இடர் மற்றும் சிஸ்க் உட்பொதிக்கப்பட்ட கட்டிடக்கலைக்கு இடையிலான வேறுபாடு

உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்பு என்பது சந்தையில் கிடைக்கும் பெரும்பாலான மின்னணு பொருட்களின் இதயம் மற்றும் மையமாகும். இது வன்பொருள் மென்பொருளைச் சந்திக்கும் பொறியியலை செயல்படுத்துவதாகும். பயோமெட்ரிக் கதவு பூட்டுகள், விமானங்கள், கார்கள், இதயமுடுக்கிகள் போன்றவற்றில் மினி கணினிகள் உள்ள உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்புகளின் உலகத்தால் நாம் சூழப்பட்டுள்ளோம்.

நம் உடல் எவ்வாறு செயல்படுகிறது, நரம்பு மண்டலங்கள், மூளை மற்றும் பல பணிகளின் திறன் குறித்து எப்போதும் ஒரு சிந்தனை கொடுத்தார். இந்த செயல்பாடுகளை நீங்கள் இணைத்தால், நீங்கள் ஒரு உயிரியல் உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்பின் தோராயமான படத்தைப் பெறுவீர்கள். நம் மூளை அதன் செயல்பாட்டின் சிக்கலான விவரங்களை மறைக்கிறது, ஆனால் அது அதிகபட்ச திறனைக் கட்டுப்படுத்த அனுமதிக்கிறது. உட்பொதிக்கப்பட்ட கணினிகளில் பயன்படுத்தப்படும் செயலி அல்லது கட்டுப்படுத்திக்கும் இதே சிக்கலானது செல்கிறது. அவை சிக்கலான விவரங்களை மறைத்து, செயல்பட ஒரு உயர் மட்ட இடைமுகத்தை எங்களுக்கு வழங்குகின்றன. சுருக்கத்தின் நிலைக்கு, உயர் மட்ட நிரலாக்க மொழியில் இரண்டு எண்களைச் சேர்ப்பதற்கான குறியீடு எவ்வாறு சில்லுகளில் உள்ள பதிவேடுகளை பிட்களைக் கையாளுகிறது மற்றும் பயனருக்கு ஒரு வெளியீட்டை எவ்வாறு தருகிறது என்பதை ஒருவர் தொடர்புபடுத்தலாம்.

செயலி கட்டமைப்புகள்

மத்திய செயலாக்க அலகு, நுண்செயலி மற்றும் மைக்ரோகண்ட்ரோலர் இரண்டையும் குறிக்கும், ஒரு கட்டுப்பாட்டு அலகு (CU) மற்றும் எண்கணித தருக்க அலகு (ALU) உதவியுடன் குறிப்பிட்ட பணிகளை செய்கிறது. ரேமில் இருந்து அறிவுறுத்தல்கள் வழங்கப்படுவதால், CPU அதன் இரண்டு உதவி அலகுகளின் உதவியுடன் மாறிகளை உருவாக்கி மதிப்புகள் மற்றும் நினைவகத்தை ஒதுக்குகிறது. CPU அதன் கட்டமைப்பின் உதவியுடன் இந்த செயலை எவ்வாறு செய்கிறது என்பதை அறிவது மிகவும் முக்கியம். மைக்ரோகண்ட்ரோலர் எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பதைப் பற்றி மேலும் தெரிந்து கொள்ள விரும்பினால், மைக்ரோகண்ட்ரோலர் கட்டுரையின் இந்த அடிப்படையை நீங்கள் படிக்கலாம்.

ஒவ்வொரு CPU க்கும் நிரல் மற்றும் தரவை சேமிக்க ஒரு நினைவகம் உள்ளது. நிரலைப் பெற நிரல் மற்றும் தரவு CPU உடன் வேலை செய்கிறது. வேலை செய்ய வேண்டிய தகவல்களை தரவு வழங்கும் போது நிரல் அறிவுறுத்தலை வழங்குகிறது. நிரல் மற்றும் தரவை அணுக CPU பேருந்துகளைப் பயன்படுத்துகிறது, இந்த பேருந்துகள் கம்பிகள், இன்னும் துல்லியமாக இவை அச்சிடப்பட்ட சர்க்யூட் போர்டுகளில் நீங்கள் பார்த்திருக்கக்கூடிய கம்பி தடயங்கள். இந்த ஆண்டுகளில், மைக்ரோகண்ட்ரோலர்கள் மற்றும் நுண்செயலிகள் பல்வேறு கட்டமைப்புகளைத் தழுவுவதன் மூலம் உருவாகியுள்ளன, பயன்பாடு அல்லது வடிவமைப்பு தேவைகளின் அடிப்படையில் மைக்ரோகண்ட்ரோலரின் தேர்வு அதில் பயன்படுத்தப்படும் கட்டிடக்கலை வகைகளால் பாதிக்கப்படுகிறது. பிரபலமான கட்டிடக்கலைகளைப் பார்ப்போம்.

வான்-நியூமன் / பிரின்ஸ்டன் கட்டிடக்கலை

நிரல் மற்றும் தரவை CPU அணுகும் வழி, CPU இன் கட்டமைப்பைப் பற்றி சொல்கிறது. முன்னதாக ஒரு பஸ் நிரல் மற்றும் தரவை அணுக பயன்படுத்தப்பட்டது. இந்த வகை கட்டிடக்கலை வான் நியூமன் கட்டிடக்கலை அல்லது மிகவும் எளிமையாக பிரின்ஸ்டன் கட்டிடக்கலை என அழைக்கப்படுகிறது. குறியீடு மற்றும் தரவைப் பெறுவதற்கான ஒற்றை பஸ் என்றால், அவை ஒருவருக்கொருவர் செல்லவும், CPU இன் செயலாக்க வேகத்தை குறைக்கவும் வருகின்றன, ஏனென்றால் ஒவ்வொன்றும் மற்றொன்று பெறுவதை முடிக்க காத்திருக்க வேண்டியிருந்தது. இந்த வரம்பு வான்-நியூமன் சிக்கல் நிலை என்றும் அழைக்கப்படுகிறது.

ஹார்வர்ட் கட்டிடக்கலை

செயல்முறையை விரைவுபடுத்துவதற்கு ஹார்வர்ட் கட்டிடக்கலை முன்மொழியப்பட்டது. இந்த கட்டமைப்பில் தரவு மற்றும் நிரலுக்கான தனி தரவு பேருந்துகள் உள்ளன. எனவே இந்த கட்டிடக்கலை நான்கு பேருந்துகளைப் பயன்படுத்த முன்மொழிந்தது

1. CPU க்கு உள்ளேயும் வெளியேயும் தரவைச் சுமக்கும் தரவு பஸ்ஸின் தொகுப்பு.
2. தரவை அணுகுவதற்கான முகவரி பஸ் தொகுப்பு.
3. CPU இல் குறியீட்டை எடுத்துச் செல்வதற்கான தரவு பஸ் தொகுப்பு.
4. குறியீட்டை அணுகுவதற்கான முகவரி பஸ்.

தனி முகவரி பஸ் மற்றும் டேட்டா பஸ்ஸைப் பயன்படுத்துவது CPU க்கு குறைந்த செயல்பாட்டு நேரத்தை குறிக்கிறது, ஆனால் இது கட்டிடக்கலை வடிவமைப்பதில் சிக்கலான செலவில் வருகிறது. வான் நியூமன் கட்டிடக்கலை சற்று சோம்பேறியாகத் தோன்றலாம், ஆனால் அதன் எளிய வடிவமைப்பின் நன்மை இது.

CPU மற்றும் நினைவக அலகுகள் ஒரே இடத்தைப் பகிர்ந்து கொள்ளும்போது அல்லது ரேம் மற்றும் ROM ஆகியவை செயலாக்க அலகுடன் (ஆன்-சிப்) உள்ளமைக்கப்பட்டிருக்கும் போது, ​​ஹார்வர்ட் கட்டமைப்பை செயல்படுத்துவது மிகவும் எளிதானது, அதாவது மைக்ரோகண்ட்ரோலரில் தொலைவு மைக்ரான் மற்றும் மில்லிமீட்டர்களில் இருக்கும். இருப்பினும், x86 IBM PC களில் உள்ள குறியீட்டை வைத்திருக்கும் நினைவகம் செயலாக்க அலகுக்கு வெளிப்புறமாக இருக்கும் இடத்தில் அதே கட்டமைப்பை செயல்படுத்துவது கடினம். ஒரு தொகுப்பு தரவு மற்றும் முகவரி இருவரும் தனி கம்பி தடயங்கள் மதர்போர்டு மீது பலகை சிக்கலான மற்றும் செலவைத் தரும். ஒரு செயலியின் எடுத்துக்காட்டுடன் அதைப் புரிந்துகொள்வோம்.

64-பிட் டேட்டா பஸ் மற்றும் 32 பிட் முகவரி பஸ் கொண்ட ஒரு செயலிக்கு வான்-நியூமன் கட்டமைப்பை செயல்படுத்த சுமார் 100 பேருந்துகள் (தரவு மற்றும் முகவரி பஸ்ஸுக்கு 96 மற்றும் கட்டுப்பாட்டு சமிக்ஞைகளுக்கு இன்னும் சில) தேவைப்படும். அதே கட்டமைப்பை ஹார்வர்ட் கட்டமைப்போடு செயல்படுத்தினால், இரட்டை கம்பி தடயங்கள் தோராயமாக 200 செலவாகும். பிசி மற்றும் பணிநிலையங்களுக்காக தூய ஹார்வர்ட் கட்டிடக்கலை செயல்படுத்தப்படுவதை நாங்கள் காணவில்லை. அதற்கு பதிலாக, மாற்றியமைக்கப்பட்ட ஹார்வர்ட் கட்டமைப்பு பயன்படுத்தப்படுகிறது, இதில் நிரல் மற்றும் தரவைப் பிரிக்க CPU கேச் நினைவகத்துடன் நினைவக வரிசைமுறை பயன்படுத்தப்படுகிறது. நினைவக வரிசைமுறை செயல்முறைகளின் மறுமொழி நேரத்தின் வரிசைமுறையின் அடிப்படையில் சேமிப்பிடத்தை பிரிக்கிறது.

வழிமுறை தொகுப்பு கட்டமைப்பு

நிரல் (குறியீடு) கணினியின் நினைவகத்தில் (ரேம்) ஏற்றப்படுவதால், தரவில் செயல்பட இது CPU ஆல் (நுண்செயலி மற்றும் மைக்ரோகண்ட்ரோலர் இரண்டையும் குறிக்கிறது) பெறப்படுகிறது, நாங்கள் நாயைப் பயிற்றுவிக்கும்போது அறிவுறுத்தல்களைக் கொடுப்பதால் இது மிகவும் ஒத்ததாகும் சில செயல்கள் மற்றும் கட்டளைகள். அந்த அறிவுறுத்தல்கள் சில டிரான்சிஸ்டர்களில் செயல்படும்போது, ​​அது நிகழ ஒரு தர்க்க மட்டத்திலிருந்து இன்னொரு இடத்திற்கு செல்கிறது. எனவே அடிப்படையில் அறிவுறுத்தல்களின் உதவியுடன் மனித புரோகிராமர் செயலியுடன் தொடர்பு கொள்கிறார். ஒவ்வொரு CPU க்கும் அதன் சொந்த அறிவுறுத்தல் தொகுப்பு உள்ளது, அதன் கட்டமைப்பு மற்றும் திறன்களை அடிப்படையாகக் கொண்ட வழிமுறைகளின் தொகுப்பு.

CPU இந்த வழிமுறைகளை 0 மற்றும் 1 ஆகியவற்றின் இணைப்பில் புரிந்துகொள்கிறது, அவை ஆப்கோட் என்றும் அழைக்கப்படுகின்றன. ஒரு மனித புரோகிராமருக்கு, CPU உடன் தொடர்புடைய ஒவ்வொரு அறிவுறுத்தலுக்கும் 0 மற்றும் 1 இன் கலவையை நினைவில் கொள்வது மிகவும் கடினம். ஒரு மனித புரோகிராமரின் வேலையை சுலபமாக வைத்திருக்க, இந்த வழிமுறைகளின் உயர் மட்ட இடைமுகங்கள் எங்களுக்கு வழங்கப்படுகின்றன, மேலும் தொகுப்பி அவற்றை 0 மற்றும் 1 வடிவத்தில் அதன் செயலாக்கத்திற்காக மாற்றுகிறது. ஒவ்வொரு CPU இன் அறிவுறுத்தல் தொகுப்பிலும், அது புரிந்துகொள்ளக்கூடிய குறிப்பிட்ட எண்ணிக்கையிலான வழிமுறைகளைக் கொண்டுள்ளது.

CPU இன் செயல்திறன்

CPU இன் செயல்திறன் தொடர்பான CPU இன் கடிகார வீதத்தை நீங்கள் கேள்விப்பட்டிருக்கலாம். CPU இன் பொதுவாக 25 GHz கடிகார வீதம் போன்ற MHz (மெகா-ஹெர்ட்ஸ்) அல்லது GHz (கிகா-ஹெர்ட்ஸ்) இல் கடிகார வீதத்தைக் கொண்டுள்ளது. கடிகார வீதத்துடன் தொடர்புடைய எண், CPU க்குள் இருக்கும் கடிகாரம் வினாடிக்கு எத்தனை முறை சுழற்சிகளில் செல்கிறது என்பதைக் கூறுகிறது. CPU இன் கடிகார சுழற்சிகளின் அடிப்படையில் அறிவுறுத்தல்கள் செய்யப்படுகின்றன என்பதன் மூலம் கடிகார வீதத்தின் நடைமுறைத்தன்மையை புரிந்து கொள்ள முடியும், இது ஒரு நேரத்தில் CPU இயக்கக்கூடிய நிரல்களின் எண்ணிக்கையில் விகிதாசாரமாகும்.

CPU இன் செயல்திறன் அவர்களை செய்ய அதிக நேரம் சிபியு எடுக்கப்பட்ட திட்டத்தை எழுதப்பட்ட என்று வழிமுறைகள், மேலும் வழிமுறைகள், எண்ணிக்கை பொறுத்து. ஒவ்வொரு அறிவுறுத்தலும் செயல்படுத்தப்படும் கடிகார சுழற்சிகளின் எண்ணிக்கையையும் இது சார்ந்துள்ளது, சில வழிமுறைகளுக்கு மற்றவர்களை விட அதிக கடிகார சுழற்சிகள் தேவைப்படுகின்றன, எனவே அவை CPU இன் செயல்திறனைக் குறைக்கின்றன. ஒரு நிரலில் உள்ள வழிமுறைகள் மற்றும் ஒவ்வொரு அறிவுறுத்தலையும் செய்ய தேவையான சுழற்சிகள் ஒருவருக்கொருவர் நேர்மாறான விகிதாசாரமாகும். ஒன்றை மாற்றுவது மற்றொன்றை பாதிக்கும். CPU தொழில் பிளவுபட்டுள்ள இடம் இது.

RISC மற்றும் CISC இன்ஸ்ட்ரக்ஷன் செட் கட்டிடக்கலை

ஒரு திட்டத்தின் செயல்பாட்டிற்கு மேலே கூறியது மற்றும் CPU இன் செயல்திறன் ஒரு நிரலில் உள்ள வழிமுறைகளின் எண்ணிக்கையைப் பொறுத்தது, அதில் அறிவுறுத்தல்கள் அந்த குறிப்பிட்ட CPU க்கு அறிவுறுத்தல் தொகுப்பின் ஒரு பகுதியாக முன்மொழியப்படுகின்றன, மேலும் இரண்டாவது காரணி கடிகார சுழற்சிகளின் எண்ணிக்கை ஒவ்வொரு அறிவுறுத்தலும் செயல்படுத்தப்படுகிறது. இந்த இரண்டு காரணிகளின் அடிப்படையில் தற்போது இரண்டு அறிவுறுத்தல்கள் உள்ளன. அவற்றில் முதன்மையானது காம்ப்ளக்ஸ் இன்ஸ்ட்ரக்ஷன் செட் கம்ப்யூட்டிங் (சிஐஎஸ்சி), மற்றொன்று குறைக்கப்பட்ட இன்ஸ்ட்ரக்ஷன் செட் கம்ப்யூட்டிங் (ஆர்ஐஎஸ்சி) ஆகும். ஆர்.ஐ.சி மற்றும் சி.ஐ.எஸ்.சி கட்டிடக்கலைக்கு இடையிலான வேறுபாட்டைப் புரிந்துகொள்ள இந்த கட்டிடக்கலை ஒவ்வொன்றையும் விரிவாக விவாதிப்போம்.

சிக்கலான வழிமுறை தொகுப்பு கணினி (CISC)

சி.ஐ.எஸ்.சி என்பது காம்ப்ளக்ஸ் இன்ஸ்ட்ரக்ஷன் செட் கம்ப்யூட்டிங். சி.ஐ.எஸ்.சியின் முக்கிய நோக்கம் ஒரு நிரல் செயல்படுத்தும் வழிமுறைகளின் எண்ணிக்கையைக் குறைப்பதாகும், இது முகவரி முறை, ஏற்றுதல் போன்ற பல எளிய வழிமுறைகளை இணைப்பதன் மூலமும் ஒரு சிக்கலான வழிமுறைகளை உருவாக்குவதன் மூலமும் செய்யப்படுகிறது. CISC அறிவுறுத்தல் எளிய வழிமுறை ஒரு தொடர் அத்துடன் இயக்க ஒன்றுக்கு மேற்பட்ட கடிகாரம் சுழற்சி எடுக்கும் என்று சில சிறப்பு வழிமுறைகளை கொண்டுள்ளது. சிஐஎஸ்சி அறிவுறுத்தல்கள் பதிவேடுகளின் தலையீடு இல்லாமல் நேரடியாக நினைவகத்தில் இயங்க முடியும், அதாவது மதிப்புகளை ஏற்றுவது மற்றும் நினைவகத்தின் தேவை (ரேம்) போன்ற சில அடிப்படை வழிமுறைகளின் தேவையை இது நீக்குகிறது. சி.ஐ.எஸ்.சி அறிவுறுத்தல்கள் மென்பொருளைக் காட்டிலும் வன்பொருளுக்கு அதிக முக்கியத்துவம் அளிக்கின்றன, அதாவது கம்பைலர்களில் சுமைகளை வைப்பதற்கு பதிலாக,வழிமுறைகளை டிகோட் செய்து செயல்படுத்த சிஐஎஸ்சி டிரான்சிஸ்டர்களை வன்பொருளாகப் பயன்படுத்துகிறது. இருப்பினும், அறிவுறுத்தல் சிக்கலானது மற்றும் பல படிகளைக் கொண்டிருப்பதால், அவை அதிக எண்ணிக்கையிலான கடிகார சுழற்சிகளில் செயல்படுத்தப்படுகின்றன.

புத்தகத்தைத் திறந்து 3 ^வது அத்தியாயத்தின் 2 ^வது பக்கத்தைப் படிக்கும்படி கூறப்படும் போது தொடர்புபடுத்த ஒரு எளிய ஒப்புமை. இந்த தொடர் நடவடிக்கைகளில், பக்கத்தை 3 ஆம் அத்தியாயத்திற்கு மாற்றுவதை விட உங்கள் பையில் இருந்து புத்தகத்தைக் கண்டுபிடிப்பது, பின்னர் அத்தியாயத்தின் 2 ^வது பக்கத்திற்குச் சென்று படிக்கத் தொடங்குவது போன்ற பல படிகளை நீங்கள் செய்கிறீர்கள். பக்கம் 44 (இது 3 ^வது அத்தியாயத்தின் 2 ^வது பக்க எண்) என்ற ஒற்றை அறிவுறுத்தலில் இணைந்தால் ஒரு படியின் தொடர், எங்களுக்கு ஒரு சிஐஎஸ்சி அறிவுறுத்தல் கிடைக்கிறது.

குறைக்கப்பட்ட வழிமுறை தொகுப்பு கணினி (RISC)

முதல் ஒருங்கிணைந்த சில்லு 1958 ஆம் ஆண்டில் ஜாக் கில்பியால் வடிவமைக்கப்பட்டது, இது ஒரு ஆஸிலேட்டராக இருந்தது, 1970 ஆம் ஆண்டில் முதல் வணிக நுண்செயலி இன்டெல்லிலிருந்து வெளிவந்தது. செயலிகளின் தொடக்கத்தில் சி.ஐ.எஸ்.சி இல்லை. ஆனால் கனரக கம்ப்யூட்டிங் கோரிக்கைகளுடன் சி.ஐ.எஸ்.சி கட்டமைப்பு மிகவும் சிக்கலானது மற்றும் கையாள கடினமாக இருந்தது. ஆர்.ஐ.எஸ்.சி எனப்படும் சி.ஐ.எஸ்.சி கட்டமைப்பின் மொத்த மறுவடிவமைப்பு ஐ.பி.எம்மில் இருந்து ஜான் கோக்கால் வெளிவந்தது. இவ்வாறு இரண்டு கட்டமைப்புகளுக்கு இடையில் வேறுபடுவதற்கு RISC மற்றும் CISC ஆகிய சொற்கள் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டன.

RISC என்பது குறைக்கப்பட்ட அறிவுறுத்தல் தொகுப்பு கணிப்பீட்டைக் குறிக்கிறது. RISC இன் முக்கிய நோக்கம் அறிவுறுத்தல்களின் அளவு மற்றும் செயல்பாட்டில் சீரான தன்மையை அறிமுகப்படுத்துவதாகும். சுழற்சிக்கு ஒரு அறிவுறுத்தலாக செயல்படுத்தக்கூடிய எளிய அறிவுறுத்தல் தொகுப்பை அறிமுகப்படுத்துவதன் மூலம் இது செய்யப்பட்டது, இது வெவ்வேறு வழிமுறைகளில் ஏற்றுதல் மற்றும் சேமித்தல் போன்ற சிக்கலான வழிமுறைகளை உடைப்பதன் மூலம் செய்யப்படுகிறது, அங்கு ஒவ்வொரு அறிவுறுத்தலும் இயக்க ஒரு கடிகார சுழற்சியை செயல்படுத்துகிறது. RISC கட்டிடக்கலை ஒரு ஒற்றை கடிகாரம் சுழற்சி முறையில் செயல்படுத்தப்படும்போதும் முடியும் அதே அளவு எளிய வழிமுறைகளை கொண்டுள்ளது. ஒவ்வொரு அறிவுறுத்தலையும் பதிவேட்டில் ஏற்றும்போது மதிப்புகளை வைத்திருக்க RISC அடிப்படையிலான இயந்திரங்களுக்கு CISC ஐ விட அதிக ரேம் தேவைப்படுகிறது. ஒரு சுழற்சிக்கு ஒற்றை அறிவுறுத்தலை செயல்படுத்துவது RISC அடிப்படையிலான இயந்திரங்களுக்கு குழாய் பதிப்பதன் நன்மையை அளிக்கிறது(பைப்லைனிங் என்பது முதல் அறிவுறுத்தல் செயல்படுத்தப்படுவதற்கு முன்பு அடுத்த வழிமுறை ஏற்றப்படும் செயல்முறையாகும், இது செயல்பாட்டின் செயல்திறனை அதிகரிக்கிறது). RISC கட்டமைப்பு வலியுறுத்துகிறது