Njohuri per Procesorin

Procesori eshte njesia qendrore e perpunimit te te dhenave CPU (Central Processing Unit). Te gjitha komponentet e tjere sherbejne si nje ure midis perdoruesit dhe procesorit, marrin te dhenat nga perdoruesi dhe ia dorzojne procesorit qe ti perpunoje.
Procesori i pare ne nje personal computer ishte Intel 8088. Gjeneracioni pasardhes i procesoreve Intel ishte 8086, 80286, 80486. Keta procesore ishin versione me te komplikuara te paraardhesve te tyre. Psh 8088 kishte nje frekuence prej 4,7 MHz ndersa 80486 arrinte deri ne 133 MHz. 8088 mund te trajtonte 8 bit te dhenash ne te njejten kohe ndersa 80486 32 bit.Gjenerata e fundit e procesoreve Intel eshte Pentium (gjenerata e peste).
Ne ******** e procesoreve Pentium perfshihen : Pentium MMX, Pentium Pro, Pentium II, Pentium III dhe Pentium IV.
Arkitektura e familjes Pentium eshte permiresuar ne menyre te ndjeshme ne lidhje me paraardhesin e tij 80486. Nje nga gjerat kryesore eshte se chipet e Pentium kane dy ALU, nderkohe qe 80486 ka vetem nje. Kjo ndryshim eshte bere per te realizuar perpunimin e dy bashkesi numrash njekohesisht. ALU (Arithmetic Logical Unit) eshte njesia qe ben perpunimin e gjithe te dhenave qe jane numra te plote. Si dhe 486 edhe pentium ka nje njesi te vecante per perpunimin e numrave me presje qe quhet FPU (Floating Point Unit). Nje diference tjeter me 486 eshte se pentium mund te marri 64 bit te dhena njekohesisht ndersa 486 sic e thame me lart mund te marri vetem 32. Per sa i perket memories chache 486 ka 8 Kb chache ndersa pentium II ka 2 MB. Memoria chache eshte nje memorie e integruar ne chip-in e procesorit dhe te dhenat midis chache dhe procesorit transportohen 2-3 here me shpejt sesa midis procesorit dhe memories qendrore. Memoria chache eshte projektuar per te lejuar ALU te punoje ne menyre pothuajse konstante (dmth pasi ka perpunuar nje te dhene te mos rri pa bere gje nderkohe qe pret te dhenen tjeter per tu perpunuar).
Idealja eshte qe ALU ti kete gati te gjitha te dhenat qe duhen perpunuar dmth mos te rri asnjehere inaktive. Nqs ndodh kjo gje atehere procesori ekzekuton nje instruksion ne nje cikel clock-u.
Sidoqofte potenciali maksimal i procesorit pentium nuk arrihet pothuajse asnjehere. Clock-u ose ora e procesorit eshte nje oshilator kuarci qe vibron me nje frekunce te caktuar kur ne te kalon rryma elektrike, keshtu qe gjate nje vibirimi leshohet nje signal elektrik, frekuenca me te cilen prodhohen keto sinjale elektrike eshte ajo qe quhet frekuenca e procesorit (1Hz = 1 vibracion ne sec).

Si behet mbledhja e dy numrave

Sic eshte thene dhe me pare informacioni i ne brendesi te kompjuterit paraqitet me ane te sistemit binar 0 , 1.
Supozojme se kemi oren e procesorit dhe nje tranzistor. Ora leshon nje sinjal elektrik dhe ky kalon tek tranzistori, me faktin qe ky i fundit lejon kalimin e ketij impulsi elektrik paraqesim 1, me te kunderten 0.
Sic eshte thene me tranzistoret pervec memorizimit te te dhenave mund dhe te bejme veprime logjike.
Veprimi me i thjeshte logjik qe mund te behet me nje tranzistor eshte veprimi i mohimit ose sic quhet ndryshe porta logjike NOT.
Kjo porte eshte e perbere nga nje tranzistor qe dy inputet i merr nga ora dhe nga nje tranzistor tjeter. Nqs nga tranzistori tjeter vjen rryme elektrike dmth tranzistori i inputit eshte i mbyllur (simboliziohet me 1) tranzistori i portes tone nuk e lejon korrentin e ores te kaloje ne te dmth eshte i hapur (simbolizohet me 0), keshtu qe ky tranzistor (porta NOT) nqs merr ne input 1 jep output 0.Ne rast te kundert kur nga tranzistori i input nuk kalon rryme atehere tranzistori i portes eshte i mbyllur, lejon kalimin e impulsit elektrik te leshuar nga ora keshtu qe simbolizon nje 1.
Atehere porta NOT kur merr input 1 nga tranzistori jep 0 kur merr 0 jep 1.
Te gjitha portat e tjera logjike jane kombinacione te nje numri te caktuar portash NOT.
Portat e tjera jane OR, AND, XOR, te gjitha keto porta marrin dy inpute nga dy tranzistore te ndryshem dhe japin nje output.

OR : inputi 00,10,01,11 jep respektivisht outputin 0,1,1,1
AND : inputi 00,10,01,11 jep respektivisht outputin 0,0,0,1
XOR : inputi 00,10,01,11 jep respektivisht outputin 0,1,1,0

Mbledhja e dy numrave binare njeshifrore behet me ane te nje strukture qe quhet Half Adder. ky eshte i perbere nga nje porte AND dhe nje porte XOR. Half Adder-i merr si input dy numrat binare njeshifrore qe duhet te mblidhen dhe jep si rezultat shumen e ketyre dy numrave . Input-in e marrin te dyja portat AND dhe XOR, output-i i portes AND eshte shifra e pare e rezultatit ndersa outputi i portes XOR eshte shifra e dyte.
Psh supozojme se si input ne Half Adder kemi 1 , 1 dhe si rezulatat Half Adder-i duhet te japi shumen e tyre.
Kur portes AND i vete inputi 1,1 jep si output 1 nderesa porta XOR jep si output 0 keshtu qe rezultati i Half Adder-it eshte 10 qe ne sistem numerimi me baze 10 korrespondon me numrin 2, qe eshte dhe shuma e dy numrave te marre ne input.
Per te bere shumen e dy numrave binare 2 shifrore Half Adder-i kombinohet me nje strukture tjeter portash logjike qe quhet Full Adder. Ky i fundit eshte i perbere nga dy Half Adder dhe nje porte logjike OR. Per te bere mbledhjet e numrave 3 shifrore kesaj strukture i shtohet dhe nje Full Adder dmth kemi nje Half Adder dhe dy Full Adder. Ne pergjithesi per te mbledhur dy numra n shifrore duhet nje Half Adder dhe n-1 Full Adder. Psh nje procesor 80386 perdor 32 Full-Adder.
Dihet qe me ane te mbledhejes mund te smulohen te gjitha veprimet e tjera matematike si zbritja, shumezimi, pjestimi etj.
Si rrjedhim ALU e procesorit mund te ekzekutoje te gjitha veprimet matematike dhe llogjike duke perdorur nje numer te caktuar tranzistoresh.

PROCESORI PENTIUM PRO

Ky procesor eshte i perbere nga dy pllaka sikici. Njera eshte CPU dhe tjetra memoria chache e nivelit te dyte. CPU ka 6-9 milione tranzistore ndersa meoria chache ka rreth 15,5 milione.Memoria chache ka nje kapacitet prej 512KB, ne procesoret e mepareshem si psh 486 memoria chache ishte e vendosur ne modherboard dhe ndersa ne kete rast eshte pjese e chipit te procesorit.
Si CPU dhe memoria chache i marrin te dhenat 64 bit njekohesisht. Pentium pro eshte projektuar ne menyre te tille qe te minimizoje kohen e nje cikli te ores. Te dhenat dhe instruksionet hyjne te pprocesori duke kaluar ne nje pjese te tij qe quhet BIU (Bus Interface Unit), ky i fundit i duplikon keto informacione dhe i dergon nje kopje chache te nivelit te dyte dhe kopjen tjeter dy chache te tjera qe jane brenda ne CPU qe quhen chache e nivelit te pare. Dimensioni i ketyre dy memorieve chache eshte 8-16 Kb. Njera prej ketyre memorieve permban instruksione (instruction chache) dhe tjetra te dhena qe duhen per te ekzekutuar keto instruksione (data chache). Nje perberes tjeter i CPU eshte FDU (fetch/decode unit) qe ka per detyre ndarjen e nje instruksioni kopmpleks ne instruksione me te thjeshta (mikroinstruksione) ne menyre qe te ekzekutohen me shpejt nga ALU/FPUe procesorit. Keto instruksione merren nga memoria Instruction Cache ku sic u tha me siper ndodhen instruksionet e programit qe do te ekzekutoje procesori. Nje komponent tjeter i CPU eshte dhe BTU (branch target buffer) qe dhe ky merr instruksionet qe ndodhen ne Instruktion Cache dhe i krahason ato me disa instruksione qe ndodhen ne nje buffer tjeter te integruar ne procesor, ku memorizohen instruksionet qe ka ekzekutuar procesori kohet e fundit. BTB kerkon ne vecanti nje lloj specifik instruksionesh qe quhen branch instructions. Keto jane instruksione qe perfaqesojne nje situate ne te cilen programi mund te ndjeki rruge te ndryshme ne ekzekutimin e tij. Dmth ne kete situate nuk ekzekutohet instruksioni i njepasnjeshem por nje instruksion tjeter. BTB ne baze te krahasimit qe i ben instruksioneve qe ndodhen ne buffer(ato qe ka ekzekutuar procesori kohet e fundit) ben nje parashkim si do te vazhdoje ekzekutimi i programit kur procesori eshte perpara nje instruksioni branching. Ky parashikim arrin nje ekzaktesi prej 90 %.
Sic u tha me siper instruksionet ndahen nga FDU ne mikroinstruksione, pas kesaj ato dergohen ne nje zone te procsorit e quajtur instruktion pool, ky eshte nje buffer qarkor ROB (reorder buffer), nga i cili dy ALU marrin mikroinstruksionet qe kane te bejne me numrat e plote ne radhen qe vendos BTU. Nqs mikroinstruksioni qe eshte kandidat per tu ekzekutuar i ka te gjitha te dhenat e nevojshme per t’u ekzekutuar ekzekutohet dhe rezultati memorizohet tek vete mikroinstruksioni. Ne rast te kundert kur instruksioni nuk i ka te gjitha te dhenat e nevojshme per t’u ekzekutuar keto te dhena kerkohen fillimisht te chache e nivelit te pare qe permban te dhena, nqs nuk gjenden kerkohet tek chache i nivelit te dyte nq s dhe atje nuk ka kerkohen ne memorien qendrore RAM. Nderkohe qe kerkohen keto te dhena ALU –ja nuk rri inaktive po tenton te ekzekutoje mikroinstruksionin tjeter qe i ka te dhenat qe i duhen per tu ekzekutuar. Kur gjendet ne fund te buffer-it ALU kontrollon nese kane arritur te dhenat qe i duheshin mikroinstruksionit qe u la ne pritje, nqs po e ekzekuton.
Nqs nje instruksion perfshin numra me presje ALU ia kalojne kete proces nje njesie tjeter qe quhet FPU (Floating Point Unit).
Nje njesi tjeter qe quhet njesia e transportimit (retirement unit) kontrollon ne menyre konstante bufferin ROB ne kerkim te mikroinstruksioneve qe jane ekzekutuar dhe dergon rezultatin e ketyre mikroinstruksioneve ne nje buffer tjeter memorizimi qe i dergon ne RAM.

NJESIA MMX
Ne pjesen me te madhe te chipeve Pentium eshte integruar nje njesi e quajtur MMX ne gjendje rrise shpejtesine e perpunimit te te dhenave multimediale per elementet grafike. Kur nje program i kerkon procesorit te ekzekutoje disa tipe instruksionesh qe perfshijne grafiken ,audion dhe videon, keto kerkesa ne te vertete i behen njesise MMX qe permban 57 instruksione te specializuara per ekzekutimin operacione qe perseriten shpesh tipike te komponenteve multimediale. Procesi qe zhvillon njesia MMX perkufizohet si SIMD (Single Instruction Multiple Data).
Instruksionet e programeve multimediale perseriten shpesh gjate nje programi por me te dhena te ndryshme, keshtu qe MMX permban instruksionet korespondente por keto instruksione jane ne gjendje te bejne te njejtin veprim per nje grup te dhenash.
Psh MMX perdor per memorizimin e te dhenave regjistrat e njesise FPU qe jane 80 bit dhe perdor vetem 64 prej tyre, keshtu qe ne te mund te futen njekohesisht 4 te dhena te ndryshme multimediale (kjo sepse nje e dhene mutimediale eshte 1 byte = 8 bit), dhe nje instruksion i vetem MMX transformon te kater keto te dhena njekohesisht duke i kthyer ne rezultate. Instruksionet MMX jane te thjeshta dhe ekzekutohen shpejt nga procesori (ne nje cikel ore).

PENTIUM 4

Pentium 4 eshte versioni i fundit deri tani i familjes Pentium te Intel-it. Chip-i i pentium 4 perfshin ne brendesine e tij 42 milione tranzistore. Si pentium te tjere perdor nje FDU per ndarejen e instruksioneve ne mikroinstruksione. Ka nje memorie chache perpara FDU prej 12 KB, kjo memorie sherben per memorizimin e menyres se ndarjes ne mikroinstruksione te instruksioneve, keto te dhena i merr nga FDU. Te gjitha instruksionet qe duhen ndare ne mikroinstruksione kalojne nga kjo memorie para se te kalojne tek FDU, ketu behet nje krahasim me instruksionet qe ka memoria chache dhe instuksionit qe duhet te kaloje tek FDU. Nqs nuk ka nje korrespondent (dmth nje instruksion te njejte me te ne memorien chache) atehere instruksioni kalon ne FDU, nqs ka nje korrespondence atehere mikroinstruksionet kerrespondente kalojne
direkt ne instruction pool per t’u ekzekutuar. Pentium 4 ka 144 instruksione SIMD ne krahasim me 57 te pentium pro qe u tha me lart ne lidhje me njesine MMX. Shume nga keto instruksione per te rritur shpejtesine e fluksin audio dhe video ne internet. Restoja e funksioneve eshte pothuajse e njejte me procesoret e tjere te familjes pentium.

PROCESORI AMD ATHLON

Procesori Amd Athlon ose sic quhet ndryshe K7 ka nje memorie chache te nivelit te dyte 256 KB dhe 37 milione tranzistore, eshte i vetmi procesor per PC ne gjendje te rivalizoje procesorin Pentium te Intelit.
Athlon ka nje memorie chache te nivelit te pare 128 KB e ndare ne 64 KB per te dhenat dhe 64 KB per instruksionet. Si dhe pentium Athlon perdor nje FDU per te cpezuar instruksionet, por ne ndryshim me pentium i ndan instruksionet ne MacroInstruksione nga 1 deri ne 15 byte keshtu qe procesori mund te perpunoje blloqe me te medha instruksionesh. Pasi jane konvertuar instruksionet ne Makroinstruksione, keto te fundit dergohen ne ICU(Instruction Controller Unit) qe eshte korrespondenti i ROB te pentium. Kjo njesi si tek procesori pentium ben kontrollin e ekzekutimit dhe dergimin e gjithe MacroInstruksioneve. MakroInstruksionet dergohen nepermjet 9 kanaleve ne 3 njesi ekzekutimi te ndryshme ne baze te llojit te tyr. Macroinstruksionet qe kane te bejne me llogaritjen e adresave ne mememorien qendrore ekzekutohen ne nje njesi te vecante. Makroinstruksionet qe kane te bejne me llogari numrash te plote dergohen ne nje njesi tjeter qe permban ALU, dhe makroinstruksionet qe permbajne instruksione multimediale ose llogartje per numrat me presje dergohen ne nje njesi tjeter qe quhet FPU e nderduar me nje teknologji qe quhet 3D Now. Kjo teknologji ka dyfyshuar numrin e instruksioneve multimediale ne lidhje me paraardhsin e K7 qe quhet K6. Pasi ekzekutohen instruksionet kalojne te nje njesi qe quhet LSQU (Load /Store Queue Unit ) dhe ne memorien chache te nivelit te pare ku memorizohen te dhenat dhe mbahen aty derisa njesia e interface-it me bus-in eshte gati per ti kaluar keto te dhena sistemit.