کاپروسیسر: فن تعمیر، کام کرنا، اقسام اور اس کی ایپلی کیشنز

ایک ___ میں مائکرو پروسیسر chip، نئی سرکٹری کو خصوصی کاموں کو حاصل کرنے کے لیے شامل کیا جاتا ہے اور CPU کے بنیادی کام کو آف لوڈ کرنے کے لیے نمبروں پر آپریشن بھی کیا جاتا ہے تاکہ CPU بہت تیزی سے کام کر سکے۔ ایک اضافی پروسیسر جیسا کہ کاپروسیسر بنیادی طور پر کمپیوٹرز میں گرافیکل ڈسپلے پروسیسنگ اور وسیع ریاضی کے حسابات جیسے خاص کاموں کو حاصل کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ اس پروسیسر کو سی پی یو کے مقابلے میں اس طرح کے کاموں کو بہت مؤثر طریقے سے انجام دینے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے، اس طرح کمپیوٹر کی مجموعی رفتار میں اضافہ کیا جا سکتا ہے۔ یہ مضمون ایک جائزہ پر بحث کرتا ہے۔ کاپروسیسر فن تعمیر، کام اور اس کی ایپلی کیشنز۔

کوپروسیسر کیا ہے؟

ایک پروسیسر جو کمپیوٹر کے مرکزی پروسیسر کے ساتھ کام کرتا ہے جیسے سی پی یو کے ساتھ ساتھ اسے کاپروسیسر کہا جاتا ہے۔ اس پروسیسر کو سپلیمنٹری کمپیوٹر پروسیسر بھی کہا جاتا ہے۔ اس پروسیسر کے استعمال سے، کچھ مشکل ریاضیاتی حسابات کیے جا سکتے ہیں جیسے اسکرین پر دکھائے جانے والے گرافکس، سگنل پروسیسنگ، سٹرنگ پروسیسنگ، فلوٹنگ پوائنٹ ریاضی، ان پٹ آؤٹ پٹ انٹرفیسنگ وغیرہ۔

کاپروسیسر آرکیٹیکچر

کاپروسیسر جیسا کہ 8087 فن تعمیر ذیل میں دکھایا گیا ہے۔ عام طور پر، یہ شریک پروسیسر مائیکرو پروسیسر کے ساتھ متوازی طور پر کام کرتا ہے۔ یہ کاپروسیسر انٹیل نے تیار کیا تھا اور اسے 16 بٹ 8086 فیملی مائکرو پروسیسر کے ساتھ استعمال کیا گیا تھا۔ جب پروسیسر مائیکرو پروسیسر کے ساتھ مل کر کام کرتا ہے، حساب کا حصہ آسانی سے پروسیسر کے ذریعے سنبھالا جاتا ہے اور یہ CPU کو مختلف دیگر سرگرمیوں کو انجام دینے کے لیے وسائل کو استعمال کرنے کی اجازت دیتا ہے۔

مندرجہ ذیل اعداد و شمار 8087 کاپروسیسر کے فن تعمیر کی نمائندگی کرتا ہے۔ اس فن تعمیر میں دو اہم اکائیاں شامل ہیں جیسے کنٹرول یونٹ اور ایک عددی عمل درآمد یونٹ جسے NEU بھی کہا جاتا ہے۔

کنٹرول یونٹ میں، ڈیٹا بفر، کنٹرول اور اسٹیٹس ورڈ رجسٹر، مشترکہ آپرینڈ قطار، استثنائی پوائنٹر، اور ایڈریسنگ اور بس ٹریکنگ یونٹ جیسے مختلف یونٹس ہیں۔ عددی عمل آوری یونٹ یا NEU میں بنیادی طور پر ایک مائکرو کوڈ کنٹرول یونٹ، رجسٹر اسٹیک، قابل پروگرام شفٹر، عارضی رجسٹر , ریاضی کا ماڈیول، ایکسپوننٹ ماڈیول اور مشترکہ آپرینڈ قطار۔

کاپروسیسر میں کنٹرول یونٹ انسٹرکشن ایگزیکیوشن (IE) کو کنٹرول کرنا ہے جس کے لیے عددی عمل آوری یونٹ ذمہ دار ہے۔ زیادہ تر، عددی عمل آوری یونٹ کا مائکرو کوڈ کنٹرول یونٹ (CU) کاپروسیسر کے کنٹرول یونٹ سے عددی ہدایات حاصل کرتا ہے۔ اس کاپروسیسر میں 80 بٹس کے مکمل 8-رجسٹرز ہیں اور ان میں سے ہر ایک کو LIFO اسٹیک میں استعمال کیا جاتا ہے۔ وہ آپرینڈز جن پر شریک پروسیسر کی ہدایات ہوں گی وہ رجسٹر اسٹیک میں موجود ہیں۔

موجودہ اسٹیک کو 3-بٹ ایس پی (اسٹیک پوائنٹر) کے ذریعے اشارہ کیا جاتا ہے جس میں بائنری اقدار ہوتی ہیں جو 000 - 111 تک ہوتی ہیں تاکہ 8 اسٹیک رجسٹر کو دکھایا جاسکے۔ یہ LIFO موڈ میں سرکلر اسٹیک طریقے سے کام کرتا ہے۔ لیکن، ایک بار ری سیٹ ایکشن ہونے کے بعد پوائنٹر کو بائنری ویلیو '000' سے شروع کیا جا سکتا ہے۔

عددی اعداد و شمار کی تین درجہ بندی جن پر کو-پروسیسر کے افعال اعشاریہ نمبر، حقیقی اعداد اور بائنری انٹیجرز سے بھرے ہوئے ہیں۔ بائنری انٹیجر تین قسم کے ہیں 16 بٹ ورڈ انٹیجر، 32 بٹ شارٹ انٹیجر اور 64 بٹ لانگ انٹیجر۔ 80 بٹ BCD فارمیٹ پیکڈ ڈیسیمل نمبرز کو ظاہر کرتا ہے جبکہ حقیقی نمبر 3 قسم کے ہوتے ہیں۔ 32 بٹ شارٹ ریئل، 64 بٹ لمبا ریئل، اور 80 بٹ عارضی اصلی۔

کاپروسیسر میں عددی ڈیٹا کی منتقلی کے لیے یا تو a 16 بٹ ایکسپوننٹ بس یا 64 بٹ مانٹیسا بس استعمال کی جاتی ہے۔ . کاپروسیسر میں 16 بٹ کنٹرول ورڈ اور 16 بٹ سٹیٹس ورڈ شامل ہے۔

کنٹرول کا لفظ کنٹرول رجسٹر میں لکھا جاتا ہے اور یہ اس طرح ہوتا ہے کہ کاپروسیسر ابتدائی طور پر میموری کی جگہ کے اندر کنٹرول لفظ لکھتا ہے۔ اس کے بعد، کاپروسیسر میموری کی جگہ کا استعمال کرتے ہوئے کنٹرول لفظ کو آسانی سے پڑھتا ہے اور اسے کنٹرول رجسٹر میں محفوظ کرتا ہے۔

اسی طرح اسٹیٹس ورڈ اس طرح پڑھتا ہے کہ پروسیسر اسٹیٹس رجسٹر میں موجود ڈیٹا کو میموری کے مقام کی طرف بھیجتا ہے۔ مزید، یہ کاپروسیسر میموری کے اس مخصوص مقام سے اسٹیٹس رجسٹر پڑھتا ہے۔ تو اس کا مطلب ہے، پروسیسر اور مائیکرو پروسیسر مرکزی میموری کے ذریعے ایک دوسرے کے ساتھ بات چیت کرتے ہیں۔

کاپروسیسر کیسے کام کرتا ہے؟

کاپروسیسر بنیادی طور پر 8086 اور 8088 دونوں پروسیسرز کے ساتھ کام کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ کاپروسیسر کا استعمال مخصوص CPU کاموں کو آف لوڈ کرکے سسٹم کو زیادہ طاقتور طریقے سے چلانے میں مدد کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔ ایک بار جب یہ پروسیسر مائیکرو پروسیسر کے ساتھ مل کر کام کرتا ہے تو پھر پروگرام لکھتے وقت مائیکرو پروسیسر اور کوپروسیسر دونوں کی ہدایات اس کے اندر مربوط ہوجاتی ہیں۔ اسمبلی لینگویج پروگرام میں ہدایات کے آغاز میں ایک 'F' ہے جو کاپروسیسر کی ہدایات کی نمائندگی کرتا ہے جبکہ 'F' سابقہ ​​کے بغیر ہدایات مائکرو پروسیسر کی ہدایات کو ظاہر کرتی ہیں۔

سب سے پہلے، ہدایات مائیکرو پروسیسر کے ذریعے میموری کے مقام سے حاصل کی جاتی ہیں اور ترتیب وار انہیں قطار کے اندر لوڈ کیا جاتا ہے، اسی وقت، 8087 کاپروسیسر اندر کی قطار میں ہدایات کو پڑھتا اور محفوظ کرتا ہے۔ تو اس کا مطلب ہے، ہر ایک ہدایت کو کاپروسیسر اور پروسیسر دونوں کے ذریعے پڑھا جا سکتا ہے تاہم عملدرآمد کے وقت، کاپروسیسر اور مائکرو پروسیسر دونوں اپنی مخصوص ہدایات پر عمل درآمد کر سکتے ہیں۔ اس کا مطلب ہے کہ اس ہدایت کو پڑھا اور ڈی کوڈ کیا گیا ہے۔ اگر مائیکرو پروسیسر چیک کرتا ہے کہ ایک کاپروسیسر کا انسٹرکشن موجود ہے تو پھر اس ہدایت کو No-operation سمجھا جاتا ہے۔ اسی طرح، اگر یہ کو پروسیسر مائیکرو پروسیسر کی کسی بھی ہدایات پر پہنچتا ہے تو اسے غیر آپریشن سمجھا جائے گا۔

کاپروسیسر کی اقسام

مندرجہ ذیل جیسے مینوفیکچررز کی بنیاد پر مختلف کاپروسیسر دستیاب ہیں۔

انٹیل 8087 کاپروسیسر

Intel 8087 ایک خاص طور پر ڈیزائن کیا گیا کو-پروسیسر ہے جو ریاضیاتی حسابات کو انجام دینے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے جس میں فلوٹنگ پوائنٹ اور انٹیجر ویلیوز شامل ہیں۔ بعض اوقات، اسے عددی ڈیٹا پروسیسر اور ریاضی کے پروسیسر کے نام سے بھی جانا جاتا ہے۔ یہ انٹیل 80188، 8086، 80186 اور 8088 پروسیسرز کے لیے ایک عددی شریک پروسیسر ہے۔ 8087 کاپروسیسر میں آٹھ 80 بٹ جنرل رجسٹرز شامل ہیں جو اسٹیک کے طور پر چلائے جاتے ہیں۔ لہذا، تمام فلوٹنگ پوائنٹ آپریشنز اسٹیک اور ایکسٹرنل میموری سے ڈیٹا کے ساتھ کیے جاتے ہیں۔

Intel 8087 کو-پروسیسر صرف BCD، انٹیجر، سنگل اور ڈبل پریسجن فلوٹنگ پوائنٹ نمبرز اور توسیع شدہ درستگی کے فلوٹنگ پوائنٹ نمبرز کو بھی سپورٹ کرتا ہے۔ ایک بار جب 8087 پروسیسر میموری سے ڈیٹا لوڈ کرتا ہے تو یہ درست نمبر کو بڑھانے کے لیے اندرونی طور پر تبدیل ہو جاتا ہے اور مزید تمام حسابات اس نمبر کے ذریعے کیے جاتے ہیں۔

لہٰذا ڈبل ​​پریسیئن نمبر سے سنگل پریسیئن نمبر پر سوئچ کرنا بصورت دیگر 64-بٹ انٹیجر – 32-بٹ/16-بٹ انٹیجر نمبرز کوئی قابل ذکر کارکردگی کو فروغ نہیں دیتے ہیں۔ 8087 کوپروسیسر نہ صرف انٹیل نے تیار کیے تھے بلکہ AMD، Cyrix اور IBM بھی ان کاپروسیسر تیار کرتے ہیں۔

Motorola 68881

Motorola 68881 ایک کاپروسیسر ہے جو بنیادی طور پر Motorola 68K کی دوسری نسل کے ساتھ استعمال ہوتا ہے۔ مائکرو پروسیسرز جیسا کہ Motorola 68030 اور 68020۔ نظریاتی طور پر، یہ کاپروسیسر پہلے کے 68000 یا 68010 CPUs کے ساتھ ایک پیریفرل ڈیوائس کے طور پر استعمال ہوتا ہے۔

Motorola 68881 شریک پروسیسر صرف میموری میپڈ ڈیوائس کی طرح کام کرتا ہے۔ ایک بار جب مرکزی سی پی یو کو-پروسیسر کی ہدایات کو لوڈ کرتا ہے، پھر یہ انسٹرکشن کوڈ کو سی آئی آر (کو-پروسیسر انٹرفیس رجسٹرز) میں لکھتا ہے، جو سی پی یو کے ایڈریس اسپیس کے اندر میپ کیا جاتا ہے، اور اس کے بعد، یہ اس کے جواب کو پڑھتا ہے۔ CIR رجسٹروں میں سے ایک سے شریک پروسیسر۔

Motorola 68881/68882 coprocessors IBM RT PC ورک سٹیشنز، Sun Microsystems Sun-3 ورک سٹیشنز، NeXT Computer، Apple Computer Macintosh II فیملی، Amiga 3000, Sharp X68000, Convergent Technologies, FTTcongaal Mighty, FTTcongamal MightyF. یہ پروسیسر کچھ تھرڈ پارٹی اٹاری اور امیگا پروڈکٹس میں بھی استعمال ہوتے ہیں جیسے کہ 68000 پر میموری میپڈ ڈیوائس۔

ایپل موشن کوپروسیسر

ایپل کے ایم سیریز کے کوپروسیسر کو موشن کوپروسیسر کے نام سے جانا جاتا ہے جو ایپل کے موبائل آلات میں استعمال ہوتے ہیں۔ پہلا کاپروسیسر 2013 میں ڈیزائن کیا گیا تھا، جس کا استعمال شامل کردہ گائروسکوپس، ایکسلرومیٹرس، اور کمپاسز سے سینسر ڈیٹا اکٹھا کرنے اور مرکزی CPU کا استعمال کرتے ہوئے جمع کردہ سینسر ڈیٹا کو آف لوڈ کرنے کے لیے کیا گیا تھا۔

ایم سیریز ایپل کے کوپروسیسر آسانی سے پروسیس کو اکٹھا کرتے ہیں اور سینسر کے ڈیٹا کو اسٹور کرتے ہیں یہاں تک کہ اگر ڈیوائس سو رہی ہو اور ڈیوائس کے دوبارہ چلنے کے بعد ایپلی کیشنز ڈیٹا کو بازیافت کرسکتی ہیں۔ تو یہ آلہ سے حاصل ہونے والی طاقت کو کم کرتا ہے اور بیٹری کی زندگی کو بچاتا ہے۔

پروسیسر اور کاپروسیسر کے درمیان فرق

پروسیسر اور کاپروسیسر کے درمیان فرق میں درج ذیل شامل ہیں۔

فوائد

ایک کاپروسیسر کے فوائد میں درج ذیل شامل ہیں۔

• کو پروسیسر بنیادی سی پی یو کے مقابلے میں زیادہ خصوصی کاموں کو آسانی سے سنبھالتا ہے۔
• یہ پروسیسر استعمال کرنے میں آسان اور سب سے زیادہ مقبول ہیں۔
• یہ CPU سے خصوصی پروسیسنگ ٹاسک لے کر مائیکرو پروسیسر کے تناؤ کو کم کرتا ہے تاکہ یہ تیز رفتاری سے چل سکے۔
• یہ پروسیسر انسٹرکشن سیٹ کو بڑھا کر یا کنفیگریشن رجسٹر پیش کر کے CPU کی پروسیسنگ خصوصیات کو بڑھانے میں مددگار ہے۔

نقصانات

کوپروسیسر کے نقصانات میں درج ذیل شامل ہیں۔

• کاپروسیسر میموری سے ہدایات کو بازیافت کرنے، ہدایات پر براہ راست عمل کرنے، میموری کو منظم کرنے، I/O آپریشن انجام دینے کے قابل نہیں ہے۔
• کاپروسیسر کی ہدایات کو دوبارہ حاصل کرنے اور دیگر تمام کاموں کا خیال رکھنے کا انحصار مرکزی پروسیسر پر ہے جو کاپروسیسر سے متعلق نہیں ہیں۔
• یہ سسٹم کا بڑا پروسیسر نہیں ہے۔
• کاپروسیسر مین مائکرو پروسیسر کے بغیر کام نہیں کر سکتا۔

درخواستیں

کوپروسیسر کی درخواستوں میں درج ذیل شامل ہیں۔

• شریک پروسیسر کا استعمال کچھ زیادہ مخصوص کاموں کو انجام دینے کے لیے کیا جاتا ہے جیسے گرافیکل ڈسپلے پروسیسنگ یا پیچیدہ ریاضیاتی حسابات۔
• کمپیوٹر کے سی پی یو پر بوجھ کو کم کرنے کے لیے کو-پروسیسر کا استعمال کیا جاتا ہے۔
• یہ پروسیسر کمپیوٹر کے سی پی یو کے ساتھ ساتھ کام کرتا ہے۔
• یہ پروسیسر مرکزی پروسیسر جیسے روٹس، لوگارتھمز، ٹرگنومیٹری فنکشنز وغیرہ کے مقابلے میں اعلیٰ سطحی ریاضی کی کارروائیاں زیادہ تیزی سے انجام دیتا ہے۔
• ایک کاپروسیسر بنیادی پروسیسر کے افعال کو بڑھاتا ہے۔
• کاپروسیسر مختلف آپریشن کرتا ہے جیسے سگنل پروسیسنگ، فلوٹنگ پوائنٹ ریاضی، سٹرنگ پروسیسنگ، گرافکس، پردیی آلات کے ذریعے I/O انٹرفیسنگ، خفیہ نگاری وغیرہ۔
• یہ پروسیسر پہلے کے ڈیسک ٹاپ کمپیوٹرز میں کھڑے اکیلے چپس ہیں جو مدر بورڈ سے منسلک تھے۔
• ایک کاپروسیسر مجموعی کارکردگی کو بڑھانے کے لیے CPU کے کاموں کو سنبھالتا ہے۔

اس طرح، یہ ہے ایک کاپروسیسر کا ایک جائزہ - کام کرنا اور اس کی ایپلی کیشنز۔ اس پروسیسر کو ریاضی کے پروسیسر کے نام سے بھی جانا جاتا ہے۔ ایک کاپروسیسر بنیادی سی پی یو کے مقابلے میں مختلف کام بہت تیزی سے انجام دیتا ہے۔ اس طرح کمپیوٹر سسٹم کی مجموعی رفتار بڑھ جاتی ہے۔ اس پروسیسر کو ARM پروسیسر سے منسلک کیا جا سکتا ہے۔ ایک بار اس کے شامل ہونے کے بعد ہمیں کور CPU کے انسٹرکشن سیٹ کو بڑھانے کی ضرورت ہے یا پروسیسنگ پاور کو بڑھانے کے لیے کنفیگر ایبل رجسٹرز کو شامل کرنا ہوگا۔ یہاں آپ کے لیے ایک سوال ہے، مائکرو پروسیسر کیا ہے؟