Компьютердің архитектурасы

ПРЕЗЕНТАЦИЯ

Тақырыбы: Машинаны ұйымдастыру: ФОН НЕЙМАН принципі, басқарушы құрылғы, команда жүйелері мен команда типтері

Орындаған:

Тобы:

Қабылдаған: Байділдаева А.

ОҢТҮСТІК ҚАЗАҚСТАН МЕМЛЕКЕТТІК ФАРМАЦЕВТИКА АКАДЕМИЯСЫ

МЕДИЦИНАЛЫҚ БИОФИЗИКА, МАТЕМАТИКА ЖӘНЕ ИНФОРМАТИКА КАФЕДРАСЫ

Жоспар:

I Кіріспе

II Негізгі бөлім

2. 1 Компьютердің архитектурасы

2. 2 есептеуіш машинаның тарихы

2. 3 Дж. Фон-Нейман принципі, Фон-Нейман типті машиналар

III Қорытынды

IV ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ.

Кіріспе

Қазіргі заманғы компьютерлердің басым бөлігінде алға қойылған мәселе әуелі математикалық терминдерде сипатталады, бұл кезде барлық қажетті ақпарат екілік жүйеде (бір және ноль ретінде) көрсетіледі, содан кейін оны өңдеу үшін қарапайым логика алгебрасы қолданылады. Іс жүзінде барлық математикалық есептерді бульдік операциялар жиынына айналдыруға болатындықтан, жылдам жұмыс жасайтын электронды компьютерді математикалық есептердің, сонымен қатар, ақпаратты басқару есептерінің көпшілігін шешу үшін қолдануға болады. Бірақ, компьютерлер кез-келген математикалық есепті шеше алмайды. Компьютер шеше алмайтын есептерді ағылшын математигі Аланом Тьюринг сипаттаған болатын. Орындалған есеп нәтижесі пайдаланушыға әр түрлі енгізу-шығару құрылғыларының көмегімен көрсетіледі, мысалы, лампалық индикаторлар, мониторлар, принтерлер және т. б. Компьютер - жай ғана машина, ол өзі көрсетіп тұрған сөздерді «түсінбейді» және өз бетінше «ойламайды». Компьютер тек қана бағдарламада көрсетілген сызықтар мен түстерді енгізу-шығару құрылғыларының көмегімен механикалық түрде көрсетеді. Адам миы экрандағы көріністі қабылдап, оған белгілі бір мән береді.

Американдық ғалым Джон Фон Нейман 1946 жылы жазған «EDVAC машинасы туралы алдын-алабаяндамасында» электронды-машиналарды құрастыру мен басқарудың жаңа принциптерін ұсынды. Осы принциптер негізінде 1949 жылы EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer) машинасы құрастырылды. EDVAC-тың ENIAC-тан айырмашылығы - онда өңделетін барлық мәлімет ондық сандар түрінде емес екілік сандар түрінде кодталатын және есептеуге қажетті мәліметтер мен оны өңдеуге қажетті программа жадтың бір жерінде сақталатын. Біздің елімізде алғашқы ЭЕМ-дер 1951 жылы - МЭСМ (Малая электронная счетная машина) және 1952 жылдары - БЭСМ (Большая электронная счетная машина) пайда болды. Бұл екі машинаны да КСРО-ның көрнекті ғалымы Сергей Алексеевич Лебедев құрастырды. БЭСМ сериясының компьютерлері сол кездегі ең қуатты компьютерлердің қатарында болатын. Бірінші кезеңнің электронды-есептеуіш машиналары он мыңдаған электронды шамдардан тұратын. Сондықтан олар жүздеген киловатт электр энергиясын пайдаланып, жүздеген шаршы метр жер аумағын алып жатты. Салмағы бірнеше тоннаға дейін жететін. Ал олардың жылдамдығы секундына 20 мың операциядан аспайтын. Бұндай машиналарға программаларді енгізу үшін перфокарталар мен перфоленталар қолданылды. Бұл компьютерлер тек инженерлік және ғылыми есептеулер жүргізу үшін қолданылды. Бұл машиналарға қажетті программалар машиналық командалар тілінде жазылатын.

Есептеуіш техникасының даму тарихы

Механикалық есептеуіш машиналар. Қоғамның дамуымен әр түрлі есептеулерде сұраныстар пайда бола бастады. Ол механикалық есептеу құрылғыларының пайда болуының салдары болды. Әлемдегі ең алғашқы қосу амалын орындайтын автоматты құрылғы механикалық сағаттың негізінде пайда болды. 1623 жылы оны Тьюбинген (Германия) университетінің шығыс тілдері кафедрасының профессоры Вильгельм Шикард ойлап шығарды. Өнертапқыш машинаны «қосындылайтын сағат» деп атады

Дж. Фон-Нейман принципі

ЭЕМ-ді құру принциптерін 1945 жылы американ ғалымы ұсынған болатын.

Джон фон Нейман принципі бойынша ЭЕМ-ді ұйымдастыру принциптері төмендегідей:

1. Екілік кодтау принципі: Осы принцип бойынша ЭЕМ ондық жүйеде емес екілік жүйеде жұмыс істеуі қажет. Бұл принцип бойынша берілгендер және командалар екілік тізбектер түрінде беріледі.

2. Бағдарламалық басқару принципі: ЭЕМ-дегі барлық есептеулер бағдарлама түрінде берілуі қажет. Бағдарлама жазылу ретімен автоматты түрде орындалатын командалар жиынынан тұрады.

3. Жадының біртектілік принципі: Бұл принципке сәйкес берілгендер және командалар бір ғана жадыда сақталады.

4. Негізгі жадының адрестік принципі: Негізгі жады нөмірленген ұяшықтардан тұруы қажет.

Архитектура дегеніміз - ЭЕМ тің жұмысын бағдарламалық басқаруды және оның негізгі жұмыстық тараптарын бір-біріне байланыстыруды іске асыратын ЭЕМ құрылғының барынша ортақ принциптері. Есептеуіш машинаның архитектурасы жайлы ілім негізін көрнекті американ ғалымы Джон фон Нейман қалыптастырды. Ол әлемдегі ең бірінші лампалық ЭЕМ-ЕНИАС машинасын 1944 жылы құруға оның конструкциясы таңдап алынған соң араласқан болатын.

Электромеханикалық есептеуіш машиналар

ХХ ғасырдың алғашқы он жылдығында конструкторлар есептеуіш құрылғыларында жаңа элемент - электрлік релені қолдану мүмкіндіктеріне назар аудара бастады. 1941 жылы неміс инженері Конрад Цузе осындай реледе жұмыс істейтін есептеуіш құрылғысын ойлап тапты.

1943 жылы американдық Говард Айкен Бэббидж жұмыстарының көмегімен ХХ ғасыр техникасының негізі - электромеханикалық реле арқылы IBM фирмасының бір кәсіпорнында әйгілі гарвардтық «Марк-1» (кейіннен«Марк-2») машинасын ойлап шығарды. Бірақ та Эйкен екі қателік жіберді: машиналардың екеуі де электрондық емес, электромеханикалық болуы мүмкін, екіншісі - Эйкен бағдарламалар қабылданғани мәліметтер сияқты компьютер жадында сақталуы керек деген тұжырымды ескерген жоқ.

ЭЕМ-ді құру жұмысы 1937 жылы АҚШ-та профессор Джон Атанасовпен басталған болатын. Бұл машина мамандандырылған және математикалық физиканың есептерін шешуге арналған еді. Дайындаулар барысында Атанасов алғашқы компьютерлерде кеңінен қолданылған алғашқы электрондық құрылғыларды құрастырды. Атанасов жобасы толығымен аяқталмады, дегенмен үш онжылдықтан кейін сот талқылауынан кейін профессорды ЭЕТ-ның негізін қалаушы деп таныды.

Дж. Фон-Нейман принципі

1945ж. Джон фон Нейман цифрлық есептеуіш машинаның жалпы принциптерін ойлап тапты, ол қазіргі кезге дейін ДК-де қолданылады. Электронды-есептегіш машиналарды құрастырудың фон Нейман принциптері бойынша, компьютер жадына информация енгізіліп, өнделінгеннен кейін де информация күйінде шығарылатын болуы тиіс. Сондықтан осы амалдардың орындалуын қамтамасыз ететін енгізу-шығару құрылғылары компьютердің негізі сыртқы құрылғылары Джон фон Нейман принципі бойынша жасалды.