ЎЗБЕКИСТОН  РЕСПУБЛИКАСИ

ОЛИЙ ВА ЎРТА МАХСУС ТАЪЛИМ ВАЗИРЛИГИ

 

 

 

 

 

ТОШКЕНТ АХБОРОТ ТЕХНОЛОГИЯЛАРИ УНИВЕРСИТЕТИ

 

 

 

“Телекоммуникацияда бошқарув тизимларининг аппарат ва дастурий таъминоти” кафедраси

“Т А С Д И Қ Л А Й М А Н “

МАХСУС ФАКУЛЬТЕТ БОШЛИҒИ – ТАТУ ПРОРЕКТОРИ

         _____________  М. Ю. Сапаров

   “______” ___________ 2016 й.

 
 
 

 

 


                                                        

 

 

 

 

ТАТУ Махсус факультети талабалари учун

 

“РАҚАМЛИ ТЕХНИКА ВА МИКРОПРОЦЕССОРЛАР”

 

ФАНИ  БЎЙИЧА

 

Ў Қ У В –У С Л У Б И Й   М А Ж М У А

 

 

 

 

 

 

Тошкент - 2016

 

 

 

 

 

Мазкур ўқув-услубий мажмуа ТАТУ Махсус факультетининг ўқув режа ва дастурлари асосида тайёрланган

 

 

Тузувчилар:        

“Телекоммуникацияда бошқарув тизимларининг аппарат ва дастурий таъминоти” кафедраси доценти            С.С. Парсиев  

 

 

 “Телекоммуникацияда бошқарув тизимларининг аппарат ва дастурий таъминоти” кафедраси доценти            Ф. И. Ахунов

 

 

 

Тақризчи:

“МУТ ва Т” кафедраси мудири,

      доцент                                                            Амирсаидов У. Б.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

“К Е Л И Ш И Л Д И “

 

 

ТАТУ Махсус факультети бошлиғининг ўқув ишлар

бўйича ўринбосари

 

                                ____________ М. Ж. Қутлимурадов

 

                              «______»_____________ 2016 й.

                                                              

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МУНДАРИЖА

 

I. ИШЧИ ДАСТУР.. 4

II. МОДУЛНИ ЎҚИТИШДА ФОЙДАЛАНИЛАДИГАН ИНТЕРФАОЛ ТАЪЛИМ МЕТОДЛАРИ.. 11

III. НАЗАРИЙ МАТЕРИАЛЛАР. 15

IV. АМАЛИЙ МАШҒУЛОТ МАТЕРИАЛЛАРИ.. 23

V. КЕЙСЛАР БАНКИ.. 24

VI. МУСТАҚИЛ ТАЪЛИМ МАВЗУЛАРИ.. 28

VII. ГЛОССАРИЙ.. 28

VIII. АДАБИЁТЛАР РЎЙХАТИ.. 33

 

 

 

I. ИШЧИ ДАСТУР

 

Кириш

 

Ўзбекистон Республикасида юқори малакали ҳарбий хизматчиларни тайёрлаш бўйича катта амалий ишлар олиб борилмоқда. Бўлажак офицерлани янги техника ва технологиялар асосида ўқитиш, тарбия бериш биринчи асосий вазифага айланиб бормоқда. Шу мақсадда ТАТУ Махсус факультетининг 2 курс талабаларига “Рақамли техника ва микропроцессорлар” фани ўқитилади.

“Рақамли техника ва микропроцессорлар” фани ҳарбий техник фанларни ўрганиш учун катта базовий фундамент ҳисобланади ва маъруза, лаборатория ва амалий машғулотлар орқали назарий билимлар берилиб борилади.

“Рақамли техника ва микропроцессорлар” ҳар бир соҳага жадал суръатлар билан татбиқ этилиши шу йўналишдаги мутахассисларни тайёрлашга қўйиладиган талабларни оширмоқда. Шу сабабли ўқув дастурига киритилган “Рақамли техника ва микропроцессорлар” фани  юқори малакали ҳарбий мутахассисларни тайёрлашда муносиб ўрин тутади.

 

1.    Фaнни ўқитишдaн мaқсaд вa унинг вaзифaси

 

Фан ўқитилишидан максад-талабаларда рақамли техника ва микропроцессорлар фaни мaзмуни вa мoҳияти турли рақамли қурилма, микропроцессор ва микроконтроллерлар  асосида рақамли тизимларни  қуриш асослари бўйича талабаларда билим, кўникма ва тажрибани шакллантириш.

Фаннинг вазифаси – талабаларда микропроцессор  турлари, структуралари ва ишлаш асослари, микропроцессорли ва микроконтроллерли тизимларини қуриш, алоқа воситаларида тармоқ процессорлари ва сигнал процессорларини ўргатиш.

 

2.    Қўйиладиган малакавий талаблар

 

Олий таълим муассасаларида рақамли техника ва микропроцессорларни умум касбий  предметлар тизимига киритиш, техник таълимни мустахкамлаш йўли билан Ўзбекистон Республикаси Қуролли Кучларига ҳарбий бакалаврларни тайёрлашдаги бир ёқлама ҳарбий-технократик ёндашувни олдини олади.   

Рақамли техника ва микропроцессорлар фани замонавий рақамли қурилмалар ва микропроцессор тизимларининг  тузилиши, ишлаш принциплари ва микроконтроллерлар турлари ишлаш принципи, дастурий таъминотлари тўғрисидаги фан бўлиб, у микропроцессорли ва микроконтроллерли тизимларни лойихалашда махсус дастур воситаларидан фойдаланиш  ўрганади. Рақамли техника ва микропрооцессорларни ҳарбий техника ва қурилмалар асосини ташкил этганлиги сабабли қуйидаги мақсадларга йўналтирилган:

- талабаларни ҳозирги замонавий микропроцессорли тизимларининг тузилиши ва ишлаш принципларини тушинишга ўргатади;

- уларда микропроцессорлар ва микроконтроллерлар ишлаш принципи ва уларни дастурий бошқариш  муносабатларини таҳлил қилиш қобилиятини ривожлантиради;

- микропроцессорлар ва микроконтроллерларли тизимларни лойиҳалаш ва дастурий бошқариш малакаларини шакллантиради.

“Рақамли техника ва микропроцессорлар” фанини ўрганиш талабаларнинг турли хил функционал  мурракабликдаги қурилмаларни қуриш ва қўллаш тамойилларини йўналиш профилига мос равишда назарий ва тадбиқ этиш дунёқарашини кенгайтиради, бўлажак офицерларнинг замонавий микропроцессор тизимлари билимини шакллантиради, ҳамда бу илмий билимларнинг ҳарбий амалиётда қўллашларини таъминлайди. Рақамли техника ва микропроцессорлар ҳакидаги билимлар бўлажак ҳарбий мутахассисларни ҳозирги замонавий техникаларга тўғри ёндошишга, аниқ техникавий ва ҳарбий-техник жараёнларни чуқурроқ ва ишончлироқ таҳлил қилишларига ёрдам беради. Харбий-техник  воситалар билан муносабатни талабалар тарбиясида юзага келтириш, унда ҳарбий хизмат даврида замонавий техник – анжомларга муносабатини, турли холатларда улардан  фойдаланиш бўйича талаблар билан таништириш талабаларнинг касбга ғурурини ва Ўзбекистон Республикасининг ривожланиш тамойилларига бўлган ишончини шакллантиради.

 

3.    Талабалар фанни ўзлаштириш натижасида қуйидагиларни эгаллайдилар:

 

-электрон қурилмаларни лойихалаштириш жараёнлари ва уларни параметрлари, характеристикалари;

-мантиқий элементлари, махсус схемалар;

-микропроцессорлар,  сигнал процессорлари;

-ассемблер тилида дастурлаш;

-дастурий бошқариладиган қурилмалар учун дастурий таъминот яратишни.

4. Биладилар  ва фойдалана оладилар:

 

-микросхема турлари ва характеристикалари

-микропроцессорлар(МП) техникаси турлари

-микропроцессорли тизимлар (МПТ)ни қўллаш сохалари

-микропроцессор техникасининг терминлари, микропроцессор тизимларини ташкиллаштири

-алоқа стуктуралари, ишлаш тартиблари

-микроконтроллерлар турлари ишлаш принципи, дастурий таъминотлари

-микропроцессорли ва микроконтроллерли тизимларни лойихалашда махсус дастур воситаларидан фойдаланиш.

 

5.     Ўқув рeжaсидaги бoшқa фaнлaр билaн бoғлиқлиги

 

“Рақамли техника ва микропроцессорлар” фани “Электроника ва Схемотехника”, “Информатика”, “Олий математика”, “Электр занжирлар назарияси” кaби фaнлaр билaн яқин ҳaмкoрликдa фaoлият юритaди.

Фaннинг ишлaб чиқaришдaги ўрни “Рақамли техника ва микропроцессорлар” фанини ўрганиш натижасида алоқа сохаси корхоналари учун рақамли қурилма ва тизимларни ишлатиш бўйича юқори малакали мутахассислар тайёрланади.   

 

6.     Фaнни ўқитишдa зaмoнaвий axбoрoт вa пeдaгoгик тexнoлoгиялaр

 

Талабаларнинг «Рақамли техника ва микропроцессорлар» фанини ўзлаштиришлари учун ўқитишнинг илғор ва замонавий усулларидан фойдаланиш, янги информацион-педагогик технологияларни татбиқ қилиш муҳим аҳамиятга эгадир. Фанни ўзлаштиришда дарслик, ўқув ва услубий қўлланмалар, маъруза матнлари, тарқатма материаллар, электрон материаллар, кейс-технологияларидан фойдаланилади. Маъруза ва амалий, лаборатория  машғулотларида ўқитишнинг интерактив усуллари (блиц-сўров, график органайзер, кластер)дан фойдаланилади.

 

7.     Фaнни ўқитиш сeмeстрлaри

“Рақамли техника ва микропроцессорлар” курси ТAТУдa МФ II курслaрдa IV сeмeстрдa ўқитилaди. Мaзкур курсни ўргaниш, ҳaмдa мaшғулoтлaргa тaйёргaрлик кўриш учун тaлaбaлaр, ҳaмдa ўқитувчилaрнинг ўзлaри ҳaм мaвжуд aдaбиётлaрдaн, услубий қўллaнмaлaрдaн фoйдaлaнишлaри кeрaк. Шунингдeк янги техника ва технологиялардан рдaн дoимий равишда xaбaрдoр бўлиб бoришлaри кeрaк.

 

8.     Услубий ташкилий кўрсатмалар

 

Фанни ўзлаштиришда маъруза, лаборатория, амалий машғулотлар дарсларнинг асосий кўриниши ҳисобланади. Маърузалар фаннинг, фан ўқув машғлотларининг мундарижа ва  йўналишини ёритиб берадиган асосий машғулот ҳисобланади. Маърузалар талабаларнинг машғулотлар вақтида ва мустақил ишлар жараёнидаги ўзлаштирув фаолиятларини ривожлантиради. Лаборатория, амалий машғулотлар талабалар билимларини чуқурлаштириш, мустахкамлаш, ижодий ва мустақил фикрлашини ўстириш, ҳамда олинган назарий билимларни офицер амалий фаолиятида маҳорат билан қўллаши учун белгиланган.

Талабалар рақамли техника ва микропроцессорлар бўйича билимларни эгаллашда нафақат маърузалар учун конспект юритишлари, балки иҳтиёрий равишда лаборатория ва амалий машғулотларга тайёрланишлари, доимий равишда ўзлари устида ишлашлари, назарий билимларини оширишлари ва рақамли техника ва микропроцессорларнинг қўлланиши хақидаги назарий билимларини мустахкамлашлари керак.

Рақамли техника ва микропроцессорлар фанини ўрганиш мобайнида дарслик ва маърузалардан ташқари ижтимоий-сиёсий ва илмий техник журналлар ва бошқа манбалардан фойдаланишлари тавсия этилади.

Ушбу фан бўйича талабалар билимлари жорий, оралиқ ва якуний назоратлардан иборат бўлган рейтинг тизими бўйича баҳоланади. Жорий назорат лаборатория ва амалий машғулотларда амалга оширилади. Якуний назорат фанни ўзлаштириш якунида қабул қилинади.

 

9.     Ўқув мaтeриaллaрининг мaзмуни

 

1-мавзу. Микропроцессорли тизимлар асоси.

Рақамли техника, микропроцессор ва микропроцессорли тизим тушунчалари ва атамалари. Микропроцессорли  тизимларни турлари, тузилиши ва ишлаш асослари. Микропроцессорли тизимларни алоқа сохасидаги ўрни, ривожланиш босқичлари ва истиқболлари.

2-мавзу. Ахборот алмашинувини ташкиллаштириш.

Микропроцессорли тизимларнинг шиналари ва ахборот алмашинув цикллари. Микропроцессорли тизимларининг шиналари бўйича ахборот алмашинув усуллари, ахборот алмашинув  босқичлари, алмашинувни синхронлаш тамойиллари, узилишларни ташкиллаштириш ва хотирага тўғридан-тўғри мурожаат этиш тамойиллари.

3-мавзу. Магистрал қурилмаларнинг вазифалари.

Микропроцессорли  тизимларларни асосий қурилмаларининг тузилиши ва вазифалари: процессор, хотира, киритиш ва чиқариш қурилмалари ва уларнинг магистралга уланиш тамойиллари.

4-мавзу. Процессорнинг архитектураси.

Процессорнинг структураси. Процессор асосий қисмларининг вазифалари, операнд ва регистрларни адреслаш усуллари.  Процессорнинг буйруқлар тизими. Процессор буйруқларининг асосий гурухлари, турли буйруқларни бажариш хусусиятлари, қисм дастурларини ташкиллаштириш усуллари. Шахсий компьютерлар процессорларининг архитектураси. Шахсий компьютерларда ишлатиладиган процессорлар, уларнинг вазифалари, тавсифлари ва ривожланиш босқичлари. Кўп ядроли процессорлар.

5-мавзу. Алоқа воситаларидақўлланиладиган процессорлар.

Тармоқ процессорларининг турлари ва архитектуралари. Сигналларнирақамли ишлов бериш процессорларининг турлари ва архитектуралари. Тармоқ интерфейс карталарининг процессорлари. Маълумотларни киритиш ва чиқариш процессорлари.

6-мавзу. Микроконтроллерларни ташкиллаштириш.

Микроконтроллерларнинг хотираси ва процессорли ядроси. Процессор марказининг структураси ва микроконтроллерлар буйруқ тизимининг хусусиятлари, маълумот ва дастур хотирасини ташкил этилиши ва ишлаши, микроконтроллерларда стек ва ташқи хотиралардан фойдаланиш.                                                                        

7-мавзу. Микроконтроллерларни  ташқи мухит билан алоқасини ташкиллаштириш.

Микроконтроллерларнинг ахборот киритиш ва чиқариш портларини ташкиллаштириш ва структураси, таймерларнинг ва ходиса процессорларнинг ишлаш режими, узилишларга ишлов беришни ташкиллаштириш.

8-мавзу. Микроконтроллерларнинг ёрдамчи аппарат воситалари.

Микроконтроллернинг қувват сарфланиши камайтирилган режими. Такт генератори, кучланиш манбаъини назорат қилиш схемаси, қўриқловчи таймерлар ва микроконтроллернинг қўшимча модуллари.

9-мавзу. Бир кристалли микроконтроллерлар.

Бир кристалли микроконтроллерларнинг аппарат воситалари.   Микроконтроллерларининг параметрлари ва ташкиллаштириш хусусиятлари, таркиби,  микроконтроллерларни аппарат воситаларининг структураси ва имкониятлари. Микроконтроллерларнинг буйруқлар тизими ва махсус функциялари. Микроконтроллерлар асосидаги тизимларнинг имкониятларини кенгайтириш ва сифатини ошириш учун махсус функциялар.

10-мавзу. Микроконтроллерлар асосида қурилмаларни лойихалаштириш.

Микроконтроллерлар асосида рақамли қурилмаларни ишлаб чиқиш хусусиятлари. Микроконтроллерлар асосида рақамли қурилмалар ва тизимларни лойихалаштириш ва ишлаб чиқишнинг асосий босқичлари, аппарат ва дастурий воситаларни биргаликда созлаш усуллари.  Микроконтроллерлар учун дастурий таъминотни ишлаб чиқиш. Микроконтроллерларнинг дастурий таъминотини ишлаб чиқишнинг асосий босқичлари, Микроконтроллерларнинг дастурий таъминотини яратиш ва созлашнинг асосий воситалари.

10. Машғулотлар ўқув соати ҳисоботи ва мавзулар рўйхати

Мавзу рақами

Маърузалар номи

 

Ишлар ҳажми (соат)

Назорат

шакли

 

Иш зичлиги

Аудитория иши

Мустақил тайёргарлик

Орариқ назорати

Якуний назорат

Жами

Маъруза

Амалий машғулот

Гуруҳ машғулоти

Лаборатория  иши

Мустаыил ишлаш

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

2 курс 4 семестр

1

Микропроцессорли тизимлар асоси.

10

6

4

2

 

 

 

4

 

 

2

Ахборот алмашинувини ташкиллаштириш.

11

8

4

2

 

2

 

3

 

 

3

Магистрал қурилмаларнинг вазифалари.

12

8

4

2

 

2

 

4

 

 

4

Процессорнинг архитектураси.

11

8

4

2

 

2

 

3

 

 

5

Алоқа воситаларидақўлланиладиган процессорлар.

12

8

4

2

 

2

 

4

 

 

6

Микроконтроллерларни ташкиллаштириш.

10

6

4

 

 

2

 

4

 

 

7

Микроконтроллерларни  ташқи мухит билан алоқасини ташкиллаштириш.

11

8

4

2

 

2

 

3

 

 

8

Микроконтроллерларнинг ёрдамчи аппарат воситалари.

10

6

2

2

 

2

 

4

 

 

9

Бир кристалли микроконтроллерлар.

11

8

4

2

 

2

 

3

 

 

10

Микроконтроллерлар асосида қурилмаларни лойихалаштириш.

10

6

2

2

 

2

 

4

 

 

Фан бўйича жами:

108

72

36

18

 

18

 

36

 

 

 

 

11.                      ЎҚИТИШ ШАКЛЛАРИ

 

       Мазкур ЎУМ бўйича қуйидаги ўқитиш шаклларидан фойдаланилади:

-         маърузалар, амалий машғулотлар (маълумотлар ва технологияларни англаб олиш, ақлий қизиқишни ривожлантириш, назарий билимларни мустаҳкамлаш);

-         давра суҳбатлари (кўрилаётган масала ечимлари бўйича таклиф бериш қобилиятини ошириш, эшитиш, идрок қилиш ва мантиқий хулосалар чиқариш);

-         баҳс ва мунозаралар (лойиҳалар ечими бўйича далиллар ва асосли аргументларни тақдим қилиш, эшитиш ва муаммолар ечимини топиш қобилиятини ривожлантириш).

 

12.                      БАҲОЛАШ МЕЗОНИ

 

“Рақамли техника ва микропроцессорлар” фанидан талабалар билимини рейтинг тизими асосида баҳолаш мезони.

 

     “Рақамли техника ва микропроцессорлар ”  фани  бўйича  рейтинг  жадваллари,  назорат  тури,шакли, сони ҳамда ҳар бир назоратга ажратилган максимал балл, шунингдек жорий  ва оралиқ назоратларининг  саралаш баллари ҳақидаги  маълумотлар фан бўйича биринчи машғулотда талабаларга эълон қилинади.

Фан бўйича талабаларнинг билим савияси ва ўзлаштириш даражасининг

Давлат  таълим  стандартларига  мувофиқлигини  таъминлаш  учун  қуйидаги назорат турлари ўтказилади:

  жорий назорат (ЖН) – талабанинг фан мавзулари бўйича билим ва амалий  кўникма  даражасини  аниқлаш  ва  баҳолаш  усули.  Жорий  назорат фаннинг  хусусиятидан  келиб  чиққан  ҳолда  амалий  машғулотларда  оғзаки

сўров,  тест  ўтказиш,  суҳбат,  назорат  иши,  коллеквиум,  уй  вазифаларини текшириш ва шу каби бошқа шаклларда ўтказилиши мумкин;

  оралиқ назорат (ОН) – семестр давомида ўқув дастурининг тегишли

(фанларнинг бир неча мавзуларини ўз ичига олган) бўлими тугаллангандан кейин талабанинг назарий билим ва амалий кўникма даражасини аниқлаш ва баҳолаш  усули.  Оралиқ  назорат  бир  семестрда  икки  марта  ўтказилади  ва шакли (ёзма, оғзаки, тест ва ҳоказо) ўқув фанига ажратилган умумий соатлар ҳажмидан келиб чиққан ҳолда белгиланади;

  якуний назорат (ЯН) – семестр якунида муайян фан бўйича назарий билим ва                амалий           кўникмаларни   талабалар   томонидан ўзлаштириш

даражасини   баҳолаш  усули.   Якуний  назорат  асосан   таянч  тушунча  ва

ибораларга асосланган “Ёзма иш” шаклида ўтказилади.

ОН ўтказиш жараёни кафедра мудири томонидан тузилган  комиссия иштирокида мунтазам равишда ўрганиб борилади ва уни ўтказиш тартиблари бузилган     ҳолларда,                   ОН            натижалари           бекор қилиниши   мумкин.   Бундай ҳолларда ОН қайта ўтказилади.

Олий таълим муассасаси раҳбарининг буйруғи билан ички назорат ва мониторинг  бўлими  раҳбарлигида  тузилган  комиссия  иштирокида  ЯН  ни ўтказиш  жараёни  мунтазам  равишда  ўрганиб  борилади  ва  уни  ўтказиш тартиблари  бузилган  ҳолларда,  ЯН  натижалари  бекор  қилиниши  мумкин. Бундай ҳолларда ЯН қайта ўтказилади.

Талабанинг              билим    савияси,    кўникма   ва    малакаларини назорат қилишнинг  рейтинг  тизими  асосида  талабанинг  фан  бўйича  ўзлаштириш даражаси баллар орқали ифодаланади.

«Микропроцессорлар»  фани  бўйича  талабаларнинг  семестр  давомидаги ўзлаштириш кўрсаткичи 100 баллик тизимда баҳоланади.

Ушбу 100 балл баҳолаш турлари бўйича қуйидагича тақсимланади:

Я.Н.-30 балл, қолган 70 балл эса Ж.Н.-30 балл ва О.Н.-40 балл қилиб тақсимланади.

 

 

 

 

 

Балл

Баҳо

Талабаларнинг билим даражаси

 

 

86-100

 

 

Аъло

Хулоса   ва   қарор   қабул   қилиш.   Ижодий   фикрлай   олиш.

Мустақил мушоҳада юрита олиш. Олган билимларини амалда қўллай олиш. Моҳиятини тушунтириш. Билиш, айтиб бериш.

Тасаввурга эга бўлиш.

 

71-85

 

Яхши

Мустақил  мушоҳада  қилиш.    Олган  билимларини  амалда

қўллай олиш. Моҳиятини тушунтириш. Билиш, айтиб бериш. Тасаввурга эга бўлиш.

 

55-70

 

Қониқарли

Моҳиятини тушунтириш. Билиш, айтиб бериш

Тасаввурга эга бўлиш.

0-54

Қониқарсиз

Аниқ тасаввурга эга бўлмаслик. Билмаслик.

 

 

 

Фан  бўйича  саралаш  бали  55  баллни  ташкил  этади.  Талабанинг

саралаш   балидан  паст   бўлган  ўзлаштириши рейтинг  дафтарчасида қайд этилмайди. Талабаларнинг ўқув фани бўйича мустақил иши жорий, оралиқ ва якуний  назоратлар  жараёнида  тегишли  топшириқларни  бажариши  ва  унга ажратилган баллардан келиб чиққан ҳолда баҳоланади.

 

Талабалар ОН дан тўплайдиган балларнинг намунавий мезонлари

 

№

 

Кўрсаткичлар

ОН баллари

макс

1-ОН

2-ОН

 

1

Дарсларга қатнашганлик даражаси. Маъруза дарсларидаги

фаоллиги, конспект дафтарларининг юритилиши ва тўлиқлиги.

 

10

 

0-2

 

0-2

 

2

Талабаларнинг мустақил таълим топшириқларини ўз вақтида ва

сифатли бажариши ва ўзлаштириш.

 

15

 

0-9

 

0-9

 

3

Оғзаки савол-жавоблар, коллоквиум ва бошқа назорат турлари

натижалари бўйича

 

15

 

0-9

 

0-9

Жами ОН баллари

40

0-20

0-20

 

 

 

Талабалар ЖН дан тўплайдиган балларнинг намунавий мезонлари

 

№

 

Кўрсаткичлар

ЖН баллари

макс

1-ЖН

2-ЖН

 

1

Дарсларга қатнашганлик ва ўзлаштириши даражаси. Амалий

машғулотлардаги фаоллиги, амалий машғулот дафтарларининг юритилиши ва ҳолати

 

10

 

0-5

 

0-5

 

2

Мустақил таълим топшириқларининг ўз вақтида ва сифатли

бажарилиши. Мавзулар бўйича уй вазифаларини бажарилиш ва ўзлаштириши даражаси.

 

10

 

0-5

 

0-5

3

Ёзма назорат иши ёки тест саволларига берилган жавоблар

10

0-5

0-5

Жами ЖН баллари

30

0-15

0-15

 

 

     Якуний назорат “Ёзма иш” шаклида белгиланган бўлса, у ҳолда якуний

назорат 30 баллик “Ёзма иш” вариантлари асосида ўтказилади.

Агар якуний назорат марказлашган тест асосида ташкил этилган бўлиб фан бўйича якуний назорат “Ёзма иш” шаклида белгиланган бўлса, у ҳолда

якуний назорат қуйидаги жадвал асосида амалга оширилади.

 

 

 

№

 

Кўрсаткичлар

ЯН баллари

макс

Ўзгариш оралиғи

1

Фан бўйича якуний ёзма иш назорати

6

0-6

2

Фан бўйича якуний тест назорати

24

0-24

Жами

30

0-30

 

Якуний назоратда “Ёзма иш”ларни баҳолаш мезони

 

     Якуний назорат “Ёзма иш” шаклида амалга оширилганда, синов кўп

вариантли усулда ўтказилади. Ҳар бир вариант 2 та   назарий савол ва 4 та амалий  топшириқдан  иборат.  Назарий  саволлар  фан  бўйича  таянч  сўз  ва иборалар  асосида  тузилган  бўлиб,  фаннинг  барча  мавзуларини  ўз  ичига қамраб олган. Ҳар         бир   назарий     саволга      ёзилган жавоблар бўйича ўзлаштириш кўрсаткичи 0-3 балл оралиғида баҳоланади. Амалий топшириқ эса 0-6 балл оралиғида баҳоланади. Талаба максимал 30 балл тўплаши мумкин. Ёзма синов бўйича умумий ўзлаштириш кўрсаткичини аниқлаш учун вариантда берилган саволларнинг ҳар бири учун ёзилган жавобларга қўйилган ўзлаштириш баллари қўшилади ва йиғинди талабанинг якуний назорат бўйича ўзлаштириш бали ҳисобланади.

 

 

II.  ЎҚИТИШДА ФОЙДАЛАНИЛАДИГАН ИНТЕРФАОЛ ТАЪЛИМ МЕТОДЛАРИ

 

“SWOT-таҳлил” усули.

Усулнинг мақсади: мавжуд назарий билимлар ва амалий тажрибаларни таҳлил қилиш, таққослаш орқали муаммони ҳал этиш йўлларни топишга, билимларни мустаҳкамлаш, такрорлаш, баҳолашга, мустақил, танқидий фикрлашни, ностандарт тафаккурни шакллантиришга хизмат қилади.

 

“Ақлий ҳужум” усули.

 

   “Ақлий ҳужум” усулининг моҳияти  жамоа ҳамкорлиги асосида  муаммони ечиш жараёнларини вақт бўйича бир қанча босқичларга  (ғояларни генерациялаш, уларни танқидий ва конструктив ҳолатда ишлаб чиқиш) ажратишдан иборат.

   Дарс жараёнида  ақлий ҳужумдан мақсадли фойдаланиш ижодий, ностандарт тафаккурлашни ривожлантириш гарови ҳисобланади.   “Ақлий ҳужум” ни уюштириш бир мунча содда бўлиб, ундан таълим мазмунини ўзгартириш жараёнида фойдаланиш билан биргаликда ишлаб чиқариш муаммоларининг ечимини топишда ҳам жуда қўл келади. Дастлаб гуруҳ йиғилади ва улар олдига муаммо қўйилади. Бу муаммо ечими тўғрисида барча иштирокчилар ўз фикрларини билдирадилар. Бу босқичда ҳеч кимнинг ўзга киши ғояларига  ҳужум қилиши ва баҳолашига  ҳаққи йўқ. Демак, “ақлий ҳужум”  йўли билан қисқа минутларда ўнлаб ғояларни юзага чиқариш имкониятлари мавжуд бўлади. Аслини олганда ғоялар сонини қўлга киритиш асосий мақсад эмас, улар муаммо ечимини оқилона ишлаб чиқиш учунгина асос бўладилар. Бу метод шартларидан бири ҳеч қандай ташқи таъсирсиз қатнашувчиларнинг  ҳар бири фаол иштироки бўлиши керак. Билдирилган ғояларнинг  беш ёки олтитасигина  асосий ҳисобланиб, муаммо ечимини топишга  салоҳиятли имкониятлар яратади.

   Шундай қилиб,  “ақлий ҳужум” қоидаларини қуйидагича белгилаш мумкин:

   *олға сурилган ғоялар баҳоланмайди ва танқид остига олинмайди;

  *иш сифатига эмас, сонига қаратилади, ғоялар қанча кўп бўлса, шунча яхши;

   *исталган ғояларни мумкин қадар кенгайтириш ва ривожлантиришга қаратилади;

   *муаммо ечимидан узоқ ғоялар ҳам қўллаб қувватланади;

   *барча ғоялар ёки уларнинг мағзи (фаразлари) қайд этиш йўли билан ёзиб олинади;

   *”ҳужум”ни ўтказиш вақти аниқланади ва унга риоя қилиниши шарт;

   *бериладиган саволларга қисқача (асосланмаган) жавоблар бериш кўзда тутилиши керак.

   Вазифаси.   “Ақлий ҳужум” қийин вазиятлардан қутулиш чораларини топишга, муаммони кўриш чегарасини кенгайтиришга, фикрлаш бир хиллилигини йўқотишга ва тенг доирада тафаккурлашга имкон беради. Энг асосийси, муаммони ечиш жараёнида курашиш муҳитидан ижодий ҳамкорлик кайфиятига ўтилади ва гуруҳ (аудитория)  янада жипслашади.

   Объекти. Қўллаш мақсадига кўра универсал ҳисобланиб, тадқиқотчиликда (янги муаммони ечишга имкон яратади), ўқитиш жараёнида (ўқув материалларини тезкор ўзлаштиришга қаратилади),  ривожлантирилади (ўз-ўзини бир мунча самарали бошқариш асосида фаол фикрлашни шакллантиради), асқотади.

  

Қўлланиш усули. “Ақлий ҳужум” иштирокчилари олдига қўйилган муаммо бўйича ҳар қандай мулоҳаза ва таклифларни билдиришлари мумкин. Айтилган фикрлар ёзиб борилади ва уларнинг муаллифлари ўз фикрларини қайтадан хотирасида тиклаш имкониятига эга  бўлади. Метод самараси фикрлар хилма-хиллиги билан тавсифланади ва ҳужум давомида улар ташкил қилинмайди, қайтадан ифодаланмайди. Ақлий ҳужум тугагач, муҳимлик жиҳатига кўра энг яхши таклифлар генерацияланади ва муаммони ечиш учун зарурлари танланади.

 

“Ажурли арра” усули

 

   “Ажурли арра” усули тузилиш жиҳатдан ўзида қуйидаги босқичларни қамраб олади.

    1. Топшириқни бўлиш. Топшириқ ва матнли материаллар бир нечта асосий қисмларга (ёки мавзуларга) киритилади.

   2. Эксперт гуруҳлар.  Қўлида бир мавзуга оид ўқув топшириқлари мавжуд бўлган талаблар мавзуни муҳокама қилиш, бошқаларга ўргатиш режасини эгаллаш учун эксперт гуруҳга бирлашадилар.

   3. Бирламчи гуруҳлар. Тингловчилар ўзларининг бирламчи гуруҳларига қайтадилар ва эксперт гуруҳларда ўрганганларини ўқитишади.

   “Ажурли арра” методи моҳиятига аниқлик киритиш учун баъзи бир тавсияларни ёритиш лозим.

   1.Ўқитиш жараёнига бу тарзда ёндошилганда тингловчиларнинг ҳамкорликда ишлашига  ва қисқа вақт ичида катта ҳажмдаги ахборотларни ўзлаштиришларига имкон яратилади.

   2.У ёки бу фаолиятни дарсда амалга ошириш учун тингловчиларга бошланғич ахборотларни узатиш зарурияти туғилса, маъруза ўрнини боса оладиган самарали инструментарий ҳисобланади.

   3.Ўқитувчи мураккаб мазмунли мавзулар бўйича тингловчиларни дарсга тайёрлаш учун олдиндан уларнинг ҳар бирига мўлжалланган алоҳида ахборотли пакет тайёрлайди. Унда дарсликдан, қўшимча тарзда газета, журнал, мақолалардан материаллар бўлиши керак.

   4. Ҳар бир тингловчи 2 гуруҳ таркибида иштирок этади: дастлаб ”ўз уйи” (бирламчи) гуруҳига, кейин эса “эксперт гуруҳига бирлашиб, ўқув элементларини мустақил ўрганишади. Эксперт гуруҳини тезда ташкил этиш учун  тингловчилар олган ахборотли пакетларда ҳар бир мавзуга оид материаллар бир хил рангдаги қоғозларга ёзилган ёки рангли қалам билан қоғознинг бирон-бир бурчаги бўялгани маъқул.

   5. Ҳар бир гуруҳда 3 тадан 5 тагача ўқувчи (ўқувчиларнинг сонига қараб) бўлиши мумкин. Ҳар бир тингловчи “ўз уйи”дагиларни қайта учрашиш жойини аниқлаб олиши керак.

   6.Ўқитувчи тингловчиларни “рангли” топшириқлар асосида гуруҳга бирлаштиришни таклиф этади ва улар алоҳида мавзулар бўйича экспертга айланади.  Мисол учун, “қизил”ларни  аудитория хонаси охирида, “кўк”ларни эса йўлакчада учрашиш белгиланади. Ҳар бир эксперт гуруҳда 3 тадан кам тингловчи бўлмаслиги керак.

   7. Гуруҳларга ахборотли пакет тарқатилади. Ҳар қайси гуруҳ турли хил материаллар тўпламини олишлари  ва уларни ўқиши, муҳокама қилиши, айнан шу ахборотлар бўйича экспертга айланиши лозим, ўқув материаллари тўпламини олишлари ва уларни ўқиши, муҳокама қилиши, айнан шу ахборотлар бўйича  “эксперт” бўлиши учун ўқувчиларда  вақт етарли бўлиши керак.  Бу учун агар материаллар мураккаб ва катта бўлса, эҳтимол, бир дарс тўлиқ талаб қилинади.

   8. Тингловчиларга қуйидаги топшириқлар берилади:

   -пакетдаги материалларни қунт билан ўрганинг ва муҳокама қилинг;

   -бир-бирингиздан сўранг ва ўқув материалларини  ҳар бирингиз тушуниб олганингизга ишонч ҳосил қилинг;

   -ўз “уйингиз“  гуруҳини ўқитиш зарурлигини ҳисобга олиб,  материалларнинг муҳим ўқув элементларига эътиборни қаратинг:

   9. Тингловчиларнинг ўз “уйларига” қайтишларини илтимос қилинг.  Ҳар ким ўз “уйи”-гуруҳига ахборот беради. Шаксиз, “уй” гуруҳида эксперт гуруҳларидан биттадан тингловчи бўлиши шарт, тингловчи ўрганиб келган материалларни ўз гуруҳи тингловчиларига ўргатиш жавобгарлигини бўйнига олиб, яна бир соат давом этиши мумкин.

   10. Тингловчилар бир-бирларидан ахборотларни ўрганиб бўлишгач, ўқитувчи олдиндан режалаштирилган фаолият турини ўтказиши мумкин.

 

“Муаммо” технологияси

 

   Технологиянинг мақсади:  тингловчиларга ўқув фанининг мавзусидан келиб чиққан турли муаммоли масала вазиятларининг ечимини тўғри топишларига ўргатиш, уларда муаммо моҳиятини аниқлаш бўйича малакаларни шакллантириш, муаммолар ечишнинг баъзи усуллари билан таништириш ва услубларни тўғри танлашга ўргатиш,  муаммони келиб чиқиш сабабларини, муаммони ечишдаги ҳатти-ҳаракатларни тўғри аниқлашга ўргатади.  

Машғулотнинг ўтказиш тартиби:

 

Ўқитувчи тингловчиларни гуруҳларга ажратиб, уларни ўринларига жойлаштирилгандан сўнг, машғулотни ўтказиш тартиб-қоидалари ва талабларини тушунтиради, яъни у машғулотни босқичли бўлишини ва ҳар бир босқич тингловчилардан максимум диққат-эътибор талаб қилиниши, машғулот давомида улар  якка, гуруҳ ва  жамоа бўлиб  ишлашларини айтади. Бундай кайфият тингловчиларга берилган топшириқларни бажаришга тайёр бўлишларига ёрдам беради ва бажаришга қизиқиш ўйғотади. Машғулотни ўтказиш тартиб-қоидалари ва талаблари тушунтирилгач, машғулот бошланади:

   Тингловчилар томонидан машғулот учун тайёрланган кинолавҳани диққат билан томоша қилиб, унда ёритилган муаммони аниқлашга ҳаракат қилиш, хотирада сақлаб қолиш ёки дафтарга белгилаб қўйиш (агар кинофильм кўрсатишнинг имконияти бўлмаса, у ҳолда ўқитувчи ўқув предметининг мавзуси бўйича плакат, расм, афиша ёки бир муаммо баён қилинган матн, китобдаги ўқув материалидан фойдаланиш мумкин):

   *ҳар бир гуруҳ аъзолари томонидан ушбу лавҳадан (расмдан, матндан, ҳаётий воқеадан) биргаликда аниқланган муаммоларни ватман ёки форматдаги қоғозга фломастер билан ёзиб чиқилади;

   *берилган аниқ вақт тугагач, тайёрлаган ишни гуруҳ вакиллари томонидан ўқиб эшиттирилади;

  *ўқитувчи гуруҳлар томонидан танланган ва муаммолар ёзилган қоғозларни алмаштирган ҳолда гуруҳларгаи тарқатилади;

   *тарқатилган қоғозларда гуруҳлар томонидан ёзилган муаммолардан ҳар бир гуруҳ аъзоси ўзини қизиқтирган  муаммодан бирини  танлаб олади;

   *ўқитувчи томонидан тарқатилган қуйидаги чизмага ҳар бир гуруҳ аъзоси ўзини қизиқтирган муаммодан бирини танлаб олади;

   *ўқитувчи томонидан тарқатилган қуйидаги чизмага ҳар бир гуруҳ аъзоси  танлаб олган муаммосини ёзиб, мустақил равишда таҳлил этади.

 

“БЛИЦ ЎЙИН” усули

 

“БЛИЦ ЎЙИН” усули - ҳаракатлар кетма-кетлигини тўғри ташкил этишга мантиқий фикрлашга, ўрганаётган предмети асосида кўп, хилма хил фикрлардан, маълумотлардан кераклигини танлаб олишни ўргатишга қаратилган. Ушбу технология тингловчиларга тарқатилган қоғозларда кўрсатилган ҳаракатлар кетма кетлигини  аввал якка ҳолда мустақил равишда белгилаб, сўнгра ўз фикрини бошқаларга ўтказа олиш ёки ўз фикрида қолиш, бошқалар билан ҳамфикр бўла олишга ёрдам беради.

“БУМЕРАНГ” техникаси – тингловчиларни дарс жараёнида, дарсдан ташқарида турли адабиётлар, матнлар билан ишлаш, ўрганилган материалларни ёддан сақлаб қолиш, сўзлаб бера олиш, фикрни эркин ҳолда баён эта олиш ҳамда бир дарс давомида барча тингловчи талабаларни баҳолай олишга қаратилган. “Бумеранг” технологияси танқидий фикрлаш, мантиқли шакллантиришга, имконият яратади; хотирани, ғояларни, фикрларни, даллилларни ёзма ва оғзаки шаклларда баён қилиш кўникмаларини ривожлантиради .

“СИНКВЕЙН” усули – таълим олувчиларни ахборотларни қисқа баён этишга ўргатади, ҳамда олинган маълумотлар устида чуқур иланишга чорлайди.

 “ҚОРА ҚУТИ” усули – тингловчилар бу метод асосида ечиладиган муаммолар аниқ вазиятни таҳлил қилиш орқали амалга оширилади, муаммолар сабаби йўл-йўлакай аниқланади.

“ЛОЙИҲА” усули – таълим олувчиларнинг инвидуал ёки гуруҳларда белгиланган вақт давомида, белгиланган мавзу бўйича ахборот йиғиш, тадқиқот ўтказиш ва амалга ошириш ишларини олиб боришидир. Бу методда таълим олувчилар режалаштириш, қарор қабул қилиш, амалга ошириш, текшириш ва хулоса чиқариш ва натижаларни баҳолаш жараёнларида иштирок этадилар.

 

 

 

III. НАЗАРИЙ МАТЕРИАЛЛАР

 

1-маъруза: Рақамли техника,микропроцессорли тизимлари тушунчалари ва атамалари       

РЕЖА:

1.     Рақамли техника тушунчалари

2.     Микропроцессор ҳақида тушунчалар.

3.     РТ ва МП бўйича асосий атамалар                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   

       Рақамли микросхемалар олдинига электрон-хисоблаш машиналарни (компьютерларни) қуриш учун ишлаб чиқариладиган эди. Аммо кейин рақамли микросхемалар объектларни бошқаришда қулай бўлиб колгани аниқланди ва бошқарилувчи схема икки холатда ишлаши мумкин. Масалан : схема ёқилган ёки ўчирилган бўлиши мумкин, радиостанция узатиш ёки қабул қилиш режимида ишлаши мумкин ва х.к.  Натижада  рақамли микросхемалар  кенг қўлланилган электромагнит релелар ва  перфокарталарни ўрнини алмаштирдилар. Бошқарув масалаларини бажаришда объектни холатини тасвирлаш учун икки миқдорни билиш лозим: кучланиш баланд ёки паст (ижобий ёки манфий),ток оқади ёки оқмайди.  Бу аналог схемалардаги айрим камчиликлардан қутулишга олиб келган. Рақамли схемалар тўғри фойдаланишда хатоликлар киритмайдилар. Бу хусусиятлари уларни кенг ривожланишига олиб келди ва бошқа масалаларни ечишда қўлланилаяптилар. Кейинчалик аналогли сигналларни тузишда рақамли микросхемаларни назарияси ва усуллари ишлаб чиқариладиган бўлди.        

    Рақамли техникани билиш учун қуйидаги элементар саволлардан тушунча бўлиши керак:                                                                                                                       -қандай элементлардан рақамли схемалар қурилади ва уларни тузилиши;                              - содда элементлар асосида турли хил мураккаб рақамли қурилмаларни тузиш ва бунинг учун мантиқий алгебра асослари ва рақамли сигналларни хотиралаш усулларини билиш керак;    

        -рақамли ахборотни кўрсатишни ва уни рақамли схемага киритишни  билиш .  Мантиқий сигналларни даражалари рақамли схемада тарқалишда камаймайди. Бу рақамли схемадан кучайтириш хусусиятларини талаб қилади.   Рақамли микросхемалар калит режимида ишлайдилар :  транзистор фақат очиқ ёки ёпиқ бўлиши мумкин .  Натижада  идеал транзисторда қувват тарқалиши бўлмайди . Хозирги вақтда мантиқий элементларни қуйидаги турлари қўлланилади:                       диод-транзисторли мантиқ (ДТЛ);  транзистор-транзисторли мантиқ (ТТЛ, TTL);                                                  комплементар МОП транзисторлар (КМОП, CMOS) асосидаги мантиқ;                            логика на основе сочетания комплементар МОП ва биполяр транзисторлар (BiCMOS) асосидаги мантиқ. Хар бир микропроцессор тизими(МПТ) асосида энг оддий микроконтроллердан мураккаб компьютергача бўлган базавий  концепция ётади. Для начала несколько основных определений МПТни асосий белгилашлар қуйидагича :                                         

        •         Электрон тизим — ахборотга ишлов берувчи электрон тугун ,блок, асбоб ёки комплекс.  

 •         Масала  —  бу электрон тизимдан талаб қилинадиган функциялар тўплами.                                                                                                                                            •Тезкорлик  — электрон тизимдан ўз функцияларини бажариш тезлиги кўрсатгичи.     

    •    Эгилувчанлик —  тизим турли масалаларга созланиш қодирлиги.

    •    Ортиқлик (Избыточность) — тизим бажарадиган масалага тизим имкониятлари мувофиқлик даражасини кўрсатгичи.

   •     Интерфейс —    ахборот алмашув битими ва унда қатнашувчи қурилмаларнинг электр,мантиқий ва конструктив бирга қўшилаолишликни назарда тутувчи  қоидалар. Микропроцессор тизим кириш сигналларга ишлов берувчи ва чиқиш сигналлани узатувчи электрон тизимни айрим холати сифатида кўриш мумкин (расм. 1.1).

                                   

                                        Расм. 1.1. Электрон тизим.

       Кириш ва чиқиш сигналлари сифатида аналог ва рақамли сигналлар, рақамли кодлар ва уларни кетма-кетлиги қўлланилиши мумкин. Тизим ичида сигналларни (ёки ахборотни) йиғиш ва саклашни бажариш мумкин.  Агар тизим рақамли бўлса киришдаги аналог сигналлар аналог-рақамли ўзгартгичлар(АРЎ) ёрдамида кодлар кетма-кетлигига ўзгартирилади , чиқишдаги аналог сигналлар рақамли-аналогли ўзгартиргичлар(РАЎ) томонидан кодларни кетма-кетлигидан тузилади. Ахборотни ишлов бериш ва сақлаш рақамли кўринишда бажарилади.                                                                                                           Традицион рақамли тизимни ўзига хос хусусияти бу ахборотни ишлов бериш ва сақлаш алгоритмлари тизимни схемотехникаси билан махкам боғланиши. Алгоритмларни ўзгариши тизимни структурасини ва электрон тугунларини ва уларни алоқаларини алмаштириш йўли билан мумкин.   Масалан, агар қўшимча қўшиш операцияси керак бўлса тизим структурасига қўшимча сумматор ва кодни бир такт ичида сақлаш хақида ахборот керак бўлса бир регистр улаш керак. Ишлатиш жараёнида бу масалани хал қилиш имкони йўқ, бутун тизимни лойихалаш,тайёрлаш ва созлаш цикллари керак . Шунинг учун анаънавий рақамли  тизим кўпинча “қаътий мантиқ”ли тизим дейилади.

“Қаътий мантиқ”ли барча тизим бир неча ўхшаш масалаларни бажаришга мўлжалланган махсус тизим кўринишига эга.

           Бу ўзини афзалликларига эга :                                                                                                         - махсус тизимда хар бир элементи тўлик имконияти билан ишлайди;

 -махсус тизим максимал тезкорликни таъминлаши мумкин , чунки ахборотга ишлов бериш алгоритмларни бажариш тезлиги хар бир мантиқий элементлар тезкорлигига  боғлиқ .

        Мантиқий элементлар хар доим максимал тезкорлига эга.  “Қаътий мантиқ”ли рақамли тизимни катта камчилиги бу хар бир янги масала учун уни янгидан лойихалаш ва қуриш керак.  Бу камчиликни бартараф этишни  микропроцессор тизим таъминлайди. Шунинг учун аппаратурани ўзгартирмасдан бир алгоритмдан бошқасига қайта созланиб ва барча масалаларни ечиш имкониятига эга тизим қуриш лозим ва тизимга қўшимча бошқарувчи ахборотни киритиш алгоритимини тузиш(расм. 1.2). Шунда тизим универсал ёки дастурланувчи, қаътий эмас эгилувчан бўлади.

                         

Расм. 1.2. Дастурланувчи ( универсал) электрон тизим.

       Хар бир универсаллик ортиқликга олиб келади ,чунки  максимал мураккаб масалани онсон масалага кўра ечиш кўпроқ маблағ талаб қилади.  Универсал тизим мураккаблиги  энг оғир масалани ечишни таъминлашга мўлжалланган бўлиши керак. Масала онсон бўлса тизим ортиқлиги баланд бўлади ва тизимни нархини оширади,ишончлилигини камайтиради, фойдаланадиган қувватни оширади ва х.к. Тизимни универсаллиги тезкорлигини камайишига олиб келади. Хар бир янги масала максимал тез ишлашини таъминлаш мумкин эмас. Асосий қоида универсаллик ва эгилувчанлик канча катта бўлса тезкорлик камаяди. Максимал тезкорликни универсал тизимларда эришиш мумкин эмас.  Шундай қилиб , “Қаътий мантиқ”ли рақамли тизимлар ечиладиган масала узоқ вақт ўзгармаса , баланд тезкорлик керак бўлса ва ахборотни ишлов берувчи алгоритмлар содда бўлса ишлатилиши унумли бўлади. Универсал дастурланувчи тизимлар масалалар тез ўзгариб турса , тезкорлигига талаб катта бўлмаса қўлланилиши афзал бўлади. Аммо охирги пайтда универсал (микропроцессор) тизимларни тезкорлиги сезиларли ошган ва нархи камайганлиги учун  “қаътий мантиқ”ли рақамли тизимларни қўлланилиши камайган.

                                    Назорат саволлари:

1.Рақамли техника таърифи.

2.Электрон тизим деб нимага айтилади

3.Интерфейс тушунчаси.

4.Мантиқий элементларга нималар киради.

 

Адабиётлар рўйхати

 

1.  Юнусов Ж.Ю., Абасхонова Х.Ю. Рақамли қурилмалар ва микропроцессор тизимлари. Ўқув қўлланма. Тошкент 2010.-256в

2. Амирсаидов У.Б., Абасхонова Х.Ю. Рақамли техника ва микропроцессорлар. Олий ўқув юртлари учун ўқув қўлланма. Тошкент 2014.-253 в

3.  Угрюмов Е.П. Цифровая техника и микропроцессоры. Учеб. пособие для вузов. 2-изд.перераб.  и доп.-СПб. БХВ–Петербург. 2005.-800с.:ил.

4.    Калабеков Б.А. Цифровые устройства  и микропроцессорные  системы. Учебник.-М.:Горячая линия- Телеком.,2003 г.-336.

 

2-маъруза: “Микропроцессорли тизимларни турлари,тузилиши ва ишлаш асослари”

РЕЖА:

1.                Микропроцессорлар тизими

2.                Микропроцессорлар турлари

3.                Микропроцессор тузилиши

4.                Микропроцессорнинг ишлаш принципи.

      Хар қандай микропроцессор тизимини(МПТ) ядроси – бу микропроцессор еки процессор. Инглизча  processor  ишлов берувчи бўлади. Шунинг учун МПТ ичидаги барча ахборотга микропроцессор ишлов беради. Қолган қурилмалар эса ёрдамчи функцияларни бажаради ( ахборотни сақлаш, ташқи курилмалар ва фойдаланувчи билан алоқа ва бошқалар.  Процессор арифметик функцияларни(қўшиш,кўпайтириш,бўлиш ва х.к.) , мантиқий функцияларни (силжитиш,солиштириш,кодларни ниқоблаш ва х.к.), кодларни вақтинча сақлаш (ички регистрларда), кодларни МПТ қурилмалари орасида алмашиш ва бошқалар. Процессор бажарадиган оддий операцияларсони бир неча юзтага етиши мумкин. Барча операцияларни процессор кетма-кет бажаради. Бир масалани устидан параллел ишлайдиган процессорлар хам учрайди. Операцияларни кетма-кет бажариш тизимни афзаллиги бўлади,чунки ахборотни энг мураккаб алгоритмларини бир процессор томонидан амалга оширилади. Аммо алгоритмлар мураккаблиги операцияларни кетма-кет бажаришлиги тизимни тезкорлигини белгилайди. Содда операциялар тезроқ бажарилади. МПТ барча нарсаларни хал қилиши мумкин тезкорли кичик бўлади чунки ахборот оқимини  фақат бир курилма микропроцессор орқали ўтказилади (2.1расм.).

1-3

2.1-расм.МПТ даги информацион оқимлар.

Анъанавий рақамли тизимда барча ахборот оқимларини схемани мураккаблаштириш йўли билан параллел ташкил этиш мумкин.   Микропроцессорбажариладиган операцияларни таркиби ва кетма-кетлиги бошқарувчи ахборот (дастур) белгилайди. Дастур бу буйруқлар (рақамли кодлар) тўплами бўлиб, уларни ўқиб процессор нима қилишни аниқлайди.. Дастур бошидан охиригача одам,дастурчи томонидан тузилади процессор эса шу дастурни бажарувчиси бўлиб қолади. Алгоритмдан четга чиқиш процессор ёки МПТнинг бошқа қурилмалари носозлиги томонидан пайдо бўлади. Бажариладиган барча буйруқлар процессорни буйруқлар тизимини ташкиэтади. Процессордаги буйруқлар тизимини структураси ва хажми уни тезкорлиги, ихчамлиги, фойдаланиш қулайлигини белгилайди. Процессордабуйруқлар сони бир неча ўндан бир неча юзни ташкил этади. Буйруқлар тизими кичик давралик масалаларга (махсус процессорлар) ёки максимал кенг масалаларга(универсал процессорлар) мўлжалланган бўлиши мумкин. Буйруқлар кодлари  разрядларни турли  сонига эга бўлиши мумкин (бир ёки бир неча байтни эгаллайди). Хар бир буйруқ бажарилиш вақтига эга шунинг учун дастур бажарилиш вақти қўлланиладиган буйруқлар сони ва уларни кўринишига боғлиқ.                                                                                                        Буйруқлар бажарилиши учун процессор структурасига ички регистрлар,арифметик-мантиқий (АЛУ, ALU — Arithmetic Logic Unit) , мультиплексорлар, буферлар, регистрлар ва бошқа қурилмалар киради. Барча қурилмалар ишлаши процессорни ташқи такт сигнали билан синхронлаштирилади. ( 2.2-расм).

1-4
Расм. 2.2. Оддий  процессор структураси.

Процессор ишлаб чиқарувчи кириш ва бошқариш кодларига жавобан у ёки бу операцияларни амалга ошириб чиқиш сигналларни берувчи қурилма тузиши лозим ва буйруқлар тизимини, процессорни ишлаш режимини ва процессорни ташқи мухит билан муносабатини (ахборот алмашув протоколлари)  билиш керак. Процессор ички структураси хақида маълумот фақат буйруқ кўринишини танлаш ва ишлаш режимини аниқлаш учун керак.

 

Микропроцессор тизимлари турлари.

Микропроцессор  техникасини қўллашда талаблар турлича бўлиб шунинг учун қувват,универсаллиги тезкорлиги ва структураси билан фарқланувчи бир неча микропроцессор тизимлари турлари тузилган.

Асосий турлари қуйидагича:

- микроконтроллерлар - барча ёки тизимни кўпинча қурилмалари бир микросхемада йиғилган энг содда микропроцессор тизим тури;            контроллерлар - алохида модуллар кўринишида йиғилган бошқарувчи МПТ;

- микрокомпьютерлар - ташқи қурилмалар билан ривожланган боғланиш воситаларига эга катта қувватли МПТ.

- компьютерлар (шу жумладан шахсий) –энг кучли ва энг универсал МПТ.

Бу турлар орасида аниқ чегарани ўтқазиш жуда қийин. Барча турли микропроцессорлар тезкорлиги доимо ўсиши кузатилаяпти. Микроконтроллерлар универсал қурилмалар бўлиб алохида ишлатилмайди амалда мураккаб қурилмалар таркибида қўлланилади.Микроконтроллерни тизимли шинаси  микросхема ичига жойлашади ва ташқи қурилмаларни улаш имкониятлари чегараланган. Устройства на Микроконтроллерлардаги қурилмалар одатда бир масалани ечишга мўлжалланган.  Контроллерлар, бир ёки бир бирига яқин масалалар гурухини ечиш учун қурилади. Уларга қўшимча қурилма ва воситалар улаш имкониятлари йўқ ва тизимли шиналарига фойдаланувчига кириш мумкин эмас. Контроллер структураси содда бўлиб  максимал тезкорликга оптималлаштирилган. Бажариладиган дастурлар кўп холатларда доимий хотирада сақланади ва ўзгармайди. Контроллерлар бир платада чиқарилади. Микрокомпьютерлар контроллерлардан очиқ  структура билан фарқланади ва тизимли шинага қўшимча қурилмалар уланиши имконига эга. Микрокомпьютерлар  каркасда, тизимли магистрал  разъемли корпусда йиғилади ва ахборотни магнит ташувчиларда сақлаш воситалари бор. Микрокомпьютерд бажарадиган дастурни ўзгартириш мумкин.

Шахсий компьютернинг тузилиши, асосий блоклари ва уларнинг вазифалари.

    ШКнинг асосий блоклари ва уларнинг вазифаларини куриб чиқамиз.

Микропроцессор (МП). Бу, ШКдаги марказий блок бўлиб, машинанинг барча блоклари бажарадиган ишларни бошқариш хамда ахборот билан арифметик ва мантиқий операциялар бажариш учун мўлжалланган.

Микропроцессор таркибига қуйидагилар киради: бошқарув қурилмаси (БК|) - олдин бажарилган операцияларнинг натижалари ва айни фурсатда бажарилаётган операциядан келиб чиқадиган муайян бошқарув сигналларини (бошқарув импульсларини) шакллантириб, машинанинг барча блокларига зарурий фурсатларда узатиб боради; бажарилаётган операцияда фойдаланиладиган хотира уяларининг манзилларини шакллантириб, уларни ЭХМнинг тегишли блокларига узатади; мазкур бошқарув қурилмаси импульсларнинг асосий изчиллигини тактли импульслар генераторидан олади;

арифметик-мантилий қурилма (АМК|) - сонли ва белгили ахборот билан бажариладиган барча арифметик ва мантилий операцияларни амалга ошириш учун мўлжалланган (ШКнинг айрим моделларида операциялар ижросини жадаллаштириш учун АМҚ|га қўшимча математик сопроцессор уланади);

микропроцессор хотираси (МПХ) - машина ишининг бевосита тактларида бажарилаётган хисоб ишларида қўлланиладиган ахборотни қисқа муддатга ёзиб олиш ва акс эттириш (узатиш) учун хизмат қилади. Негаки, асосий хотира қурилмаси (АХК) доим хам тез ишловчи микропроцессор самарали ишлаши учун зарур бўладиган ахборот ёзиш, қидириш ва хисоблаб чиқариш тезлигини таъминлай олмайди;

регистрлар - узунлиги турлича бўла оладиган тез ишловчи хотира уялари (стандарт узунлиги 1 байт га тенг ва иш тезлиги анча паст

бўлган АХК уяларидан фарқ қилади);

микропроцессорнинг интерфейс тизими - ШКнинг бошқа қурилмалари билан уланиб, алоқа боғлашни таъминлайди; ўз ичига МПнинг ички интерфейси ва хотирада сақловчи буфер регистрларни хамда киритиш-чиқариш портлари (КЧП) ва тизим шинасини бошқариш схемасини мужассам этади.

интерфейс (ингл. interface) - компьютерда мавжуд қурилмаларни ўзаро улаб, улар ўртасида алоқа боғлаш ва унумли хамкорлигини таъминлаш учун мулжалланган воситалар мажмуи.

киритиш-чиқариш порти (ингл.I/O - Input/Outputport) - микропроцессорга ШКнинг бошқа қурилмасини боғлаш имконини берувчи улаш аппарати.

Микропроцессор, бошқача номи - марказий процессор (МзП). Марказий процессор (CPU, ингл.CentralProcessingUnit) - компьютернинг дастур томонидан берилган арифметик ва мантилий операцияларни бажарадиган асосий иш компоненти бўлиб, хисоблаш жараёнини бошқаради ва компьютерда мавжуд барча қурилмалар ишини мувофиқлаштиради.

Аксарият холларда МзП ўз ичига:

арифметик-мантиқий қурилмани;

маълумотлар шиналари ва манзиллар шиналарини;

регистрларни;

командалар хисоблагичини;

кэш - кичик хажмли (виртуал) хотирага жуда тез (8 дан 512 Кбайт га қадар) сақлаш қурилмасини;

нуқтаси ўзгарувчан сонларнинг математик сопроцессорини мужассам этади.

Назорат саволлари:

1.    Микропроцессор асосий турларини келтиринг.

2.    Шахсий компьютер таркибини келтиринг.

3.    МП ишлаш принципини келтиринг.

 

Адабиётлар рўйхати

 

             Асосий адабиётлар

 

1.  Юнусов Ж.Ю., Абасхонова Х.Ю. Рақамли қурилмалар ва микропроцессор тизимлари. Ўқув қўлланма. Тошкент 2010.-256в

2. Амирсаидов У.Б., Абасхонова Х.Ю. Рақамли техника ва микропроцессорлар. Олий ўқув юртлари учун ўқув қўлланма. Тошкент 2014.-253 в

3.  Угрюмов Е.П. Цифровая техника и микропроцессоры. Учеб. пособие для вузов. 2-изд.перераб.  и доп.-СПб. БХВ–Петербург. 2005.-800с.:ил.

4.    Калабеков Б.А. Цифровые устройства  и микропроцессорные  системы. Учебник.-М.:Горячая линия- Телеком.,2003 г.-336.

5.   Ю.В. Новиков, П.К. Скоробогатов Основы микропроцессорной техники. Учеб. пособие для вузов.Москва Бином 2009г.-357с

6.   А.П.Жмакин Архитектура ЭВМ. Учеб. пособие для вузов.Москва Бином 2009г.-357с

 

 

Қўшимча адабиётлар

1.       Крупник Ассемблер.Книга самоучитель.-СПб.:Питер ,2005.-235с.

2.       В.И.Юров Ассемблер. Практикум.2-е издание .-СПб.:Питер ,2006.-399с

3.       В.Ю.Пирогов Ассемблер для Windows. — М.: Издатель Молгачева С.В., 2002. —552 с., ил.

 

 

 

 

 

3-маъруза: Микропроцессорли тизимларнинг шиналари ва ахборот алмашув цикллари.

РЕЖА:

1.     Маълумотларни алмашиш протоколлари.

2.     Микропроцессорли тизимларнинг шиналари.

3.     Микропроцессорли тизимларнинг ахборот алмашув цикллари

   Маълумотларни алмашиш протоколларини соддалаштириш ва универсаллигини ошириш учун МПТларни ташкил этувчиқ урилмалар орасида шинали алоқа структуралари қўлланилади.

1-5
Расм. 3.1. Классик алоқа структураси.

    Классик алоқа структурасида (расм. 3.1) қурилмалар орасидадги барча сигналлар ва кодлар алохида алоқа линияларидан узатилади. Тизимга кирувчи хар бир қурилма ўз сигналлари ва кодларини бошқа қурилмаларга боғланмаган холда узатади. Бу эса тизимда жуда кўп алоқа линиялари ва маълумотлар алмашиш турли протоколларипайдо бўлишига олиб келади. Шинали алоқа структураларида (расм. 3.2) қурилмалар орасидаги барча сигналлар бир алоқа линияларида аммо бошқа-бошқа вақтларда узатилади (бу мультиплексорли узатиш дейилади). Узатиш барча алоқа линияларда ва икки томонлама бажарилади (икки томонлама узатиш). Натижада алоқа линиялари сони мухим равишда қисқаради ва алмашиш қоидалари  (протоколлари) соддалаштирилади. Сигналлар ёки кодлар узатиладиган алоқа линиялари гурухлари шина (англ. bus)деб аталади. Шинали алоқа структурасида барча ахборот оқимлари керакли йўналишда осон бажарилади.Масалан оқимлар бир процессор орқали ўтқазилади бу эса МПТ учун жуда мухим. Аммо шинали алоқа структурасида барча ахборот вақт бўйича кетма-кет узатилади ,бу эса тизимни тезкорлигини классикалоқа структурасига қараганда камайтиради. 

1-6

Расм. 3.2. Шинали алоқа структураси.

Шинали алоқа структурасини афзаллиги – бу ерга уланган  барча қурилмалар ахборотни қабул қилиш ва узатиш бир хил қоидалар(шина бўйича ахборот алмашув протоколари) билан бажариши шарт. Шунинг учун шина билан ахборот алмашувга жавоб берувчи қурилмаларни барча узеллари унификациялашган ва бир хил бўлиши керак. Шинали алоқа структурасини мухим камчилиги бу барча қурилмалар хар бир алоқа линияларига параллел равишда уланганлиги. Харқандай қурилмани харқанақа носозлиги алоқа линиясини бузганда бутун тизимни ишдан чиқариши мумкин. Шу сабабга кўра шинали алоқа структурали тизимни созлаш мураккаб ва махсус ускуналарни талаб қилади. Шинали алоқа структурали тизимларда рақамли микросхемаларни чиқиш каскадларини мавжуд уч кўриниши қўлланилади:

       Бу чиқиш каскадларини уч тури 3.3-расмда келтирилган.

  2С чиқишда икки калит кетмакет туташади, бу мантиқий бир даражасига тўғри келади (тепа калит уланган) ва мантиқий ноль (пастги калит уланган). ОКчиқишида туташган калит мантиқий ноль даражасини ташкил килади , ораси очиқи — мантиқий бирни.  3С чиқишида калитлар кетмакет туташи мумкин (2С чиқишдаг), узилиш эса бир вақтда бўлиши мумкин . Бу учинчи холатга  (Z-холат) олиб келади ва EZ махсус киришдаги  сигнал билан бошқарилиди.

1-7
Расм. 3.3.Рақамли микросхемаларни уч турдаги чиқишлари.

3С и ОК турдаги чиқиш каскадлари микросхемаларни бир неча чиқишларинибирлаштиришни мултиплексланган (расм. 3.4)ёки икки йўналишланган (расм. 3.5) линияларни олишга рухсат беради .

1-8
Расм. 3.4. Мультиплексланган линия.

1-9
Расм. 3.5.Икки йўналишланган  линия.

При этом в случае выходов 3С чиқишларда линияда фақат бир фаол чиқишишлашини таъминлаш керак, қолган чиқишлар эса учинчи холатда қолиши ломим ,акс холда тўқнашишлар бўлиши мумкин.ОК бирлаштирилган чиқишлар тўқнашишларсиз бир вақтда ишлаши мумкин.

Микропроцессор тизиминитипик структураси 3.6.расмда келтирилган. У уч асосий қурилмалардан иборат:

 

1-10
Расм. 3.6.Микропроцессор тизиминиструктураси.

Микропроцессор тизимини барча қурилмалари умумий тизимли шина билан бирлаштирилган ( тизимли магистраль ёки кана лдеб аталади). Тизимли магистральўз ичига тўрт паст даражадаги асосий шиналарни киритади:

    Адрес шинаси процессор ахбороталмашадиганқурилма адресини (номерини) аниқлашга хизмат қилади. Микропроцессор тизимида хар бир қурилмага (процессордан ташқари), хар бир хотира уячасига ўз адреси тайинланади. Маълум бир адресни коди процессор томонидан адрес шинасига кўрсатилганда шу адрес белгиланган қурилма ахборот алмашиш кутилмоқдалигини англайди. Адрес шинаси  бир ёки икки йўналишли бўлиши мумкин.

     Маълумотлар шинаси— асосий шина бўлиб МПТ барча қурилмалари орасидаги ахборот кодларини узатиш учун қўлланилади. Ахборот узатишда асосан процессор қатнашади ва у маълумотлар кодини хотирани қайси дур қурилма ёки ячейкасига узатади ёки улардан маълумотлар кодини қабул қилади. Аммо қурилмалар орасида ахборотларни процессорсиз узатиш мумкин. Маълумотлар шинаси хар доим икки йўналишли бўлади.

      Бошқариш шинаси адрес шинаси  ва маълумотлар шиналарига кўра алохида бошқариш сигналларидан иборат. Ахборот алмашиш вақтида шу хар бир сигналлар уз функцияларига эга. Айрим сигналлар узатиладиган ва қабул қилинадиган маълумотларни строблашга хизмат қилади (ахборот код маълумотлар шинасига узатилган вақтни аниқлайди). Ўзга бошқарув сигналлари маълумотларни қабулини тасдиқлашда, барча қурилмаларни бошланғич холатга ўтқазишда ва тактлашда қўлланилиши мумкин. Бошқариш шинаси линиялари бир ёки икки йўналишли бўлиши мумкин.

     Манбаа таъминоти  шинаси ахборот сигналларини узатиш учун эмас балки тизимни манбаа таминотига мўлжалланган. Шина таъминот линиялари ва умумий симдан иборат. Микропроцессор тизимида бир манбаа (асосан +5 В) ёки бир неча манбаа (амалда –5 В, +12 В и –12 В)мавжуд бўлади. Хар бир кучланишга ўзини алоқа линияси бўлади ва барча қурилмалар шу линияларга параллел уланади. Агар МПТга кириш кодни (ёки кириш сигнални) киритиш керак бўлса процессор адрес шинаси ёрдамида керакли кириш/чиқиш қурилмасига мурожат этади ва маълумотлар шинаси орқали кириш ахборотни қабул қилади. Агар МПТдан чиқиш кодни (ёки чиқиш сигнални) чиқариш керак бўлса процессор адрес шинаси ёрдамида керакли кириш/чиқиш қурилмасига мурожат этади ва унга маълумотлар шинаси орқали чиқиш ахборотни узатади. Агар ахборот мураккаб кўппоғонали ишлаб тайёрлашни ўтиши керак бўлса процессор оралиқдаги натижаларни тизимли тезкор(оператив) хотирада сақлаши мумкин.  Хотира уясига мурожат учун процессор унинг адресинги адрес шинасига қўяди ва унга маълумотлар шинаси орқали ахборот кодни узатади ёки ундан қабул қилади. Хотирада (тезкор ва доимий) бошқарув кодлар (процессор бажарадиган дастур буйруқлари) жойлашади. Уларни процессор маълумотлар шинасидан адрес шинасига адреслаш билан ўқийди. Доимий хотира асосан МПТни ишга тушириш дастурини сақлашга қўлланилади ва манбаа хар гал ёқилганда бажарилади. Ахборот МПТга ишлаб чиқарувчи томонидан бир маротаба киритилади. Шундай қилиб,МПТда барча ахборот кодлар ва буйруқ кодлари шиналар орқали кетмакет навбатма-навбат узатилади. Бу эса МПТни нисбатан паст тезкорлигини белгилайди. Паст тезкорлик , процессор тезкорлиги ва тизимли шинадаги(магистралдаги) алмашув тезлиги билан чегараланмайди, фақат ахборотни кетмакет узатилиши билан белгиланади. МПТ бажарадиган вазифалар кириш/чиқиш қурилмаларга юкланади. Шунинг учун вазифалар функциялари аппарат ва дастурий таъминоти орасида мукаммал тақсимланиши лозим. Аппарат таъминоти функцияларни бажаришни тезлаштиради аммо кичик эгилувчанликга эга. Дастурий таъминот ишлаши секинроқ аммо баланд эгилувчанлига эга. Функцияларни  аппарат таъминотитизимни нархини ва энерготаъминотини оширади, дастурий эса оширмайди.Кўпинча аппарат ва дастурий функцияларни комбинацияси қўлланилади. Базан кириш/чиқиш қурилмалари ўз таркибида процессорга эга ва махсус МПТ кўринишини белгилайди. Бу дастурий функцияларни кириш/чиқиш қурилмаларига юклашга имконият беради ва марказий процессорни ишини осонлаштиради.

НАЗОРАТ САВОЛЛАРИ

1.Манба таъминоти шинаси тушунчаси.

2.Бошқариш шинаси тушунчаси.

3.Маълумотлар шинаси тушунчаси.

4.Адрес шинаси тушунчаси.

5.Микропроцессор тизимининг тушунчаси.

 

Адабиётлар рўйхати

 

1.  Юнусов Ж.Ю., Абасхонова Х.Ю. Рақамли қурилмалар ва микропроцессор тизимлари. Ўқув қўлланма. Тошкент 2010.-256в

2. Амирсаидов У.Б., Абасхонова Х.Ю. Рақамли техника ва микропроцессорлар. Олий ўқув юртлари учун ўқув қўлланма. Тошкент 2014.-253 в

3.  Угрюмов Е.П. Цифровая техника и микропроцессоры. Учеб. пособие для вузов. 2-изд.перераб.  и доп.-СПб. БХВ–Петербург. 2005.-800с.:ил.

4.    Калабеков Б.А. Цифровые устройства  и микропроцессорные  системы. Учебник.-М.:Горячая линия- Телеком.,2003 г.-336.

4- Маъруза: Микропроцессорли тизимларни асосий қурилмаларининг архитектураси ва вазифалари.

РЕЖА:

1.МП архитектураси.

2.МП вазифалари.

3.МП тизимлари ва уларнинг тузилишлари.

4.МП қурилмалари тушунчалари.

       Микропроцессор тизими ишлашни катта эгилувчанлигини таъминлайди ва харқандай масалага созланиш имкониятига эга.Бу эгилувчанлик тизим бажарадиган функциялар процессор амалга оширадиган дастур(дастурий таъминот,software) билан аниқланишига боғлиқ.  Аппаратура (аппарат таъминот, hardware) барча масалаларда ўзгармас қолади.Тизим хотирасига дастур ёзиб МПТни ,берилган аппаратура қўллайдиган ,харқандай масалаларни  бажаришга мажбур этиш мумкин.  МПТни  шинали алоқа тузилишиаппарат модулларини осон алмаштириш имконини беради. Масалан, хотирани катта хажмга ёки катта тезкорлигига алмаштириш, кириш/чиқиш қурилмаларни киритиш ёки модернизациялаш,  процессорни кучлироғига алмаштириш.  Масалага созланишга тизимни ишлаш режимини ёки тизим магистрали бўйича ахборот алмашиш режимини танлаш ёрдам беради. Амалда хар бир етук МПТ магистрал бўйича уч асосий алмашув режимини қувватлайди  :

     Барча МПТда ахборотни дастурий алмашуви асосий бўлади ва усиз бошқа режимлар бўлиши мумкин эмас. Бу режимда процессор тизимли магистрални асосий бошқарувчи бўлади (ёки юкловчи, Master) . Ахборот алмашувини барча операциялари (цикллари) процессор билан бошланади ва бажариладиган дастур белгилаган тартиб асосида амалга оширилади. Процессор хотирадан буйруқлар кодини ўқийди (танлайди) ва хотирадан  ёки кириш/чиқиш қурилмадан ўқиб ,ишлов бериб ,хотирага ёзиб ёки кириш/чиқиш қурилмага узатиб  бажаради. Дастур бўйича  процессор йўли чизиқли,циклик ,ўтишларга(сакров) эга бўлиши мумкин, аммо хар доим узлуксиз ва процессор назоратида бўлиши керак. Дастурга боғлиқ бўлмаган хеч қандай ташқи воқеаларга процессор таъсир этмайди (расм. 4.1). магистралдаги барча сигналлар п                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 роцессор томонидан назорат қилинади.


Расм. 4.1.Ахборотни дастурий алмашуви.

     Узилишлар бўйича алмашув қандай дур ташқи воқеага,ташқи сигнал келишига МПТни таъсирланиши керак бўлганда қулланилади.Масалан , компьютер учунташқи ходиса бўлиб клавиатура тугмасига босиш бўлади. Компьютер бунгаэкрангабелгиничиқариши ёки тармокдан олинган пакетни ўқиши ва ишлов бериши керак.                                                                                               Ташқи ходисага умумий  таъсирланиш уч йўл билан ташкиллантиради:

Биринчи холат байроқни сўрашли дастурий режим МПТда  процессор томонидан  ахборотни кириш/чиқиш қурилмадан доимо ўқиш билан амалга оширилади .                                                                                                    Иккинчи холатда узилиш режимида процессор, ташқи қурилмадан узилиш сўровини олиб (кўпинча номи IRQ — Interrupt ReQuest), галдаги дастурни бажаришдан тўхтайди ва узилиш дастурига ишлов беришга ўтади. Узилиш дастурига ишлов беришни тамомлаб процессор тўхтатилган дастурга қайтади (расм. 4.2).

                  Расм. 4.2.  Узилишларга хизмат кўрсатиш.

      Бу ерда барча ишлар процессор томонидан бажарилади, ташқи ходиса уни вақтинча чалғитади. Дастурий режимга кўра бу ерда узилиш бўйича ташқи ходисага таъсирланиш секинроқ бўлади ва магистралдаги барча сигналлар процессор томонидан кўрсатиб қўйилади яъни у магистрални тўлик назорат қилади. Узилишларга хизмат қилиш учун тизимга баъзан узилиш контроллерини махсус модули киритилади аммо у ахборот алмашишида қатнашмайди. Унинг вазифаси процессорни узилишни ташқи суровлари билан ишлашини енгиллашга мўлжалланган. Бу контроллер одатда тизимли магистрал бўйича процессор томонидан дастурий бошқарилади.Уни қўлланилиши ташқи ходисани байроғини доимо сўровдан рад  этишга ва процессорга бошқа вазифаларини бажаришга рухсат беради. Хотирага тўғридан-тўғри киришдан фойдаланувчи алмашув (ПДП, DMA) — бу олдинги икки режимдан принципиал фарқланувчи  режим бўлиб, алмашув тизимли шинада процессорсиз ўтқазилади. Хизматни талаб қилувчи ташқи қурилма процессорга хотирага тўғридан-тўғри кириш режими кераклиги тўғрисида сигнал беради ва процессор галдаги дастурни бажаришни тўхтатади , барча шиналардан узилади ва ПДП режимини бошлашга сигнал беради.  ПДП операцияси ахборотни кириш/чиқиш қурилмадан хотирага ёки хотирадан  кириш/чиқиш қурилмага ўтқазишни бажаради. Ахборотни узатиш тугаганда , процессор яна узилган дастурга қайтади ва узилган нуқтадан давом этади. (расм. 4.3).

Расм. 4.3. ПДПга хизмат кўрсатиш.

      Бу ерда узилишларга хизмат кўрсатиш режимига ўхшайди ,аммо процессор қатнашмайди ва ташқи ходисага таъсири дастурий режимдан секинроқ ўтади.  Тизимга процессор иштироқисиз тизимли магистраль бўйича тўлиқ алмашувни бажарувчи қўшимча қурилмани (ПДП контроллери) киритишни талаб қилинади. Процессор ПДП контроллерига ахборотни қаердан олиш ва қаерга жойлаштириш хақида маълумот бериши керак. ПДП контроллери  махсуслаштирилган процессор хисобланиши мумкин, ва ахборот алмашишида қатнашмайди (расм. 4.4).


Расм. 4.4. ПДП режимидаги ахборот оқимлари.

Амалда  ПДП контроллери ПДП режими керак бўлган бир ёки бир неча кириш/чиқиш қурилмалар таркибида бўлиши мумкин . ПДП режимида алмашиш тезлиги  магистрал имкониятлари билан чегараланган, шунинг учун бу режим кам қўлланилади.

 

Микропроцессор тизимлари архитектураси

Хозирги пайтгача микропроцессор тизимларини архитектурасини бир турини яъни маълумотлар ва буйруқлар учун бир умумий шинали( принстон, фон-нейман) архитектурасини кўриб чиқар эдик.Тизим таркибида маълумотлар ва буйруқлар учун бир умумий хотира мавжуд (расм. 4.5).


Расм. 4.5. Маълумотлар ва буйруқлар учун  умумий шинали архитектураси.

            Микропроцессор тизимларини архитектурасини яна бошқа алтернатив тури мавжуд - маълумотлар ва буйруқлар учун алохида шинали архитектура (иккишинали ёки гарвард архитектураси). Бу  архитектура тизимда маълумотлар ва буйруқлар учун алохида хотира бўлишини талаб қилади (расм. 4.6).

Рис. 4.6. Маълумотлар ва буйруқлар учун алохида шинали архитектура

     Процессор хар бир хотира тури билан алмашувни ўз шинасида ўтқазади.

Умумий шинали архитектуракўпроқ тарқалган, масалан например, в персонал компьютерларда вамураккаб микрокомпьютерларда. Алохида шиналиархитектураасосан биркристаллида микроконтроллерда қўлланилади.

Умумий шинали архитектура (принстон, фон-нейман) соддароқ ва процессордан икки шинага бир вақтда хизмат кўрсатишни ва икки шина бўйича алмашувни назоратини талаб қилмайди. Маълумотлар ва буйруқлар учун алохида хотира бўлиши кодлар бўйича хотира хажмини ихчам тақсимлашга имкон беради. Масалан айрим холатларда катта ва мураккаб дастур керак, аммао хотирада кам маълумотлар сақланади. Ва тескарихолатларда оддий дастур ,аммо катта хотира хажми керак. Хотирани қайта тақсимлаш хеч қандай муаммоларга олиб келмайди,мухими дастур ва маълумотлар тизим хотирасида жойлаштирилиши. Одатда бундай архитектурали тизимларда хотира хажми жуда катта бўлади (ўн ва юз мегабайтгача). Бу мураккаб масалаларни ечиш имконини беради.

     Маълумотлар ва буйруқлар учун алохида шинали архитектура мураккаброқ бўлиб процессорни бир вақтда кодларни икки оқими билан ишлашга ва икки шинада оқимларга хизмат кўрсатишга мажбурлайди. Дастур фақат буйруқлар хотирасида жойлаштириши мумкин, маълумотлар эса фақат маълумотлар хотирасида. Бундай тор ихтисослаштириш тизимни масалаларни ечиш доирасини ва хотирани тақсимлашни чеклайди. . Маълумотлар ва буйруқлар хотиралари катта хажмга эга бўлмайди,шунинг учун бундай архитектурали тизимларни қўлланилиши мураккаб бўлмаган масалалар билан чегараланади.

Икки шинали  архитектура (гарвард) афзаллиги унинг тезкорлигида. Замонавий  процессорлар бир вақтни ўзида буйруқларни бажариш ва алмашув циклларини тизимли шинада ўтқазишимкониятига эга.Такт частотани ошириш ва процессорструктурасини такомиллаштришбуйруқлар бажариш вақтини қисқартириш имконини беради. Икки шинали  архитектурада икки шина бўйича алмашув эркин ва вақтда параллел бўлиши мумкин. Мос равишда , шиналар структураси (адрес ва маълумотлар кодлари разрядлари  сони , ахборот алмашуви тартиби ва тезлиги ва х.к.) хар бир шина ечадиган масала учун танланиши мумкин. Шунинг учун икки шинали архитектурага ўтиш МПТни аппаратурага қўшимча харажат ва процессор структурасини мураккаблаштиришга қарамай ишини тезлаштиради. Маълумотлар хотираси ўзини адреслар тақсимланишига эга, буйруқлар хотираси эса ўзиникига. Икки шинали  архитектура афзалликлари бир микросхема ичида амалга оширилганида. Шунинг учун микроконтроллерларда қўлланилиши берилган такт частотада максимал тезкорликни таъминлайди.

НАЗОРАТ САВОЛЛАРИ:

1.Маълумотлар хотираси нима.

2.Микропроцессор архитекруаси нима.

3.Микропроцессорни дастурий алмашинувини тушунтиринг.

4.

 

 

 

                       Адабиётлар рўйхати

 

1.  Юнусов Ж.Ю., Абасхонова Х.Ю. Рақамли қурилмалар ва микропроцессор тизимлари. Ўқув қўлланма. Тошкент 2010.-256в

2. Амирсаидов У.Б., Абасхонова Х.Ю. Рақамли техника ва микропроцессорлар. Олий ўқув юртлари учун ўқув қўлланма. Тошкент 2014.-253 в

3.  Угрюмов Е.П. Цифровая техника и микропроцессоры. Учеб. пособие для вузов. 2-изд.перераб.  и доп.-СПб. БХВ–Петербург. 2005.-800с.:ил.

4.    Калабеков Б.А. Цифровые устройства  и микропроцессорные  системы. Учебник.-М.:Горячая линия- Телеком.,2003 г.-336.

5-маъруза:Процессор структураси. Процессорнинг асосий қисмларининг вазифалари

РЕЖА:

1.Процессорнинг асосий вазифалари.

2.Процессор структураси.

3.Процессорнинг таркибий қисмлари.

 

 

    Хар бир процессорнинг ассий вазифаси — буйруқларни бажариш ҳисобланади.   Процессор бажарувчи буйруқлар тизими мантиқий элементлар ростлик ёки режимлар жадвалига мос масалаларни ечишни кўзда тутади ва   процессорни ишлаш мантиқини ташқи ходисаларга жавобини белгилайди. МПТга дастурлар ёзиш – тизимни тузишдаги мухим ва машаққатли босқичи хисобланади. Эффектив дастурлар яратиш учун қўлланиладиган  процессорни буйруқлар тизими хақида тушунчаларга эга бўлиш керак. Энг компакт ва тезкор дастурлар ва қисм дастурлар Ассемблер тилида тузилади. Ассемблер тилини қўллашда буйруқлар тизимини билиш шарт, чунки у машина тилини рақамли кодларда белгилик ёзишни тақдим этади.    Дастурий таъминотни ишлаб чиқаришни кўплаб дастурий воситалари мавжуд.Кўпинча Паскальва Си тиллари қўлланилади. АммоАссемблер тилини ва буйруқлар тизимини билиш МПТни дастурий таъминотини мухим кисмларини (микроконтроллердан шахсий компьютергача) самарадорлигини бир неча маротаба оширишга рухсат беради. Процессор хотирасидан танланган (ўқилган) хар бир буйруқ процессорни алгоритмини яқин орадаги тактларига таъсирини аниқлайди.Буйруқ коди процессорга қайси операцияни ва кайси операндлар(маълумотлар кодлари) билан бажаришни, буйруқни бажариш учун қаердан бошланғич ахборотни олишни ва қаерга натижаларни жойлаштиришни аниқлайди. Буйруқ коди бир ва бир неча байтларни эгаллаши мумкин , процессор эса биринчи ўқилган байт ёки сўздан ўқиладиган буйруқни байтлар сонини билиб олади.Процессордабуйруқ коди расшифровка қилинади ва процессорни узеллари бажарадиган кичик операцияларга ўзгартирилади.



Операндларни адреслаш

 

      Процессор буйруқларини кўп қисмлари маълумотлар кодлари (операндлар) билан ишлайди . Айрим буйруқлар кириш (бир ёки икки) операндларни талаб қилишади, бошқалари эса чиқиш операндларни (кўпинча бир операндни) беришади. Кириш операндлари  операнд-манбаа деб номланади, чиқишдагилари эса операнд- қабул қилувчи деб аталади. Барча шу  операндлар кодлари (кириш ва чиқиш) процессорни ички регистрларида , тизимли хотирада(энг тарқалган вариант) ва кириш/чиқиш қурилмаларда(камдан-кам холларда) жойлашиши мумкин. Операндларни жойлашиш ўрни буйруқ коди билан топилади.Буйруқ коди кириш операндини қаердан олишни ва чиқиш операндини қаерга жойлаштиришни аниқлаши мумкин бўлган турли усуллари маълум. Бу усуллар адреслаш усуллари дейилади ва уларни эффективлиги  умуман процессорниэффективлигини  белгилайди.

Адреслаш усуллари

    Адреслаш усулларисони турли процессорларда 4 дан 16 гача бўлиши мумкин. Аксарият қўлланиладиган замонавий микропроцессорларда операндларни бир неча турли адреслаш усулларимавжуд.

     Бевосита  адреслашда, операнд (кириш) хотирада тўғридан-тўғри буйруқ кодидан кейин жойлашади. Операнд одатда бир жойга узатиладиган ёки қўйиладиган ўзгармас сонни(константа) кўринишига эга. Масалан , буйруқ процессорни ички регистрига 6 сонини қўшишдан иборат. Бу  6 сони хотирада қўшиш буйруғи кодидан кейинги дастур ичидаги адресда жойлашади.

 

Тўғри ( абсолют) адреслашда операнд (кириш ёки чиқиш)  дастур ичида буйруқ кодидан кейин жойлашган хотирадаги адрес кодида ўрин олади. Масалан , буйруқ  1000000 адресли хотира ячейкасини тозалашда(ноллик қилиш) бўлиши мумкин. Бу адресни коди хотирада берилган тозалаш буйруғини кодидан кейинги адресда

 

 

дастур ичида жойлашади.              

Регистрлиадреслашда операнд (киришёкичиқиш) процессорни ички регистрда жойлашишни мўлжалланади. Масалан, буйруқ сонни ноллик регистрдан биринчисига ўтқазишдан иборат бўлиши мумкин. Иккала регистрларни номерлари (0 ва 1) юбориш буйруғи коди билан аниқланади.

      Билвосита -регистрли (билвосита) адреслашда процессорни ички регистрида операндни ўзи эмас,балки уни хотирадаги адреси жойлашишини тахмин қилинади . Масалан, буйруқ нолли регистрда жойлашган адресли хотира уячани тозалашдан иборат бўлиши мумкин. Шу регистрни (0) номери тозалаш буйруғи коди билан аниқланади. Яна икки адреслаш усули камроқ учрайди.

Автоинкремент адреслаш билвосита адреслашга яқин, аммо ундан фарқланиши , буйруқ бажарилгандан сўнг қўлланилган регистрни ичидагинатижа бир ёки иккига кўпаяди. Бу адреслаш усули афзаллиги,  хотирада жойлашган маълумотлар массивидаги кодларни кетма-кет ишлов берганда.

    Бу усул адреслаш усули афзаллиги, масалан, хотирада жойлашган маълумотлар массивидаги кодларни кетма-кет ишлов берганда. Регистрдаги адрес коди ишлов бергандан сўнг массивдаги кейинги кодга кўрсатади. Билвосита адреслашни қўлланилганда шу регистрни алохида буйруқ билан кўпайтиришга керак бўлар эди.

    Автодекремент адреслашавтоинкрементликга ўхшаб ишлайди,аммо буйруқ бажарилиши олдидан танланган регистрниичидаги натижа бир ёки иккига камаяди. Бу  адреслаш хам маълумотлар массивидаги кодларга ишлов берганда қулай. Автоинкремент ваавтодекремент адреслашни қўллаш хотирани стек турини ташкил этишни имконини беради. Булардан ташқари кенг тарқаган индекс усули мавжуд. Бунда  операнд адресини хисоблаганда регистр ичидаги натижага ўзгармас сон(индекс)  қўшилишини кўзда тутилади. Бу  константа коди хотирада буйруқ кодидан тўғридан-тўғри жойлаштирилади. Адреслаш усулларини танлаш маълум даражада буйруқ бажариш вақтини аниқлайди. Энг тез адреслаш бу регистрли адреслаш чунки у алмашиш магистрали бўйича қўшимча циклларни талаб қилмайди. Агар адреслаш хотирага мурожат қилишни талаб қилса буйруқ бажариш вақти адреслаш хотирага мурожат қилувчи керакли цикллар муддати хисобига кўпаяди.  Процессор ички регистрлари кўп бўлса , регистрли адреслашни кўпроқ қўллаш мумкин ва тизим тезроқ ишлайди.

Хотирани сегментлаш

     Intel 8086 процессоридахотирани сегментлашқуйидагича тузилган.
Тизимни хотираси узлуксиз кўринишда эмас балки бир неча бўлак

( берилган катталикдаги сегмент-64 Кбайтли) миқдорида кўрсатилади. Уларнинг хотирадаги эгаллаган жойи дастурий йўл билан ўзгартириш мумкин.

    Хотирадаги адреслаш кодларини сақлашда алохида регистлар эмас уларни жуфтлиги қўлланилади:

-         Сегментли регистр сегментни адрес бошланишини(хотирадаги сегмент жойини) аниқлайди;

     Регистр кўрсатгичи(силжитиш регистри) сегмент ичидаги ишчи адрес жойини аниқлайди. Ташқи шина адресига қўйиладиган хотирани 20-разрядли адреси, 5.1расмда кўрсатилганича, 4 битга силжишли сегмент адресини ва қўзғалишини қўшиш билан тузилади.

    Сегментли регистрдасегментлар асосий(бошланғич)адреси эмас сегментларни тасвирловчилар(дескрипторлар) сақланиладиган  хотира адресини аниқловчи селекторлар коди сақланади. Дескрипторли хотира доираси  дескрипторлар жадвали деб аталади. Сегментни хар бир  дескриптори 1 дан 64 Кбайтгача бўлган базали адресга эга.Сегментни базали адреси 24 битли разрядликга эга , бу эса хотирани 16 Мбайт адреслашни таъминлайди.

      Хотира адреси (физик адреси) уч босқичда хисобланади.

Аввал уч компонентларни (база- Base,индекс- Index ва силжиш- Displacement) қўшиш билан эффектив адрес (32-разрядли) хисобланади. Индексни (Scale) масштабига кўпайтириш мумкин.

Бу  компонентлар қуйидаги мазмунга эга бўлишади:

•         Силжиш – бу 8-, 16- ёки 32-разрядли буйруқга қўшилган сон ;

•         база –бу процессорни базали регистр ичидаги нарса. Одатда у баъзи массивнинг бошланишини кўрсатишда қўлланилади.

•         индекс — бу процессорни индексли регистр ичидаги нарса .Одатда у массивнинг элементларидан бирини танлашда  қўлланилади.

•         масштаб — бубуйруқ кодида кўрсатилган бошқа компонентлар билан кўпайтириладиган индекс кўпайтувчи(у  1, 2, 4 или 8 тенг бўлиши мумкин. Массив элементи катталигини кўрсатиш учун қўлланилади.

    Шундан сўнг сегментлашни махсус блоки 32-разрядличизикли адресни хисоблайди.Бу сегмент регистридаги сегментни база адресини эффектив адреси билан қўшиш жаъмини ифодалайди.  Барча холатларда сегментлаш маълумотлар учун хотирадан бир ёки бир неча сегментларни дастурга ажратишга имконият беради. Бир сегментдан иккинчисига ўтиш сегментнли  регистрни ичидаги нарсани ўзгартиришга олиб келади.

 

Байт ва сўзларни адреслаш

 

      16 или 32 разрядликга эга кўп процессорлар, хотирадаги бутун сўздан(16-разрядли ёки 32-разрядли) ташқари алохида байтларни хам адреслаш имкониятига эга. Хар бир сўздаги байтларга ўз адреси ажратилади.

16-разрядли процессорларда хотирадаги барча сўзлар (16-разрядли) жуфт адресга эга.  Шу сўзларга кирадиган байтлар, жуфт ва тоқ адресларга эга бўлиши мумкин. Байтли  ва сўзли алмашув циклларини ажратиш учун магистралдаги бошқариш шинасида махсус байтли алмашув сигналлари кўзда тутилади. Байтлар  билан ишлаш учун процессорни буйруқлар тизимига махсус буйруқлар киритилади ёки байтлар адреслаш усуллари кўзда тутилади.

Процессор регистрлари

 

     Процессорни  ички регистрлари кичик даражадаги хизмат ахбороти ёки маълумотларни вақтинча сақлашга мўлжалланган жуда юқори тезкор хотира кўринишига эга. Хар хил процессорларда регистрларсони  6—8 данбир неча ўнгача  бўлиши мумкин. Регистрлар  универсал ва махсус бўлишлиги мумкин. Кўпчилик  процессорларда бор махсус регистрлар,  — бу буйруқлар хисобловчи  регистр, холат регистри (PSW), стек кўсатгич регистри. Процессорни  қолган  регистрлари универсал ёки махсус бўлишлиги мумкин.

Маълумотлар  регистрлари учун иккала байтларини алохида қўллаш имконияти мавжуд  (масалан,АХ регистри учун улар кичик байтлар  AL,катта байтлар AH қилиб белгиланади). Процессорни кейинги тўрт ички регистрлари — бухар бири ишчи сегментларидан бирини ўрнини аниқловчи сегмент  регистри (расм.5.5):

•         CS (CodeSegment) регистриайни пайтда бажариладиган буйруқ  сегментига тўғри келади;

•         DS (DataSegment) регистри процессор ишлайдиган маълумотлар  сегментига тўғри келади;

•         ES (ExtraSegment) регистри қўшимча маълумотлар  сегментига тўғри келади;

•         SS (StackSegment) регистристек сегментига тўғри келади.

                                              Расм.5.5. 

Процессорни  кейинги беш регистрлари (SP — Stack Pointer, BP — Base Pointer, SI — Source Index, DI— Destination Index, IP —Instruction Pointer) кўрсатгич вазифаларини бажаради (сегмент ичидаги силжишни аниқлашади).

Холат регистрини битлари аввалги буйрукни бажарилиш натижасига кўра ўрнатилинади ёки тозаланади ва процессорни айрим буйруқлари томонидан қўлланилади. Холат регистринибитларипроцессорни махсус буйруқлари билан ўрнатилиниши ёки тозаланиши мумкин.

     Кўпчилик  процессорларда , аккумулятор (йиғувчи) деб аталадиган махсус регистр ажратилади. Бу регистр-аккумулятор барча операцияларда қатнашиши мумкин ва у орқали кириш/чиқиш қурилмалари  билан ўзаро алоқа килиниши мумкин.Махсус регистр-аккумуляторни ажратилиш  процессорструктурасини соддалаштиради ва процессор ичидаги кодларни узатишни тезлаштиради.Аммо айрим холларда тизим ишлашини секинлаштиради чунки барча ахборот оқими бир регистр-аккумулятордан ўтиши керак.

НАЗОРАТ САВОЛЛАРИ

1.Байт ва сўзларни адреслаш.

2.Процессор регистрлари тушунчаси.

3. Операндларни адреслаш.

4. Адреслаш усуллари.

5. Хотирани сегментлаш.

 

Адабиётлар рўйхати

 

1.  Юнусов Ж.Ю., Абасхонова Х.Ю. Рақамли қурилмалар ва микропроцессор тизимлари. Ўқув қўлланма. Тошкент 2010.-256в

2. Амирсаидов У.Б., Абасхонова Х.Ю. Рақамли техника ва микропроцессорлар. Олий ўқув юртлари учун ўқув қўлланма. Тошкент 2014.-253 в

3.  Угрюмов Е.П. Цифровая техника и микропроцессоры. Учеб. пособие для вузов. 2-изд.перераб.  и доп.-СПб. БХВ–Петербург. 2005.-800с.:ил.

4.    Калабеков Б.А. Цифровые устройства  и микропроцессорные  системы. Учебник.-М.:Горячая линия- Телеком.,2003 г.-336.

5.   Ю.В. Новиков, П.К. Скоробогатов Основы микропроцессорной техники. Учеб. пособие для вузов.Москва Бином 2009г.-357с

6.   А.П.Жмакин Архитектура ЭВМ. Учеб. пособие для вузов.Москва Бином 2009г.-357с

 

 

6 - маъруза: Маълумотлар алмашиш усуллари. МП ва хотира ўртасида маълумотлар алмашиш усуллари.

РЕЖА:

1.Маълумотларни алмашиш усуллари.

2. МП хотираси.

3. МП ва хотира ўртасида маълумотлар алмашиш усуллари.

4. Маълумотлар алмашиш цикллари.

 5. Дастурий   алмашув цикллари.

 

     МПТни ишлаб чиқишда маълумотлар алмашишни ташкил этиш мухим ўринга эга. Бу сиз тизимни аппарат қисмини тузиш мумкин эмас. Аппарат сиз дастурий таъминот ишлай олмайди. МПТда маълумотлар алмашиши алмашув циклларида бажарилади. Маълумоталмашув цикли – бу шинадаги бир элементар операцияни бажариладиган вақт тушунилади. Масалан , процессордан хотирага маълумотлар кодини жўнатиш ёки кириш/чиқиш қурилмасидан процессорга маълумотлар кодини жўнатиш. Бир цикл давомида бир неча маълумотлар коди(маълумотлар массивигача) узатилиши мумкин.   Маълумоталмашув цикли икки асосий турга бўлинади:  процессор маълумотни ёзадиган (чиқарадиган) езув(чиқарув) цикли;  процессор маълумотни ўқийдиган (киритадиган) ўқув(киритиш) цикли.     Хотирага тўғридан-тўғри кириш цикли ва узилишларни сўров ва тақдимлаш цикллари махсус ўринга эга.Хар бир цикл вақтида маълумоталмашувда қатнашувчи қурилмалар бир бирига маълумот ва бошқарув сигналларни белгиланган тартибда ёки қабул қилинган маълумоталмашув протоколи асосида узатишади.Алмашув  цикли вақти ўзгармас ёки ўзгарувчан бўлиши мумкин аммо у хар доим тизимни такт частотасини бир неча даврини ўз ичига олади.Амалда маълумотни    ўқиш ва ёзиш частоталари тизимни такт частотасидан бир неча маротаба кичик бўлади.

     Буйруқлар кодларинитизим хотирасидан ўқиш ўқиш цикллари ёрдамида бажарилади.  Процессоралмашув  цикли чегарасида тамомлаш икки йўлда амалга оширилади :                                                                                                                                       -синхрон алмашувда процессор маълумотлар алмашувини белгиланган вақт интервали давомида бажарувчи қурилмасиз мустақил тамомлайди;   - асинхрон алмашувда  процессор маълумотлар алмашувини бажарувчи қурилма операцияни бажарилганини махсус сигнал билан тасдиқланганидан сўнг тамомлайди.Синхрон  алмашув афзаллиги  — оддий алмашув протоколи, бошқарув сигналларни кичик сони.                                                                                           Камчиликлари  — бажарувчи сўралган операцияни амалга оширганини кафолатланмаганлиги ва унинг тезкорлигига баланд талаблар.                                                                                 Асинхрон  алмашув афзаллиги  — маълумотларни ишончли жўнатилиши, тезкорлиги хар хил бўлган бажарувчилар билан ишлаш имкониятлари. Камчиликлари — барча бажарувчилар томонидан тасдиқланган сигнал тузиш кераклиги (қўшимча аппаратур харажатлар).

 

Маълумотлар алмашиш цикллари.

 Дастурий   алмашув цикллари.

МПТ магистрали бўйича дастурий алмашувни икки типик холати мавжуд:  - микрокомпьютерларда васаноат контроллерларда кенг қўлланиладиган Q-bus мультиплексорланган асинхрон магистраллардаги алмашув.                                                                                                            - персонал компьютерларда  кенг қўлланиладиган ISA (Industrial Standard Architecture)синхрон мультиплексорланмаган магистралдаги алмашув цикли .                                                                                                                  Иккала цикл процессор(юклатувчи) томонидан SA адрес шинасига адрес кодини қўйилишдан бошланади.Цикл тамом бўлгунча адрес  SА шинасида қолади. Иккала циклга бир хил бўлган адрес фазаси IOR ёки IOW  маълумотлар алмашув строблари қўлланилиши билан тамомланади . Адрес  фазаси давомида бажарувчи қурилма адрес кодини қабул қилиши ва таниши керак. Агар адрес танилган бўлса бажарувчи алмашувга тайёрланади.

Узилишлар бўйича  алмашув цикллари.

Узилишлар бўйича  алмашув циклларидастурий   алмашув циклларидек қурилади аммо махсус хусусиятларга эга. .Узилишлар МПТларда икки асосий турда бўлади:                                                                 - векторли узилишлар, магистрал бўйича ўқиш циклини талаб қилишади;                                                                                                                - радиал узилишлар, магистрал бўйича хеч қандай циклини талаб қилишмайди.                                                                                                                 Одатда МПТлардаузилишлар кўп бўлади шунинг учун  процессорга узилиш номери хақида маълумот керак. Бу маълумот процессорга икки йўл билан узатилади.  Векторли  узилишда номер коди процессорга узилишни сўраган кириш/чиқиш қурилма томонидан узатилади.Бунинг учун процессор магистрал бўйича ўқиш циклини ўтқазади ва маълумотлар шинаси бўйича узилиш номери кодини олади.Бу циклда адрес шинаси қўлланилмайди чунки узилишни сўрайдиган қурилма  процессорни мурожат қилишини билади.Бу холатда магистралда барча кириш/чиқиш қурилмалар учун биргина узилишни сўровчи  линияси етарли.   Q-bus магистралидаги узилишларда қатнашувчи сигналлар тарқалиш схемаси Q-bus, 6.1.расмда келтирилган.

Расм. 6.1 Q-busмагистралидаги узилишларни сўров ва тақдимот сигналлари.

Радиал  узилишда в магистралда барча узилиш учун шунча узилишни сўров линиялари мавжуд бўлиши мумкин.Хар бир узилишни қўлламоқчи бўлган кириш/чиқиш қурилма узилишни сўров сигналини ўз алохида линиясида амалга оширади. Процессор узилиш номерини узилиш сўрови сигнали келган линия номери бўйича билиб олади. Магистрал  бўйича хеч қандай алмашув цикллари талаб этилмайди.  Радиал  узилишларда тизимга одатда узилишлар сўровлари сигналларига ишлов берувчи узилишлар контроллери микросхемаси қўшилади.   ISA магистралида қурилмалар орасидаги радиал узилишларни ташкил этувчи соддалаштирилган алоқа структураси  6.2.расмда келтирилган.

Расм.6.2. ISAмагистралида радиал узилишларни ташкил этувчи алоқа структураси.

     Процессор узилишлар контроллери билан магистрал бўйича (ишлаш режимини юклаш учун) вамагистралдан ташқари (узилишларни юклашга ишлов беришда)алоқа қилади.  IRQ узилиш сўрови сигналлари магистралбарчақурилмалари орасида тарқатилади.   Хар бир IRQ линиясига битта қурилма тўғри келади.            Векторлик узилишлар тизимга катта эгилувчанликни таъминлайди ва улар сони кўп бўлиши мумкин. Аммо улар барча узилишни талаб қилувчи қурилмаларда адрессиз ўқиш циклларига хизмат қилиш учун қўшимча аппарат бўғимларни талаб қилишади.                                                                 Радиал узилишлар тизимда одатда кўп эмас ( 1дан 16гача).   Бу узилиш турларида тизимга махсус узилиш контроллерларини киритиш талаб қилинади.Хар бир радиал узилиш тизимли магистрални бошқарув шинасига қўшимча линия киритишни талаб қилади. Аммо радиал узилишлар билан ишлашда бир     IRQ сигналини яратишга олиб келади ва магистрал бўйича хеч қандай  алмашув цикллари керак эмас.

3.Хотирага тўғридан-тўғри кириш режимидаги алмашув цикллари.Хотирага тўғридан-тўғри кириш режимидаги алмашув циклларидастурий   алмашув циклларидак бажарилади.Бу алмашувни бошлашдан олдин қурилма сўров килиб рухсат олиши лозим. В обоих случаях устройство, требующее обслуживания Алмашув хизматини талаб қилувчи қурилма , посылает сигнал запроса процессорга сўров сигналини юборади ва ундан албатта махсус сигналлар ёрдамида хотирага тўғридан-тўғри киришга рухсат олиши керак чунки бу вақт давомида процессор магистралдан узиб қўйилади.  Q-bus магистралида сўров ва хотирага тўғридан-тўғри киришга рухсат узилишга сўров ва рухсатдек ташкил этилади. Хотирага тўғридан-тўғри киришда қатнашадиган қурилмаларни соддалаштирилган алоқа структураси 6.3-расмда келтирилган.

Расм. 6.3. Q-bus магистралида хотирага тўғридан-тўғри киришга сўров / рухсат алоқа структураси.

Расм. 6.4. ISAмагистралида хотирага тўғридан-тўғри киришга сўров / рухсат алоқа структураси.

4.     Магистрал бўйича сигналлар утиши.Магистраллар  ва шиналар бўйича алмашувни ташкил этишда шиналар ва уларда сигналларни тарқалиш хусусиятларини хисобга олиш керак. Акс холда рақамли қурилмалар хатосиз лойихаланган бўлсада улардан ташкил топган МПТ ишламаслиги ёки ноаниқ ишлаши мумкин. АгарМПТни тизимли шинаси (магистрали) ташқи бўлса узун линияларда сигналларни тарқалиш хусусиятларини хисобга олиш керак.Кўп холларда магистрал узунлиги катта бўлмаса хам ( 10—20 сантиметрдан катта эмас), алмашув синхронланишига катта таъсир қилади.

Сигналарни  магистрал бўйича ўтишга қуйидаги факторлар таъсир этади:

 - магистрал линиялари бўйича сигналлар тарқалишини кечикиш миқдори;                                                                                                             - шинани бошқа линиялари бўйича сигналлар тарқалишини кечикиш фарқланиши;  - магистрал линиялари бўйича ўтадиган сигналларни фронтларини бузулиши;     - алоқа линиялари учидан сигналларни қайтарилиши.

НАЗОРАТ САВОЛЛАРИ

1. Маълумотлар алмашиш цикллари.

2.  Дастурий   алмашув цикллари.

3. Сигналарни  магистрал бўйича ўтиши.

4. Хотирага тўғридан-тўғри кириш режимидаги алмашув цикллари.

 

7 маъруза: Шахсий  компьютерларда ишлатиладиган процессорлар, уларнинг вазифалари, тавсифлари ва ривожланиш босқичлари.

РЕЖА:

1.    ШК ишлатиладиган процессорлар таркиби.

2.    Процессорларнинг вазифалари.

3.    Процессорларнинг ривожланиш брсқичлари.

         Шахсий  компьютер (ШК) МПТнинг кенг тарқалган тури бўлиб улар асосида мураккаб назорат-ўлчов, бошқарув, хисоблаш ва ахборот тизимларини қуриш мумкин.  Шахсий  компьютердаги  аппарат ва дастурий воситалар хар хил масалаларни ечишда уни универсал қурол қилади.  Хисоблаш  ва ахборот тизимларда шахсий  компьютер ностандарт аппаратларни улашни талаб қилмайди ва фақат дастурий таъминотни танлаш ва ёзиш керак бўлади. Назорат –ўлчов ва бошқарув тизимларда қўлланилганда ШК ташқи қурилмалар билан боғлаш учун асбоблар тўплами ва дастурий воситалар билан таъминланади.   IBM PC туридаги ШК  традицион архитектурага эга ва МПТдаги барча оддий функционал узелларни ўз ичига қўшади: процессор, доимий ва тезкор хотира, кириш/чиқиш қурилмалари, тизимли шина, энергия манбаи.  ШК архитектураси асосий хусусиятлари аппаратурани қуриш принципларига ва танланган тизимли аппарат тўпламларига олиб келади.                                                                       Компьютерни  асосий узелларини функциялари қуйидагича:                                             - марказий процессор —барча керакли ёрдамчи микросхемалик (кэш хотира ва тизимли шина контроллерлари хам) микропроцессор.                                                                      – тезкор хотира процессорни барча адресланган хотира бўшлиғинги эгаллаши мумкин ,аммо унинг хажми анча кам. Замонавий ШКларда тизимли хотирани стандарт хажми одатда 64 дан 512 Мбайтгача бўлади. Компьютерни  тезкор хотираси  динамик хотира микросхемаларида бажарилади ва шунинг учун регенерацияни талаб қилади .                                                                                            – доимий хотира (ROM BIOS — Base Input/Output System) кичик хажмга (64 Кбайт) эга, бошланғич юритиш дастурига эга, тизим тузилиши баёни, тизимли қурилмалар билан боғланувчи драйверлар (паст даражали дастурлар).                                              – узилишлар контроллерлари тизимли магистралдаги аппарат узилишларни процессорни аппарат узилишларига ўзгартиради ва узилишлар векторлари адресларини юклайди. Узилиш контроллерини барча ишлаш режимлари иш бошлашдан олдин процессор томонидан дастурий юкланади.                                -    Хотирага тўғридан-тўғри кириш контроллери сўровни тизимли магистралдан қабул қилиб процессорга узатади ва процессор магистрални таъминлагандан сўнг маълумотларни хотира ва кириш/чиқиш қурилма орасида узатишни бажаради. Хотирага тўғридан-тўғри кириш контроллерини ишлаш режимларини процессор иш бошлашдан олдин дастурий буюради.    

    - регенерация контроллери  махсус регенерация цикллари шинаси ёрдамида тезкор динамик хотирадаги маълумотларни вақти-вақти билан янгилайди. Регенерация  цикллари вақтида у шинани бошқарувчиси бўлади.                                                                                     – маълумотлар байтларини жойини ўзгартирувчиси 16 разрядли ва 8 разрядли қурилмалар орасида маълумотларни алмашувини ўтқазишга,тўлиқ сўзларни ёки алохида байтларни узатишга ёрдам беради.                                                                                                    – реал вақт соатлари ва хисобловчи таймер  — бу вақт ва санани назорат қурилмалари.                             

–  кириш/чиқиш тизимли қурилмалар - бу компьютер ишлаши ва  параллел ва кетма-кет интерфейслар бўйича стандарт ташқи қурилмалар билан ишлашга керак бўлган қурилмалар.                                                                                            ШКни архитектурасини такомиллаштиришда тизимли хотира билан ахборот алмашувини максимал тезлаштириш билан боғлиқ. Хотира билан алмашувни тезлаштириш тизимни ишлашини тезлаштиришга олиб келади.                     Тизимли магистраль кўп сонли қурилмалар билан бириктирилишни таъминлаши керак, шунинг учун у катта масофага эга бўлиши керак ва магистраль линиялари билан мослаштириш учун кириш ва чиқиш буферларини қўллашни талаб қилади.  Тизимли магистраль бўйича алмашув цикллари мураккаб ва уларни тезлаштириш мумкин эмас.  Тизимли хотира тизимли магистралга эмас процессорга энг яқин мураккаб буферлар ва узоқ масофаларни талаб этмайдиган махсус тезкор шинага уланади. Бу холатда хотира билан алмашув ушбу процессорни  максимал тезлиги билан бажарилади ва тизимли магистраль ишлашни секинлаштирмайди. Процессор  тезкорлиги ошганда ва шахсий компьютер бир шиналикдан уч шиналикга  айланаётгани учун бу холат долзарб бўлиб қолаяпти .

                                              Расм. 7.1.

      Хар бир шина адрес линияси, маълумотлар линияси ва бошқарув  сигналларга эга. Аммо бир хил функцияларни бажарса хам шиналарни линиялари таркиби ўзаро тўғри келмайди.  Процессор  ва тизимли хотира орасидаги кечикиш вақти минимал чунки локал  ва хотира шиналари оддий  тезкор  магистраль  билан уланган. Агар  компьютерда икки тизимли шина қўлланса , масалан, ISA и PCI, улар ўз шина контроллерига эга ва бир бирига таъсир этмасдан параллел ишлашади. Бу холда тўрт(ёки беш)  шинали структура бўлиб қолади. Замонавий   компьютер синфларда  класса Desk-top в качестве конструктив асос қилиб компьютерни барча асосий тизимли тугунлари жойлашган тизимли ёки она платалар (motherboard) ва тизимли шиналарни бир неча бўлинмалар (слотлар)  - кенгайтирадиган платалар (интерфейс  модуллар, контроллерлар, адаптерлар) қўлланилади.  Одатда, замонавий тизим платалар  процессорни алмаштиришни,такт частотасини танлашни, тезкор хотирани хажмини кўтариш ва алмаштиришни, бошқа тугунларини ишлаш режимини танлашни рухсат беришади.

                           

                       Расм. 7.2. Кўп шинали структура.

Тизим  платада  мураккаб ўрнатилган (масалан, дискли ташувчи) , компютерни ташқи қурилмалари (масалан, клавиатура, сичқонча, принтер, сканер, модем) ва ташқи интерфейсни асосий воситалари хам жойлашади .

Шахсий компьютерлар процессорлари

      Intel фимаси биринчи16-разрядли процессори i8086 1978 йилда чиқарган. Ундан сўнг персонал  компьютер IBM PC XT чиқарган .  Бу  компютер  16 Мбайтгача хотирани адреслаши мумкинлиги афзаллиги эди.                                                                                      Мухим қадам бўлиб 1985 йилда  полностью 32-разрядли  4 Гбайт хотирани (32-разрядли адресли шина) адресловчи процессор i80386 пайдо бўлгани. У хотирани бошқаришда етук MMU (Memory Management Unit) тизимга  эга бўлган. 1995 йилда биринчи Pentium  процессорлари пайдо бўлди. Улар ичида  32-разрядли бўлиб  64-разрядли ташқи маълумотлар шинасига эга эдилар. Асосий фарқи бўлиб уларда  суперскаляр  архитектура қўлланилиши бўлди. 66 МГцли тактли частотада  процессор унумдорлиги 112 MIPSга етди.                                 1996 йилда Pentium такт частотаси  200 МГцга етди, нархи эса арзонлашиб  IBM PC шахсий  компьютерлар оиласидаги оддий даражага тушди.
 1997 йилда Pentium  мультимедия (расм ва овозга ишлов бериш) кўшимчаларини тезлаштирувчи  MMX технология билан тўлдирилди.           Такт частотаси  400 МГцга етди.

8086/8088   процессорлар хусусиятлари

     i8086 процессори  бирлаштирилган (мультиплексорланган) 20-разрядли адрес/маълумотлар ташқи шинасига эга .  Маълумотлар    16 разрядлар, адрес эса —  20 разрядлар бўйича узатилади. Бошқариш шинаси  16 разрядга эга (унга адрес ва хотира ва кириш/чиқиш алмашув строблари  киради). Буйруқларни бажарилиш ўртача вақти 12 синхронизация тактларини эгаллайди, алмашув бир цикли ташқи алмашув шинасидан   4 тактни талаб қилади (асинхрон алмашувда киритиладиган кутиш тактларидан ташқари). Процессорни  буйруқлар тизими 24 операндларни адреслаш усулини таъминловчи 133 буйруқга эга. Хар бир буйруқ 1, 2 или 4 байт буйруқ  кодини эгаллайди ва улар кетидан операндни   1, 2 или 4 байтлари бўлиши мумкин. В процессорда дастурий ва  аппарат узилишлар мўлжалланган.                                                                                            Процессор 256 турдаги узилишларни(ташқи,дастурий ва ички) ишлов бериши мумкин.                                                                                                                          Ички узилишлар алохидаги холатларда шакллантирилади:                                              - 0 узилиши нулга бўлинишдаги тўлдирилишга мос келадиь;                                   - 1 узилиши процессорни холат регистрида ўрнатилган трассировка TF байроқида хар бир буйруқдан сўнг ишлаб чиқилади;      

 -  4 узилиши процессорни холат регистрида OF тўлатилиш байроқи ўрнатилган бўлса INTO махсус буйруқ бўлса ишлаб чиқилади.                                                                                 Важная отличительная особенность процессорни фарқланувчи мухим ахамияти — кириш/чиқиш алмашув қурилмалари ва хотира билан алмашув операциялари бўлиниши . Кириш/чиқиш  алмашув қурилмалари билан алмашувда кириш ва чиқиш буйруқлари ва бошқарув шинада махсус бошқарувчи сигналлар қўлланилади. Адреслар ва маълумотлар бир шиналарда узатилади.

80286   процессор хусусиятлари

      Бу процессорни фарқи кўпқўлланиладиган ва кўпмасалали тизимларда ишлайдиган махсус воситалари борлиги. Энг катта фарқи –  тўрт поғонали химоя тизимини таъминловчи хотирани адреслашни бошқариш механизми мавжудлиги.                                                                                                                                    80286   процессори икки режимда ишлаши мумкин:                                                  - реал  режим (8086 Real Address Mode — реал адресловчи режим). Бу режимда хотирани  1 Мбайт чегарасида адреслаш мумкин.   

    – химояланган  режим (Protected Virtual Address Mode —виртуал адреслановчи химояланган  режим). Бу режимда хотирани  16 Мбайт чегарасида адреслаш мумкин.                                                                                                                                                Бу хотираси катта хажмли компютерлар қурилиш кераклиги учун қабул қилинган.  Химояланган   режимда буйруқлар тизими 8086 процессори буйруқлар йиғиндисини киритган. В составе компьютера таркибида  под управлением операционной системы MS DOS операцион тизими бошқарувида процессор 80286 работает в реал режимида ишлайди, химояланган  режим эса UNIX, OS/2, NetWare286 ва MS Windows оиласидаги операцион тизимини қўллайди. 80286 процессори тезкорлиги  12,5 МГцли такт частотасида  6 баробар баланд.  Бу архитектурани такомиллаштирилгани туфайли ва бир буйруқга тактлар сонини камайтирилгани хисобига эришилади.     

    Назначение внутренних 80286 процессори ички регистрлари вазифалари 8086/8088дек оддий бўлади ,аммо процессорни холати сўзида (PSW) уч қўлланиладиган разрядлар қўшилган ва яна бир ички регистр – тўрт битни қўлловчи машина холати сўзини бошқарувчи регистр (MSW — Machine State Word) пайдо бўлган .  

                                                   Расм. 7.3.

      PSW процессорни холат сўзини қўшимча битлари қуйидаги вазифаларга эга :                                                                                                                    IOPL (Input/Output Privilege Level) — кириш/чиқишни имтиёзларини белгиловчи икки бит;      NT (Nested Task flag) — киритилган масала байроғи.       MSW регистри  процессорни режимларини бошқаради. Ундаги маълумотларни ўзгартириш ва хотирасида сақлаш учун махсус буйруқлар қўлланилади.    Унинг битларини вазифалари қуйидаги:                                                                                                                 - PE (Protection Enable) — химояни хал этиш. Бу байроқни ўрнатилиши   процессорни химояланган  режимга утқазади. Аммо байроқни тозалаш уни реал режимга ўтқаза олмайди.                                                                                                               - MP (Monitor Processor extension) — ташқи математик сопроцессор назорати.                                                                                                                   - EM (Processor Extension Emulated) —математик сопроцессорни эмуляцияси.                                                                                                                         -  TS (Task Switch) — масалаларни ўтқазиш.                                                                          

80386 процессор хусусиятлари

        Кўрилган процессорлардан фарқи 32-разрядлиги ва хотираси узликсиз бўлганлиги. Хотирани бошқарадиган ўрнатилган блок управления памятью поддерживает сегментлаш механизмларни қувватлайди. Хотирани ва кириш/чиқишни тўрт поғонали химоялаш тизими таъминланган.   Хотирада қўлланилишда уч адресли

 

НАЗОРАТ САВОЛЛАРИ

1.    80386 процессор хусусиятлари.

2.    80286   процессор хусусиятлари.

3.    8086/8088   процессорлар хусусиятлари.

4.    Шахсий компьютерлар процессорлари

 

8-маъруза:Тармоқ процессорларининг турлари ва архитектураси.

РЕЖА:

1.

2.

МПТнинг базавий структураси қуйидаги кўринишга эга (расм. 9.1):

Image1394

Расм. 9.1. МПТнинг базавий структураси.

        Тизимни бошқариш вазифаси хотира ва киритиш-чиқариш тизимлари билан ўз тегишли каналари орқали марказий процессорга (МП) юклатилади. МП дастур тузувчи ва уни декодловчи хотирадаги буйруқларни ўқийди. Буйруқларни декодлаш натижасида у маълумотларни хотирадан ёки киритиш портларидан танлайди, уларга ишлов беради ва хотирага ёки чиқиш портларига узатади. Бундан ташқари МПсиз маълумотларни хотирадан ташқи қурилмаларга ва орқага қайтаришни киритиш-чиқариш имконияти мавжуд. Бу механизм хотирага тўғридан-тўғри кириш (ПДП) деб аталади. МПТнинг хар бир тузувчи бўлими мураккаб ички структурасига эга. С точки зрения пользователя при выборе Микропроцессор танлашда фойдаланувчи уни имкониятларини умумлаштирилган комплекс характеристикаларига эга бўлиши керак.      Бундай характеристикалар микропроцессор архитектураси тушунчаси билан белгиланади.                                                                        Микропроцессор архитектураси – фойдаланувчи томонидан кўриладиган унинг мантиқий тузилиши; у МПТни қурилишида керак бўладиган аппарат ва дастурий амалга оширишда микропроцессорни имкониятларини аниқлайди.                                                                                                              Микропроцессор  архитектураси тушунчаси қуйидагиларни ифодалайди:                                                  - унинг структурасини, микропроцессорни тузувчи компонентлар йиғиндиси ва улар орасидаги алокани, фойдаланувчига микропроцессорни регистрли модели билан чегараланиши етарли;       

 - маълумотларни форматлари ва кўрсатилиш усуллари;

- фойдаланувчига барча дастурий мумкин бўлган  структура элементларига мурожат имкониятлари (   регистрларга, доимий ва тезкор хотирага ,ташқи қурилмаларга адреслаш);                                                                                           - микропроцессор бажарувчи операциялар йиғиндиси;                                                            - микропроцессор ишлаб чиқувчи ва унга ташқаридан келувчи бошқарувчи сўзлар ва сигналлар характеристикалари;                                                              - ташқи сигналларга қарши амал қилиши.                                 Микропроцессор (МП) -  бу рақамли ахборотга ишлов беришга ва уни бошқаришга хизмат қилувчи ва бир ёки бир неча катта интеграл схемаларда  (БИС)йиғилган дастурий бошқариланувчи қурилма.                                             Микропроцессор тизим (МПТ)- бу асосини микропроцессор ташкил этган бир ёки бир неча қурилмалардан тузилган функционал тўлиқ махсулот хисобланади. Микропроцессор кўп сонли  параметрлар ва хусусият билан белгиланади чунки у бир томондан функционал мураккаб хисоблаш қурилма бўлиб иккинчи томондан эса электрон асбоб хисобланади. Хисоблаш техника воситаси бўлиб у фойдаланувчига узатиладиган дастурий – аппаратли хусусиятларига эга бўлган ўз архитектураси билан характерланади. Бу ерга буйруқлар тизими,ишлов бериладиган маълумотлар турлари ва форматлари,регистрлар сони ва тақсимоти,тезкор хотира ва ташқи қурилмалар билан бир-бирига муносабати киради.                                              Ўз архитектураси бўйича микропроцессорлар бир неча турларга бўлинадилар (расм.9.2).                                                                                                             Универсал  микропроцессорлар турли кўринишдаги ахборотга рақамли масалаларни ечишга мўлжалланган. Бу  микропроцессорлар синфига Intel фирмаси Pentium ва AMD фирмаси Athlon микропроцессорлари  киради.

Классификация микропроцессоров


                                 Расм. 9.2. Микропроцессорлар  таснифи.

Универсал   микропроцессорлар характеристикалари:

- разрядлиги: арифметик-мантиқий қурилмани (АМҚ) разрядлиги билан аниқланади;                                                                                                                         - ишлов бериладиган маълумотларни кўриниши ва  форматлари;                                                                    - буйруқлар тизими, операндларни адреслаш режимлари;                                                                 - тўғри адресланадиган тезкор хотира хажми(адрес шинаси разрядлиги билан аниқланади);                                                                                                                       

 - ташқи  синхронланиш частотаси;          

- унумдорлик: махсус тестлар ёрдамида аниқланади .

                Универсал МП CISC- и RISC-микропроцессорларига бўлиниши қабул қилинган. CISC-микропроцессорлари (Completed Instruction Set Computing – тўлиқ буйруқлар тизими билан хисоблашлар) ўз таркибида операндларни кенг ривожланган адреслаш режимлари киритган классик буйруқлар тупламини киритади.. RISC-микропроцессорлари (reduced instruction set computing - қисқартирилган буйруқлар тизими билан хисоблашлар) сонлари камайтирилган буйруқлар ва адреслаш режимлари қўлланилади.     Буйруқлар тизимидаги буйруқлар сони  - хозирги кунда универсал микропроцессорларни ривожланиш йўналишларида асосий фарқланиши эмас.                                                                                                                   Биркристалли микроконтроллерлар (МК) саноат ва маиший автоматика тизимларида қўлланишга мўлжалланган. Улар ўз ичига рақамли бошқарув тизимларни тадбиқ этиш учун керак қурилмаларни қўшган катта интеграл схемаларни киритади.  Микропроцессорлар  бу синфи бир кристалли микро-ЭВМ (ОМЭВМ)деб аталади.   Хозирги вақтда  ишлаб чиқариладиган             микропроцессор КИСлар разрядлиги 16 битдан катта эмас.                  Биркристалли  микроконтроллерлар архитектурасини фарқловчи хусусиятлари қуйидагича :                                                                                                       - буйруқлар ва маълумотлар хотираси физик ва мантиқий бўлиниши (гарвард архитектураси), классик нейман архитектурасида эса дастурлар ва маълумотлар умумий хотира қурилмасида жойлашган ва бир кириш механизмига эга;                                                                                                              - соддалаштирилган ва бошқаришга масалаларга мўлжалланган буйруқлар тизими;                                                                                                                                      -   операндларни соддалаштирилган адреслаш режимлари.                                           Секцияланган микропроцессорлар (микродастурланадиган ва  разрядли-модулли) – бу махсус процессорлар қуришга мўлжалланган микропроцессорлар. Улар кичик разрядли (2дан 16гача) бўлган микропроцессор секцияси кўриниши ва махсус буйруқлар тизимига эга.   Секцияланган  микропроцессорлар комплектлари  Intel 3000 оиласидаги КИС МПси бўлган.                                                                                                                                       Комплект  таркибига қуйидаги КИСлар киради:                                                                           -разрядли секцияланган АМҚ;    

 -тезлаштирилган кўчириш блоки;  

 -кўпайтиришни аппаратли қувватлланувчи разрядли секцияланган АМҚ;                           -микродастурий бошқарилувчи схемалар турлари ;    

-холат ва силжиш контроллери ;        

 -биринчилик узилишлар контроллери.   

     Секцияланган  микропроцессорли КИСлардаги  МПТлар асосий камчилиги бу лойихалаш мураккаблиги ва улар асосидаги тизимларни ишга солиш ва дастурлашлиги бўлади. Аналогли  сигналларни тубдан ўзгартиришни сифатига талаблар доимо     шаяпти.                                                                                                                                                            Сигналли  микропроцессорларда (DSP-процессори) бундай операциялар аппаратли даражада сақлаб турилади ва тез бажарилади. Вақтни реал масштабидаги ишлашда процессордан узилишларга ва дастурий циклларга ишлов беришни талаб қилади.  Универсал микропроцессор хисоблаш операцияларидан ташқари бутун МПТ қисмларини бирлаштириш функциясини бажаради.  У дисковод, график дисплейлари,тармоқли интерфейслар каби барча аппарат таъминоти компонентларини ишлашини бошқариши керак.  CISC-  кўпинча ва RISC-архитектурали типик универсал микропроцессор барча функцияларни бажарилишини таъминловчи бир неча юз буйруқли тизимни ўз ичига олади.           

Сигналларни  рақамли ишлов берувчи процессорлар архитектурасини хусусиятлари:

      Гарвард архитектураси,  асосини буйруқлар хотираси ва маълумотлар хотирасини физик ва мантиқий бўлиниши ташкил этади.

  DSP-процессорни асосий буйруқлари  кўпоперандли бўлади ва уларни ишини тезлаштириш учун хотирани бир неча уячаларини бир вақтда ўқишни талаб қилади. Модификация  қилинган гарвард архитектурасини қўлланилиши  операндларни маълумотлар хотирасидан ташқари дастурлар билан биргаликда буйруқлар хотирасида сақланиши мумкинлигини таъминлайди . Сигналларни  рақамли ишлов берувчи асосий операциясидан бирини (кўпайтиришни) бажаришдаги вақтни қисқартириш учун  аппаратли кўпайтирувчи қўлланилади. Умумий  процессорларда бу операция бир неча силжиш ва қўшиш тактлари давомида амалга оширилади ва кўп вақтни олади, DSP-процессорида эса  махсус кўпайтирувчи учун бир цикл керак холос.                                                                                                                                 - Циклик буферларни аппаратли қўллаш. Циклик  буферларни аппаратли амалга ошириш  буфер параметрларини (бошланиш адреси, узунлиги) дастурда фильтрлаш цикли ташқарисида ўрнатилишини рухсат беради ва бу дастурни циклик бўлимини бажариш вақтини қисқартиради.    

   Буйруқли  такт вақтини қисқартириш. Бу ерда асосий бўлиб кўпчилик буйруқларни операндларини жойлаштириш ва буйруқлар ва микробуйруқлар даражасида конвеерлаш қабул қилинган. Конвейер 2дан 10 поғонага эга ва бир вақтда 10 буйруқни бажаришни таъминлайди. Микропроцессор ташқи узилишларни сўров сигналларига таъсирни таъминловчи, хотирага тўғридан-тўғри киршни ташкил этувчи  кириш ва чиқиш интерфейс сигналларига эга.                                                                                                           МПТни ривожланишида 16-разрядли универсал микропроцессорлар пайдо бўлиши мухим ўринни эгаллайди. Бу  микропроцессорлар, x86 архитектурасига асос солган ва биринчи шахсий ЭХМлар чиқаришида қўлланилган.  Бу  микропроцессор архитектурасида асосий фарқланувчи хусусияти қуйидагилар:                                                                                                                                       -умумий белгиланган регистрлар разрядлиги 16 битгача кўтарилган;                                           - умумий белгиланган регистрлар сони 8 гача кўпайтирилган;       

- операндлар адреслаш режимларини сони кўпайтирилган  ;         

 - белги регистридаги байроқлар сони кенгайганлиги;                                                                          -хотирага мурожат қилувчи сегментли механизми пайдо бўлиши.

Бу   архитектура ривожланиши    Pentium 4 микропроцессорлари пайдо бўгунча давом этган.    Сигналларни  рақамли ишлов берувчи процессорлар(ЦОС) ёки,  рақамли сигнали процессорлар(ЦСП), сигналларни  рақамли ишлов беришга(товушли сигналларга,тасвирларга ишлов бериш ва х.к.)  мўлжалланган микропроцессорлар синфи бўлади. Улар биркристалли микроконтроллерлар хусусиятларига эга: гарвард архитектураси, буйруқлар ва маълумотларни ўрнатилган хотираси, ташқи қурилмалар билан ишлаш имкониятлари. Уларда универсал МП, айниқса RISC-архитектурали хусусиятлари мавжуд: ишни конвейерли ташкил этиш, сузувчи вергулли операциялар бажарувчи дастурий ва аппаратли воситалар, махсус мураккаб хисоблашларни аппаратли қўллаш,айникса кўпайтиришни. Сигналли  процессорларни буйруқлар тизими  универсал микропроцессорларни (айниқса RISC-архитектурали) ва биркристалли микроконтроллерларни буйруқлар тизимини хусусиятларига эга. У ўз ичига асосий арифметик  ва мантиқий  операцияларни ва ўтиш буйруқларини киритади. Операндларни адреслаш  режимлари сони катта эмас.  Буйруқ узунлиги бир ёки икки 16разрядли сўзни ташкил этади.  DSP-процессорларда аппаратли сақловчи кўрсатмалар мавжуд (минимум ва максимумни қидирувчи буйруқлар,  абсолют миқдор олиш ва х.к.) . Бу процессор ишлаши самарадорлигини оширади. Бу микропроцессорлар синфида дастурлаш у ўз хусусиятларига эга. В то же хозирги вақтда дастурларни ишлаб чиқиш тезлиги катта фойда келтириши мумкин

9-маъруза:Тармоқли интерфейс процессорлари. Киритиш – чиқариш процессорлари.

РЕЖА:

1.

2.

3.

      Тармоқли  процессор (network processor, NP) – бу дастурланувчи процессор, архитектураси тармоқли қурилмаларда ишлатишда ва пакетларга турғун ишлов беришни (packet processing) таъминлашга мувофиқлаштирилган.    Тармоқли ускуналарга буюртма микросхемалар (ASIC) кенг жорий этиш кенг ёйилди.   ASIC билан бирга умумий вазифали процессорлар қўлланилган, аммо улар фоизи кўп бўлмаган тармоқни бошқариш, қурилмани маршрутлаш ва конфигурация билан боғланган пакетларга ишлов беришган. Тармоқли технологиялар ривожланганига кўра буюртма микросхемаларни ишлаш дастурларини қайтадан ўзгартириш мумкин эмас .  Замонавий тармоқли  процессорлар дастурланишни ва махсус йўналишликни ўз ичига олган.    Тармоқли ускуналарга берилган тармоқли  интерфейслар билан ишлашга дастурланган тармоқли процессор ўрнатилган . Тармоқли  процессор дастурларни бажарувчи, пакетларга ишлов берувчи ва аппаратли тезлаштирувчи процессорлик ядродан  (NPда бир неча бўлиши мумкин) тузилган. Ундан ташқари тезкор хотира қурилмали интерфейс блоки ва катта тезликли шина таркибига киради. Тармоқли  процессор бажарадиган масалаларга (тармоқли фукционалликга) мувофиқлантирилади. Ядро тармоқли  процессорни барча блокларини ишлашини бошқаради ва  маршрутизация жадвалларини ва хизмат кўрсатиш сифатини (QoS) олиб боради  ва тармоқни бошқарувчи пакетларга ишлов беради ва маршрутли жадвалларни янгилайди.                                                                                                                                  NP ни асосий ишловчи блоки – бу бир неча пакетларга бир вақтни ичида ишлов берувчи пакетли процессор (packet processor, PP).                                                         У қуйидаги вазифаларни бажаради:                                                                              -  тармоқли  интерфейсдан  пакетларни, уячаларни қабул қилади ва тезкор хотирага уларни тўлиқ ёки қисман ёзади;                                                                       -  пакетларга ишлов беришни тартибини белгилайди;                              - пакетларга ишлов беради ( пакет турини аниқлаш, сиёсатни  (policing),маршрутлашни текшириш ва тўғри QoSни белгилаш);                             - пакетни йўналишини ўзгартиришни бошқаради;                                                                                 -пакетни жўнатади.                                                                                                                               Пакетли  процессор архитектураси пакетли ишлов беришни( маълумотларни нусхалаш,жадвалларни кўриб чиқиш,протоколларни ўзгартириш ва х.к.) умумий масалаларни бажариш учун белгиланганлиги учун мини-RISC-процессорлар ёки DSP-процессорлар макроуячалари каби ишлаб чиқилади.  Умумий тезкор хотирали интерфейс  ядроли  ва  пакетли процессорлар билан фойдаланилади.Физик даражадаги тезкор  хотирали интерфейс  блоки NPни тармоқ билан уловчи микросхемалар билан алоқани таъминлайди.  МПТни хотирани махсус доираси-бу тизимли шинага уланган қурилмалар хотираси. Бу ерда  процессор қурилмалар ички хотирасига,киритиш/чиқариш курилмасига ёки тизимли шинасига  мурожаат қилиш имкониятига эга.  Хотирани колган кисмлари универсал вазифаларни бажаради ва уларда маълумотлар ва дастурлар жойлашиши мумкин. Баъзан хотира бўшлиги дастурий ўзгарадиган бошланиш адресли ва ўрнатилган ўлчовли сегментларга бўлинади.  Сегментларни  қўллаш дастурларни ёки маълумотларни худудини химоялайди , аммо сегментларни чегаралари катта дастурлар ва маълумотлар массивларини жойлаштирида қийинчиликлар туғдириши мумкин.                                                                             Мухим ўринни хотира ва киритиш/чиқариш қурилмаларни адресларини бўлиш муаммоси эгаллайди. Бу муаммони ечишни икки асосий ёндошиш йўли мавжуд:                                                                                 •     умумий адресли бўшлиқда киритиш/чиқариш қурилмаларига                                    адресларни махсус худуди тизимини ажратиш;      

 •    киритиш/чиқариш қурилмаларини ва хотирани адресли бўшлиғини тўлиқ ажратилиши.              

       Биринчи ёндошишда киритиш/чиқариш қурилмаларига мурожат қилинишда процессор хотира билан хамкорликни бажарувчи буйруқларни қўллаши мумкин. Аммо адресли бўшлиқ киритиш/чиқариш қурилмаларни адресли бўшлиқига камайтирилиши керак.                                                                                                                          Иккинчи ёндошишда хотира МПТни барча адресли бўшлиқини эгаллайди.  Киритиш/чиқариш қурилмалар билан муносабатда махсус буйруқлар ва магистралдаги махсус алмашув строблари қўлланилади.

Киритиш/чиқариш қурилмаларни функциялари

     Киритиш/чиқариш қурилмалари магистрал билан ахборот алмашувини хотира билан алмашувдек бажарилади . Маълумот алмашишда хотира модули тизимни адресли бўшлиқида кўп адресларга(бир неча миллион) эга, киритиш/чиқариш қурилмалари эса жуда кам адресларга эга.  Тизимни хотира модуллари фақат магистрал ва процессор билан ахборот алмашади, киритиш/чиқариш қурилмалари ташқи рақамли ва аналогли қурилмалар билан хам хамкорлик қилади , шунинг учун уларни хилма-хиллиги хотира модулларидан анча баланд. Киритиш/чиқариш қурилмалари барчасини магистрал билан алмашиш принциплари бирлаштиради.                                                                                                    Киритиш/чиқариш қурилмаларини (интерфейс бўлими) соддалаштирилган структураси расм.9.1 да келтирилган.

 

Расм. 9.1. Киритиш/чиқариш қурилмаларини  соддалаштирилган структураси .

Энг содда киритиш/чиқариш қурилмалари ташқи параллель форматдаги маълумотлар кодини узатади ва ундан қабул қилади. Бундай қурилмалар кўпинча киритиш/чиқариш параллел портлар дейилади.  Улар универсал бўлиб кўп сонли ташқи қурилмаларни уланиш талабларига жавоб берадилар ,шунинг учун МПТга стандарт қурилмалар сифатида киритиладилар. Параллель портлар  микроконтроллерлар таркибига жойлаштириладилар ва улар орқали ташқи мухит билан алоқа уланади.                                                                    Кириш  порти (киритиш порти) процессор ахборотни ёзиши мумкин бўлган  параллел регистр кўринишига эга.                                                                            Чиқиш порти (чиқариш порти)  процессор ахборотни ташқи қурилмадан ўқиши мумкин бўлган  бир йўналишли  буфер бўлади. Порт икки йўналишли бўлиши мумкин ва бунда процессор  ахборотни ташқи қурилмага бир адресдан ёзади ва ундаги ахборотни тизимни адресли бўшлиқдан ўқийди. Кириш ва чиқиш линиялари ташқи қурилма билан уланишда разрядлар бўйича бирлаштирилади ва икки цўналишли линияларни ташкил этишади. Бошқариш схемаси ички алмашув стробларини магистрал алмашув стробларига қарама қарши қилиб беради. Маълумотлар кириш буфери маълумотлар шинасини шу қурилма билан электр мослашувни таъминлайди . Маълумотлар  шинасидаги маълумотлар сигнал бўйича регистрга ёзилади ва ташқи қурилмага узатилади. Маълумотлар чиқиш буфери кириш маълумотларини ташқи қурилмадан магистрални маълумотлар шинасига портдан ўқиш циклида узатади.                                                                                            Мураккаб киритиш/чиқариш қурилмалари(боғланган қурилмалар) ўз таркибида ички буферли тезкор хотирага эга ва ташқи қурилма билан боғланишни бажарувчи микроконтроллерга эга.

Хар бир киритиш/чиқариш қурилмасига МПТни адресли бўшлигида ўзини адреси белгиланади. Адресларни иккиланиши мумкин эмас. Киритиш/чиқариш қурилмалари дастурий алмашувдан ташқари узилишлар алмашув режимини қувватлаши мумкин.  Одатда МПТ таркибида киритиш/чиқариш қурилмаларини  уч махсус гурухи ажратилади :                                                                                                                •     фойдаланувчини  интерфейс қурилмалари (ахборотни фойдаланувчи томонидан киритиш ва фойдаланувчига чиқариш );       

    • ахборотни узоқ вақт сақловчи киритиш/чиқариш қурилмалари;                      •       таймерли  қурилмалар.                                                                         Фойдаланувчи интерфейсини киритувчи қурилмаларга клавиатура контроллерлари , тумблерлар, алохида кнопкалар, сичқончалар, джойстиклар вах.к.лар киради.   Фойдаланувчи интерфейсини чиқарувчи қурилмаларга светодиодли индикаторлар контроллерлари, табло, суюқкристалли, плазмали ва электрон-нурли экранлар киради. Бошқарувчи контроллерлар ёки микроконтроллерлар холатларида бу воситалар бўлмаслиги мумкин. Мураккаб МПТларда улар бўлиши шарт. Ташқи қурилма вазифасини одам бажаради. Киритиш/чиқариш қурилмалари ахборотни узоқ сақлаш учун МПТни дисководлар (компакт-дисклар ёки магнитли дисклар) билан улашади. Бундан қурилмаларни қўлланилиши МПТни бажариладиган дастурларни сақлаш имкониятларини ва маълумотлар массивларини йиғишни кўпайтиради.                                                                                                Таймерли қурилмалар бошқа киритиш/чиқариш қурилмаларидан ташқи қурилмаларга уланувчи ташқи чиқаришлари йўқлиги билан фарқланади. Бу қурилмалар МПТ берилган вақт оралиқини ушлаб туриш,реал вақтни назорат қилиш,импульсларни санаш учун яратилган.  Хар бир таймер асосида кварцли такт генератори ва кўпразрядли  иккилик хисоблагичлар қўлланилади. Процессор таймерга такт частотани бўлиниш коэффициентини, саналадиган импульсларни сонини, таймер хисоблагичларини ишлаш режимини ўрнатишни ёзиши  ва хисоблагичларни чиқиш кодларини ўқиши мумкин. Таймерни  амалий функцияларини дастурий йўл билан бажариш мумкин ва тизимга таймерларни қўшиш мураккаб масалаларни ва алгоритмларни ечиш имкониятларини беради.  Киритиш/чиқариш қурилмаларини мухим синфи  — бу ахборот тармоқларига(локал ва глобал)  уланувчи қурилмалар. Хозирги вақтда ахборот тармоқли алоқа воситалари оддий контроллерларга хам киритилади.  Киритиш/чиқариш қурилмалари ташқи қурилмалар билан уланишни аналогли сигналлар ёрдамида таъминланади чунки баъзи холларда микроконтроллерлар таркибига ички АРЎ ва РАЎкиритилади.

 

 

 

НАЗОРАТ САВОЛЛАРИ

 

АДАБИЁТЛАР  РЎЙҲАТИ

 

10-маъруза:  Микроконтроллерларнинг  хотираси ва процессорли ядроси

            МПТни замонавий ривожланиш этапини асосий хусусияти – бу бир неча катта ИС бажарилган тизимлардан бир кристалда МПТни асосий элементларини(марказий процессор, доимий хотира қурилмаси, кириш/чиқиш портлари, таймерлар) ўзичига олган биркристалли МКга ўтишни якунлаш бўлди.

                  Хозирги пайтда чиқариладиган МКлар турлари  уч асосий синфларга бўлинади:

          -  ўрнатиладиган қўшимчалар учун 8-разрядли МК;

          -  16- ва 32-разрядли МК;

          -  рақамли сигналли  процессорлар (DSP).

             Энг кенг тарқалган бўлиб МК оиласидаги саноатда, маиший ва компютер техникасида ишлатиладиган 8-разрядли ускуналар қўлланилади. 8-разрядли МКни кенг қўлланилиши сабаби мантиқий операцияларни ечувчи алгоритмларни бажарувчи ва тезкорлиги процессор разрядлигига боғлиқ бўлмаган  реал объектларни бошқаришда ишлатилиши.

            Замонавий  8-разрядли МКлар бир неча фарқланувчи белгиларга эга:

            -    модулли ташкиллаштириш - бир процессорли ядро (марказий процессор) асосида  хотира хажми ва тури дастурлар, периферия модуллари йиғиндиси, синхронлаш частотаси билан фарқланувчи билан бирқанча  МКлар лойихалаштирилади;

            -     МКларни корпуси чиқишларида адрес ва маълумотлар магистраллари линиялари йўқлиги билан тафсифланадиган ёпиқ архитектурасини қўллаш;

            -    намунали функционал  периферия модулларини (таймерлар, хдисалар процессорлари,кетма-кет интерфейслар контроллерлари, аналог-рақамли ўзгартгичлар ва б.) қўллаш;

   -     расширение числа режимов работы периферия модулларини ишлаш    режимлари сонини кенгайтириш.

                 Модулли қуришда бир оилали барча МКлар  бир хил бўлган процессорли    ядрога эга, функционал блоки эса хар хил моделларида фарқланади.

         Модулли  МК структураси 10.1 расмда келтирилган.

                                          

                                                 Расм. 10.1. МК модулли структураси.

              Процессор ядроси ўз ичига қуйидагиларни киритади:

           -     марказий процессор ;

               - адрес,маълумотлар ва бошқариш шиналар таркибидаги ички  контроллерли магистрал (ВКМ);

               - МКни синхронлаш схемаси;

               - МКни ишлаш режимларини бошқариш схемаси.

           Ўзгариладиган функционал блок ўз ичига хар хил турдаги ва хажмдаги хотира модулини, киритиш/чиқариш портларини, такт генераторлар модулларини (Г), таймерларни киритади. Оддий МКларда узилишларга ишлов берувчи модуль процессорли ядро таркибига киради. Мураккаб  МКларда у имкониятлари ривожланган модул кўринишига эга. Ўзгарувчан функционал блок таркибига кучланиш компараторлари, аналог-рақамли ўзгартиргичлар(АРЎ) ва бошқа қўшимча модуллар кириши мумкин .

Микроконтроллерни  процессорли  ядроси

CISC-процессорлари имкониятлари ривожланган буйруқларни катта тўпламини бажаради . МКни процессорли  ядросини самарадорлигини аниқловчи асосий характеристикалари  қуйидагича:

•     оралиқ маълумотларни сақловчи  регистрлар тўплами;

•     процессор буйруқлар тизими;

•     хотира бўшлиғидаги операндларини адреслаш усуллари;

•     танлаб олиш процессларини ва буйруқларни бажаришни ташкил этиш.

     Операндларни адреслаш усуллари ва буйруқлар тизими нуқтаи назаридан замонавий 8-разрядли МКлар процессорли ядролари икки қуриш принципларини тадбиқ этади:

•     CISC-архитектурали процессорлар, тўлиқ буйруқлар тизимини  (Complicated

Instruction Set Computer) амалга оширишади;

•     RISC-архитектурали процессорлар, қисқартирилган  буйруқлар тизимини  (Reduced Instruction Set Computer) амалга оширишади.

    CISC-процессорлари адреслаш имкониятлари ривожланган буйруқларни катта тўпламини бажаради ва ишлаб чиқарувчига керакли операцияни бажаришга тўғри буйруқни танлаш имконини беради. 8-разрядли МКлар  CISC-архитектурали процессорда   бирбайтли, иккибайтли ва учбайтли (кам холларда тўртбайтли) буйруқлар форматига эга бўлиши мумкин. Буйруқни танлаш байт оралиғида МКни бир неча ишлаш цикллари орасида амалга оширилади. Буйруқни бажарилиш вақти 1 дан 12 циклни ташкил этади. CISC-архитектурали  МКларга Intel фирмаси MCS-51 ядроли МКлари киради.

             RISC-архитектурали процессорларда бажариладиган буйруқлар тўпламлари минимумгача қисқартирилган.  Мураккаб операцияларни бажаришда буйруқларни ўзартиришларни кўпайтириш керак.                                         Система команд RISC-процессори буйруқлар тизими барча регистрларни бараварига қўлланишни мўлжалланади. RISC-процессорли МКларга Atmel фирмаси AVR МКлари ,  Microchip фирмаси PIC16 ва PIC17 МКлари киради.

                МКларни буйруқларни вақт бўйича бажарилиши самарадорлигини бахолаш жуда мураккаб. CISC-процессорли МКларда "регистр-регистр"операцияси билан бахоланиши 1дан 3 циклгача вақтда бажарилади. Аммо бу керакли регистрлар сонини камайтиришга олиб келади.

           МКни  "Регистр-регистр"жўнатиш тезлиги самарадорлигини бахолаш тадбиқ этиладиган конкрет бошқариш алгоритмини хусусиятларини хисобга олмайди.

            МКни  синхронлаш частоталари уланадиган изации обычно соответствуют частоте подключаемого кварцли резонатор частотатисига тўғри келади,аммо в марказий процессорни цикл муддати алмашув частота билан аниқланади. Бу частоталар ўзаро муносабати хар бир МКга индивидуал бўлади ва контроллерлар моделлари самарадорлигини солиштиришда хисобга олинади..

             Буйруқларни танлаш ва бажариш давомида замонавий  8-разрядли МКларда МПТни икки архитектурасидан бири қўлланилади: фон-нейман (принстон) ёки гарвард.  Фон-нейман  архитектурасини асосий хусусияти бу дастурлар ва маълумотларни сақлашга қўлланиладиган умумий хотира бўлади (расм.11.2)

                                   

                              Расм. 10.2. Фон-Неймановской архитектурали МПТ структураси.

      Фон-Нейман архитектураси асосий афзаллиги –МПТ қурилмасини соддалаштирилиши, чунки бир умумий хотирага мурожат этилади. Бундан  ташқари хотирани умумий худудини қўллаш дастурлар ва маълумотлар худудлари орасидаги ресурсларни тезкор қайта тақсимлашни имкониятини беради ва МПТни эгилувчанлигини оширади. Стекни  умумий хотирада жойлаштирилиши унинг ичидаги маълумотларга мурожатни енгиллаштиради. Шунинг учун  фон- нейман архитектураси универсал компьютерларни асосий архитектураси бўлди.  Гарвард  архитектурасини асосий хусусияти – бу буйруқларни ва маълумотларни сақлашда алохида адресли бўшлиқларни қўлланилиши (расм.11.3). 

                    Рис. 10.3. Гарвард архитектурали МПТ структураси.

                МПтларда турли хил объктларни бошқариш учун алгоритмларни тадбиқ этишда фон-нейман архитектурасини эгилувчанлиги ва универсаллиги катта ахамиятга эга эмас. Бошқарув реал дастурлари тахлили шуни кўрсатдики МКни оралиқ натижаларида қўлланиладиган маълумотлар хотираси хажми талаб қилинадиган дастурлар хажмидан кўп даражада кам. Ягона  адреслик бўшлигини қўлланилиши операндларни адреслашда разрядлар сонини қўпайтириш хисобига буйруқлар форматини кўпайтиришга олиб келар эди . Алохида хажм бўйича кичик маълумотлар хотирасини кўллаш буйруқлар узунлигини қисқартирар эди ва маълумотлар хотирасидаги ахборотни излашни тезлаштиришга олиб келган.   Гарвард  архитектураси фон-нейманикига кўра дастурни тезкор бажарилишини параллел операцияларни қўлланилиши хисобига таъминлайди. Кейинги буйруқни танлаш олдингисини бир вақтда бажариш билан ва процессорни тўхтатмасдан амалга ошириш мумкин. Операцияни  бажарувчи бу усул турли буйруқларни амалга оширишни тактлар сони бир хил бўлганда таъминлайди, ва цикллар бажарилиш вақтини ва дастурни қийин участкаларини аниқлашни имконини беради.  Замонавий  8-разрядли МКни ишлаб чиқарувчилар кўпчилиги гарвард архитектурасини қўллашади. Аммо гарвард архитектураси айрим дастурларни амалга оширишда керакли даражада эгилувчанликга эга эмас шунинг учун хар бир вазифаларга алохида қўришни талаб қилади.

 

НАЗОРАТ САВОЛЛАРИ

Адабиётлар рўйҳати.

11-маъруза

                                     Микроконтроллерлар  буйруқлари. МК стеки.

 

МКни буйруқлар йиғиндиси ўз таркибига тўрт асосий буйруқлар гурухини киритади:

·               Маълумотларни ўтқазиш буйруқлари;

·               арифметик буйруқлар;

·               мантиқий буйруқлар;

·               ўтиш буйруқлари.

Портларни  разрядларини (регистрларни) мустақил бошқаришни имкониятларини бажаришда замонавий МКларни кўпчилигида битли бошқариш буйруқлар гурухи(буллик ёки битли процессор)кўзда тутилган. Битли  процессор буйруқлари борлиги бошқарувчи дастурларни кодлар хажмини ва уларни бажариш вақтини сезиларли қискартиришни имкониятини беради. Бир қатор МКларда  контроллер ресурсларини бошқариш буйруқлари гурухи кириш/чиқиш,таймерни бошқариш ва х.к. портларини ишлаш режимларини созлашда қўлланилишга ажратилади. Замонавий  МКларни кўпчилигида контроллерни ички ресурслари маълумотлар хотирасида кўрсатилади ва шунинг учун ресурсларни бошқариш учун маълумотларни ўтқазиш буйруқлари қўлланилади.

МКни буйруқлар тизими  универсал МПларни буйруқлар тизимига кўра  камроқ ривожланган арифметик ва мантиқий буйруқлар гурухига ва маълумотларни ўтқазувчи ва бошқарувчи кучлироқ гурухларига  эга.

 PIC серияли  микроконтроллерларни асосий хусусиятлари.

Microchip компанияси PIC (Peripheral Interface Controller) микроконтроллерлари оиласи  барча илғор технологияларни қўллайди: фойдаланувчи томонидан электр  дастурланувчи, минимал манбаа фойдаланиш, юқори ишлаб чиқариш, кенг ривожланган RISC- архитектураси, функционал тўлиқлик ва минимал ўлчовлари.                                                    

       PIC-контроллерларда бажариладиган буйруқларни баланд тезлиги бир шинали фон-нейман архитектура ўрнига икки шинали гарвард архитектурасини қўлланилиш хисобига эришилади. Гарвард архитектураси ажратилган шинали регистрлар тўплами ва буйруқлар ва маълумотларни адресли бўшлиқгига асосланган. Микроконтроллерни  кириш/чиқиш портлари,хотира уячалари ва таймердек барча ресурслари амалга оширилган аппаратли регистрлар бўлиши мумкин. 

PIC микроконтроллерлари харқандай регистр билан операцияларни эркин адреслаш усулини қўллаб бажариш имкониятини берувчи симметрик буйруқ тизимли RISC-процессорга эга. Фойдаланувчи операция натижасини  регистр-аккумуляторда ёки операция учун қўлланиладиган иккинчи регистрда сақлаши мумкин. Хозирги вақтда Microchip компанияси  выпускает пять основных семейств 8-разрядли RISC-микроконтроллерларни беш асосий оиласини ишлаб чиқаради.

Кўпчилик PIC-контроллерлар бир маротаба дастурланувчи схема ичида дастурланиш ёки ниқобли ДХҚ имкониятли дастурли хотирали чиқарилади.   Компания  махсулотлари  8-разрядли микроконтроллерлар қўлланиш диапазонини қоплайди.

Дастурий воситалардан ассемблер версиялари ва MPLABли интегралланган дастурий мухитлар машхур ва кенг қўлланилади.  .

PIC-контроллернинг кўп қўлланиладиган оилалари бу PIC16CXXX и PIC17CXXX.

 PIC16F8X гурухи микроконтроллерларини буйруқлар тизими.                                         PIC16F8X микроконтроллерлари гурухлари содда ва  эффектив ,сони 35га тенг, буйруқлар тизимига эга. Хар бир буйруқ операция кодига бўлинган  14-битли сўзга тенг ва буйруқда қатнашадиган ёки қатнашмайдиган бир ва ундан кўп операндлар майдони кўринишига эга. Система команд PIC16F8Xни буйруқлар тизими ўз ичига байтлар ва битлар билан ишловчи, бошқарув  буйруқларни   киритади.                                                                                                                    Байтлар  билан ишловчи буйруқларда f  ишлатиладиган регистрни белгилайди; d – бу натижани жойлаштиришни аниқлайдиган бит.

Битлар  билан ишловчи буйруқларда b буйруқда қатнашадиган битни белгилайди, f – бу бит жойлашган регистрни белгилайди.

Бошқарув буйруқларни ва константалар операцияларини узатиш учун , k саккиз- ёки ўнбир битли константани белгилайди.

Барча буйруқлар бир буйруқ цикли ичида бажарилишади. Икки холатда буйруқ бажарилиш икки цикллни эгаллайди:                                                                         - шартларни текшириш ва ўтиш;                                                                                              - буйруқ бажарилиш натижаси деб дастурий хисоблагични ўзгартириш.

Бир буйруқ цикли генераторни тўрт давридан иборат. 4 МГц частотали генераторда буйруқ бажарилиш цикли  1 мксга тенг.

 

 

 

                                 
                                  

 PIC16F8X гурухи МКни буйруқлар тизими 11.1жадвалида келтирилган.

 

 Жадвал 11.1. PIC16F8X гурухи МКни буйруқлар тизими.

Хотирадаги ўрни(Мнемоника)

Буйруқлар таърифи

Цикллар

Холатлар битлари остояния

Изох

ADDWF f, d

W билан f қўпайтириш

1

С,DC,Z

1,2

ANDWF f, d

W билан f мантиқий қўпайтириш(ВА)

1

Z

1,2

CLRF f

 f регистрини ичидагини ташлаш

1

Z

2

CLRW

W  регистрини ичидагини ташлаш

1

Z

 

COMF f, d

f регистрини инверсияси

1

Z

1,2

DECF f, d

f регистри декременти

1

Z

1,2

DECFSZ f, d

f декременти буйруқини ўтқазиш,агар 0 бўлса

1(2)

 

1,2,3

INCF f, d

f регистри инкременти

1

Z

1,2

INCFSZ f, d

f инкременти  буйруқини ўтқазиш,агар 0 бўлса

1(2)

 

1,2,3

IORWF f, d

W ва f мантиқий қўшиш(ЁКИ)

1

Z

1,2

MOVF f, d

f регистрини ўтқазиш

1

Z

1,2

MOVWF f

W ни fга ўтқазиш

1

 

 

NOP -

Бекор буйруқ

1

 

 

RLF f, d

f ни чапга ўтқазиш билан силжитиш

1

C

1,2

RRF f, d

f ни ўнга ўтқазиш билан силжитиш

1

C

1,2

SUBWF f, d

W ни f дан айириш

1

C,DC,Z

1,2

SWAPF f, d

f да тетрадалар ўрин алмашиши

1

 

1,2

XORWF f, d

W ва f да ЁКИни чиқариб ташламоқ

1

Z

1,2

 

BCF f, b

f регистрида битни ичидагини ташлаш

1

 

1,2

BSF f, b

f регистрида битни ўрнатиш

1

 

1,2

BTFSC f, b

Агар бит 0 тенг бўлса буйруқни ўтқазиш

1(2)

 

3

BTFSS f, b

Агар бит 1 тенг бўлса буйруқни ўтқазиш

1(2)

 

3

ADDLW k

Константани  ва W қўшиш

1

С,DC,Z

 

ANDLW k

Константа  ва W ни мантиқий кўпайтириш(ВА)

1

Z

 

CALL k

Кисм дастурни чақириш

2

 

 

CLRWDT -

WDT қоровул таймерини ичидагини ташлаш

1

/TO,/P

 

GOTO k

Адрес  бўйича ўтиш

2

 

 

IORLW k

Константа  ва W ни мантиқий қўшиш(ЁКИ)

1

Z

 

MOVLW k

Wга константани ўтқазиш

1

 

 

RETFIE -

Узилишдан қайтиш

2

 

 

RETLW k

Wги юклаш билан қисм дастурдан қайтиш

2

 

 

RETURN -

Кисм дастурдан қайтиш

2

 

 

SLEEP -

SLEEP режимига ўтиш

1

/TO,/P

 

SUBLW k

Константадан  Wни айириш

1

С,DC,Z

 

XORLW k

константа ва W ни ЁКИни чиқариб ташламоқ

1

Z

 

 

11.1.  Байтлар билан ишлаш буйруқлари.

Байтлар билан ишлаш буйруқлари PIC МКда  регистрлар орасидаги маълумотларни узатиш ва уларни ташкил этувчилар устидан математик амалларни бажариш учун қўлланилади.    Регистрларга  мурожат қилиш турли усулларини қўлланиш имкониятлари буйруқлар тизимини афзаллиги бўлади . Регистр  адреси буйруқ ўзида кўрсатилади. Малумотлар ўтқазиш икки MOVF ва MOVWF буйруқлари ёрдамида бажарилади.                                                 Махсус CLRF f ва CLRWбуйруқлари МК  регистрларини тозалашда қўлланилади. При этом необходимо помнить, что они также устанавливают соответствующее значение бита нуля.

Кенг қўлланиладиган арифметик операция қўшиш бўлиб ADDWF f,d буйруғи   билан бажарилади.                                                                                                                    SUBWF f, d айириш операцияси қўллашда PIC МК салбий сонлар билан қўшиш операциясини бажаради.                                                                                 ANDWF f, d, IORWF f, d и XORWF f, d мантиқий операциялар буйруқлари белгиланган ва w регистрлари битлари устидан мантиқий операцияларни бажариш имконларини беради.                                                                                 Команда COMF f, d буйруқи манбаа регистридаги битлар миқдорларини инкор этишга қўлланилади.                                                                                                    Основной функцией команд циклического сдвига RLF f, d и RRF f, d циклик силжиш буйруқини асосий функцияси бу регистр ичидагини чапга ёки ўнгга силжитиш. Бу буйруқлар n даражадаги 2 сонига кўпайтириш ва бўлиш қўлланилиши мумкин.                                                                                                 Инкремент  INCF f, d ва декремент DECF f, d буйруқлари регистр ичидаги нарсани 1га ўзгартиришга қўлланилади. Инкремент ва декремент буйруқлари ўзгаришида фақат нул бити ўзгариши мумкин.                                                             

          11.2.   Битлар билан ишлаш буйруқлари

Бу буйруқлар гурухи асосан МК регистрлари алохида битлари - бир битли операндлар билан ишлайдилар.

Алохида битларни урнатиш ва ташлаш BSF f, b ва BCF f, b буйруқлари билан бажарилади. Регистрли  хотирага битни ёзиш шаклини ўзгартириш билан бажарилади ва қолган битлар хеч қайсиси ўзгармайди.

Кириш/чиқиш портларида сон миқдори чиқишлар кўринишига боғлиқ.

PIC МК буйруқлар тизимида шартли ўтиш буйруқлари мавжуд эмас.                               Дастурни бошқариш процессида битлар билан ишловчи BTFSC f, b ва BTFSS f, b буйруқлари қўлланилади.

Агар берилган регистр учун Если в качестве заданного регистра используется регистр STATUS регистри қўлланилса дастур ўтишларини бошқариш битлар холатига боғлиқ операция натижаларига кўра стандарт архитектурали микропроцессорлардаги дек ташкил этилади .

    

12.3. .   Бошқариш ва константалар билан ишлаш буйруқлари .                                        Константалар билан ишлаш буйруқлари операцияларни бажаришда буйруқ қисми бўлган берилган операндларни қўллайдилар.                                                     ADDLW k буйруғи берилган миқдорни  w регистрга қўшади ва нул битлари миқдорларини ўзгартиради.                                                                                               Команда SUBLW k буйруғи берилган константа миқдоридан w регистри ичидагини айиради.                                                                                                                                 ANDLW k, IORLW k и XORLW k мантиқий операциялар буйруқлари w регистри ичидагилари устидан хар бир бит бўйича  операцияларни бажаради . олинган натижалар w регистрларида сақланади.

GOTO k, CALL k, RETURN и RETFIE буйруқлари дастурни бошқаришда қўлланиладилар.

Ўрта  гурухдаги PIC МК қисм дастурдан қайтишда RETLW k, RETURN и RETFIE буйруқлари билан аниқланадиган уч усул мавжуд. Хар бир усулда адрес миқдори стек чўққисидан олинади ва буйруқлар хисоблагичига жойлаштирилади.

Обычное использование команды RETURN буйруғини қўллаш буйруқ адресини тиклашга олиб келади.                                                                                                               RETFIEбуйруғи узилишдан қайтиб келиш учун қўлланилади.                                      МКишлашини бошқариш учун фақат икки буйруқ мавжуд. Биринчиси  – CLRWDT – используется для сброса сторожевого қоровул таймерни ташлашда қўлланилади. Иккинчиси  – SLEEP –МКни одатдаги холатини кутиш режимида сақлашни  таъминлайди.

     МК стеки

В микроконтроллерларда  маълумотлар ОХҚ  кисм дастурларни чақиришни ташкил этишда ва узилишларга ишлов беришда қўлланилади. Бу операцияларда дастурий хисоблагичдаги ва асосий регистрлардаги (аккумулятор, холатлар регистрлари ва бошқалар) маълумотлар сақланади ва асосий дастурга қайтишда тикланади.                                                                                                                                         Фон-нейман архитектурасида хотирани умумий худуди стекни тадбиқ этишда қўлланилади. Бунда қурилмани самарадорлиги камаяди чунки хотира кўринишларига бир вақтда мурожат этиш мумкин эмас. Қисм  дастурини чақириш буйруғини бажаришда кейинги буйруқ стекга дастурий хисоблагичдаги маълумотни жойлаштиргандан сўнг танланади.

  Гарвардской архитектурасида стекли операциялар махсун шуни учун ажратилган хотирада бажарилади. Қисм  дастурини чақириш дастурни бажаришда буйруғини гарвард архитектурали бир неча амалларни бир вақт ичида бажаради.  

МКда иккала архитектурда маълумотларни сақлашда чекланган хотира хажмга эга. Агар  процессорда алохида  стек бўлса ва унга ёзилган маълумотлар хажми ўзиникидан кўп бўлса стекни кўрсатгичи ичидаги циклик ўзгаради.  Агар  МК умумий хотира худудини маълумотлар ва стекни жойлаштириш учун қўлланса , стек хажми тўлса ёзув маълумотлар худудига ёзилади ёки ДХҚ га ёзилиб қолиниши мумкин. 

 

13-маъруза

Микроконтроллерларни кириш ва чиқиш портларини ташкил этиш.

 

       Хар бир МК бир неча кўп разрядли параллель кириш/чиқиш портларига бирлаштирилган  кириш/чиқиш линияларига эга. МКхотирасида хар бир  кириш/чиқиш портларига ўз маълумотлар регистри адреси тўғри келади . Кириш/чиқиш портини маълумотлар регистрига мурожат қилиш битли процессор буйруқлари орқали бажарилади.  Амалга ошириладиган  функцияларга кўра қуйидаги параллель портлар турлари мавжуд:                                                              - бирйўналишли портлар фақат  ахборотни киритиш ва чиқаришга мўлжалланган;                    - иккийўналишли портлар МКни лавхалашда узатиш йўналиши аниқланади;          - альтернатив (мультиплексорланган) функцияли портлар. Бу портларни айрим  линиялари МКни ўрнатилган ташқи қурилмалари (таймерлар, АРҚ, кетмакет интерфейслар контроллерлари) билан бирга қўлланилади;                                         - кириш/чиқиш буферни дастурий бошқариладиган схемотехникали портлар.

Портлар МК ва бошқариладиган объектни ишлашини вақтинча мувофиқланиш қурилма вазифасини бажаришади.  МК ва ташқи қурилма билан ахборот алмашинувини параллель кириш/чиқиш портлари орқали таъминловчи уч алмашув алгоритмлари мавжуд:

МКни иккийўналишли  портини схемаси 13.1 расмда келтирилган.


Расм. 13.1. МКни иккийўналишли  портини схемаси .

Бошқарув триггери ташқи чиқишга маълумотларни узатишга рухсат беради. Маълумотларни киритишда триггердаги эмас балки ташқи киришдаги сигнал миқдори ўқилади.

МК ёрдамида бажариладиган бошқарув масалалари кўпчилиги реал вақтда ишлашни талаб қилади..

 

Реал вақтда бошқарув функцияларни тузишни марказий процессорга юклаш  кўп вақтни эгаллайди. Шунинг учун замонавий процессорларда ишлашни қўллашда таймерлардан фойдаланилади.

Таймерлар  модуллари ташқи датчиклардан ходисаларни пайдо бўлган вақтлари хақида ахборотни олишга хизмат қиладилар.

8-разрядли МКни  таймер модули 8 ёки 16-разрядли бошқарув схемали хисоблагич бўлади.  МК схемотехникасига кўра  таймер хисоблагич режимида ишлаш кўзда тутилган ва у  таймер/хисоблагич деб аталади. МК таркибидаги 16-разрядли таймер/хисоблагич структураси 13.2 расмда келтирилган.

                                                      

                      Расм. 13.2.   Таймер/хисоблагич модули структураси.

МК хотирасида 16-разрядли хисоблагич икки  регистрлар билан белгиланади: TH — хисоблагични катта байти, TL — кичик байт. Регистрлар ўқиш ва ёзиш имкониятига эга. Созланишига кўра хисоблагич кириш сигналларини қуйидаги манбаларидан бирини қўллаши мумкин:

•  fBUS бошқарилувчи частота бўлувчи чиқишидаги импульсили кетмакетликни;

•  TOCKI контроллери киршига келувчи ташқи ходисалар  сигналлари .

Биринчи холатда хисоблагич таймер режимида ишлайди, иккинчисида эса – ходисалар хисоблагичи режимида.    Таймерни  ёқиш ва ўчириш фақат дастур бошқаруви остида бажарилади. Дастурий усул билан хисоблагични катта ва кичик битлари ўрнатилади.

 "Классик" таймер/хисоблагични асосий камчиликлари бу:

    -таймерни юрғазиш ва тўхтатиш буйруқларини бажаришдаги вақт   йўқотилиши, мс;

    -вақт интервалларини белгилашдаги қийинчиликлар(Kдел/fBUS) ∙ 216;

-бир вақтни ўзида бир неча каналларга хизмат кўрсатиш имконияти йўқлиги.       


МКни реал вақт тизимини мукаммалаштириш қуйидаги йўналишларда олиб борилаяпти:                                         

-         таймер/хисоблагич модулларини сонини кўпайтириш;

-    таймер/хисоблагични модули структурасини янгилаш.

Таймер/хисоблагични киришни қўлга олишни бажарувчи схема 13.3 расмда келтирилган.

 

 

Ходиса детектори схемаси МКни киришлари биридаги кучланиш миқдорини назорат қилади. Мантиқий сигнал "0"дан "1" га  ёки тескарига ўзгарса  ёзиш строби ишлаб чиқилади ва таймерни хисоблагичини холати   16- разрядли  киришни қўлга олишни бажарувчи регистрга ёзилади. Бу холат микропроцессор техникасид қўлга олиш холати деб аталади.  Киршдаги  сигнал турини танлаш имкони кўзда тутилган:

•          сигнални манфий (олдинги) фронти;

•          сигнални салбий (орқадаги) фронти;

•          сигнални  мантиқий даражасини хар қандай ўзгариши.

Киришни қўлга олиш режимини қўллаш кириш вақт интервалини ўлчашдаги хатоларни йўқ қилишни имконини беради.

Чиқишдаги солиштириш каналини аппарат воситалари структураси 13.4 расмда келтирилган.

 

   

 

Расм. 13.4. Чиқишдаги солиштириш каналини структураси.

 

Рақамли  компаратор  узлуксиз таймер хисоблагичи кодини  16-разрядли чиқишдаги солиштириш регистрида ёзилган код билан солиштиради. Одатда чиқишдаги солиштириш холатида  Pxj чиқишидаги сигнални уч ўзгариш тури кўзда тутилади  :

•          баланд мантиқий даража ўрнатилиши;

•          паст мантиқий даража ўрнатилиши;

•          чиқишдаги  сигнални инкор этиш.

Чиқиш  солиштириш режими ўнатилган вақт интервалларини тузишга мўлжалланган.

Такомиллаштирилган таймер модули МКда хар хил кўринишда қўлланилади ва  киришни қўлга олиш ва чиқишдаги солиштириш каналлари сони хар хил бўлиши мумкин.

Такомиллаштирилган таймерни аппарат воситалари реал вақтдаги бошқаришни кўп масалаларини хал қилишни имконини беради. Аммо бошқариш алгоритмларини муракаблиги ошганда таймер модулларини камчиликлари пайдо бўлади-бу:

- бир вақт базасидаги хисоблагичларга тегишли киришни қўлга олиш ва чиқишдаги солиштириш каналлари сони камлиги;

-канал кўриниши ечиладиган масалаларни талабларига тўғри келмаслиги;

-          сигналлар кенглик-импулсли модуляция (ШИМ) усули  бўйича тузулиши дастурий қўллашни талаб қилади ва чиқиш сигналини макситмал частотасини камайтиради. 

МКни реал вақт тизими модулларини такомиллаштирилишида дастурланадиган хисоблаш массиви(Programmable Counter Array — PCA)номини олган холатлар процессорлари модуллари пайдо бўлди.

РСА таймер-хисоблагич беш солиштириш модуллари ишлаши учун базавий таймер ўрнида қўлланилади. РСА таймер-хисоблагич кириши қуйидаги манбаалардаги сигналларни хисоблашга дастурланган бўлиши мумкин:

•          МКни тактли генераторини 12 бўлувчи киришига;

•          МКни тактли генераторини 4 бўлувчи киришига;

•          0 таймерини тўлиш сигнали;

•        ЕСI (P1.2)чиқишидаги ташқи кириш сигнали.

 

Солиштириш модулларини барчаси қуйидаги режимларда ишлашга дастурланган:

•          CEXiкиришидаги импульс қулаши ёки фронти бўйича уланиши;

•          дастурланадиган таймер;

•          тезкор чиқиш;

•          кенглик-импулсли модуляция.

Кенглик-импулсли модуляция режими дастурий хизматда оддий бўлади ва импульсли кетма-кетлик ўз параметрлари билан дастурсиз кўрсатилади.

Ташқи қурилмалар билан ишлашда РСА  таймер-хисоблагичи ва солиштириш модули МК портини P1чиқишини қўллайди.

МКда узилишларга ишлов бериш МПТларда қўлланиладиган узилишларга ишлов беришдай содир этилади. Узилиш модули сўровларни қабул қилади ва узилиш дастурини бажаришга ўтади. Узилиш сўровлари ташқи манбаалардан ва МКни ички модулларидан тушиши мумкин. Ташқи узилишлар сўровлари манбаси бўлиб кириш/чиқиш портлари линияларидаги сигналларни барча ўзгаришлари бўлиши мумкин.

Узилишлар сўровларини ички манбаалари бўлиб қуйидаги ходисалар хизмат қилиши мумкин: 

-         таймер-хисоблагичлар тўлиши;

-         таймер-хисоблагичлар ёки ходисалар процессоридан киришдаги қўлга олиш ва чиқишдаги солиштириш   каналларидан келадига сигналлар;

-          EEPROM хотираси тайёрлиги;

-    МКни қўшимча модулларидан келадиган узилиш сигналлари.                             Хар хил узилишлари билан қўлланиладиган дастурий таъминот муаммоларсиз бажарилади чунки МКни аппарат қисми махкамланган ,контроллер эса фақат бир дастурни бажаради.

                    

 

 

                                                         14-маъруза

                               Микроконтроллерни  энергия тежаш режимлари.

      Манбаани истемол қилишни кичик даражаси хисобли бошқарув тизимини тадбиқ этишда кўпинча хал этувчи омил бўлади. Замонавий  МКлар фойдаланувчига манбаа истемол қилишда кўп имкониятларни ва асосан қуйидаги ишлаш режимларини  беради :                                                                                          -фаол  режим (Run mode) —МКни асосий ишлаш режими. Бу  режимда  МК ишчи дастурни бажаради ва барча ресурсларга кириш мумкини. Фойдаланадиган қувват максимал миқдорга PRUN эга .  Кўпчилик замонавий  МКлар  КМОП-технологияларда бажарилган шунинг учун актив режимда фойдаланадиган қувват такт  частотага боғлиқ;                                                                 -кутиш режими (Wait mode, Idle mode или Halt mode). Бу режимда марказий процессор ишини тўхтатади аммо бошқариладиган объектни холатини назорат қилувчи  ташқи модуллар ишлашни давом этишади.  Керак холатларда ташқи модуллар сигналлари МКни фаол режимга ўтқазади ва ишчи дастур керакли бошқарув таъсирни шакллантиради.    МКни кутиш режимидан ишчи  режимга ўтқазиш ташқи манбаа ёки модуллардан узилишлар ёрдамида ёки  МКни узишда амалга оширилади . Кутиш  режимида МКни фойдаланиш қуввати  PWAIT  фаол режимига кўра 5…10 маротаба камаяди;                                                                                                                -тўхташ режими (Stop mode, Sleep mode или Power Down mode). Бу режимда марказий процессор ва кўпчилик ташқи модуллар  ишини тўхтатади .  МКни тўхташ холатидан ишчи  режимига ўтиш одатда фақат ташқи манбаалардан узилишлар ёки узилиш сигнали узатилгандан сўнг мумкин. Тўхташ  режимида МКни фойдаланиш қуввати  PSTOP фаол режимдагидан кўра уч бараварга камаяди ва бир микроваттни ташкил этади.                                                         Охирги икки  режимларни камайтирилган манбаа фойдаланиш режимлари деб аталади. МК  тизимини манбаа  фойдаланишни минималлаштириш  уни фаол режимида  манбаа  фойдаланишни оптималлаштириш йўли билан амалга оширилади. Кутиш ва тўхташ режимлари кичик манбаа фойдаланиш режимидан фаол режимга ўтишда  вақтдан фарқланадилар. Кутиш  режимидан чиқиш  МКни синхронлашини 3…5 даври давомида амалга ошади , тўхташ режимидан эса чиқиш кечикиши бир неча минг синхронлаш даврини ташкил этади. Тизимни  ишлаш динамикасини камайишдан ташқари фаол режимга ўтиш қўшимча энергия харажатига олиб келади. МКни фойдаланиш қуввати фаол режимида  контроллерни  мухим характеристикаларидан бири бўлиб қолади ва  МКни манбаа кучланиши ва тактланиш частотасига боғлик.                                                                                               Манбаа кучланиши оралиғига кўра барча  МКларни уч асосий гурухга бўлиш мумкин:

·                     5,0 В±10% кучланишли МКлар. Бу  МКлар саноат ёки маиший тармоқдан ишлайдиган қурилмалар таркибида ишлашга мўлжалланган ва ривожланган  функционал имкониятлар ва манбаа фойдаланишни баланд сатхига эга.

·                     2,0…3,0 Вдан 5,0-7,0 Вгача манбаа кучланиши оралиғига эга МКлар. Улар тармоқли ёки автоном манбаалардан ишлайдиган қурилмалар таркибида ишлаши мумкин.

·                     1,8дан 3 В гача пасайган манбаа кучланишли МКлар . Бу  МКлар автоном манбаали қурилмалар таркибида ишлашга мўлжалланган ва манбаа элементларини кам харажатлигини таъминлайдилар. 

·                     МКда истеъмол қилиш токи манбаа кучланишига боғланиши тўғри пропорционал бўлиши мумкин. Шунинг учун манбаа кучланишни камайиши МКни фойдаланиш қувватини камайтиради. Кўпчилик  МКлар турларида фойдаланиш қувватини камайтиришдаги ютуқ тизимни ишлаб чиқаришини камайтириши кузатилади. Кўпчилик замонавий  МКлар  КМОП-технологияларда бажарилган шунинг учун актив режимда фойдаланадиган қувват такт  частотага боғлиқ. Шунинг учун такт генераторни частотасини танлашда МКни баланд тезкорлигини таъминлаш шарт эмас.                                                    Кўпчилик замонавий  МКлар  статик КМОП-технологияларни қўллашади ва шунинг учун улар жуда кам частоталарда ишлашади.  

 МК ни такт генераторлари

Замонавий   МКлар  ташқи вақт юкловчи элементларни кам сонини талаб қилувчи ўрнатилган такт генераторларга эга. Амалиётда генераторни такт частотасини аниқловчи уч усул қўлланилади:  кварцли  резонатор, керамик резонатор ва ташқи  RC-занжири ёрдамида.                                                                                 Кварц  ёки керамик резонаторни улаш типик схемаси 14.1а расмида келтирилган.


Расм. 14.1. Кварц  ёки керамик резонаторлар (а) ва  RC-занжирини(б) қўллаш билан тактлаш.

Кварц  резонаторини қўллаш  такт частотани баланд аниқлик ва стабиллигини таъминлашга имкон беради. Бундай аниқлик даражаси реал вақтдаги соатларни аниқ ишлашини таъминлашга ёки бошқа қурилмалар билан уланишда талаб қилинади. Кварц  резонаторини асосий камчилиги бу унинг кичик механик махкамлиги ва айтарли баланд нархи.

Кўпчилик керамик резонаторлар ўрнатилган  конденсаторларга эга ва ташқи уланадиган элементларни учдан биргача камайтиришга имкон беради.           МКни  такт частотасини энг арзон топшириғи  ташқи  RС-занжиридан 14.1брасмида кўрсатилгандек қўлланиш. Ташқи  RC-занжир такт частотани баланд аниқлигини таъминламайди. МКни такт частотаси от RC-занжири номиналларидан боғлиқлиги ички  генераторни тадбиқ этишга боғлиқ. Амалда барча МКлар  такт сигналини ташқи манбаасидан ишлайди ва  ички кучайтиргични XTAL1 киришига уланади. Ташқи  такт генератори ёрдамида МКга харқандай  такт частотани бериш мумкин ва бир неча қурилмаларни ишлашини таъминлаш мумкин.                                                                                                        Бир неча замонавий МКлар ўрнатилган   RC ёки халқали генераторларга эга ва улар контроллерга ташқи синхронизациясиз ишлашга имкон беради. Ички  генераторни ишлаши одатда МКни қурилиш регистри битини дастурлаш йўли билан рухсат этилади.    МКни кўпчилик моделларида вақт берувчи элементини(резонатор ёки RC-занжирлар) ва тактлаш частотаси fBUS  ўрнатилган частотани бўлувчини бўлиниш коэффициенти билан қаттиқ боғланган. Частотани  дастурий йўл билан ўзгартириш мумкин эмас.

 МКни ишончли ишлашини таъминлаш аппарат воситалари

МКни дастурлар хотирасига ёзилган амалий дастур кириш сигналларни харқандай комбинациясида ишончли ишлашини таъминлаши керак. Аммо электромагнит халақитлар натижасида, манбаа кучланиши тебранишлари ва бошқа ташқи факторлари таъсирида дастур бажарилиши бузилиши мумкин. Ишончли юрғазиш таъминлаш мақсадида, МКни ишини назорати ва тизимни ишга лайёкатлигини оператор йўқлигида тиклаш учун замонавий  МКлар  аппарат воситалари билан таъминланадилар. Уларга қуйидагилар киради: -МКни ташлаш сигналини тузиш схемаси;                                                                            -Манбаа кучланишини назорат модули ;                                                                          -қўриқловчи таймер.

 МКни ташлаш сигналини тузиш схемаси

Манбаа кучланишини уланганда  МК хотирасига ёзилган дастурни бажаришни бошлаш керак. Кучланиш кўтарилиши  этапида МК бошланғич холатга зўрлаб ўтқазилади . МКни ички магистраллари, бошқариш сигналлари ва махсус функциялар регистрлари бошланғич холатга ўрнатилади.                                                                                                                                 МК ташланиш холатидан чиқганидан сўнг қуйидаги амалларни бажаради:                 - МКни синхронизация генератори ишга туширилади. Тактлаш  частотани ички воситалар билан стабиллаш учун вақтни кечиктириш шакллантирилади.              RC  – манбаага боғлиқ бўлмаган конфигурация регистрларини ОХТ тегишли регистрларига солиштириб ўқилади;                                                                           - буйруқлар хисоблагичига ишчи дастурни бошланиш адресини юклайди;

- дастурлар хотирасидан биринчи дастурни танлайди ва бажаришга киришади .

МКни ташлаш холатига манбаа кучланишига ўнатилганда баланд ёки паст сатхли сигнални ташлаш киришига (RESET) узатиш етарли. Ташлаш сигналларини RC-занжири қўлланилади. Ташлаш сигналини тузилиши типик  схемалари 14.2 расмда келтирилган.

Кн тугмачаси МКни қўлда ташлашни бажаришга мўлжалланган. VD диоди  RESET киришига салбий кучланишни манбаани уланишда тушишга қарши бўлади. R и C миқдорлари вақтни кечикишини аниқлайдилар.                                    Замонавий  МКларда  RESET  линияси иккийўналишли бўлади ва кичик фаол сатхига эга. Ташлаш «сброс» тугмасини босилганда линия буфери киритиш режимига ўрнатилади ва ташқи ташлашни тадбиқ этади. При этом буфер линии RESETлинияси буфери чиқариш холатига ўрнатилади. Бу сигнал ташқи ИСларни бошланғич холатга ўрнатишда ишлатилиши мумкин .


Расм. 14.2. МК учун ташлаш сигналини тузилиши типик  схемалари : баланд фаол сатхли ташлаш сигнали учун (а) ва  паст фаол сатхли ташлаш сигнали учун (б).

МКни ташқи ва ички ташлаш холатларидан чиқиш умуман бир хил. Ишлатиш  реал холатларида МКни манбаа кучланиши минимал паст миқдоридан тушиши мумкин. Тизимни ишлаш холатига келтириш учун МКни яна ташлаш лозим. Бунинг учун замонавий  МКларда қўшимча кучланишни детекторловчи блок ўрнатилади. Кучланишни  детекторловчи блок ишлаш сатхи МКни ОХТ маълумотлар сақлаш учун керакли бўлган кучланишдан катта бўлиши керак. Ташлаш холати кичикланган кучланиш блоки сигнали билан МКни регистрларидан биридаги махсус бит билан белгиланади ва уни тахлилидан кейин маълумотлар бутунлигини аниқлаш мумкин ва дастурни бажаришни давом эттириши мумкин.

                                                      

 

 

                                                       Маъруза  15

Бир кристалли микроконтроллерларни аппарат қурилмалари.

 Microchip компанияси PIC (Peripheral Interface Controller) микроконтроллерлар оиласи барча илғор технологияларни бирлаштиради: фойдаланувчи томонидан электр дастурланувчи ППЗУ, минимал энергия фойдаланиш, баланд унумдорлик,яхши ривожланган RISC-архитектура, функционал тўлиқ ва  законченность и минимал катталик. Махсулотларнинг кенг номенклатураси кўпчилик қўлланилиш доираларига мўлжалланган қурилмаларда микроконтроллерлардан фойдаланишни таъминлайди.

PIC-контроллерда буйруқларни бажарилишини баланд тезлиги ананавий бир шинали фон-нейман архитектурасига кўра икки шинали гарвард архитектурани қўлланиши хисобига эришилади.  Гарвард архитектураси шинаси айирилган регистрлар тўпламига ва буйруқлар ва маълумотлар учун адресли бўшлиқларга асосланган.   Микроконтроллерни  барча ресурслари, кириш/чиқиш  портлари, хотира уячалари ва  таймер, физик амалга оширилган аппарат регистрлар кўринишига эга.

PIC микроконтроллерлари симметрик буйруқлар тизимли RISC-процессорларга эга ва ихтиёрий адреслаш усули қўллаб харқандай регистр билан операцияларни бажаришга имкон беради. Фойдаланувчи  операция натижасини  регистр-аккумуляторда ёки  операцияда кўлланиладиган иккинчии регистрда сақлаши мумкин.

Хозирги пайтда Microchip компанияси выпускает пять основных семейств 8-разрядли RISC-микроконтроллерларни дастур коди бўйича бешта асосий оиласини чиқаради :

·                     PIC12CXXX – миниатюр 8-чиқишли бажарилган микроконтроллерлар оиласи. Улар 12-разрядли (33 буйруқлар) ва 14-разрядли (35 буйруқлар) буйруқлар тизимли кўринишда чиқарилади. Ўрнатилган  такт генератор, таймер/хисоблагич, қўриқловчи таймер, узилишларни бошқарувчи схемаларга эга. Оила таркибида ўрнатилган 8-разрядли тўртканалли АРЎ микроконтроллерлар киради .  2,5 В манбаа кучланишда ишлаши мумкин;

·                     PIC16C5Х –с 12-разрядли буйруқли  (33 буйруқлар) 18-, 20- и 28-чиқишли корпусларда чиқариладиган базавий микроконтроллерлар оиласи. Минимал периферияли оддий арзон микроконтроллерлар бўладилар .     Кичик  кучланишда( 2 В гача)  ишлайди;

·                      PIC16CXXX –14-разрядными буйруқли (35 буйруқ) ўрта даражали микроконтроллерлар оиласи. Кенг тарқалган қўпдан кўп Наиболее многочисленное семейство, объединяющее микроконтроллеры с разнообразными периферияли қурилмаларни( аналогли компараторлар,аналог-рақамли ўзгартиргичлар, SPI, USART и I2C кетмакетли интерфейслар контроллерлари, таймер-хисоблагичлар, қўриқловчи таймерлар ва бошқалар)  ўз ичига олган микроконтроллерлар;

·                     PIC17CXXX –кенгайтирилган буйруқлар тизимли 16-разряд форматли (58 буйруқлар), 33 МГц частотасида ишлайдиган, 16 Ксўзли дастурий хотира хажмли микроконтроллерлар оиласи. Тезкор 8-разрядли микроконтроллерлар;

·                     PIC18CXXX – кенгайтирилган буйруқлар тизимли 16-разряд форматли (75 буйруқлар), 40 МГц частотасида ишлайдиган ва ўрнатилган  10-разрядли АРЎли микроконтроллерлар оиласи. 31-сатхли аппаратли стек, ўрнатилган 32 Ксўзли   буйруқлар хотирасига эга ва  4 Кбайт маълумотлар хотираси ва 2 Мбайт ташқи дастурий хотирани адреслаши мумкин.

Кўпчилик  PIC-контроллерлар бирмаротаба дастурланадиган дастур хотирали ички схемали дастурланиш имкониятли ёки ниқобли ДХХ кўринишида чикарилади.  

PIC16 и PIC17Основным назначением микроконтроллерлар оиласини асосий вазифалари бу  интерфейс функцияларини бажариш.

Уларни  архитектура хусусиятлари қуйидагилардан иборат:

·                     RISC- буйруқлар тизими, кичик тўпламли бир адресли узунлиги бир сўз бўлган(12, 14 или 16 бит)  инструкциялар (33, 35 ёки 58) билан тасвирланади ва бир машина циклида бажарилади. Буйруқлар тизимида мураккаб арифметик буйруклар йўқ ва шартли ўтишлар тўпламлари қисқартирилган;

·                     Буйруқлар бажарилиши тезкорлиги: такт частота 20 МГц бўлса машина  цикли вақти  200 нс ташкил этади (тезкорлиги 5 млн. операциялар/сек);

·                     кириш/чиқиш  портлари линияларида кувватли драйверлар ( 25 мАгача) борлиги.  Фойдаланадиган паст қувватга эга.

PIC16CXXX оиласи микроконтроллерлари

PIC16CXXX оиласи микроконтроллерлари HCMOS технологиясида бажарилган ва гарвард архитектурасида қурилган RISC-процессори асосида 8-разрядли микроконтроллерлар кўринишига эга. Хажми 0,5 до 4 Ксузли (буйруқни сўз разрядлиги слова 12 – 14 бит)ўрнатилган ДХҚ мавжуд.  PIC-контроллерларни маълумотлар хотираси  32 – 128 байтли регистрли файл кўринишида тузилган, шулар ичида 7 дан  16 регистрларгача тизимни бошқариш ва маълумотларни алмашиш учун ажратилган.

Асосий афзалликлари бу манбаа кучланишини кенг диапазонлаги (2 – 6 В). 32768 Гц частотасида фойдаланадиган токи составляет 15 мкАдан кичик,  4 МГцда – 1 – 2 мА, 20 МГц да 5 – 7 мА ва  микроқўлланиш режимида (режим SLEEP) – 1 – 2 мкА. Выпускаются модификации для работы в Уч температура диапазонида ишлашга мўлжалланган:  0 дан +70°Сгача,  -40 дан +85°Сгача ва -40 дан +125°Сгача.

Хар бир контроллерда универсал ( 1 дан 3гача), қўриқловчи таймерлар ва манбаа уланганда ишончли ўрнатилган ташлаш тизими бор. Ички  такт генератор частотаси  кварц резонатор ёки 0 – 25 МГц диапазонида RC-занжир томонидан берилади. PIC-контроллерлари 12 дан 33гача рақамли хар бири киришга ёки чиқишга мўлжалланган кириш-чиқиш линияларига эга. PIC16C64 да 16 разрядли РАЎни тузишга мўлжалланган кенглик-импульсли модулятор бор.

 Кетмакет иккийўналишли синхрон-асинхрон порт  I2C шинасини ташкил этишни имконини беради .  PICда бир неча улаш нуқталари кўзда тутилган ва улар ёрдамида дастурлаш босқичида такт генератори тури танланади, қўриқлаш таймерни ўчирилади ва х.к.

Дастурлаш назарида PIC-контроллер 8-разрядли гарвард архитектурали RISC-процессор бўлади. Буйруқлар сони катта эмас —  33 дан 35гача. Барча буйруқлар бир хил узунликга эга ва такт частотасини тўрт даврида бажарилади. Стек реализован аппаратйўли билан ташкилланган. Кўпчилик PIC микросхемаларда узилиш тизимлари бор. Буйруқлар тизими симметрик.

Применение PIC-контроллерлар қўлланиши мураккаб бўлмаган ускуналарда мақсадга мувофиқ. Бундай асболарни қуришда қўлланиладиган компонентлар сони камлиги уларни ўлчовлари камаяди,ишончлилиги ошади.  

 

PIC16F8X кичик гурух микроконтроллерлари

PIC16F8X кичик гурух микроконтроллерлари 8-разрядли КМОП PIC16CXXX микроконтроллерлари гурухига киради.  Кичик  гурух таркибига МК PIC16F83, PIC16CR83, PIC16F84 и PIC16CR84 МК лари киради. Асосий характеристикалари 15.1жадвалида келтирилган.

PIC16F8X кичик гурух микроконтроллерларининг барчаси  RISC-процессорли гарвард  архитектурасини қўллайдилар ва қуйидаги асосий хусусиятларга эга:

·                     фақат 35та оддий буйруқлар қўллайдилар;

·                     барча буйруқлар бир циклда (10 МГц частотада 400 нсда)  бажариладилар ,команды выполняются за один цикл (400 нс при частоте 10 МГц), ўтиш буйруқлари  2 циклда бажариладилар;

·                     ишчи частота 0 Гц ... 10 МГц;

·                     алохида маълумотлар (8 бит) ва буйруқлар (14 бит) шиналари;

·                     512 х 14 ёки 1024 х 14 ли ДХҚда қурилган ёки электр қайта дастурланувчи Flash- хотирали дастурлар  хотираси;

·                     15 саккизразрядли махсус функцияли (SFR ) регистрлар ;

·                     саккизсатхли  аппаратли  стек;

·                     тўғри,билвосита ва нисбий маълумотлар ва буйруқлар  адресланиши  ;

·                     36 ёки 68 саккизразрядли умумий мақсадли (GPR) регистрлар ёки ОХК;

 

 15.1жадвали.  PIC16F8X кичик гурух микроконтроллерлари

.

Параметрлар

PIC16F83

PIC16CR83

PIC16F84

PIC16CR84

Максимал частота, МГц

10

10

10

10

Дастурлар Flash-хотираси  , сўз

512

-

1К

-

Дастурлар ДХҚси, сўз

-

512

-

1К

Маълумотлар хотираси, байт

36

36

68

68

ДХҚ (EEPROM)даги маълумотлар хотираси, байт

64

64

64

64

Таймерлар

TMR0

TMR0

TMR0

TMR0

Узилишлар манбалари сони

4

4

4

4

Кириш /чиқиш линиялар сони

13

13

13

13

Манба кучланиши диапазони, В

2,0 – 6,0

2,0 – 6,0

2,0 – 6,0

2,0 – 6,0

Чиқишлар сони ва корпус тури

18 DIP, SOIC

18 DIP, SOIC

18 DIP, SOIC

18 DIP, SOIC

·                     тўрт узилиш манбалари :

o                  RB0/INT ташқи кириш.

o                  TMR0 таймерини тўлдирилиши;

o                  B порти линияларида сигналлар ўзгарилиши;

o                  EEPROMхотирасига маълумотлар ёзишини тамом бўлиши;

·                     EEPROM да минимум 40 йил ичида маълумотлар сақланиши.

PIC16F8X кичик гурух микроконтроллерлари кириш /чиқиш ривожланган имкониятларига эга:

·                     индивидуал урнатиладиган алмашув йўналишини 13 кириш /чиқиш линиялари;

·                     баланд кирувчи/чиқувчи светодиодаларни бошқаришга етувчи ток:

·                     максимал кирувчи ток – 25 мА;

·                     максимал чиқувчи ток – 20 мА;

·                     8-битли  TMR0 таймер/хисоблагич .

Махсус  микроконтроллерли функциялар қуйидаги имкониятларига эга:

·                     уланишдаги автоматик ташлаш (Power-on-Reset);

·                     ташлашдаги уланиш таймери (Power-up Timer);

·                     генераторни ишга тушурувчи таймер (Oscillator Start-up Timer);

·                     қўриқловчи (Watchdog) баланд ишончлиликни таъминловчи махсус ўрнатилган генераторли таймер WDT;

·                     кодни химояловчи EEPROM махфийлик бити ;

·                     SLEEP тежамли режими;

КМОП технологияси  PIC16F8X кичик гурух микроконтроллерларини қўшимча афзалликларини таъминлайди  :

·                     ишлашни статик принципи;

·                     манба кучланишини кенг диапазони: 2,0 ... 6,0 В;

·                     паст  энергия фойдаланише:

·                     5В и 4МГц да 2 мА дан кам;

·                     2В и 32КГц да 15 мкАгача;

·                     SLEEP-режимида 2Вда 1 мкА дан кам.

PIC16F8X кичик гурух микроконтроллерлари ўзаро фақат маълумотларни ОХҚ хажми ва дастурлар хотирасини хажми ва тури билан фарқланади.

PIC16F8X кичик гурух микроконтроллерлари содалаштирилган структур схемаси 15.1расмда келтирилган.

5-1Рис. 15.1. PIC16F8X кичик гурух микроконтроллерлари структура схемаси.

 

Архитектураси маълумотлар ва буйруқлар(гарвард архитектураси)учун  шиналар ва хотира доираларини ажратилиш  концепциясигаасосланган. Маълумотлар шинаси ва  маълумотлар хотираси (ОХҚ) –8 битли кенгликга эга, дастурий шина ва дастурий хотира (ДХҚ) эса 14 битли кенгликга эга . Дастурий  хотирани 14-битли кенглиги  бир цикл ичида буйруқни танлашни таъминлайди. Барча буйруқлар бир цикл ичида бажарилади ,ўтиш буйруқларидан ташқари. Микроконтроллер тўғридан тўғри ёки билвосита регистрларга ёки маълумотлар хотирасига мурожат қилиши мумки . Махсус функциялар  регистрлари маълумотлар хотирасида акс этилади.

         

 

 

 

 

 

 

 

    Маъруза  16           

Микроконтроллерларни  буйруқлар тизими ва уларни махсус функциялари.

 

     PIC16F8X  микроконтроллерлари кичик гурухлари махсус тизим имкониятларини кенгайтириш,нархини минималлаштириш, илинадиган компонентларни чиқариш, минимал энергия сарфлашни таъминлаш ва кодларни ўқишдан химоя қилиш функциялари тўпламларига эга.  PIC16F8X да қуйидаги махсус функциялар тадбиқ этилган:

·                     ташлаш;

·                     қўриқловчи таймер (WDT);

·                     кичиклаштирилган энергия сарфлаш режими  (SLEEP);

·                     генератор турини танлаш ;

·                     кодни ўқишдан химоя қилиш;

·                     солиштириш битлари;

·                     схема таркибида кетма-кетли дастурлаш.

В PIC16F8Xда ташлаш вариантларида фарқланиш мавжуд:

·                     манбаани ёқиш бўйича ташлаш;

·                     ташқи  сигнал бўйича ташлаш /MCLR  нормаль ишлашда;

·                     ташқи  сигнал бўйича ташлаш /MCLR   SLEEP режимида;

·                     WDT таймерини нормаль ишлашида кечиктириш тугагандаги ташлаш;

·                     WDT таймерини SLEEP режимида кечиктириш тугагандаги ташлаш.

Манбаани  ёқиш бўйича ташлашни тадбиқ этишда PIC16F8X  микроконтроллерлари кичик гурухларида ўрнатилган манбаани уловчи детектор кўзда тутилган. Манбаани ўрнатувчи т (PWRT) вақтни хисоблашни манбаа кучланиши 1,2…1,8 Вольтга етганидан бошлайди. 72мс орасидаги вақт ўтганда кучланиш номиналига етади ва бошқа , генераторни ишга туширувчи таймер (OST)ишлашни бошлайди.

Конфигурацияни дастурланувчи бити манбаани белгиловчи ўрнатилган таймердан махкам туришга рухсат бермоқ ёки бермасликни аниқлайди. Генераторни  стабиллаштиришга таймер ишлашни бошлаган генератордан 1024 импульсни хисоблаб беради. Кварц генератори шу вақт ичида  режимга чиқади. RC генератор қўлланилганда стабилашга махкам туриш қилинмайди.

Агар  MCLR сигнал паст холатда узоқ вақт ушлаб турилса MCLR баланд холатга ўтгандан кейин дастур тез бажарилади. Бир неча  PIC- MCLRсигнали орқали ишлашга синхрон тушириш керак бўлганда қўлланилади.

PIC16F8X  микроконтроллерлари кичик гурухлари ўрнатилган WDT қўриқловчи таймерга эга. Катта ишончлилик учун у ўзини ички RC-генераторидан ишлайди ва асосий генератор тўхтаса хам ишлашни давом этади.

 Таймер ташлаш сигналини ишлаб чиқади. Бундай ташлашларни йўқотиш  WDTE конфигурацияли махсус битга нолни ёзиш орқали бажарилади.

WDT ни  номинал махкам туриши 18 мсдани ташкил этади. Бу вақт харорат,манбаа кучланиши, микросхемалар турларини хусусиятларига боғлиқ.

«CLRWDT» и «SLEEP» буйруқлари  WDTни нольга айлантиришади. Бу вақт махкам туришини ишлашини бошлайди ва ташлаш сигналини тўхтатишга олиб келади. Баланд сатхли халақитли иловаларда OPTIONрегистри  сбойга учраши мумкин. Шунинг учун OPTION регистри бир хил вақт ичида янгиланиб туриши керак.                                                                                                                                       

Энергияни  кам фойдаланиш SLEEP режими  жуда кичик фойдаланадиган ток учун  мўлжалланган. Бу  режимдан чиқиш ташқи ташлаш сигнали ёки қўриқловчи таймерни махкам туриш сигнали тугашидан сунг мумкин.

PIC16F8X кристаллари тўрт турли ўрнатилган  генераторлар билан ишлаши мумкин. Фойдаланувчи икки конфигурация бити (FOSC1 и FOSC0) тўрт режимдан бирини танлашга дастурланади: RC, LP, XT, HS. Бу ерда XT – стандарт кварцли генератор, HS – катта частотали кварц генератори, LP – кичик частот  али генератор. PIC16F8X микроконтроллеры ташқи манбаалардан хам тактланиши мумкин.

Генератор  турини танлаш имконияти  микроконтроллерлар оиласини хар хил иловаларда қўллашга имкон беради. RC генератори тизимни нархини камайтиришга имкон беради,  кичик частотали LP-генератор эса  энергия фойдаланишни камайтиради. МКни кўпчилик моделларида вақт берувчи элементини(резонатор ёки RC-занжирлар) ва тактлаш частотаси fBUS  ўрнатилган частотани бўлувчини бўлиниш коэффициенти билан қаттиқ боғланган. Частотани  дастурий йўл билан ўзгартириш мумкин эмас.

 МКни ишончли ишлашини таъминлаш аппарат воситалари

МКни дастурлар хотирасига ёзилган амалий дастур кириш сигналларни харқандай комбинациясида ишончли ишлашини таъминлаши керак. Аммо электромагнит халақитлар натижасида, манбаа кучланиши тебранишлари ва бошқа ташқи факторлари таъсирида дастур бажарилиши бузилиши мумкин. Ишончли юрғазиш таъминлаш мақсадида, МКни ишини назорати ва тизимни ишга лайёкатлигини оператор йўқлигида тиклаш учун замонавий  МКлар  аппарат воситалари билан таъминланадилар. Уларга қуйидагилар киради:

·                     МКни ташлаш сигналини тузиш схемаси;

·                     Манбаа кучланишини назорат модули ;

·                     қўриқловчи таймер.

 МКни ташлаш сигналини тузиш схемаси

Манбаа кучланишини уланганда  МК хотирасига ёзилган дастурни бажаришни бошлаш керак. Кучланиш кўтарилиши  этапида МК бошланғич холатга зўрлаб ўтқазилади . МКни ички магистраллари, бошқариш сигналлари ва махсус функциялар регистрлари бошланғич холатга ўрнатилади.

МК ташланиш холатидан чиқганидан сўнг қуйидаги амалларни бажаради:

- МКни синхронизация генератори ишга туширилади. Для цииТактлаш  частотани ички воситалар билан стабиллаш учун вақтни кечиктириш шакллантирилади.                      – манбаага боғлиқ бўлмаган конфигурация регистрларини ОХТ тегишли регистрларига солиштириб ўқилади;

- буйруқлар хисоблагичига ишчи дастурни бошланиш адресини юклайди;

- дастурлар хотирасидан биринчи дастурни танлайди ва бажаришга киришади .

МКни ташлаш холатига манбаа кучланишига ўнатилганда баланд ёки паст сатхли сигнални ташлаш киришига (RESET) узатиш етарли. Ташлаш сигналларини RC-занжири қўлланилади. Ташлаш сигналини тузилиши типик  схемалари 14.2 расмда келтирилган.

Кн тугмачаси МКни қўлда ташлашни бажаришга мўлжалланган. VD диоди  RESET киришига салбий кучланишни манбаани уланишда тушишга қарши бўлади. R и C миқдорлари вақтни кечикишини аниқлайдилар.                                    Замонавий  МКларда  RESET  линияси иккийўналишли бўлади ва кичик фаол сатхига эга. Ташлаш «сброс» тугмасини босилганда линия буфери киритиш режимига ўрнатилади ва ташқи ташлашни тадбиқ этади. При этом буфер линии RESETлинияси буфери чиқариш холатига ўрнатилади. Бу сигнал ташқи ИСларни бошланғич холатга ўрнатишда ишлатилиши мумкин .


Расм. 16.1. МК учун ташлаш сигналини тузилиши типик  схемалари : баланд фаол сатхли ташлаш сигнали учун (а) ва  паст фаол сатхли ташлаш сигнали учун (б).

МКни ташқи ва ички ташлаш холатларидан чиқиш умуман бир хил. Ишлатиш  реал холатларида МКни манбаа кучланиши минимал паст миқдоридан тушиши мумкин. Тизимни ишлаш холатига келтириш учун МКни яна ташлаш лозим. Бунинг учун замонавий  МКларда қўшимча кучланишни детекторловчи блок ўрнатилади. Кучланишни  детекторловчи блок ишлаш сатхи МКни ОХТ маълумотлар сақлаш учун керакли бўлган кучланишдан катта бўлиши керак. Ташлаш холати кичикланган кучланиш блоки сигнали билан МКни регистрларидан биридаги махсус бит билан белгиланади ва уни тахлилидан кейин маълумотлар бутунлигини аниқлаш мумкин ва дастурни бажаришни давом эттириши мумкин.

 

 

 

 

 

 

 

                                                    Маъруза  17           

Микроконтроллерларда  рақамли қурилмаларни қуриш имкониятлари

     Микроконтроллерларда  ишлаш режимларини танлашда тузиш битлари қўлланилади.  PIC16F8X  микроконтроллерлари гурухларида EEPROMда сақланиладиган  5 ёки 6 бит тузилишлари кристаллни дастурлаш этапида ўрнатиладилар.  Бу  битлар қурилмада керакли тузилмалар вариантларини танлашда дастурланадилар.

PIC16F8X  микроконтроллерлари қурилма таркибида кетма-кетлик усули билан дастурланиши мумкин. Бунинг учун беш линия қўлланилади: иккитаси маълумотлар учун ва учтаси ерга улаш, манбаа кучланишга ва дастурлаш кучланилиши учун.

     Хар бир МК имеет бир неча кириш-чиқиш линияларга эга ва улар кўп разрядли параллель кириш-чиқиш портларига бирлаштирилган. Хотирада хар бир портга ўзини маълумотларрегистри адреси тўғри келади.  МКларда отдельные разряды портлар разрядлари ов могут быть опрошены или установлены командами битли процессор буйруқлари билан сўралади ва ўрнатилади.

Бажариладиган  функцияларга кўра қуйидаги параллель портлар турлари ажратилади:

Портлар МКни ва бошқарилидиган объектларни келишиб ишлашини таъминлайдилар.

Бунинг учун уч турдаги алгоритмлар қўлланилади :

·                     оддий  дастурий киритиш-чиқариш режими ;

·                     стробланган киритиш-чиқариш режими ;

·                     алмашувни тўлиқ тасдиқловчи сигналлар тўпламли киритиш-чиқариш режими.

МКни икки йўналишли киритиш-чиқариш порти  схемаси 17.1расмда келтирилган.


Рис. 17.1. МКни икки йўналишли киритиш-чиқариш порти  схемаси .

Бошқариш триггери маълумотларни ташқи чиқишга чиқаришга рухсат беради. В Хозиргизамон МКларда триггерларга линиялардан мустақил фойдаланиш имкониятлари берилган.

МК ташланиш холатидан чиқганидан сўнг қуйидаги амалларни бажаради:

- МКни синхронизация генератори ишга туширилади. Для цииТактлаш  частотани ички воситалар билан стабиллаш учун вақтни кечиктириш шакллантирилади.                      – манбаага боғлиқ бўлмаган конфигурация регистрларини ОХТ тегишли регистрларига солиштириб ўқилади;

- буйруқлар хисоблагичига ишчи дастурни бошланиш адресини юклайди;

- дастурлар хотирасидан биринчи дастурни танлайди ва бажаришга киришади .

 

МКни ташқи ва ички ташлаш холатларидан чиқиш умуман бир хил. Ишлатиш  реал холатларида МКни манбаа кучланиши минимал паст миқдоридан тушиши мумкин. Тизимни ишлаш холатига келтириш учун МКни яна ташлаш лозим. Бунинг учун замонавий  МКларда қўшимча кучланишни детекторловчи блок ўрнатилади. Кучланишни  детекторловчи блок ишлаш сатхи МКни ОХТ маълумотлар сақлаш учун керакли бўлган кучланишдан катта бўлиши керак. Ташлаш холати кичикланган кучланиш блоки сигнали билан МКни регистрларидан биридаги махсус бит билан белгиланади ва уни тахлилидан кейин маълумотлар бутунлигини аниқлаш мумкин ва дастурни бажаришни давом эттириши мумкин.

МКни дастурлар хотирасига ёзилган амалий дастур кириш сигналларни харқандай комбинациясида ишончли ишлашини таъминлаши керак. Аммо электромагнит халақитлар натижасида, манбаа кучланиши тебранишлари ва бошқа ташқи факторлари таъсирида дастур бажарилиши бузилиши мумкин. Ишончли юрғазиш таъминлаш мақсадида, МКни ишини назорати ва тизимни ишга лайёкатлигини оператор йўқлигида тиклаш учун замонавий  МКлар  аппарат воситалари билан таъминланадилар. Уларга қуйидагилар киради:

·                     МКни ташлаш сигналини тузиш схемаси;

·                     Манбаа кучланишини назорат модули ;

·                     қўриқловчи таймер.

 МКни ташлаш сигналини тузиш схемаси

Манбаа кучланишини уланганда  МК хотирасига ёзилган дастурни бажаришни бошлаш керак. Кучланиш кўтарилиши  этапида МК бошланғич холатга зўрлаб ўтқазилади . МКни ички магистраллари, бошқариш сигналлари ва махсус функциялар регистрлари бошланғич холатга ўрнатилади.

МК ташланиш холатидан чиқганидан сўнг қуйидаги амалларни бажаради:

- МКни синхронизация генератори ишга туширилади. Для цииТактлаш  частотани ички воситалар билан стабиллаш учун вақтни кечиктириш шакллантирилади.                      – манбаага боғлиқ бўлмаган конфигурация регистрларини ОХТ тегишли регистрларига солиштириб ўқилади;

- буйруқлар хисоблагичига ишчи дастурни бошланиш адресини юклайди;

- дастурлар хотирасидан биринчи дастурни танлайди ва бажаришга киришади .

 

PIC16F8X кичик гурух микроконтроллерлари кириш /чиқиш ривожланган имкониятларига эга:

·                     индивидуал урнатиладиган алмашув йўналишини 13 кириш /чиқиш линиялари;

·                     баланд кирувчи/чиқувчи светодиодаларни бошқаришга етувчи ток:

·                     максимал кирувчи ток – 25 мА;

·                     максимал чиқувчи ток – 20 мА;

·                     8-битли  TMR0 таймер/хисоблагич .

Махсус  микроконтроллерли функциялар қуйидаги имкониятларига эга:

·                     уланишдаги автоматик ташлаш (Power-on-Reset);

·                     ташлашдаги уланиш таймери (Power-up Timer);

·                     генераторни ишга тушурувчи таймер (Oscillator Start-up Timer);

·                     қўриқловчи (Watchdog) баланд ишончлиликни таъминловчи махсус ўрнатилган генераторли таймер WDT;

·                     кодни химояловчи EEPROM махфийлик бити ;

·                     SLEEP тежамли режими;

КМОП технологияси  PIC16F8X кичик гурух микроконтроллерларини қўшимча афзалликларини таъминлайди  :

·                     ишлашни статик принципи;

·                     манба кучланишини кенг диапазони: 2,0 ... 6,0 В;

·                     паст  энергия фойдаланише:

·                     5В и 4МГц да 2 мА дан кам;

·                     2В и 32КГц да 15 мкАгача;

·                     SLEEP-режимида 2Вда 1 мкА дан кам.

                                             Рис. 17.2. Таймер/хисоблагич модули структураси.

               МК таркибида таймерлар турли хилларида қўлланиладилар.

МКда дастурланувчи хисоблаш массиви (Programmable Counter Array — PCA) номидаги процессор модуллари кенг тарқалаяпти.

РСА таймер-хисоблагич реал вақтда ишлайди ва марказий процессорни ресурсларини кам ишлатади.

                                                

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IV.АМАЛИЙ МАШҒУЛОТ МАТЕРИАЛЛАРИ

 

1-амалий иш.Оддий дастурларни бажариш ва сақлаш.

ЭХМ ташкил қилиш.

 

       Ишдан мақсад: буйруқларни бажариш ва ЭХМ ўкув модели таркибини ўрганиш.

Асосий назарий маълумотлар.

ЭХМнинг архитектура базавий тушунчасини ўрганиб чиқиш учун ЭХМнинг ўқув модели дастурини оламиз. Бу моделни оддий ЭХМни йиғиш усули каби кўриб чиқишимиз мумкин, яъни замонавий ЭХМларнинг ривожланиши талабига жавоб бериши билан бир қаторда, кеш хотира билан ишлаш, процессор ва механизмни ўзаро узвий боғлиқлиги, ва архитектурани ўзига хослигини ёритиб беради. Дастурлашни машина коди орқали бажариш мумкин бўлганидек, Ассемблер тилида хам бажариш мумкин. Буйруқ ва маълумотларни кодлашда (махфийлаш) ўнлик саноқ системасидан фойдаланиш мумкин. Бу ЭХМ ўқув модели, процесор, оператив хотира (ОЗУ) ва юқори оператив хотира (РОН), киритиш (УВв) ва чиқариш (УВыв) қурилмаларини ўз ичига олади. Ўз навбатида процесор хам, марказий бошқарув қурилма (БҚ), арифметик қурилма (АҚ) ва регисторлар тизими (CR, PC, SP, RA, RB, ва хоказолар)дан ташкил топган(1.1.расм)

1.1.расм. ЭХМ ўқув моделининг структуравий схемаси.

 

Амаллар тизими.

        ЭХМ ўқув модели буйруқлар тизими қуйидаги буйруқлар синфини ўз ичига олади:

•   Арифметик-мантиқий ва махсус: қўшиш, айириш, кўпайтириш ва бўлиш;

•   Қайта жўнатиш ва юклаш: ўқиш, ёзиш, қайта юклаш, стекга жойлаш, стекдан чиқариш, стек кўрсаткичини юклаш, база регистрини юклаш;

•   Киритиш/чиқариш: киритиш чиқариш.

•   Бошқарувни узатиш: шартсиз ва 6 шартли ўтиш, дастурости чақириш, дастурости қайтариш, цикл, дастурий узилиш, узилишдан қайтариш;

•   Тизимли: бўш амал, узилишга рухсат, узилишга ман этиш, стоп (тўхташ).

 

V. КЕЙСЛАР БАНКИ

 

Микропроцессорлар тузилишларини ўрганиш.

Берилган кейс-стадининг мақсади: Талабаларда микропроцессорларнинг тузилиши, ишлаш усуллари ва таркибий қисмлари бўйича билим ва кўникмаларни ривожлантириш, ўтилган мавзулар бўйича эгалланган билимларини текшириб кўришдан иборат.

Кутилаётган натижалар: Ўрганилаётган мавзу бўйича амалий кўникмаларга эга бўлади; микропроцессор ва унинг турларини ўрганади ва таҳлил қилади; муаммоларни ечиш учун микропроцессорларнинг қиёсий таҳлилини ўтказади;.

Кейс-стадини муваффақиятли бажариш учун тингловчи қуйидаги билимларга эга бўлиши лозим:

Тингловчи билиши керак: олий математика, физика, электр занжирлар назарияси фанларидан чуқур билимларга; микропроцессорнинг ишлаш принципларини.

Тингловчи амалга ошириши керак: мавзуни мустақил ўрганади; муаммонинг моҳиятини аниқлаштиради; ғояларни илгари суради; маълумотларни танқидий нуқтаи назардан кўриб чиқиб, мустақил қарор қабул қилишни ўрганади; ўз нуқтаи назарига эга бўлиб, мантиқий хулоса чиқаради; маълумотларни таққослайди, таҳлил қилади ва умумлаштиради;

Кейс-стадида реал вазият баён қилинган. Кейс-стадининг объекти – микропроцесслар,  тузилишлари, ишлаш усуллари, схемалари ва мантиқий элементларнинг тузилишлари ва шу каби параметрларни ҳисобга олган ҳолда микропроцессорларни ўрганиш.

Кейс-стадида ишлатилган маълумотлар манбаи: микропроцессорлар тузилишини ўрганишда вужудга келадиган муаммолар асосида олинган маълумотлар асосида ишлаб чиқилган.

Кейс-стадининг типологик хусусиятларига кўра характеристикаси: мазкур кейс-стади кабинетли кейс-стади тоифасига кириб, сюжетсиз ҳисобланади. Кейс-стади муаммоларни тақдим қилишга, уларни ҳал этишга ҳамда таҳлил қилишга қаратилган.

Бу ташкилий-институционал кейс-стади, таҳлилий ёзишма кўринишида тузилган.ф

У тузилмаланмаган, қисқа ҳажмдаги кейс-стади – технология ҳисобланади. Ўқув топшириғини тақдим этиш усули бўйича – кейс-стади топшириқ.

Дидактик мақсадларга кўра тренингли кейс-стади ҳисобланади, шунингдек бу кейс-стади амалий машғулоти давомида белгиланган мавзу бўйича олинган билимларни мустаҳкамлашга мўлжалланган. Ушбу кейс-стади ТАТУ Махсус факультетининг 2 курс талабалари учун “Рақамли техника ва микропроцессорлар” фанини ўрганиш даврида фойдаланилиш мумкин.

 

 Кейс-стади: Микропроцессорнинг илаш усули, таркибий қисмларини ўрганиш

Телевизион тасвирнинг таҳлили шуни кўрсатадики, улар катта ҳажмли ортиқча маълумотларга эга ва қуйидаги синфларга бўлиш мумкин:

1) Микропроцессор таърифи;

2) МП элементлари;

3) МП тузилиши;

4) МП схемасик;

Микропроцессорнинг тузилиши, ишлаш усуллари.

Бу ҳолатда видеооқим тузилмаси ортиқчалиги йўқотилган таянч кадридан иборат бўлиб, қолганлари эса кадр ичидаги ўзининг ортиқчаликлари йўқотилган ва қўшимча битта ёки бир неча ортиқчаликни йўқотиш турлари қўлланилган ҳамда бир вақтда тасвир блокларининг ўзаро силжишлари ва кадрлар орасидаги фарқни кўрсатувчи маълумотлардан ташкил топади. Айтилган амаллар МPEG стандарти оиласига тегишли ва шунга ўхшаш кодекларда қўлланилади. Бугунги кунда эффективлиги хилма хил бўлган, видеомаълумотларни сиқишнинг кўплаб усул ва алгоритимлари ишлаб чиқилган ва улар турли сифат кўрсаткичларига,

 

Амалий вазиятни босқичма – босқич таҳлил қилиш ва ҳал этиш бўйича тингловчига методик кўрсатмалар

Кейс-стадини ечиш бўйича индивидуал иш йўриқномаси

1. Аввало, кейс-стади билан танишинг. Муаммоли вазият ҳақида тушунча ҳосил қилиш учун бор бўлган бутун ахборотни диққат билан ўқиб чиқинг. Ўқиш пайтида вазиятни таҳлил қилишга ҳаракат қилинг.

2. Биринчи саволга жавоб беринг.

3. Маълумотларни яна бир маротаба диққат билан ўқиб чиқинг. Сиз учун муҳим бўлган сатрларни қуйидаги ҳарфлар ёрдамида белгиланг:

“Д” ҳарфи – муаммони тасдиқловчи далиллар,

“С” ҳарфи – муаммо сабабларини,

“О.О.Й.” ҳарфлари – муаммони олдини олиш йўллари.

4. Ушбу белгилар 2,3,4 саволларга ечим топишга ёрдам беради.

5. Яна бир бор саволларга жавоб беришга ҳаракат қилинг.

Гуруҳларда кейс-стадини ечиш бўйича йўриқнома.

1. Индивидуал ечилган кейс-стади вазиятлар билан танишиб чиқинг.

2. Гуруҳ сардорини танланг.

3. Ватман қоғозларда қуйидаги жадвални чизинг.

Муаммони таҳлил қилиш ва ечиш жадвали

Муаммони тасдиқловчи далиллари

Муаммони келиб чиқиш сабаблари

Муаллиф томонидан таклиф қилинган ечим

Гуруҳ ечими

 

 

 

 

 

Ишни якунлаб, тақдимотга тайёрланг.

Аудиториядан ташқари бажарилган иш учун баҳолаш мезонлари ва кўрсаткичлари

Тингловчилар рўйхати

Асосий муаммо ажратиб олиниб, тадқиқот объекти аниқланган

макс. 6 б

Муаммоли вазиятнинг келиб чиқиш сабаби ва далиллари аниқ кўрсатилган макс. 4 б

Вазиятдан чиқиб кетиш ҳаракатлари аниқ кўрса- тилган

макс. 10 б

Жами макс. 20 б

 

 

 

 

 

 

Аудиторияда бажарилган иш учун баҳолаш мезонлари ва кўрсаткичлари

Гуруҳлар рўйхати

Гуруҳ фаол

 

макс. 1 б

Маълумотлар кўргазмали тақдим этилди

макс. 4 б

Жавоблар тўлиқ ва аниқ берилди

 

макс. 5 б

Жами

 

макс.

10 б

1.                 

 

 

 

 

2.                 

 

 

 

 

 

8-10 балл – “аъло”, 6-8 балл – “яхши”, 4-6 балл – “қониқарли”,              0-4 балл – “қониқарсиз”.

 

IV. Ўқитувчи томонидан кейс-стадини ечиш ва таҳлил қилиш варианти

Кейс-стадидаги асосий муаммо: Микропроцессорнинг ишлаш принциплари, тузилиши ва схемаларини тахлил қилиш чиқишга қаратилган.

Муаммони тасдиқловчи далиллар: Муаммоли вазиятни таҳлил қилишга ҳаракат қиламиз. Қўлланилиш соҳасига кўра Микропроцессорнинг ишлаш принциплари, тузилиши ва схемалари аниқланади.

 

 

Якуний хулоса

Муаммонинг ечими: Микропроцессор мантиқий қурилма ҳисобланади ва унинг ишлаш принципи кириш қисмига узатилаётган мантиқий сигналлар турларига боғлиқ холда ўзгаради.

 

Кейс-стади ўқитиш технологияси

Ўқув машғулотининг технологияси модели

Машғулот вақти-2 соат

Тингловчилар сони: 25 –30 та гача

Машғулот шакли ва тури

Амалий-билимларни мустаҳкамлаш ва кўникма ва малакаларни шакллантириш бўйича амалий машғулот

Ўқув машғулот режаси

1. Тингловчилар билимларини фаоллаштириш мақсадида блиц - сўров ўтказиш.

2.Кейс-стади мазмунига кириш. Муаммони ва уни ечиш вазифаларини аниқ ифода этиш. 3.Кейс-стадини гуруҳларда ечиш.

4. Натижалар тақдимоти ва муҳокамасини ўтказиш.

5.Якуний хулоса чиқариш. Эришилган ўқув натижаларига кўра Тингловчилар фаолиятини баҳолаш

Ўқув машғулотининг мақсади: Микропроцессорнинг ишлаш усулларини тахлил қилиш кўникмаларини шакллантириш.

Педагогик вазифалар:

- кейс-стади вазияти билан таништириш, муаммони ва уни ечиш вазифаларини ажратишни ўргатиш;

- муаммони ечиш бўйича ҳаракатлар алгоритмини тушунтириш;

- микропроцессор тузилишини қиёсий таҳлил этишни тушунтириш.

- МП схемалари ва элементларини ўргатиш

 

Ўқув фаолиятининг натижалари:

- кейс-стади мазмуни билан олдиндан танишиб чиқиб, ёзма тайёргарлик кўради;

- вазиятга қараб муаммони ва уни ечиш бўйича вазифаларни таърифлайди;

- муаммони ечиш бўйича аниқ вазиятларнинг кетма – кетлигини аниқлайди:

- микропроцессорларнинг ишлаш усулларини ўрганади;

- уларни қиёсий таҳлил қила олади;

-  муаммоли вазифаларни ечишда назарий билимларини қўллайди;

- муаммони аниқлаб, уни ҳал қилишда ечим топади;

- якуний мантиқий хулосалар чиқаради.

Ўқитиш методлари

Кейс-стади, ақлий ҳужум, инсерт, мунозара, амалий усул

Ўқув фаолиятини ташкил этиш шакллари

Ўқув материали, тингловчига услубий кўрсатмалар, тақдимот, флипчарт

Ўқитиш воситалари

Индивидуал, фронтал, жамоа, гуруҳларда ишлаш

Ўқитиш шароити

Гуруҳларда ишлашга мўлжалланган, аудитория

Қайтар алоқанинг йўл ва воситалари

Блиц-сўров, тақдимот, кузатув

 

1-илова

Блиц-сўров савол ва жавоблари

№

Савол

Жавоб

1.

Микропроцессор ишлаш усули.....?

 

2.

МП схемаси.....

 

3.

МП мантиқий схемаси

 

4.

МП ишлаш усулини гапириб бериннг

 

 

VI. МУСТАҚИЛ ТАЪЛИМ МАВЗУЛАРИ

 

Мустақил таълим ташкил этишнинг шакли ва мазмуни.

“ Рақамли техника ва микропроцессорлар” бўйича  талабанинг  мустақил  таълими  шу фанни ўрганиш жараёнининг таркибий қисми бўлиб, услубий ва ахборот ресурслари билан тўла таъминланган.

Талабалар                       аудитория             машғулотларида профессорўқитувчиларнинг  маърузасини  тинглайдилар,  дастурлаш жараёнини ўрганадилар  ва  масалалар  ечадилар.  Аудиториядан ташқарида талаба дарсларга тайёрланади, адабиётларни конспект қилади, уй вазифа  сифатида  берилган  мисол  ва  масалаларни  ечади.  Бундан  ташқари айрим мавзуларни кенгроқ ўрганиш мақсадида қўшимча адабиётларни ўқиб рефератлар тайёрлайди ҳамда мавзу бўйича тестлар ечади. Мустақил таълим натижалари рейтинг тизими асосида баҳоланади.

Уйга вазифаларни бажариш, қўшимча дарслик ва адабиётлардан янги билимларни  мустақил  ўрганиш,  керакли  маълумотларни  излаш  ва  уларни топиш         йўлларини аниқлаш,   интернет    тармоқларидан фойдаланиб маълумотлар  тўплаш  ва  илмий  изланишлар  олиб  бориш,  илмий  тўгарак доирасида  ёки  мустақил  равишда  илмий  манбалардан  фойдаланиб  илмий мақола     ва         маърузалар        тайёрлаш   кабилар талабаларнинг        дарсда олган билимларини      чуқурлаштиради,        уларнинг мустақил      фикрлаш ва ижодий қобилиятини ривожлантиради. Шунинг учун ҳам мустақил таълимсиз ўқув фаолияти самарали бўлиши мумкин эмас.

Уй вазифаларини текшириш ва баҳолаш амалий машғулот олиб борувчи ўқитувчи  томонидан,  конспектларни  ва  мавзуни  ўзлаштириш  даражасини текшириш  ва  баҳолаш  эса  маъруза  дарсларини  олиб  борувчи  ўқитувчи томонидан ҳар дарсда амалга оширилади.

“Рақамли техника ва микропроцессорлар”  фанидан  мустақил  иш  мажмуаси  фаннинг  барча мавзуларини  қамраб  олган  ва  қуйидаги  7 та  катта  мавзу  кўринишида шакллантирилган.

 

Талабалар мустақил таълимининг мазмуни ва ҳажми

 

 

№

 

Мустақил таълим мавзулари

 

Берилган топшириқлар

 

Бажар.

муддат.

Ҳажми

(соатда)

Барча ТИ

4-еместр

 

1

 

Микропроцессорлар обзори

Адабиётлардан конспект қилиш. Индивидуал                            топшириқларни бажариш

 

1,2 -ҳафталар

 

 

2

 

Микропроцессор  тизимлари ва уларнинг афзалликлари

Адабиётлардан конспект қилиш.

Индивидуал топшириқларни бажариш

 

3,4,5, -ҳафталар

 

 

3

Микропроцессорли тизимларни қўллаш ва ишлаб чиқишни

Адабиётлардан конспект                            қилиш.

Масалалар       ечиш.                         Мустақил топшириқларни бажариш.

 

6,7,8 -ҳафталар

 

 

 

4

 Дастурлаш мухитлари ва уларда дастурлаш жараёнлари

Адабиётлардан конспект қилиш. Индивидуал топшириқларни бажариш

9.10 -

ҳафталар

 

 

5

Турли дастурий тилларда дастурлаш

Адабиётлардан конспект қилиш.

Индивидуал топшириқларни бажариш

 

11,12, 13-

Ҳафталар

 

 

6

Дастурий бошқариладиган қуриламалар учун дастур яратиш жараёнлари

Адабиётлардан конспект қилиш.

Индивидуал топшириқларни бажариш

 

13,14,15 -

ҳафталар

 

 

7

Дастурий ва аппарат таъминотларини боғлаш

Адабиётлардан конспект қилиш.

Индивидуал топшириқларни бажариш

 

15,16,17,18-

ҳафталар

 

 

 

Дастурнинг информацион услубий таъминоти.

 

     Мазкур  фанни  ўқитиш  жараёнида  таълимнинг  замонавий  методлари,

педагогик     ва   ахборот-коммуникация  технологияларини  қўллаш назарда тутилган:

- Микроконтроллерлар. Микроконтроллерлар структураси

- Микроконтроллер буйруқлар тизими.

-Микроконтроллерлар маълумот киритиш ва чиқариш портлари ташкиллаштириш ва структураси.

- Такт генераторлари, қувват сарфланишини тежаш режимлари манбаъ схемалари

- Қўриқчи таймерлар ва микроконтроллерлар қўшимча модуллари

- Микроконтроллерлар аппарат воситалари ва уларнинг имкониятлари

- Микроконтроллерлар асосида рақамли қурилмаларни лойихалаш ва ишлаб чиқиш асосий босқичлари.Аппарат ва дастурий воситаларни биргаликда созлаш.

- Микроконтроллерлар учун дастурий таъминот яратиш).

- Технологик жараёнларни автоматик бошқариш дастурий таъминотини яратиш воситалари ва уларни созлаш.

      Дастурий мухитлари ва жихозлари. Бу мухитларда дастур ёзиш процедуралари ва мисолларига  бағишланган  амалий       машғулотларида         кичик гуруҳлар мусобақалари, гуруҳли фикрлаш педагогик технологияларини қўллаш назарда тутилади.

 

VII. ГЛОССАРИЙ

 

Термин

Ўзбек тилидаги шарҳи

Инглиз тилидаги шарҳи

ASI

Асинхрон серияли интерфейс

Asynchronous Serial Interface or ASI, is a streaming data format which often carries an MPEG Transport Stream (MPEG-TS).

ADC

Аналог рақамли ўзгартиргич. Сигнални рақамли ҳолатга ўтказувчи қурилма

analog-to-digital converter (device converting an analog voltage

into a binary number).

ADSL

Асимметрик рақамли абонент линияси (кенг полосали алоқа тармоғи бўлиб 20 Мб/с тезликкача маълумот узатиш қобилиятига эга)

Asymmetric Digital Subscriber Line (system exploiting the

high-frequency transmission capabilities of a telephone line to

enable an asymmetric broadband link method (up to 20Mb/s for the

downlink and 1Mb/s for the uplink with ADSL2+).

COFDM

Каналли кодлашга мос

COFDM is basically OFDM with error protection (coding - C), which

always precedes OFDM.

CI

Умумий интерфейс

The CI is an interface at the receiver end for a broadcaster-specific, exchangeable CA plug-in card. This interface allows scrambled programs from different broadcasters to be de-scrambled with the same hardware despite differences in CA systems.

CIF

 

 

CPU

Марказий процессор

Central Processing Unit

CS

Бошқарувчи хотира қурилмаси

Control Storage

DDS

Рақамли маълумотлар оқими

Digital Date Stream

ISDN

Интегралланган хизматлар рақамли тармоғи) - Каналлар коммутациясига эга рақамли алоқа тармоқлари тури.

 

Integrated Services Digital Network

ISO

Стандартлаш бўйича Халқаро ташкилот

 International Organization for Standartization

ITU

Электроалоқа Халқаро Иттифоқи (МСЭ). Бу ташкилотнинг вазифаларидан бири – халқаро стандарт ҳисобланадиган тавсияларни тайёрлаш.

International Telecommunication Union

MMDS

Ўта юқори частотали тақсимлашнинг кўпканалли тизими

Multichannel Microvave Distribution System

MISC

Минимал командаларни териш билан ҳисоблаш

Minimum Instruction Set Computing

PCMCIA

Шахсий компьютер хотирасини кенгайтириш воситаларининг стандарти

Personal Computer Memory Card International Association

PID

Протокол идентификацияси

Protocol Identification. The PID is a 13 bit value in the TS header. It shows that a TS packet belongs

to a substream of the transport stream.

QAM

Квадратур амплитудали модуляция

Quadrature Amplitude Modulation. QAM is the modulation method used for transmitting a transport stream

via cable. The channel coding is performed prior to QAM.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VIII. АДАБИЁТЛАР РЎЙХАТИ

 

 

 

Асосий адабиётлар

 

1.  Юнусов Ж.Ю., Абасхонова Х.Ю. Рақамли қурилмалар ва микропроцессор тизимлари. Ўқув қўлланма. Тошкент 2010.-256в

2. Амирсаидов У.Б., Абасхонова Х.Ю. Рақамли техника ва микропроцессорлар. Олий ўқув юртлари учун ўқув қўлланма. Тошкент 2014.-253 в

3.  Угрюмов Е.П. Цифровая техника и микропроцессоры. Учеб. пособие для вузов. 2-изд.перераб.  и доп.-СПб. БХВ–Петербург. 2005.-800с.:ил.

4.    Калабеков Б.А. Цифровые устройства  и микропроцессорные  системы. Учебник.-М.:Горячая линия- Телеком.,2003 г.-336.

5.   Ю.В. Новиков, П.К. Скоробогатов Основы микропроцессорной техники. Учеб. пособие для вузов.Москва Бином 2009г.-357с

6.   А.П.Жмакин Архитектура ЭВМ. Учеб. пособие для вузов.Москва Бином 2009г.-357с

 

                                           Қўшимча адабиётлар

1.       Крупник Ассемблер.Книга самоучитель.-СПб.:Питер ,2005.-235с.

2.                               В.И.Юров Ассемблер. Практикум.2-е издание .-СПб.:Питер ,2006.-399с

3.                               В.Ю.Пирогов Ассемблер для Windows. — М.: Издатель Молгачева С.В., 2002. —552 с., ил.

 

Интернет маълумотлари

 

1.     www.ZiyoNET.uz - Узбекистан Республикаси ахборот-таълим портали.

2.     www.intuit.ru

3.     http://www.embeddedtux.org/

4.     http://www.oreilly.com/catalog/belinuxsys/

5.     http://www.oreilly.com

6.     http://elks.sourceforge.net/,

7.     http://www.ericsson.com/about/blipnet/

8.     http://www.myzaurus.com

9.     www.appinf.com

10.           http://www.cygwin.com.

11.           pahsiung@cs.ccu.edu.tw

12.                                                                               www.books-shop.com