ریسک اور سسک ایمبیڈڈ فن تعمیر کے مابین فرق

ایمبیڈڈ سسٹم مارکیٹ میں دستیاب زیادہ تر الیکٹرانک مصنوعات کا قلب اور بنیادی عنصر ہے۔ یہ انجینئرنگ کا نفاذ ہے جس میں ہارڈ ویئر سافٹ ویئر سے ملتا ہے۔ ہم سرایت شدہ نظاموں کی دنیا سے گھرا ہوا ہے ، بائیو میٹرک ڈور لاکس ، ہوائی جہاز ، کاریں ، پیس میکر وغیرہ میں منی کمپیوٹر موجود ہیں۔

ہمارا جسم کس طرح کام کررہا ہے ، اعصابی نظام ، دماغ اور ملٹی ٹاسک کی قابلیت کے بارے میں کبھی سوچا ہے۔ اگر آپ ان تمام افعال کو یکجا کرتے ہیں تو ، آپ کو حیاتیاتی سرایت والے نظام کی کھردری تصویر ملے گی۔ ہمارا دماغ اپنے کام کی پیچیدہ تفصیل کو چھپا دیتا ہے جو اس کے اندر ہوتا ہے لیکن پھر بھی ہمیں زیادہ سے زیادہ صلاحیتوں پر قابو پانے کی اجازت دیتا ہے۔ اسی پیچیدگی سرایت شدہ نظاموں میں استعمال ہونے والے پروسیسر یا کنٹرولر کے لئے بھی ہے۔ وہ پیچیدہ تفصیلات چھپاتے ہیں اور ہمیں کام کرنے کے لئے ایک اعلی سطحی انٹرفیس فراہم کرتے ہیں۔ خلاصہ کی سطح کے ل one ، کوئی یہ بتا سکتا ہے کہ کس طرح ایک اعلی سطحی پروگرامنگ زبان میں دو نمبر شامل کرنے کا کوڈ چپس ہینڈل بٹس میں اندراجات کا سبب بنتا ہے اور صارف کو آؤٹ پٹ دیتا ہے۔

پروسیسر فن تعمیرات

سنٹرل پروسیسنگ یونٹ ، مائکرو پروسیسر اور مائکروکنٹرولر دونوں کا حوالہ دیتے ہوئے ، کنٹرول یونٹ (سی یو) اور ریاضیاتی منطقی یونٹ (اے ایل یو) کی مدد سے مخصوص کام انجام دیتا ہے ۔ جیسا کہ رام سے ہدایات موصول ہوتی ہیں ، سی پی یو متغیرات پیدا کرکے اور ان کو اقدار اور یادداشت تفویض کرکے اپنے دو مددگار یونٹوں کی مدد سے کام کرتا ہے۔ یہ جاننا واقعی اہم ہے کہ سی پی یو اپنے فن تعمیر کی مدد سے یہ ساری کارروائی کیسے انجام دیتا ہے۔ اگر آپ یہ جاننا چاہتے ہیں کہ مائکرو قابو پانے والا کس طرح کام کرتا ہے تو ، آپ مائکروکانٹرولر مضمون کے اس بنیادی کو پڑھ سکتے ہیں۔

ہر سی پی یو کے پاس پروگرام اور ڈیٹا کو اسٹور کرنے کے لئے اس کے ساتھ وابستہ میموری ہوتا ہے۔ آؤٹ پٹ حاصل کرنے کے لئے پروگرام اور ڈیٹا سی پی یو کے ساتھ مل کر کام کرتے ہیں۔ پروگرام ہدایات فراہم کرتا ہے جبکہ اعداد و شمار پر کام کرنے کی معلومات مہیا کرتی ہے۔ پروگرام تک رسائی حاصل کرنے اور ڈیٹا سی پی یو میں بسوں کا استعمال ہوتا ہے ، یہ بسیں تاروں کی ہوتی ہیں ، زیادہ واضح طور پر یہ تار کے نشانات ہیں جیسا کہ آپ نے طباعت شدہ سرکٹ بورڈز پر دیکھا ہوگا۔ ان برسوں کے دوران مائکروکونٹرولرز اور مائکرو پروسیسرز مختلف فن تعمیرات کو اپناتے ہوئے تیار ہوئے ہیں ، درخواست یا ڈیزائن کی ضروریات کی بنا پر مائکروکونٹرولر کا انتخاب اس میں استعمال ہونے والے فن تعمیر کی نوعیت سے متاثر ہوتا ہے۔ آئیے مشہور فن تعمیرات پر ایک نظر ڈالتے ہیں۔

وان نیومن / پرنسٹن فن تعمیر

جس طرح سے سی پی یو پروگرام اور اعداد و شمار تک رسائی حاصل کرتا ہے ، سی پی یو کے فن تعمیر کے بارے میں بتاتا ہے۔ اس سے قبل ایک بس کو پروگرام اور ڈیٹا تک رسائی حاصل کرنے کے لئے استعمال کیا جاتا تھا۔ اس طرح کے فن تعمیر کو وان نیومان آرکیٹیکچر یا زیادہ آسانی سے پرنسٹن آرکیٹیکچر کے نام سے جانا جاتا ہے ۔ کوڈ اور اعداد و شمار حاصل کرنے کے لئے ایک ہی بس کا مطلب ہے ، وہ ایک دوسرے کے راستے میں آتے ہیں اور سی پی یو کی پروسیسنگ کی رفتار کو کم کرتے ہیں کیونکہ ہر ایک کو دوسرے کو بازیافت ختم کرنے کا انتظار کرنا پڑتا ہے۔ اس حد کو وان نیومن کی رکاوٹ والی حالت کے طور پر بھی جانا جاتا ہے ۔

ہارورڈ فن تعمیر

اس عمل کو تیز کرنے کے لئے ہارورڈ آرکیٹیکچر کی تجویز پیش کی گئی تھی۔ اس فن تعمیر میں ڈیٹا اور پروگرام کے لئے ایک الگ ڈیٹا بسیں موجود ہیں۔ تو اس کا مطلب یہ ہے کہ اس فن تعمیر نے چار بسوں کے استعمال کی تجویز پیش کی

1. ڈیٹا بس کا ایک سیٹ جو ڈیٹا کو CPU میں اور باہر لے کر جاتا ہے۔
2. ڈیٹا تک رسائی کے ل address ایڈریس بس کا ایک سیٹ۔
3. سی پی یو میں کوڈ لے جانے کے ل data ڈیٹا بس کا ایک سیٹ۔
4. کوڈ تک رسائی کے لئے ایک ایڈریس بس۔

علیحدہ ایڈریس بس اور ڈیٹا بس کے استعمال کا مطلب سی پی یو کے لئے کم عمل درآمد کا وقت ہے لیکن یہ فن تعمیر کو ڈیزائن کرنے میں پیچیدگی کی قیمت پر آتا ہے ۔ وان نیومان فن تعمیر کو تھوڑا سا سست لگتا ہے لیکن اسے اس کے سادہ ڈیزائن کا فائدہ ہے۔

ہارورڈ فن تعمیر کو عملی جامہ پہنانا بہت آسان ہے جب سی پی یو اور میموری یونٹ ایک ہی جگہ کا اشتراک کرتے ہیں یا رام اور ROM پروسیسنگ یونٹ کے ساتھ انبلٹ (آن چپ) ہوتے ہیں ، جیسے مائکروکونٹرولر میں جہاں فاصلے مائکرون اور ملی میٹر میں ہوتے ہیں۔ تاہم ، اسی فن تعمیر کو عملی جامہ پہنانا مشکل ہے جہاں کوڈ کی حامل میموری پروسیسنگ یونٹ سے بیرونی ہوتی ہے جیسے x86 IBM PC's میں ۔ مدر بورڈ پر موجود ڈیٹا اور پتے دونوں کے لئے الگ الگ تار کے نشانات کا ایک مجموعہ بورڈ کو پیچیدہ اور مہنگا بنا دے گا۔ آئیے اسے ایک پروسیسر کی مثال سے سمجھیں۔

وان نیومن فن تعمیر کے نفاذ کے لئے 64 بٹ ڈیٹا بس اور 32 بٹ ایڈریس بس والے ایک پروسیسر کو لگ بھگ 100 بسوں (ڈیٹا اور ایڈریس بس کے لئے 96 اور کنٹرول سگنلز کے لئے کچھ دیگر) کی ضرورت ہوگی۔ ہارورڈ فن تعمیر کے ساتھ اگر اسی ڈھانچے کو عملی جامہ پہنایا جائے تو پروسیسر سے نکلنے والی بڑی تعداد میں پنوں کے ساتھ لگ بھگ 200 کے دوگنا نشان لگنے پڑیں گے۔ یہ اسی وجہ سے ہے کہ ہم پی سی اور ورک سٹیشنوں کے لئے خالص ہارورڈ فن تعمیر کو نہیں دیکھتے ہیں۔ اس کے بجائے ، ہارورڈ میں ایک ترمیم شدہ ترمیم کا استعمال کیا گیا ہے جس میں سی پی یو کیش میموری کے ساتھ میموری کی تنظیمی ڈھانچہ کا استعمال پروگرام اور ڈیٹا کو الگ کرنے کے لئے کیا جاتا ہے۔ میموری درجہ بندی عمل کے جوابی وقت کے درجات کی بنیاد پر اسٹوریج کو الگ کردیتا ہے۔

انسٹرکشن سیٹ آرکیٹیکچر

چونکہ پروگرام (کوڈ) کو سسٹم (رام) کی میموری میں لادا جاتا ہے جس میں یہ ڈی پی پر عمل کرنے کے ل the سی پی یو (مائکرو پروسیسر اور مائکروکنٹرولر دونوں کا حوالہ دیتے ہوئے) لے کر آتا ہے ، یہ اسی طرح کی بات ہے جیسا کہ ہم ہدایات دیتے ہیں جب ہم کتے کو تربیت دیتے ہیں کچھ اقدامات اور احکام۔ چونکہ ان ہدایات پر عمل کیا جاتا ہے بعض ٹرانجسٹروں کو ایک منطق کی سطح سے دوسرے مقام پر جانا ہوتا ہے۔ لہذا بنیادی طور پر ہدایات کی مدد سے ہی انسانی پروگرامر پروسیسر کے ساتھ بات چیت کرتا ہے۔ ہر سی پی یو کا اپنا انسٹرکشن سیٹ ہوتا ہے ، اس کے فن تعمیر اور صلاحیتوں پر مبنی ہدایات کا ایک مجموعہ۔

سی پی یو ان ہدایات کو 0 اور 1 کے امتزاج میں سمجھتا ہے جنہیں اوپکوڈ بھی کہا جاتا ہے ۔ ہیومن پروگرامر کے ل 0 ، CPU کے ساتھ وابستہ ہر ہدایت کے لئے 0 اور 1 کے مجموعے کو یاد رکھنا واقعی مشکل ہے۔ ہیومن پروگرامر کی ملازمت کو آسان رکھنے کے ل we ، ہمیں ان ہدایات کا اعلی سطحی انٹرفیس فراہم کیا جاتا ہے اور تالیف کنندہ اس کو اس کی کارروائی کے لئے 0 اور 1 کی شکل میں تبدیل کرتا ہے۔ ہر سی پی یو کے انسٹرکشن سیٹ میں بھی ، اس میں محدود تعداد میں ہدایات موجود ہیں جو وہ سمجھ سکتے ہیں۔

سی پی یو کی کارکردگی

آپ نے سی پی یو کی کارکردگی سے متعلق سی پی یو کی اصطلاح گھڑی کی شرح سنی ہوگی۔ سی پی یو کے عام طور پر میگا ہرٹز (میگا ہرٹز) یا گیگا ہرٹز (گیگا ہرٹز) میں گھڑی کی شرح ہوتی ہے جیسے 25 گیگا ہرٹز گھڑی کی شرح۔ گھڑی کی شرح سے وابستہ نمبر بتاتا ہے کہ سی پی یو کے اندر گھڑی کتنی دفعہ چکر میں فی سیکنڈ ٹکتی ہے۔ گھڑی کی شرح کی عملیت کو اس حقیقت سے سمجھا جاسکتا ہے کہ ہدایات سی پی یو کے گھڑی سائیکلوں کی بنیاد پر انجام دی جاتی ہیں جو سی پی یو ایک وقت میں چل سکتے پروگراموں کی تعداد کے متناسب ہے۔

CPU کی کارکردگی کے پروگرام میں لکھا ہے کہ ہدایات، مزید ہدایات، ان کو انجام دینے کے لئے مزید وقت CPU کی طرف سے اٹھائے والوں کی تعداد پر منحصر ہے. یہ گھڑی کے چکروں کی تعداد پر بھی منحصر ہے جس میں ہر ہدایت کو عمل میں لایا جاتا ہے ، کچھ ہدایات کو دوسروں کے مقابلے میں زیادہ گھڑی کے چکروں کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ وہ سی پی یو کی کارکردگی سے پیچھے رہ جائیں۔ ایک پروگرام میں ہدایات اور ہر ہدایت کو انجام دینے کے لئے درکار سائیکلیں ایک دوسرے کے متضاد متناسب ہیں۔ ایک کو تبدیل کرنے سے دوسرے پر اثر پڑے گا۔ یہ وہ مقام ہے جہاں سی پی یو انڈسٹری تقسیم ہے۔

آر آئ ایس سی اور سی آئ ایس سی انسٹرکشن سیٹ آرکیٹیکچر

جیسا کہ کسی پروگرام کے نفاذ کے اوپر اور سی پی یو کی کارکردگی کا انحصار کسی پروگرام میں ان ہدایات کی تعداد پر ہوتا ہے جس میں ہدایات سیٹ کے ایک حصے کے طور پر مخصوص سی پی یو کو تجویز کی جاتی ہیں اور دوسرا عنصر گھڑی کے چکروں کی تعداد ہے جس میں ہر ہدایت پر عمل کیا جاتا ہے۔ ان دو عوامل کی بنا پر فی الحال دو انسٹرکشن سیٹ دستیاب ہیں۔ جس میں ابتدائی طور پر کمپلیکس انسٹرکشن سیٹ کمپیوٹنگ (سی آئی ایس سی) ہے جبکہ دوسرا ایک کم ہوا انسٹرکشن سیٹ کمپیوٹنگ (آر آئی ایس سی) ہے۔ آئیے آر آئی سی اور سی آئی ایس سی آرکیٹیکچر کے مابین فرق کو سمجھنے کے لئے ان فن تعمیر میں سے ہر ایک پر تفصیل سے تبادلہ خیال کریں ۔

کمپلیکس انسٹرکشن سیٹ کمپیوٹنگ (CISC)

سی آئی ایس سی کا مطلب ہے کمپلیکس انسٹرکشن سیٹ کمپیوٹنگ۔ سی آئی ایس سی کا بنیادی مقصد یہ ہے کہ کسی پروگرام کی ہدایتوں کی تعداد کو کم کرنا ہے ، یہ بہت سادہ ہدایات جیسے ایڈریس موڈ ، لوڈنگ ، وغیرہ کو یکجا کرکے اور ایک ہی پیچیدہ ہدایت کو تشکیل دینا ہے۔ CISC ہدایات سادہ ہدایات کا ایک سلسلہ کے طور پر اچھی طرح سے کے طور پر عمل کرنے کے ایک سے زیادہ گھڑی سائیکل لیتا ہے کہ کچھ خاص ہدایات بھی شامل ہے. سی آئی ایس سی کی ہدایات بغیر رجسٹروں کی مداخلت کے میموری پر براہ راست کام کرسکتی ہیں جس کا مطلب ہے کہ اس سے کچھ بنیادی ہدایات کی ضرورت جیسے اقدار کی لوڈنگ اور میموری (رام) کی ضرورت کو ختم کیا جاتا ہے۔ سی آئی ایس سی کی ہدایات سافٹ ویئر کے مقابلے میں ہارڈ ویئر پر زیادہ زور دیتے ہیں ، جس کا مطلب ہے کہ بوجھ مرتب کرنے والوں پر ڈالنے کے بجائے ،ہدایات کو ڈی کوڈ کرنے اور ان پر عمل درآمد کرنے کے لئے سی آئی ایس سی ٹرانجسٹروں کو ہارڈ ویئر کے طور پر استعمال کرتا ہے۔ تاہم ، چونکہ ہدایات پیچیدہ ہے اور متعدد مراحل کی تشکیل کرتی ہے ، لہذا انھیں زیادہ سے زیادہ گھڑی کے چکروں میں پھانسی دی جاتی ہے۔

آپ کی کتاب کو کھولیں اور 3 کو پڑھنے کے لئے بتایا گیا ہے جب منسلک کرنے کی ایک سادہ قیاس ہے ^RD باب کے 2 ^ND صفحہ. سرگرمیوں کی اس سیریز میں، آپ کو باب سے 3 صفحہ shuffling اور پھر 2 میں جانے کی نسبت اپنے بیگ سے کتاب تلاش کرنے کی طرح ایک سے زیادہ اقدامات کرنا ^ND باب کے صفحے پر جائیں اور پھر پڑھنا شروع. صفحہ 44 (2 ہے جو پڑھنے کا ایک ایک ہدایات میں مشترکہ اگر ایک قدم کا سلسلہ ^ND 3 صفحہ نمبر ^RD باب) ہے، ہم ایک CISC ہدایات حاصل کریں.

گھٹا ہوا انسٹرکشن سیٹ کمپیوٹنگ (RISC)

پہلی انٹیگریٹڈ چپ 1958 میں جیک کیلبی نے ڈیزائن کی تھی جو ایک آوسیلیٹر تھا اور 1970 میں انٹیل سے پہلا کمرشل مائکرو پروسیسر نکلا تھا۔ اگرچہ پروسیسرز کے آغاز میں سی آئی ایس سی نہیں تھا۔ لیکن کمپیوٹنگ کی بھاری مانگوں کے ساتھ ہی CISC فن تعمیر بہت پیچیدہ اور سنبھالنا مشکل ہوتا جارہا تھا۔ RISC کے نام سے جانا جاتا CISC فن تعمیر کی کل نئی شکل جان کوک کے ذریعہ آئی بی ایم سے نکلی ۔ اس طرح دونوں فن تعمیر کے مابین فرق کرنے کے لئے RISC اور CISC کی اصطلاحات متعارف کروائی گئیں۔

RISC کم انسٹرکشن سیٹ کمپیوٹنگ کا مطلب ہے۔ RISC کا بنیادی مقصد ہدایات کے سائز اور نفاذ میں یکسانیت متعارف کرانا تھا ۔ یہ ایک آسان انسٹرکشن سیٹ متعارف کرانے کے ذریعے کیا گیا تھا جو ایک سائیکل کے مطابق ایک انسٹرکشن کے طور پر سرانجام دیا جاسکتا ہے ، یہ پیچیدہ ہدایات کو توڑنے کے ذریعے کیا جاتا ہے جیسے مختلف ہدایات میں بوجھ ڈالنا اور اسٹور کرنا ، جہاں ہر ایک انسٹرکشن تقریبا approximately ایک گھڑی کا چکر لگانے میں انجام دیتی ہے۔ RISC فن تعمیر پر ایک ہی سائز کے ایک واحد گھڑی سائیکل میں قتل کیا جا سکتا ہے جس کا سادہ ہدایات بھی شامل ہے. RISC پر مبنی مشینوں کو اقدار کو برقرار رکھنے کے لئے CISC سے زیادہ رام کی ضرورت ہوتی ہے کیونکہ یہ ہر ہدایات کو رجسٹروں میں لادیتی ہے۔ فی سائیکل واحد ہدایت پر عمل درآمد سے RISC پر مبنی مشینوں کو پائپ لائننگ کا فائدہ ہوتا ہے(پائیلیننگ وہ عمل ہے جس میں پہلی ہدایت پر عملدرآمد سے قبل اگلی ہدایت بھری ہوئی ہوتی ہے ، اس سے عملدرآمد کی استعداد کار میں اضافہ ہوتا ہے)۔ RISC فن تعمیر پر زور دیتا ہے