වොන් න්‍යුමාන් ආකෘතිය සහ සෙවුම් ඉෂ්ට චක්‍රය

 

2.3 පරිගණක සැලසුමෙහි පරිණාමය

සාමාන්‍ය පුද්ගල පරිගණකයක් සැලකු විට එහි ආදාන ඒකකයක්, ප්‍රතිදාන ඒකකයක්, සැකසුම් ඒකකයක් ,ප්‍රධාන මතකය හා ආචයනය යන මුලික කොටස් අන්තර්ගත වේ. මෙම කොටස් ඇතුලත් පරිගණක සැලසුම මුලින්ම ඉදිරිපත් කළේ 1946 දී ජෝන් වොන් නියුමාන් විසිනි. (EDVAC පරිගණකය මඟිනි.)

 වොන් නියුමාන් ආකෘතිය

වොන් නියුමාන් ආකෘතිය යටතේ පරිගණකය සැලසුම් කිරීම හා ගොඩනැංවීම හා ප්‍රධාන කරුණු තුනක් මත රඳා පවතී. එනම්,

1.            පරිගණකය උප පද්ධතීන් 4 කින් සමන්විත වන බව. එනම්,

i.        පාලන ඒකකය (CU)                                   

ii.      ගණිතමය හා තර්කන ඒකකය (ALU)

iii.    මතකය (Memory)

iv.   ආදාන ප්‍රතිදාන පද්ධති (Input/Output)

2.            පරිගණකය ක්‍රියාත්මක වන කාලය තුළ වැඩසටහන මතකයේ ගබඩා කර ඇති බව. (ගබඩා කල/ආචිත ක්‍රමලේඛ සංකල්පය)

3.            එම වැඩ සටහනේ උපදෙස් අනුක්‍රමිකව ක්‍රියාත්මක වන බව. (සෙවුම් ඉෂ්ඨ චක්‍රය)

 වොන් නියුමාන් ආකෘතියට අනුව පරිගණකය උප පද්ධතීන් හතරකින් සමන්විත වේ.

පාලන ඒකකය

පරිගණකයක සියලු දෘඩාංග හා මෘදුකාංග වල ක්‍රියාකාරීත්වය පාලනය කරන්නේ මෙමඟිනි. පාලන ඒකකය මඟින්,

 1.      ප්‍රධාන මතකයේ සිට සැකසීම සඳහා දත්ත හා උපදෙස් සකසනය වෙතට ගෙන ඒම.

         2.      එම උපදෙස් විකේතනය කිරීම. එනම් දත්ත වලින් උපදෙස් වෙන් කිරීම.

 3.      දත්ත හා උපදෙස් සැකසීම සඳහා ALU වෙත යොමු කිරීම සිදු කරයි.

ගණිතමය හා තර්කන ඒකකය

I.       සියලුම ආකාරයේ ගණිතමය කටයුතු  (+ , - , *, / ) සිදු කරයි.

II.           දත්ත සන්සන්දනය කිරීම ( > ,  < ,  <=  ,  >= ,  =) සිදු කරයි.

 මතකය

මතකය නිශ්චිත ප්‍රමාණයකින් යුත් මතක කෝෂ/සෛල රාශියකින් සමන්විත වේ. සෑම මතක කෝෂයක් සඳහාම නිශ්චිත වු මතක යොමුවක් (Memory Address) (ලිපිනයක්) පවතී. මතකයට ප්‍රවේශ වන විට එම මතක යොමු හරහා සම්බන්ධ විය යුතුය. මතක කෝෂයක ප්‍රමාණය බිටු 8, බිටු 16, 32, 64 ආදී වශයෙන් වෙනස් විය හැක. පරිගණකය ක්‍රියාත්මක වන විට දත්ත හා උපදෙස් මෙම මතක කෝෂ වල ගබඩා වේ.

 

     වොන් නියුමාන් ආකෘතියට අනුව මතකයේ ගබඩා කර ඇති වැඩසටහනේ උපදෙස් අනුපිළිවෙලින් ක්‍රියාත්මක වේ. මෙම ක්‍රියාවලිය සෙවුම් ඉෂ්ඨ චක්‍රය මඟින් විස්තර කර ඇත.

සෙවුම් ඉෂ්ඨ චක්‍රය

ජෝන් වොන් නියුමාන් විසින් ගබඩා කල ක්‍රමලේඛ පිළිබඳ සංකල්පය ඉදිරිපත් කරන ලදි. මුල් කාලීන පරිගණක වල දත්ත සහ උපදෙස් වෙන් වශයෙන් වු මතක ස්ථාන වල ගබඩා කරන ලදි. පසුව වොන් නියුමාන් විසින් දත්ත සහ උපදෙස් එකම මතකයක ගබඩා කලහැකි බව මෙන්ම සකසනය මඟින් උපදෙස් ක්‍රියාත්මක කිරීමේ දී සෙවුම් ඉෂ්ඨ චක්‍රයට අනුව ක්‍රියාත්මක වන බවත් සොයා ගන්නා ලදි.

සෙවුම් ඉෂ්ඨ චක්‍රය පියවර කිහිපයකින් සමන්විතය.

1.      ප්‍රධාන මතකයේ සිට දත්ත සහ උපදෙස් ගෙන ඒම.

2.      ඊළඟට ක්‍රියාත්මක විය යුතු උපදෙස් අඩංගු මතක ලිපිනය PC තුළට ප්‍රවේශ කරයි.

3.      උපදෙස් විකේතනය කිරීම. එනම් දත්ත වලින් උපදෙස් වෙන් කිරීම සිදු කරයි.

4.      උපදෙස් ක්‍රියාත්මක කරයි.

5.      ප්‍රතිඵලය මතකයේ ලිවීම සිදු කරයි.

 

  

  මෙම ක්‍රියාවලියේ දී ප්‍රධාන වශයෙන් රෙජිස්තර වර්ග 4 ක් අවශ්‍ය වේ

1.      MBR (Memory Buffer)

ප්‍රධාන මතකයේ සිට රැගෙන එන ලද දත්ත රඳවා තබා ගනී.

2.      MAR මතක යොමු රෙජිස්තරය (Memory Address)

මතකයට දත්ත ලිවීම ( ඇතුලත් කිරීම) සහ මතකයේ දත්ත කියවීම සඳහා අදාල මතක ස්ථාන වල ලිපින තාවකාලිකව රඳවා තබා ගනී.

3.      PC ක්‍රමලේඛ ගණකය (Programme Counter)

ඊළඟට ක්‍රියාත්මක විය යුතු උපදෙස් අඩංගු මතක ස්ථානයේ ලිපිනය රඳවා තබා ගනි.

4.      Instruction Register (IR)

PC හි ගබඩා කර ඇති මතක ලිපිනයේ අඩංගු උපදෙස් රැගෙන IR හි රඳවා තබා ගනී. ඉන්පසු පරිගණකය එම උපදෙස් ක්‍රියාත්මක කරයි.

 සෙවුම් අදියර

පියවර 2 කි.

1.           ප්‍රධාන මතකයෙන් උපදෙස් ගෙන ඒම.

2.            උපදෙස් විකේතනය කිරීම.        මෙම පියවර 2 පාලන ඒකකය මගින් සිදුකරයි.

 ඉෂ්ඨ අදියර

1.       උපදෙස් ක්‍රියාත්මක කිරීම.   ALU මඟින් සිදු කරයි.

ප්‍රධාන මතකයේ ඇති සියලු උපදෙස් අවසන් වන තුරු මෙම ක්‍රියාවලිය නොකඩවා සිදුවේ.

 

මධ්‍යම සැකසුම් ඒකකයේ ක්‍රියාකාරී වේගය (සටිකා වේගය Clock Speed)

පරිගණකයක කාර්යබද්ධතාව කෙරෙහි බලපාන සාධක 2 කි.

1.      සකසනයේ සටිකා වේගය හෙවත් හෝරා ස්පන්ද වේගය (Clock Speed)

එනම් ඒකක කාලයක දී / හෝ තත්පරයක දී ක්‍රියාත්මක කරන උපදෙස් සංඛ්‍යාව වේ. මෙය MHz හෝ GHz වලින් මනිනු ලැබේ.

2.      වදනක/පදයක ප්‍රමාණය (Word Size)

එනම් වරකට / එක් උපදෙසක දී /එක් ඝටිකා චක්‍රයකදී සැකසිය හැකි බිටු සංඛ්‍යාව. මෙය මනින ඒකකය බිටු වේ. සකසනයට එකවර සැකසිය හැකි බිටු ප්‍රමාණය යන්නෙහි අර්ථය රෙජිස්තරයක ප්‍රමාණය වේ. එනම් 16 bit processor, 32 bit processor යන්නෙහි අර්ථය සකසනය තුළ ඇති රෙජිස්තරයක ප්‍රමාණය වේ

 මධ්‍යම සැකසුම් ඒකකයේ වේගය කෙරෙහි බලපාන සාධක

1.            ට්‍රාන්සිස්ටර් සංඛ්‍යාව

වැඩි වන විට සකසනයේ වේගය වැඩිවේ.

 

2.            රෙජිස්තරයක ප්‍රමාණය හා රෙජිස්තර සංඛ්‍යාව

 

3.            සංචිත මතක ධාරිතාව

4.            සකසනයේ සටිකා වේගය

 බසය / පථය

පරිගණකය තුළ විද්‍යුත් සංඥා එහා මෙහා ගෙන යන මාර්ග වේ .ප්‍රධාන වර්ග 3 කි.

1.      දත්ත බසය (Data bus)

විද්‍යුත් සංඥා ලෙස දත්ත රැගෙන යන මාර්ග.

 2.      යොමු බසය (Address bus)

මතක ලිපින රැගෙන යන මාර්ග.

3.      පාලන බසය (Control bus)

      පාලන ඒකකයේ සිට පාලන සංඥා රැගෙන යන මාර්ග.