Kapitulli 3 – Organizimi i Njësisë Qëndrore

Këto janë temat që trajtohen në këtë kapitull:

– Mënyrat e komunikimit brenda njësisë qëndrore. Buset.

– Organizimet elementare të njësisë qëndrore. Modeli sekuencial i procesorit.

– Procesorët “pipeline”.

– Microprocesorët e familjes Intel X86.

….pjesë nga leksioni…

3.2 Buset

Shihet qartë se busi është një kompromis ndërmjet performancave (mundësisë se transferimeve paralele të informacionit) dhe kompleksitetit të komunikimit direkt ndërmjet njësive të ndryshme. Për këtë arsye në praktikë, në sistemet që përdorin BUS, disa regjistra mund të lidhen drejtpërdrejt, pa kaluar nëpërmjet busit të përbashkët.Në figurën e mëposhtme paraqitet skematikisht një sistem kompjuterik i organizuar rreth një busi të vetëm të përbashkët.

Cilat janë përparësitë e buseve ?

  • Fleksibiliteti:

Pajisje ose sisteme të rinj mund të shtohen lehtësisht në bus.

Pajisje të ndryshme periferike mund të zhvendosen nga një kompjuter në tjetrin në se ato përdorin buse të të njëjtit standard.

  • Kosto e ulët:

Një grup i vetëm përcjellësish elektrike ndahet nga pajisje të ndryshme për të shkëmbyer informacion.

  • Thjeshtësi në realizim

Të metat e buseve :

  • Busi krijon një ngushtim (bottleneck) në komunikim ndërmjet sistemeve që përdorin atë. Debiti (bandwidth) i busit do të përcaktojë ose kushtëzojë edhe debitin maksimal të shkëmbimit (“maximum I/O throughput”) ndërmjet dy sistemeve.

Shpejtësia maksimale e busit kufizohet nga këta faktorë:

  • Gjatësia e busit.
  • Numri i pajisjeve ose sistemeve që vendosen në bus.
  • Nevoja që të bashkoje pajisje të ndryshme, të cilat dallohen nga njëra-tjetra prej vonesave (latency) shumë të ndryshme nga njëra tjetra dhe nga debite (data transfer rates) shumë të ndryshëm nga njëra pajisje në tjetër.

Duke u nisur nga faktet e fundit, pra që në një sistem kompjuterik ekzistojnë nën-sisteme dhe pajisje që funksionojnë me shpejtësi shumë të ndryshme, bën që struktura e sheshtë me një bus të vetëm (si në figurën 3.3) të mos jetë shumë efikase, pasi ajo do të rezultonte një shpërdorim i mundësive që do të ofronte një bus i shpejtë. Një zgjidhje më logjike dhe optimale do të ishte që pajisjet me shpejtësi të përafërta të bashkoheshin në buse të përbashkët. Si rezultat, do të përftoheshin sisteme kompjuterike që përmbajnë disa buse, siç është paraqitur skematikisht në figurën 3.4. Pra, buset do të dalloheshin prej shpejtësisë se tyre duke krijuar kështu një “hierarki” të buseve.

Shënim : Komponenti që bashkon dy buse të ndryshëm quhet “Bus adapter”, si në figurën e mësipërme. Por shpesh ai quhet edhe “bus bridge”=lidhës (ure) ndërmjet dy buseve.

Për pasojë, tradicionalisht buset e një kompjuteri janë klasifikuar në tre lloje ose grupe që përbëjnë edhe “hierarkinë” e buseve

1.  Processor-Memory Bus (ose ndryshe Front Side Bus ose System Bus), të cilët kanë këto karakteristika të përbashkëta:

  • Janë të shkurtër dhe të shpejtë.
  • Bashkojnë në mënyrë të drejtpërdrejtë procesorët dhe kujtesat qëndrore.
  • Janë të konceptuar që t’u përshtaten kujtesës qëndrore dhe të optimizuar për realizuar një debit maksimal CPU-MMU (Main Memory Unit) nëpërmjet “cache block transfers”.
  • Nuk ekzistojnë standarde për këta buse, pra ata janë siç thuhet “design specific” ose “proprietary”.  Kështu dallojmë busin FSB (Front Side Bus) në rastin e procesorëve Intel Pentium, busin AMD Hypertransport, etj. Pra, është procesori ai që shpesh përcakton edhe karakteristikat e këtij lloj busi.

2.      I/O Bus ose busi i periferikëve (peripherial bus), që dallohen nga këto veçori  :

  • Eshte me i gjate dhe me i ngadalte se FSB.
  • Duhet t’u pershtatet nje game te gjere paisjesh hyrje/dalje (I/O devices) si psh disqe, printera, tastiera/mouse, etj. etj .
  • Bashkon paisjet e ndryshme me “processor-memory bus” ose “backplane bus”.
  • Eshte i standartizuar (industry standard). Buse te tille jane p.sh. SCSI (Small Computer Size Interface), USB (Universal Serial Bus), IDE etj.

3.      Backplane Bus

  • “Backplane” quhet struktura e ndër-komunikimit (interkoneksionit) brenda shasisë së një kompjuteri (shiko figurën 3.5).
  • Mundëson bashkë-ekzistencën e procesorëve, kujtesave dhe pajisjeve I/0.
  • Një bus i tillë ofron zvogëlim të ndjeshëm të kostos, pasi shërben si një bus i vetëm për shumicën e komponentëve I/O të kompjuterit.
  • Ekzistojnë buse të tillë që janë standardizuar si p.sh. busi PCI (Peripherial Component Interconnect), ISA (Industry Standard Architecture) etj. Ekzistojnë edhe mjaft buse të tipit “backplane” që jenë “proprietary” si për shembull MicroChannel (IBM).

Shënim : Buset e tipit “backplane” shpesh konsiderohen edhe si buse I/O. Në këto raste këta buse dallohen duke i quajtur “Internal I/O bus”( si p.sh. PCI bus) dhe “External I/O bus” = buset ku lidhen pajisjet e ndryshme periferike .

4.1 Buset e njësisë qëndrore

Parametrat kryesore që shprehin performancat e një busi janë :

Debiti (“bandwidth”), i cili shpreh sasinë e të dhënave që mund të transferohen maksimalisht në njësinë e kohës. Njësia matëse është byte /sekondë.

Shpejtësia /vonesa e busit (ang. “Speed/Latency”), shpreh kohën minimale për të realizuar një transferim informacioni. Njësia matëse është sekonda. Shpesh, ky parametër matet me inversin e tij, që është frekuenca, pra numri i  transferimeve në një sekondë, e shprehur kjo në hertz (Hz.). Në buset modernë kryhen dy ose katër transferime informacioni brenda një cikli clocku. Prandaj për ta dalluar nga frekuenca, e cila tani do të shprehë cikle clocku/sek., përdoret njësia T/s – transmetime ose transaksione/sekondë.

Gjerësia e busit (ang.”bus width) : shpreh numrin e bitëve që transferohen në një cikël, ose në një transferim.

Barazimi që lidh këta tre parametra është :

 

Shembull 4.1

Llogarisni prurjen (“bandwidth”) e busit të nevojshme për shfaqjen e një filmi në një ekran VGA (640×480 pixel) në “true-color” me 30 pamje (frames)/sekondë. Merrni në konsideratë faktin se të dhënat duhet të kalojnë në bus dy herë : një herë prej DVD-ROM në kujtesë dhe herën e dytë prej kujtesës në GPU (Graphical Processig Unit) e mandej në ekran.

Zgjidhje

“True Color” krijon imazhin grafik nëpërmjet 3 kanaleve RGB. Për secilin “pixel” përdoret 1 byte për secilin kanal. Pra, imazhi grafik formohet nga kombinimi i 256 nuancave të të kuqes, të gjelbrës dhe ngjyrës blu.

Çdo pamje ekrani do të përmbajë atëherë :  640x480x3 = 921600  byte.

Në çdo sekondë, 30 pamje të tilla do të duhet të shfaqen në ekran. Pra, numri total i byte në sekondë do të ishte : 921600×30= 27648000.

Meqenëse ky fluks do të përshkojë busin e të dhënave dy herë, atëherë madhësia e tij do të ishte 27648000 x 2= 55296000 ose 52.7 MB/sek.

 

….vazhdimi në leksion…

Komentet janë mbyllur.

Këtë e pëlqejnë %d blogues: