుంది, దీనిలో 0 ... 9 మరియు A ... F చిహ్నాలు సంఖ్యలను వ్రాయడానికి ఉపయోగించబడతాయి.ఒక బైట్ రెండు ద్వారా వివరించబడినందున దీని ఉపయోగం -అంకెల హెక్సాడెసిమల్ సంఖ్య, ఇది సంఖ్యా కోడ్‌ను రికార్డ్ చేస్తుంది మరియు దానిని మరింత చదవగలిగేలా చేస్తుంది (11111111 — FF).

టేబుల్ 1 — వివిధ సంఖ్యా వ్యవస్థలలో సంఖ్యలను వ్రాయడం

సంఖ్య యొక్క విలువను నిర్ణయించడానికి (ఉదాహరణకు, వివిధ సంఖ్య వ్యవస్థల కోసం 100 సంఖ్య యొక్క విలువ 42, 10010, 25616 కావచ్చు), సంఖ్య చివరిలో సంఖ్య వ్యవస్థను సూచించే లాటిన్ అక్షరాన్ని జోడించండి: బైనరీ సంఖ్యల కోసం అక్షరం b, హెక్సాడెసిమల్ సంఖ్యల కోసం - h , దశాంశ సంఖ్యల కోసం - d. అదనపు హోదా లేని సంఖ్య దశాంశంగా పరిగణించబడుతుంది.

ఒక సిస్టమ్ నుండి మరొక సిస్టమ్‌కు సంఖ్యలను మార్చడం మరియు సంఖ్యలతో ప్రాథమిక అంకగణితం మరియు తార్కిక కార్యకలాపాలు ఇంజనీరింగ్ కాలిక్యులేటర్ (Windows ఆపరేటింగ్ సిస్టమ్ యొక్క ప్రామాణిక అప్లికేషన్) చేయడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది.

మైక్రోప్రాసెసర్ సిస్టమ్ యొక్క నిర్మాణం

మైక్రోప్రాసెసర్ సిస్టమ్ మైక్రోప్రాసెసర్ (ప్రాసెసర్)పై ఆధారపడి ఉంటుంది, ఇది సమాచార ప్రాసెసింగ్ మరియు నియంత్రణ విధులను నిర్వహిస్తుంది. మైక్రోప్రాసెసర్ సిస్టమ్‌ను రూపొందించే మిగిలిన పరికరాలు ప్రాసెసర్‌కు పని చేయడంలో సహాయపడతాయి.

మైక్రోప్రాసెసర్ సిస్టమ్‌ను రూపొందించడానికి తప్పనిసరి పరికరాలు ఇన్‌పుట్ / అవుట్‌పుట్ పోర్ట్‌లు మరియు పాక్షికంగా మెమరీ... ఇన్‌పుట్ - అవుట్‌పుట్ పోర్ట్‌లు ప్రాసెసింగ్ లేదా నియంత్రణ చర్యల ఫలితాలను ప్రాసెస్ చేయడానికి మరియు అవుట్‌పుట్ చేయడానికి సమాచారాన్ని అందించడం ద్వారా ప్రాసెసర్‌ను బాహ్య ప్రపంచానికి కనెక్ట్ చేస్తాయి. బటన్లు (కీబోర్డ్), వివిధ సెన్సార్లు ఇన్‌పుట్ పోర్ట్‌లకు కనెక్ట్ చేయబడ్డాయి; అవుట్‌పుట్ పోర్ట్‌లకు — విద్యుత్ నియంత్రణను అనుమతించే పరికరాలు: సూచికలు, డిస్‌ప్లేలు, కాంటాక్టర్‌లు, సోలనోయిడ్ వాల్వ్‌లు, ఎలక్ట్రిక్ మోటార్లు మొదలైనవి.

ప్రాసెసర్ ఆపరేట్ చేయడానికి అవసరమైన ప్రోగ్రామ్‌ను (లేదా ప్రోగ్రామ్‌ల సెట్) నిల్వ చేయడానికి మెమరీ ప్రధానంగా అవసరం. ప్రోగ్రాం అనేది మానవ (సాధారణంగా ప్రోగ్రామర్)చే వ్రాయబడిన, ప్రాసెసర్ అర్థం చేసుకునే ఆదేశాల క్రమం.

మైక్రోప్రాసెసర్ సిస్టమ్ యొక్క నిర్మాణం మూర్తి 1లో చూపబడింది. సరళీకృత రూపంలో, ప్రాసెసర్‌లో డిజిటల్ సమాచారాన్ని ప్రాసెస్ చేసే అంకగణిత లాజిక్ యూనిట్ (ALU) మరియు కంట్రోల్ యూనిట్ (CU) ఉంటుంది.

మెమరీలో సాధారణంగా రీడ్-ఓన్లీ మెమరీ (ROM) ఉంటుంది, ఇది అస్థిరత లేనిది మరియు సమాచారం యొక్క దీర్ఘకాలిక నిల్వ కోసం ఉద్దేశించబడింది (ఉదా, ప్రోగ్రామ్‌లు), మరియు తాత్కాలిక డేటా నిల్వ కోసం ఉద్దేశించిన రాండమ్-యాక్సెస్ మెమరీ (RAM).

మూర్తి 1 — మైక్రోప్రాసెసర్ సిస్టమ్ యొక్క నిర్మాణం

ప్రాసెసర్, పోర్ట్‌లు మరియు మెమరీ బస్సుల ద్వారా ఒకదానితో ఒకటి సంభాషించుకుంటాయి. బస్సు అనేది క్రియాత్మకంగా ఏకీకృతమైన వైర్ల సమితి. సిస్టమ్ బస్సుల యొక్క ఒకే సెట్‌ను ఇంట్రాసిస్టమ్ బస్ అని పిలుస్తారు, ఇందులో ఇవి ఉన్నాయి:

• DB డేటా బస్ (డేటా బస్), దీని ద్వారా ప్రాసెసర్, మెమరీ మరియు పోర్ట్‌ల మధ్య డేటా మార్పిడి చేయబడుతుంది;

• చిరునామా బస్సు AB (చిరునామా బస్సు), ప్రాసెసర్ యొక్క మెమరీ సెల్‌లు మరియు పోర్ట్‌లను పరిష్కరించడానికి ఉపయోగిస్తారు;

• కంట్రోల్ బస్ CB (కంట్రోల్ బస్), ప్రాసెసర్ నుండి బాహ్య పరికరాలకు వివిధ నియంత్రణ సంకేతాలను ప్రసారం చేసే లైన్ల సమితి మరియు దీనికి విరుద్ధంగా.

మైక్రోప్రాసెసర్లు

మైక్రోప్రాసెసర్ — డిజిటల్ సమాచారాన్ని ప్రాసెస్ చేయడానికి మరియు ఈ ప్రాసెసింగ్ ప్రక్రియను నియంత్రించడానికి రూపొందించబడిన సాఫ్ట్‌వేర్-నియంత్రిత పరికరం, ఎలక్ట్రానిక్ మూలకాల యొక్క అధిక స్థాయి ఏకీకరణతో ఒకటి (లేదా అనేక) ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్‌ల రూపంలో తయారు చేయబడింది.

మైక్రోప్రాసెసర్ ఒక సంక్లిష్టమైన సాఫ్ట్‌వేర్-నియంత్రిత పరికరం మరియు ఎలక్ట్రానిక్ పరికరం (మైక్రో సర్క్యూట్) అయినందున పెద్ద సంఖ్యలో పారామితుల ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది. అందువల్ల, మైక్రోప్రాసెసర్ కోసం, ప్రాసెసర్ కోసం కేస్ టైప్ మరియు ఇన్‌స్ట్రక్షన్ సెట్ రెండూ... మైక్రోప్రాసెసర్ యొక్క సామర్థ్యాలు మైక్రోప్రాసెసర్ ఆర్కిటెక్చర్ భావన ద్వారా నిర్వచించబడతాయి.

ప్రాసెసర్ పేరులోని ఉపసర్గ «మైక్రో» అంటే అది మైక్రోన్ టెక్నాలజీని ఉపయోగించి అమలు చేయబడుతుంది.

మూర్తి 2 — ఇంటెల్ పెంటియమ్ 4 మైక్రోప్రాసెసర్ యొక్క బాహ్య వీక్షణ

ఆపరేషన్ సమయంలో, మైక్రోప్రాసెసర్ మెమరీ లేదా ఇన్‌పుట్ పోర్ట్ నుండి ప్రోగ్రామ్ ఆదేశాలను చదివి వాటిని అమలు చేస్తుంది. ప్రతి కమాండ్ అర్థం ఏమిటో ప్రాసెసర్ యొక్క సూచనల సెట్ ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది.సూచన సెట్ మైక్రోప్రాసెసర్ యొక్క నిర్మాణంలో నిర్మించబడింది మరియు ప్రాసెసర్ యొక్క అంతర్గత మూలకాల ద్వారా నిర్దిష్ట మైక్రో-ఆపరేషన్‌ల అమలులో కమాండ్ కోడ్ యొక్క అమలు వ్యక్తీకరించబడుతుంది.

మైక్రోప్రాసెసర్ ఆర్కిటెక్చర్ — ఇది దాని తార్కిక సంస్థ; ఇది మైక్రోప్రాసెసర్ సిస్టమ్‌ను నిర్మించడానికి అవసరమైన ఫంక్షన్‌ల హార్డ్‌వేర్ మరియు సాఫ్ట్‌వేర్ అమలు పరంగా మైక్రోప్రాసెసర్ యొక్క సామర్థ్యాలను నిర్వచిస్తుంది.

మైక్రోప్రాసెసర్ల యొక్క ప్రధాన లక్షణాలు:

1) క్లాక్ ఫ్రీక్వెన్సీ (కొలత యూనిట్ MHz లేదా GHz) — 1 సెకనులో క్లాక్ పల్స్ సంఖ్య.క్లాక్ పల్స్‌లు క్లాక్ జనరేటర్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడతాయి, ఇది సాధారణంగా ప్రాసెసర్ లోపల ఉంటుంది. అన్ని కార్యకలాపాలు (సూచనలు) గడియార చక్రాలలో నిర్వహించబడుతున్నందున, అప్పుడు పని పనితీరు (యూనిట్ సమయానికి నిర్వహించే కార్యకలాపాల సంఖ్య) గడియార ఫ్రీక్వెన్సీపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ప్రాసెసర్ ఫ్రీక్వెన్సీ నిర్దిష్ట పరిమితుల్లో మారవచ్చు.

2) బిట్ ప్రాసెసర్ (8, 16, 32, 64 బిట్స్, మొదలైనవి) — ఒక క్లాక్ సైకిల్‌లో ప్రాసెస్ చేయబడిన డేటా బైట్‌ల సంఖ్యను నిర్దేశిస్తుంది. ప్రాసెసర్ యొక్క బిట్ వెడల్పు దాని అంతర్గత రిజిస్టర్‌ల బిట్ వెడల్పు ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. ప్రాసెసర్ 8-బిట్, 16-బిట్, 32-బిట్, 64-బిట్, మొదలైనవి కావచ్చు. అనగా. డేటా 1, 2, 4, 8 బైట్‌ల భాగాలుగా ప్రాసెస్ చేయబడుతుంది. బిట్ డెప్త్ ఎంత ఎక్కువగా ఉంటే పని ఉత్పాదకత అంత ఎక్కువగా ఉంటుందని స్పష్టమవుతుంది.

మైక్రోప్రాసెసర్ యొక్క అంతర్గత నిర్మాణం

సాధారణ 8-బిట్ మైక్రోప్రాసెసర్ యొక్క సరళీకృత అంతర్గత నిర్మాణం మూర్తి 3లో చూపబడింది. మైక్రోప్రాసెసర్ యొక్క నిర్మాణాన్ని మూడు ప్రధాన భాగాలుగా విభజించవచ్చు:

1) ఆదేశాలు, డేటా మరియు చిరునామాల తాత్కాలిక నిల్వ కోసం రిజిస్టర్లు;

2) అరిథ్మెటిక్ లాజిక్ యూనిట్ (ALU) ఇది అంకగణిత మరియు తార్కిక కార్యకలాపాలను నిర్వహిస్తుంది;

3) కంట్రోల్ మరియు టైమింగ్ సర్క్యూట్ — కమాండ్ ఎంపికను అందిస్తుంది, ALU యొక్క ఆపరేషన్‌ను నిర్వహిస్తుంది, అన్ని మైక్రోప్రాసెసర్ రిజిస్టర్‌లకు యాక్సెస్‌ను అందిస్తుంది, బాహ్య నియంత్రణ సంకేతాలను గ్రహిస్తుంది మరియు ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

మూర్తి 3 — 8-బిట్ మైక్రోప్రాసెసర్ యొక్క సరళీకృత అంతర్గత నిర్మాణం

మీరు రేఖాచిత్రం నుండి చూడగలిగినట్లుగా, ప్రాసెసర్ రిజిస్టర్లపై ఆధారపడి ఉంటుంది, ఇవి ప్రత్యేక (నిర్దిష్ట ప్రయోజనంతో) మరియు సాధారణ ప్రయోజన రిజిస్టర్లుగా విభజించబడ్డాయి.

ప్రోగ్రామ్ కౌంటర్ (కంప్యూటర్) — తదుపరి కమాండ్ బైట్ చిరునామాను కలిగి ఉన్న రిజిస్టర్. తదుపరి ఏ కమాండ్ అమలు చేయబడుతుందో ప్రాసెసర్ తెలుసుకోవాలి.

బ్యాటరీ — లాజిక్ మరియు అంకగణిత ప్రాసెసింగ్ కోసం సూచనల మెజారిటీలో ఉపయోగించే రిజిస్టర్; ఇది ALU ఆపరేషన్‌కు అవసరమైన బైట్‌లలో ఒకదానికి మూలం మరియు ALU ఆపరేషన్ ఫలితం ఉంచబడిన ప్రదేశం.

ఒక ఫంక్షన్ రిజిస్టర్ (లేదా ఫ్లాగ్ రిజిస్టర్) మైక్రోప్రాసెసర్ యొక్క అంతర్గత స్థితి గురించిన సమాచారాన్ని కలిగి ఉంటుంది, ప్రత్యేకంగా చివరి ALU ఆపరేషన్ ఫలితం. ఫ్లాగ్ రిజిస్టర్ అనేది సాధారణ అర్థంలో రిజిస్టర్ కాదు, కానీ కేవలం ఫ్లిప్ ఫ్లాప్‌ల సమితి (ఫ్లాగ్ పైకి లేదా క్రిందికి. సాధారణంగా సున్నా, ఓవర్‌ఫ్లో, నెగటివ్ మరియు క్యారీ ఫ్లాగ్‌లు ఉంటాయి).

స్టాక్ పాయింటర్ (SP) — స్టాక్ యొక్క స్థానాన్ని ట్రాక్ చేస్తుంది, అంటే, ఇది చివరిగా ఉపయోగించిన సెల్ చిరునామాను కలిగి ఉంటుంది. స్టాక్ — డేటా నిల్వను నిర్వహించడానికి ఒక మార్గం.

కమాండ్ రిజిస్టర్ కమాండ్ డీకోడర్ ద్వారా డీకోడ్ చేయబడిన ప్రస్తుత కమాండ్ బైట్‌ను కలిగి ఉంటుంది.

బాహ్య బస్ లైన్‌లు బఫర్‌ల ద్వారా అంతర్గత బస్ లైన్‌ల నుండి వేరుచేయబడతాయి మరియు ప్రధాన అంతర్గత అంశాలు హై-స్పీడ్ ఇంటర్నల్ డేటా బస్ ద్వారా అనుసంధానించబడి ఉంటాయి.

మల్టీప్రాసెసర్ సిస్టమ్ యొక్క పనితీరును మెరుగుపరచడానికి, సెంట్రల్ ప్రాసెసర్ యొక్క విధులు అనేక ప్రాసెసర్ల మధ్య పంపిణీ చేయబడతాయి. సెంట్రల్ ప్రాసెసర్‌కు సహాయం చేయడానికి, కంప్యూటర్ తరచుగా సహ-ప్రాసెసర్‌లను పరిచయం చేస్తుంది, ఏదైనా నిర్దిష్ట విధులను సమర్థవంతంగా అమలు చేయడంపై దృష్టి పెడుతుంది. విస్తృతమైన గణిత మరియు గ్రాఫిక్ కో-ప్రాసెసర్‌లు, బాహ్య పరికరాలతో పరస్పర చర్య యొక్క సరళమైన కానీ అనేక కార్యకలాపాల నుండి సెంట్రల్ ప్రాసెసర్‌ను ఆఫ్‌లోడ్ చేసే ఇన్‌పుట్ మరియు అవుట్‌పుట్.

ప్రస్తుత దశలో, ఉత్పాదకతను పెంచే ప్రధాన దిశ బహుళ-కోర్ ప్రాసెసర్ల అభివృద్ధి, అనగా. సమాంతరంగా (ఏకకాలంలో) అనేక కార్యకలాపాలను నిర్వహించడానికి ఒక సందర్భంలో రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ ప్రాసెసర్‌లను కలపడం.

ఇంటెల్ మరియు AMD ప్రాసెసర్‌ల రూపకల్పన మరియు తయారీకి ప్రముఖ కంపెనీలు.

మైక్రోప్రాసెసర్ సిస్టమ్ అల్గోరిథం

అల్గోరిథం — ఒక నిర్దిష్ట తరగతికి చెందిన పనుల సమితిని పరిష్కరించడానికి మరియు ఆశించిన ఫలితాన్ని పొందేందుకు అనుమతించే ఆపరేషన్ల క్రమంలో ప్రారంభ సమాచారాన్ని మార్చే ప్రక్రియను ప్రత్యేకంగా సెట్ చేసే ఖచ్చితమైన ప్రిస్క్రిప్షన్.

మొత్తం మైక్రోప్రాసెసర్ సిస్టమ్ యొక్క ప్రధాన నియంత్రణ మూలకం ప్రాసెసర్... ఇది కొన్ని ప్రత్యేక సందర్భాలను మినహాయించి, అన్ని ఇతర పరికరాలను నియంత్రిస్తుంది. RAM, ROM మరియు I / O పోర్ట్‌ల వంటి మిగిలిన పరికరాలు అధీనంలో ఉంటాయి.

ఇది ఆన్ చేయబడిన వెంటనే, ప్రాసెసర్ ప్రోగ్రామ్‌లను నిల్వ చేయడానికి రిజర్వ్ చేయబడిన మెమరీ ప్రాంతం నుండి డిజిటల్ కోడ్‌లను చదవడం ప్రారంభిస్తుంది. పఠనం మొదటి నుండి ప్రారంభించి, సెల్ వారీగా వరుసగా జరుగుతుంది. సెల్ డేటా, చిరునామాలు మరియు ఆదేశాలను కలిగి ఉంటుంది. మైక్రోప్రాసెసర్ చేసే ప్రాథమిక చర్యలలో సూచన ఒకటి. మైక్రోప్రాసెసర్ యొక్క అన్ని పని క్రమంగా చదవడం మరియు ఆదేశాల అమలుకు తగ్గించబడుతుంది.

ప్రోగ్రామ్ ఆదేశాల అమలు సమయంలో మైక్రోప్రాసెసర్ యొక్క చర్యల క్రమాన్ని పరిగణించండి:

1) తదుపరి సూచనను అమలు చేయడానికి ముందు, మైక్రోప్రాసెసర్ దాని చిరునామాను కంప్యూటర్ ప్రోగ్రామ్ కౌంటర్‌లో నిల్వ చేస్తుంది.

2) MP కంప్యూటర్‌లో ఉన్న చిరునామా వద్ద మెమరీని యాక్సెస్ చేస్తుంది మరియు కమాండ్ రిజిస్టర్‌లో తదుపరి కమాండ్ యొక్క మొదటి బైట్‌ను మెమరీ నుండి చదువుతుంది.

3) కమాండ్ డీకోడర్ కమాండ్ కోడ్‌ను డీకోడ్ చేస్తుంది (డెసిఫర్స్).

4) డీకోడర్ నుండి స్వీకరించబడిన సమాచారానికి అనుగుణంగా, నియంత్రణ యూనిట్ కమాండ్ సూచనలను అమలు చేసే మైక్రో-ఆపరేషన్ల యొక్క సమయ-ఆర్డర్ క్రమాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది, వీటిలో:

- రిజిస్టర్లు మరియు మెమరీ నుండి ఆపరాండ్లను తిరిగి పొందుతుంది;

- కమాండ్ కోడ్ ద్వారా సూచించబడిన వాటిపై అంకగణిత, తార్కిక లేదా ఇతర కార్యకలాపాలను నిర్వహిస్తుంది;

- కమాండ్ యొక్క పొడవుపై ఆధారపడి, కంప్యూటర్ యొక్క కంటెంట్లను మారుస్తుంది;

— కంప్యూటర్ ప్రోగ్రామ్ కౌంటర్‌లో మళ్లీ చిరునామా ఉన్న తదుపరి ఆదేశానికి నియంత్రణను బదిలీ చేస్తుంది.

మైక్రోప్రాసెసర్ కోసం సూచనల సెట్‌ను మూడు గ్రూపులుగా విభజించవచ్చు:

1) డేటాను తరలించడానికి ఆదేశాలు

బదిలీ మెమరీ, ప్రాసెసర్, I / O పోర్ట్‌ల మధ్య (ప్రతి పోర్ట్‌కు దాని స్వంత చిరునామా ఉంటుంది), ప్రాసెసర్ రిజిస్టర్‌ల మధ్య జరుగుతుంది.

2) డేటా ట్రాన్స్‌ఫర్మేషన్ ఆదేశాలు

మొత్తం డేటా (టెక్స్ట్, పిక్చర్, వీడియో, మొదలైనవి) సంఖ్యలు మరియు సంఖ్యలతో అంకగణిత మరియు తార్కిక కార్యకలాపాలు మాత్రమే నిర్వహించబడతాయి. కాబట్టి, ఈ సమూహం యొక్క ఆదేశాలలో కూడిక, తీసివేత, పోలిక, తార్కిక కార్యకలాపాలు మొదలైనవి ఉంటాయి.

3) నియంత్రణ కమాండ్ బదిలీ

ఒక ప్రోగ్రామ్ ఒకే వరుస సూచనలను కలిగి ఉండటం చాలా అరుదు. చాలా అల్గోరిథంలకు ప్రోగ్రామ్ బ్రాంచింగ్ అవసరం. ప్రోగ్రామ్ దాని పని యొక్క అల్గోరిథంను మార్చడానికి, ఏదైనా షరతుపై ఆధారపడి, నియంత్రణ బదిలీ ఆదేశాలు ఉపయోగించబడతాయి. ఈ ఆదేశాలు వేర్వేరు మార్గాల్లో ప్రోగ్రామ్ అమలు యొక్క ప్రవాహాన్ని నిర్ధారిస్తాయి మరియు లూప్‌లను నిర్వహిస్తాయి.

బాహ్య పరికరాలు

బాహ్య పరికరాలలో ప్రాసెసర్‌కు బాహ్యంగా ఉండే (RAM మినహా) మరియు I/O పోర్ట్‌ల ద్వారా కనెక్ట్ చేయబడిన అన్ని పరికరాలు ఉంటాయి. బాహ్య పరికరాలను మూడు సమూహాలుగా వర్గీకరించవచ్చు:

1) మానవ-కంప్యూటర్ కమ్యూనికేషన్ పరికరాలు (కీబోర్డ్, మానిటర్, ప్రింటర్ మొదలైనవి);

2) నియంత్రణ వస్తువులతో కమ్యూనికేషన్ కోసం పరికరాలు (సెన్సర్లు, యాక్యుయేటర్లు, ADC మరియు DAC);

3) పెద్ద సామర్థ్యంతో బాహ్య నిల్వ పరికరాలు (హార్డ్ డిస్క్, ఫ్లాపీ డిస్క్‌లు).

బాహ్య పరికరాలు మైక్రోప్రాసెసర్ సిస్టమ్‌కు భౌతికంగా - కనెక్టర్‌ల ద్వారా మరియు తార్కికంగా - పోర్టుల (కంట్రోలర్‌లు) ద్వారా అనుసంధానించబడి ఉంటాయి.

ప్రాసెసర్ మరియు బాహ్య పరికరాల మధ్య ఇంటర్‌ఫేస్ చేయడానికి అంతరాయ వ్యవస్థ (మెకానిజం) ఉపయోగించబడుతుంది.

అంతరాయం వ్యవస్థ

ఇది ఏ సమయంలోనైనా, బాహ్య సిగ్నల్ ద్వారా, ప్రాసెసర్‌ను ప్రధాన ప్రోగ్రామ్ అమలును ఆపివేయడానికి, అంతరాయానికి కారణమైన ఈవెంట్‌కు సంబంధించిన కార్యకలాపాలను నిర్వహించడానికి, ఆపై ప్రధాన ప్రోగ్రామ్ యొక్క అమలుకు తిరిగి రావడానికి అనుమతించే ప్రత్యేక యంత్రాంగం. .

ప్రతి మైక్రోప్రాసెసర్‌లో కనీసం ఒక అంతరాయ అభ్యర్థన ఇన్‌పుట్ INT (ఇంటరప్ట్ అనే పదం నుండి) ఉంటుంది.

కీబోర్డ్‌తో వ్యక్తిగత కంప్యూటర్ ప్రాసెసర్ యొక్క పరస్పర చర్య యొక్క ఉదాహరణను పరిశీలిద్దాం (మూర్తి 4).

కీబోర్డ్ — సింబాలిక్ సమాచారం మరియు నియంత్రణ ఆదేశాలను నమోదు చేయడానికి ఒక పరికరం. కీబోర్డ్‌ను కనెక్ట్ చేయడానికి, కంప్యూటర్‌లో ప్రత్యేక కీబోర్డ్ పోర్ట్ (చిప్) ఉంటుంది.

మూర్తి 4 — కీబోర్డ్‌తో CPU ఆపరేషన్

పని అల్గోరిథం:

1) కీని నొక్కినప్పుడు, కీబోర్డ్ కంట్రోలర్ ఒక సంఖ్యా కోడ్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఈ సిగ్నల్ కీబోర్డ్ పోర్ట్ చిప్‌కి వెళుతుంది.

2) కీబోర్డ్ పోర్ట్ CPUకి అంతరాయ సంకేతాన్ని పంపుతుంది. ప్రతి బాహ్య పరికరం దాని స్వంత అంతరాయ సంఖ్యను కలిగి ఉంటుంది, దీని ద్వారా ప్రాసెసర్ దానిని గుర్తిస్తుంది.

3) కీబోర్డ్ నుండి అంతరాయాన్ని స్వీకరించిన తర్వాత, ప్రాసెసర్ ప్రోగ్రామ్ యొక్క అమలుకు అంతరాయం కలిగిస్తుంది (ఉదాహరణకు, మైక్రోసాఫ్ట్ ఆఫీస్ వర్డ్ ఎడిటర్) మరియు మెమరీ నుండి కీబోర్డ్ కోడ్‌లను ప్రాసెస్ చేయడానికి ప్రోగ్రామ్‌ను లోడ్ చేస్తుంది. అటువంటి ప్రోగ్రామ్‌ను డ్రైవర్ అంటారు.

4) ఈ ప్రోగ్రామ్ ప్రాసెసర్‌ను కీబోర్డ్ పోర్ట్‌కు నిర్దేశిస్తుంది మరియు సంఖ్యా కోడ్ ప్రాసెసర్ రిజిస్టర్‌లో లోడ్ చేయబడుతుంది.

5) డిజిటల్ కోడ్ మెమరీలో నిల్వ చేయబడుతుంది మరియు ప్రాసెసర్ మరొక పనిని కొనసాగిస్తుంది.

ఆపరేషన్ యొక్క అధిక వేగం కారణంగా, ప్రాసెసర్ పెద్ద సంఖ్యలో ప్రక్రియలను ఏకకాలంలో అమలు చేస్తుంది.