Функционалды - құрылымды ұйымы

Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 33 бет
Таңдаулыға:

МАЗМҰНЫ
Кіріспе 3
1 Функционалды - құрылымды ұйымы 5
1.1 ДК негізгі блоктары мен олардың мәндерi 5
1.2 Машиналық iшкi жүйелік интерфейсi 11
2. Микропроцессорлар 14
2.1 Микропроцессорлар түрлері 14
3. ДК-дiң сақтау құрылғылары. 15
3.1 Жедел жад 15
3.2 КЭШ-жад 16
3.3 Арнайы жад 17
4 ДК-дiң негiзгi сыртқы құрылғылары 21
Қорытынды 33
Пайдаланылған әдебиеттер тiзiмi 34

Кіріспе

Компьютер (ағыл. computer - есептеуіш) программаланушы электрондық
құрылғы, өңдеу және есептеулер жүргiзе алады, сонымен қатар символдармен
манипуляциялау, басқа мақсаттарды орындайды.
Компьютерлердің негiзгi екi класы бар:
- цифрлік компьютерлер, мәлiметтердi екілік сан кодтары түрінде
өңдейдi;
- аналогтық компьютерлер, есептелетiн өлшемдердiң аналогтары болатын
толассыз алмастырылған физикалық мөлшердi (электр кернеу, уақыт және т.б.)
өңдейдi.
Қазiргi кезде комрьютерлердiң көбi цифрлiк болғандықтан,
компьютерлердiң тек осы класын ғана қарастырамыз және “компьютер” деген
сөздi “цифрлiк компьютер” мағынасында пайдаланамыз.
Компьютерлердің негізін аспаптар (HardWare) құрайды, олар негізінен
электрондық және электр механикалық элементтердің және құрылғыларынан
тұрады. Компьютерлердің әрекет принципі программалардың (SoftWare)
орындалуында (алдын ала анық берiлген арифметикалық, логикалық және басқа
операциялардың тiзбегi) анықталған.
Кез келген компьютерлiк программа бөлек командалардың тiзбегi ретiнде
болады.
Команда - бұл компьютер орындауға тиісті операция бейнеленуi.
Негiзiнен команданың өзiндiк коды (шартты белгiленуi), бастапқы
мәлеiметтер (операндылар) және нәтижесi бар.
Мысалы, "екі санды қосу" командасында қосылғыштары операндлар болып
келеді, ал қосындысы - олардың нәтижесi. Ал "стоп" командасында
операндылары жоқ, ал нәтижесi программа жұмысының аяқталуы болып келеді.
Команда нәтижесі компьютер контрукциясында белгiленген берiлген
команда ережелерiне сәйкес орындалады.
Берiлген компьютерде орындалатын командалардың жиынтығы осы
компьютердiң командалар жүйесі деп аталады.
Компьютерлер өте жоғары жылдамдықпен жұмыс істейді, және ол жылдамдық
секундына миллиондаған – жүздеген миллион опреацияға тең.
Дербес компьютерлер басқа ЭЕМ-ның қандай болмасын түрінен жаңа
компьютерлік ақпараттық технологияларға ауысуға көбірек жағдай жасайды.
Оған тән нәрселер:
- тұтынушымен достық ақпараттық, программалық және техникалық
интерфейс;
- ақпараттық процестерді тұтынушымен диалог режимiнде орындау;
- интегралданған деректер қоймасы негiзiндегi барлық процестердi
тiкелей ақпараттық қолдау;
- "қағазсыз технология".
Компьютер - бұл ақпаратты жинау, өңдеу және беруге арналған
көпфункционалды электрондық құрылғы.
Компьютер сәулеті ретiнде оның логикалық ұйымы, құрылымы және қоры,
яғни берiлген уақыт аралығында мәлiметтердi өңдеу процесі болып
қарастырылатын есептеуіш жүйе құралдарын қарастыруға болады.
Көптеген ЭЕМ құрастыру негізі 1945 жылы Джон фон Нейманнiң салған
принциптрі бойынша iске асырылады:
1. Программалық басқару принципi (программа процессор көмегiмен
автоматты түрде бiрiнен кейiн бiрi белгiлi ретпен орындалатын командалар
жиынынан тұрады).
2. Жадының біркелкілік принципi (программалар мен мәлiметтер бiр
жадыда сақталады; мәлiметтермен жасауға болатын әрекеттердi командалармен
де жасауға болады).
3. Адрестiк принцип (негізгі жады құрылысы нөмірленген ұяшықтардан
тұрады).
Бұл принциптерден құралған ЭЕМ классикалық сәулетті болады (фон
Нейман сәулеті).
ДК сәулеті әрекет принципiн, ақпараттық байланыстар мен компьютердiң
негізгі логикалық түйіндерін:
- орталық процессор;
- негiзгi жады;
- сыртқы жады ;
- шет құрылғылаын (перифериялы) анықтайды.
Процессор сәулетiн анықтайтын негізгі электрондық компоненттер
компьютердiң жүйелiк немесе аналық (материнская, MotherBoard) деп аталатын
негiзгi платасында орналасады. Ал қосымша құрылғылардың контроллерлерi мен
адаптерлерi, немесе сол құрылғылардық өздері кеңейту платалары түрінде
орындалады (DаughterBoard — қыздық (дочерная) плата) және кеңейту слоттары
(ағыл. slot — саңылау) деп аталатын кеңейту разъемдары арқылы шинаға
қосылады.

1-сурет. ДК-дiң түрлерi

1 Функционалды - құрылымды ұйымы

1.1 ДК негізгі блоктары мен олардың мәндерi

Компьютер сәулетi әдетте пайдаланушыға маңызды қасиеттер жиынтығымен
анықталады. Негізгі назар машинаның негізгі және қосымша құрылымына және
функционал мүмкіншіліктеріне бөлінеді.
Негізгі функциялар ЭЕМ тағайындалуын: ақпаратты өңдеу және сақтау,
сыртқы объектілермен ақпарат айырбасуды анықтайды. Қосымша функциялар
негізгі функциялардың орындалу нәтижелерiн жоғарлатады: оның жұмыс
режимiнiң эффектiлiгiн, пайдаланушымен диалог, және т.б. қамтамассыз
етедi. Аталған ЭЕМ функциялары оның компоненттері: аппараттық және
программалық құралдардың арқасында іске асырылды.
Компьютер құрылымы - бұл құрылым, рет және оның құрамына енетiн
компоненттерінiң әрекеттестік принциптерін орнататын қандай да бiр модель.
Дербес компьютер - бұл қолданудың арзандық, әмбебаптық талаптарын
қанағаттандыратын столға қоятын немесе тасымал ЭЕМ.
ДК жақсы жақтары:
- дара сатып алушыға қол жетерлік шектегi құны;
- автономдық тұтынудағы қоршаған ортаға байланысты арнайы талаптардың
болмауы;
- сәулет иілгіштігінiң басқару, ғылым, білім, тұрмыс салаларында
бейiмделуiн қамтамасыз болуы;
- операциялық жүйе мен басқа программалардың арасындағы "достық"
қатынастың арнайы кәсіптік дайындығы жоқ тұтынушының жұмыс iстеу
мүмкiндiгiн қамтамасыз етедi;
- жұмыс сенімділігінiң жоғары болуы (5 мың сағаттан артық жұмыс
iстеуi).
Дербес компьютер құрылымы.
ДК негiзгi блоктарының құрылысы мен тағайындалуын қарастырайық.
Ескерту. Мұнда және кейiнiрек ДК ұйымы қазiргi кезде ең көп таралған
IBM PC-тектес компьютерлер түрлерiне сәйкес қарастырылады.
2-сурет. ДК құрылымдық схемасы.
Микропроцессор (МП). Бұл машинаның барлық блоктарының жұмысын басқару
мен ақпаратқа арифметикалық және логикалық операциялардың орындалуын iске
асыратын ПК орталық блогы.
Микропроцессор құрамына:
басқару құрылғысы (БҚ) - орындалатын операцияның спецификасы мен
алдыңғы операция нәтижелерімен ерекшеленетiн уақыттың керек кезiнде
белгiлi басқару сигналдарын (басқару импульстерi) қалыптастырып, оларды
машинаның барлық блоктарына бередi; орындалатын операцияның қолданылатын
жады ұяшықтарының мекенжайларын қалыптастырады және оларды ЭЕМ-ның сәйкес
блоктарына тапсырады; басқару құрылғысы импульстiң негiзгi тiзбегiн
тактiлi импульстер генераторынан алады;
арифметикалық - логикалық құрылғы (АЛҚ)- сандық және символдық
ақпаратқа барлық арифметикалық және логикалық операцияларды орындау үшін
арналған (кейбiр ДК модельдерiнде АЛҚ операцияларының орындалуын жеделдету
үшiн қосымша математикалық бірлес процессор (сопроцессор) қосылады);
микропроцессорлы жады (МПЖ) – қысқаша мерзiмдi мінез, жазу мен
ақпарат беру үшін машинаның жұмысының жақын арадағы есептеу тактілер
кезiнде қолданылады. Өйткенi негізгі жады (НЖ) ақпаратты жазу, іздеу және
оқуда жылдам микропроцессор нәтижелi жұмысына қажеттi жылдамдықты әрқашан
да қамтамасыз ете алмайды. Регистрлер - әртүрлі ұзындықты жылдам жұмыс
iстейтiн (1 байт стандартты ұзындығы бар және жылдамдығы төмен НЖ-ға
қарағанда) жады ұяшықтары;
микропроцессор интерфейстік жүйесі - ДК басқа құрылғыларымен бiрiгуiн
және байланыс орнатуын іске асырады; өзінiң құрамына МП ішкі интерфейсiн,
буферлі есте сақтайтын регистрлер және енгізу-шығару порттарының (ЕШП)
басқару схемаларын және жүйелік шинаны қосады. Интерфейс (interface) -
компьютер бiрiгу және байланыс құралдарының жиынтығы және олардың қарым-
қатынасының эффектiлiгiн қамтамасыз етуші. Енгізу-шығару порты (IO –
InputOutput port) - ДК басқа құрылғысын микропроцессорға қосуға мүмкіндік
беретін бiрiктiру аспабы.
Тактiлi импульстер генераторы генераторы. Ол электрлік импульстер
тiзбегiн генерациялайды; генерацияланатын импульстер жиілігі машинаның
тактiлi жиілігін анықтайды.
Көршілес импульстер арасындағы уақыт аралығы машина жұмысының бір
такт уақытын немесе машина жұмысының тактін анықтайды.
Тактiлi импульстер генераторының жиiлiгi персоналды компьютердiң
негізгі сипаттамаларының бірі, өйткенi машинадағы әрбір операция тактілер
аралығында орындалады және ол машина жұмысының жылдамдығын анықтайды.
Жүйелік шина. Ол компьютердiң барлық құрылғылардың өзара бiрiгуiн
және байланысын қамтамасыз ететiн негізгі интерфейстік жүйе.
Жүйелік шина төмендегi шиналардан тұрады:
мәлiметтер кодты шинасы (МКШ), өзiне операндының сандық кодтардың
(машиналық сөз) барлық дәрежелерін паралельді беру үшін сымдар мен бiрiгу
схемаларынан тұрады;
адрестiң кодты шинасы (АКШ), паралельді беру үшiн негiзгi жадының
мекенжай ұяшықтарының барлық код дәрежелерінің немесе сыртқы құрылғының
енгізу-шығару портының сымдары мен бiрiгу схемаларынан тұрады;
нұсқаулардың кодты шинасы (НКШ), машинаның блоктарына нұсқауларды
(басқарушы сигналдар, импульстер) беруге арналған сымдар мен бiрiгу
схемаларынан тұрады;
қоректену шинасы, ДК блоктарын энергоқоректену жүйесіне қосуға
арналған сымдар мен бiрiгу схемаларынан тұрады.
Жүйелік шина ақпарат тасымалдаудың үш бағытымен қамтамасыздандырады:
- микропроцессор мен негiзгi жады арасында;
- микропроцессор мен сыртқы құрылғылардың енгізу-шығару порттары
арасында;
- негiзгi жады мен сыртқы құрылғылардың енгізу-шығару порттары
(жадыға тiкелей кiру режимiнде) арасында.
Блоктар емес, дәлiрек алғанда олардың енгізу-шығару порттары шинаға
біркелкі сәйкес бірыңғайлы алмалы-салмалы (стыктар) арқылы қосылады:
тiкелей немесе контроллерлер (адаптерлер) арқылы. Жүйелік шинаны басқаруы
микропроцессормен немесе тiкелей, не жиірек негізгі басқару сигналдарын
қалыптастырушы қосымша микросхема - шина контроллері арқылы жүзеге
асырылады.
Негізгі жад (НЖ). Ол ақпаратты сақтау мен машина басқа блоктарымен
шапшаң айырбас үшін арналған. НЖ есте сақтайтын екі түрлi құрылғылардан
тұрады: тұрақты есте сақтайтын құрылғы (ROM – Read-only memory) және жедел
есте сақтау құрылғысы (RAM–Random access memory).
ROM өзгермейтін (тұрақты) программалық және анықтамалық ақпаратты
сақтау үшін қызмет етеді, сақталған ақпаратты шапшаң оқуға ғана болады
(ROM-да ақпаратты өзгертуге болмайды).
RAM берiлген уақыт аралығында ДК-дың тiкелей ақпараттық-есептеу
процесiнде қатысатын ақпаратты (программалар мен мәлiметтер) шапшаң жазу,
сақтау және оқу үшін арналған. Жедел жадтың басты жақсы жағы ол оның
үлкен жылдамдығы мен жадтың әрбір ұяшығына жеке кiру мүмкіншілігін бередi
(ұяшыққа тiкелей адрестік кiру). RAM кемшiлiгi ретінде машинаны өшiргеннен
кейiн ақпаратты сақтаудың мүмкіншілігiнiң болмауы (энерготәуелдiлiк).
Сыртқы жад. Ол ДК-дың сыртқы құрылғыларына жатады және кез келгені
уақытта қандайда бiр мақсаттар үшін керек болатын ақпаратты ұзақ мерзiмге
сақтау үшін қолданылады. Сыртқы жадта компьютердiң бүкiл программалық
қамтамасы сақталады. Сыртқы жад есте сақтайтын құрылғылардың әр түрлі
түрлерi болады, бірақ ең көп таралған, барлық компьютерлерде болатын қатты
(HDD - Hard disk drive) және иілгіш (FDD - Floppy disk drive) жинақтағыш
магниттік дискiлер.
Бұл жинақтағыштардың тағайындау - үлкен көлемді ақпаратты сақтау,
жазу және сақталған ақпаратты қалауынша жедел есте сақтау құрылғысына
беру. Сонымен қатар сыртқы жад құрылғылары ретінде магниттік дискеталар,
оптикалық дискiлердегi жинақтағыштар (CD-ROM - Compact Disk Read Only, DVD
– Digital Video (Versatile) Disk, Memory - тек оқылатын жадтағы компак-
диск) және басқа есте сақтау құрылғылаы қолданылады.
Қоректену көзi. Бұл ДК-дiң автономды және желілік энергоқоректену
жүйесiнiң блогы.
Таймер. Бұл керек кезде уақыт моментiн (жыл, ай, сағат, минут, секунд
және секунд үлесi) автоматты түрде анықтайтын машинаның iшкi электрондық
сағаты. Таймер автономды қоректену көзi – аккумуляторға жалғанады және
машинаны ток көзiнен өшiргенде жұмыс істей бередi.
Сыртқы құрылғылар (СҚ). Бұл кез келген есептеу кешенiнiң негiзгi
құраушы бөлігі. Кейде СҚ ДК-дың бағасының 50-80%-ға дейiн жететiнiн айтса
жеткілікті. ДК-дың басқару жүйелері мен халық шаруашылығындағы қолдану
мүмкіншілігi СҚ құрамы мен сипаттамасына байланысты болады.
ПК-дың СҚ-ы машинаның қоршаған орта, пайдаланушы, басқару объектілері
және басқа ЭЕМ-лармен қарым-қатынасымен қамсыздандырады. СҚ әр түрлі және
өздерiнiң қасиеттерiне байланысты бiрнеше топтқа бөлiнедi. Тағайындалуына
байланысыт СҚ келесі топтарға бөлiнедi:
- сыртқы есте сақтау құрылғылары (СЕСҚ) немесе ПК-дың сыртқы жады;
- тұтынушының диалогтық құралдары;
- ақпаратты енгізу құрылғылары;
- ақпаратты шығару құрылғылары;
- байланыс және телекоммуникациялық құралдар.
Тұтынушының диалогтық құралдарына құрамына видеомониторлар
(дисплейлер), сирек пульттық жазу машинкалары (пернелiгi бар принтерлер)
және сөйлеу (речевой) енгізу-шығару құрылғыларын жатқызуға болады.
Видеомонитор (дисплей) – ПК-ға енгізілетін және шығарылатын ақпаратты
бейнелеуге арналған құрылғы.
Сөйлеу (речевой) енгізу-шығару құрылғылары мультимедиа құралдарына
жатады. Сөйлеу (речевого) енгізу құрылғылары - бұл әртүрлі микрофондық
акустикалық жүйелер, мысалы, адамның айтқан әріптерi мен сөздерiн анықтап,
кодтауға болатын күрделі программалық қамтамасы бар "дыбысты тышқандар".
Сөйлеу (речевой) шығару құрылғылары - бұл компьютерге жалғанған
динамиктер немесе дыбыс колонкалары арқылы енгiзiлетiн цифрлік кодтарды
әріптер мен сөздерге түрлендiретiн әртүрлі дыбыс синтезаторлары.
Ақпаратты енгізуі құрылғыларына төмендегiлер жатады:
пернелiк (пернетақта) – ДК-ға сандық, мәтіндік және басқарушы
ақпаратты қолмен енгізуіге арналған құрылғы;
графикалық планшеттер (диджитайзерлер) – планшет бойына арнайы
көрсеткіш (қалам) арқылы графикалық ақпаратты қолмен енгізуіге арналған;
қаламның орнын ауыстырғанда оның координаталары автоматты түрде оқылып,
оның орналасқан жерi ДК-ға енгiзiледi;
сканерлер - автоматты түрде қағаздан машиналық мәтін, графиктер,
суреттер, сызбаларды оқып, ДК-ға енгізеді; сканердiң кодтау құрылғысында
мәтіндік режимдегi символдар арнайы программалар көмегiмен арнайы
эталондық нұсқалармен салыстырылғыннан кейін ASCII кодына түрлендiрiледi,
ал графикалық режимде оқылған графиктер мен сызбалар екі өлшем
координаталар жүйесiне түрлендiрiледi;
манипуляторлар (сiлтеу құрылғылары): джойстик - рычаг, тышқан,
оправадағы трекбол-шар, сәулелi қаламұш және басқалар - дисплей экранына
графикалық ақпаратты енгiзу үшiн экрандағы курсор қозғалысын басқарып,
оның координаталарын кодтап ДК-ға енгіземiз;
сенсорлы экрандар - полиэкраннан ДК дисплейiне бөлек бейне, программа
немесе команда элементтерін енгізуге арналған.
Ақпаратты шығару құрылғыларына төмендегiлер жатады:
принтерлер - ақпаратты қағазға тіркеуге арналған баспа құрылғысы;
график жасаушылар (плоттерлер) – қағазды тасымалдаушыға ДК-дан
графиктiк ақпарат шығаруға арналған (графиктерді, сызбаларды, суреттерді);
плоттерлер қалам көмегiмен бейненi сызатын векторлық және растрлi:
термографикалық, электростатикалық, құйылма сиялы және лазерлiк болады.
Құрылымына қарай плоттерлер планшеттi және барабанды болып бөлiнедi.
Барлық плоттерлердiң негiзгi сипаттамлары ұқсас болып келедi: сызу
жылдамдығы -100-1000 ммс, жақсырақ модельдерiнде түсті бейнелеу және
жартылай тонды беру мүмкiндiктерi бар; ең жоғары шешу қабiлетi мен
бейнелеу анықтылығы лазерлiк плоттерлерде, бірақ олар ең қымбат.
Жабдықтар мен автоматизация құрылғылармен (интерфейстердің
келiстiрушiлерi, адаптерлер, цифрлi-аналогты және аналогты-цифрлік
түрлендіргіштер және т.б.) және ДК-дi байланыс каналдары, басқа ЭЕМ-лары
мен есептеу желiлерiмен (желілі интерфейстік тақша,"жапсарлар",
мәлiметтердi берудiң мультиплексорлары, модемдер) байланысу үшiн арналған
байланыс пен телекоммуникация құрылғылары.
Жеке жағдайда желiлi адаптер ДК-дiң сыртқы интерфейсi, оны байланыс
каналы арқылы басқа ЭЕМ-дермен есептеу желілерi қрамында ақпарат
айырбастау үшiн қосу мақсатында қызмет етедi. Жалпы тораптарда желiлi
адаптердiң функциясын модулятор-демодулятор орындайды.
Жоғарыда аталған құрылғылардың көбi шартты белгiленген топқа –
мультимедиа жабдықтарына жатады.
Мультимедиа құралдары (multimedia – көп орталы) – бұл адамға
компьютермен қатынасуға мүмкiндiк беретiн аппараттық және бағдарламалық
құралдардың кешені және ол адам үшiн қолайлы ортаны қолданады: дыбыс,
бейне, графика, мәтіндер, анимация және т.б.
Мультимедиа құралдарына ақпаратты сөйлеп енгізу және шығару
құрылғылары жатады; қазiргi кезде кеңiнен таралған сканерлер (олар баспа
мәтіндер мен суреттердi компьютерге автоматты түрде енгiзуге мүмкiндiк
бергендiктен); жоғары сапалы бейне- (video-) және дыбыстық- (sound-)
платалар, бейнемагнитофоннан немесе бейнекамерадан бейнеердi көшiрiп, оны
ПК-ға енгізетiн бейненi басып алу (videograbber) платалары; күшейткіштерi
бар жоғары сапалы акустикалық және қайта орындайтын жүйелер, дыбысты
колонкалар, үлкен видеоэкрандар. Бірақ, негiзiнен, мультимедиа құралдарына
дыбысты және бейнеақпаратты жазуға арналған үлкен сыйымдылықты сыртқы есте
сақтау құрылғылары - оптикалық дискiлердi жатқызуға болады.
Компакт дискiлердiң (CD) құны олардың үлкен тираждалу салдарынан
арзан, ал олардың үлкен үлкен сыйымдылығын еске ала (650–700 Мбайт, ал
жаңа үлгілерінде 8 Гбайт және одан жоғары), жоғары сапасын ескергенде, CD-
де ақпаратты сақтау магниттiк дискiлерге қарағанда едәуiр арзанға түседi.
Компакті-дискiлерiнде кең мөлемде мәлiметтер қоры мен кітапханалар
ұйымдастырылған; CD-де сөздіктер, анықтамалар, энциклопедиялар, әр түрлi
репетиторлар, ой тапқырлығын дамытатын және жалпы білімге үйрететiн
программалар бар.
CD шетел тілдерін, жол ережелерін, бухгалтерлік есептеу, заң саласын,
сонымен қатар салық заңдарын үйренуде кең көлемде қолданылады. Бұның
барлығы мәтіндер, суреттер, сөйлеу және мультипликация, музыка және
бейнелермен бiрге берiледi. CD-нi тұрмыс аспектісінде аудио- және
бейнежазбалардың сақтау үшін плейерлi аудиокассеталар мен видеокассеталар
орнына қолдануға болады. CD-де көптеген программалар мен компьютерлік
ойындардың сақталғанын ескеркен жөн.
Сөйтiп келгенде, CD-ROM компакт-дискiлерде жазылған әр түрлі және өте
үлкен көлемдегi ақпаратты функционалды тағайындауы мен қайта оқу ортасына
жол ашады.
Үзу (тоқтату) – берiдген уақытта маңызды (басты) программаны шапшаң
орындау мақсатында басқасының орындалуын уақытша тоқтату.
Үзулер компьютер тұрақты жұмыс жасағанда болып тұрады. Ақпаратты
енгізу-шығару процедуралары үзулермен орындалатыны, мысалы, таймерден үзу
үзулер контроллерінен пайда болады және одан қызметтi секундына 18 рет
(әрине тұтынушы оларды сезбейдi) алатыны туралы айтса жеткілікті.
Үзулердiң контроллері үзу процедураларына қызмет етеді, сыртқы
құрылғының үзуге сұраным қабылдайды, бұл сұраным басты деңгейін анықтайды
және МП-ға үзу сигналы береді. МП бұл сигналды қабылдап, ағымдағы
программа орындауын тоқтатып, сыртқы құрылғы сұраған үзуге қызмет ететiн
арнайы программаны орындауға көшедi. Қызмет етеу программасы аяқталғаннан
кейін үзілген программа орындалуы қалпына келтіріледі.

1.2 Машиналық iшкi жүйелік интерфейсi

Машиналық iшкi жүйелік интерфейсi - ЭЕМ түйіндердің және блоктарының
өзара байланысы - электр желілерінің, компьютер компоненттерімен бiрiгу
схемаларының, тасымалдау протоколдардың (алгоритмдердің) және сигналдарды
түрлендiрудiң байланыс жүйесi.
Машиналық iшкi жүйелік интерфейсiнiң ұйымдастырылуының екі нұсқасы
бар.
1. Көпбайланысты интерфейс: ДК-дiң әрбір блогы басқа блоктармен
өзiнiң жергілікті сымдарымен байланысқан; интерфейс әдетте қарапайым
тұрмыстыларда қолданылады.
2. Бiр (жеке) байланысты интерфейс: ДК-дiң барлық блоктары өзара
жалпы немесе жүйелік шина арқылы байланысқан.
Қазiргi кездегi ДК-лердiң басым көпшілігiнде жүйелік интерфейс
ретінде жүйелік шина қолданылады. Жүйелік шина құрылым және құрамы алдында
жоғарыда айтылған болатын. Жүйелік шина негiзгi функционал сипаттамалары:
оның қызмет көрсететiн құрылғылардың саны мен өткiзу қабілеті, яғни
ақпарат тасымалдаудың максимал жылдамдығы. Шинаның өткiзу қабілеті оның
разрядына (8-,16-,32- және 64-разрядты шиналар бар) және шина жұмыс
істейтін жиілігiне байланысты.
Жүйелік шина ретінде әр түрлi ДК-ларда келесi шиналар қолданылған
және қолданыла алады:
кеңейту шиналары – көптеген әр түрлі құрылғыларды қосуға мүмкіндік
беретін жалпы тағайындалу шиналары;
жергілікті шиналар – берiлген кластың бiрнеше ғана құрылғыларынна
қызмет етедi.
Кеңейтулер шиналары
Multibus 1 шинасының екі модификацияcы бар: PCXT bus (personal
Computer eXtended Technology – кеңейтiлген техлогиялы ДК) және PCAT bus
(PC Advachnology - жетілдірілген технологилы ДК).
PCXT bus шинасы - 4,77 МГц такт жиілікке есептелген 8-раазрядты
мәлiметтер шинасы мен 20-разрядты адрестi шина; адаптерлi үзулерге
арналған 3 сызық пен жадпен тiкелей байланыс жасау 3 каналы (DMA каналдары
- Direсt Memory Access) бар. Адрес шинасы 1 Мбайт мөлшердегi
микропроцессордың адрестік кеңістігін шектедi. Ол 8086,8088 МП-ларда
қолданылады.
PCAT bus шинасы – 16-разрядты мәлiмет шинасы және 24- разрядты
адрестiк шина, 8 МГц такт жиілікте жұмыс iстейдi, бірақ шина контроллерi
жиілікті екiге бөле алатындықтан, ол 16 МГц такт жиіліктi МП-мен қолданыла
алады; адаптерлі үзулерге арналған 7 сызығы және DMA-ның 4 каналы бар.
80286 МП-мен қолданылады.
ISA (Industry Standard Architecture - өнеркәсіптік сәулет стандарты)
шинасы - 16-разрядты мәлiметтер шинасы және 24-разрядты адрестiк шина,
такт жиілік жұмысы16 МГц, бірақ 50 МГц такт жиіліктi МП-мен қолданыла
алады (бөлу коэффициенті үлкейтiлген); PCXT және PCAT шиналарымен
салыстрғанда, аппараттық үзулер сызығы 7-ден 15-ке дейiн және жадпен
тiкелей байланыс жасау каналдары 7-ден 11-ге дейiн өстi. 24-разрядты
адрестiк шина көмегiмен адрестік кеңістік 1-ден 16 Мбайтқа дейiн өстi.
Теориялық жағынан шинаның өткiзу қабілеті 16 Мбайтс, бiрақ оның қолдану
ерекшеліктеріне байланысты оның нақты өткiзу қабiлетi төмен, 3-5 Мбайтс
төңiрегiнде. 32-разрядты жоғағры жалдамдықты МП-лер шығуына байланысты ISA
шинасы ПК жылдамдығының артуына кедергі болды.
EISA (Extended ISA – кеңейтiлген ISA) шинасы - 32-разрядты мәлiметтер
шинасы және 32- разрядты адрестiк шина, 1989 жылы шығарылды. Шинаның
адрестік кеңістігi 4 Гбайт, өткiзу қабілеті 33 Мбайт, МП-КЭШ-ЖЖ каналынан
айырбас жылдамдыға жад микросұлба параметрлерімен анықталады, кеңейту
алмалы-салмалыларының саны артқан (теориялық жағынан іске 15, ал
практикалық жағынан 10-ға дейiн құрылғы қосыла алады). Үзулер жүйесi
жақсарған, EISA жүйенi конфигурирациялау мен DMA-ны басқаруды автоматты
түрде қамтамасыздандырады; ISA шинасымен толық сәйкестендiрiлген (ISA-ны
қосуға арналған алмалы-салмалылар бар), шина есептеу жүйелерінiң көп
процессорлы сәулетін қолдай алады. EISA шинасы өте қымбат, ол жылдам ПК-
лер, желілі серверлер мен жұмыс станцияларында қолданылады.
MCA (Micro Channel Architecture – микро каналды сәулет) шинасы -1987
жылы IBM фирмасымен PS2 машиналарына арналып жасалған, 32-разрядты шина,
өткiзу қабiлетi 76 Мбайтс, жұмыс жиілігi 10-20 Мгц. Өзiнiң сипаттамасы
жағынан EISA шинасына ұқсас, бірақ ISA-мен де, EISA-мен де сәйкес
келмейдi. PS2 ЭЕМ-ларына арналған қолданбалы программаларының аз болуына
байланысты олар кең таралмады, сондықтан MCA шинасы да сәйкес кеңiнен
тарай алмады.

Жергілікті шиналар.

Соңғы есептеу жүйелерiнiң сипаттамалары:
микропроцессорлар (мысалы, Pentium МП-ы 64-разрядты мәлiмет
шинасынан 528 Мбайтс жылдамдықпен мәлiметтер шығара алады) және кейбiр
сыртқы құрылғылардың (цифрлiк толық экранда жоғары сапалы бейненi алу үшiн
22 Мбайтс өткiзгiштiк қабілет керек) жылдамдығының тез өсуi;
интерфейстік операциялардың (мысалы, Windows-та графиктер өңдеу
рограммалары, Multimedia ортасында жұмыс) үлкен санының орындалуын талап
ететін программалардың шығуымен.
Бір уақытта бірнеше құрылғыларға қызмет етететiн жағдайда кеңейту
шиналарының өткiзу қабілеті тұтынушының қолайлы жұмысына жеткіліктісіз
болды, өйткені компьютерлер ұзақ "ойлана" бастады.
Интерфейсті құраушылар МП тактiлi жиілігінде жұмыс істейтiн (бірақ
оның ішкі жұмыс жиілігiнде емес) және МП шинасының өзiне қосылатын, МП-ға
қарағанда сыртқы жылдам құрылғыларымен: негiзгi және сыртқы жадпен,
видеожүйелермен және т.б. байланысты қамтамасыз ететiн жергілікті шиналар
шығару жолына түстi.
Қазіргi кезде әмбебаб жергілікті шиналардың екі негізгі стандарты
бар: олар VLB және PCI.
VLB (VЕSA Local Bus – VESA жергілікті шинасы) шинасы - 1992 жылы
Видеоқұрылғылар Стандарттарының Қауымдастығымен (VESA - Video Electronics
Standards Association) жасалған, сондықтан оны VESA шинасы деп атайды.
VLB шинасы, негiзiнде, видеоадаптер және сирек винчестермен
байланысқа арналған МП-дың ішкі шинасының кеңейтуi болып келеді, жақын
рада 64-разрядты шина түрi шығу керек. VLB-ның деректердi тасымалдауының
нақты жылдамдығы - 80 Мбайтс (теориялық жағынан оны 132 Мбайтс-қа дейiн
жеткiзуге болады).
Шина кемшiлiктерi:
80386,80486 МП жұмысына есептелген, Pentium, Pentium Pro, Power PC
процессорларына бейімделмеген;
МП тактiлi жиілігiне тәуелділігi (әрбір VLB шинасы тек бiр нақты
жиілікке ғана есептелген);
қосылатын құрылғылар санының аз болуы – VLB шинасына тек төрт құрылғы
ғана қосыла алады;
шинаның арбитражының жоқ болуы - қосылатын құрылғылар арасында даулар
бола алады.
PCI (Peripheral Component Interconnect - сыртқы құрылғылардың қосуы)
шинасы - 1993 жылы Intel фирмасымен шығарылған.
PCI шинасы VLB-ға қарағанда әмбебаб болып келеді. Кез келген МП-мен:
80486, Pentium, Pentium Pro, Power PC және т.б. жұмысына бейiмделе алатын
өзiнiң адаптері бар; оның автоқұрылым мүмкіншілігі бар және ол әр түрлі
құрылымды 10 құрылғыны қоса алады, өзiнiң "арбитражы", мәлiметтер
тасымалдаудың басқару құрылғылары бар. PCI шинасы әзірше өте қымбат .
PCI разрядтылығы 32 бит, 64 битке дейiн кеңейтуге мүмкіншілігі бар,
теориялық жағынан өткiзу қабілеті 132 Мбайтс (нақты ол екі есе төмен).
PCI шинасы жергілікті болғанына қарамастан, кеңейту шинасының
көптеген функцияларын орындайды, ISA, EISA, MCA (PCI шинасы оларға сәйкес)
кеңейту шиналары PCI шинасы бар кезде тiкелей МП-ға қосылмай (VLB шинасын
қолданғандағы сияқты), PCI шинасының өзiне қосылады (кеңейту интерфейсі
арқылы).
ДК-де VLB- немесе PCI- шинасын пайдалану сәйкес аналық тақшаның бар
болуын талап ететiнiн ескерген жөн. EISAISA, VLB және PCI шиналарын
қолдануға мүмкiндiк беретiн мультишиналық, VIP (VLB, ISA және PCI
сөздерiнiң бiрiншi әрiптерi) шинасы деп аталатын аналық тақшалар
шығарылуда.
Бірақ қазiргi кезде VLB шиналары шығарылмайды, ал ISA шиналарды
пайдаланудан шығуда, олардың орнына өткiзу қабiлетi жоғары бейнедаптерлер
немесе басқаша 3D үдеткіштер деп аталатын AGP сияқты жаңа шиналар шығуда.

2. Микропроцессорлар

2.1 Микропроцессорлар түрлері

Микропроцессор, басқаша, орталық процессор.
Орталық процессор (CPU, ағыл. Central Processing Unit) - бұл
программамен берілген арифметикалық және логикалық операцияларды
орындайтын компьютердiң басты жұмыс компоненті, есептеу процесiн басқарады
және компьютер барлық құрылғыларының жұмысын үйлестіреді.
Жалпы алғанда орталық процессор құрамына:
- арифметикалық-логикалық құрылғы;
- мәлiметтер шиналар мен адрестiк шиналар;
- тiркегiштер;
- командалар есетегiштерi;
- кэш - аз көлемдi өте жылдам жады (8-ден 512 Кбайтқа дейiн);
- жылжымалы нүктесi бар математикалық бірлес процессор енедi.
Соңғы процессорлар микропроцессорлар түрінде орындалады. Физикалық
жағынан микропроцессор интегралды сұлба - процессордың барлық функцияларын
іске асыратын бірнеше квадрат миллиметрлi тік бұрышты ауданды кристалдық
кремнийден жасалған жіңішке пластинкада орналасқан сұлбалар. Кристалл-
пластинка әдетте пластмассалық немесе керамикалық жалпақ қорапта
орналасады және оны компьютердiң жүйелік платасына жалғастыруға болатындай
етiп металды штырьлары бар алтын өткiзгiштермен қосады.
Есептеу жүйелерiнде бірнеше паралельді жұмыс істейтiн процессорлар
болуы мүмкін; ондай жүйелер көп процессорлы деп аталады.
МП 4004 - бірінші микропроцессор Intel (АҚШ) фирмасымен 1971 жылы
шығарылған болатын. Қазiргi кезде микропроцессорлардың бірнеше жүздеген
түрлерi шығарылады, бірақ ең танымал және көп таралғандары Intel және AMD
фирмаларының микропроцессорлары.

3. ДК-дiң сақтау құрылғылары.

Компьютер жады екiлiк сақтау элементтерi – биттерден құрылған, 8
биттен бiрiккен топ байт деп аталады (жадтың өлшем бiрлiктерi ақпараттың
өлшем бiрлiгiне сай болады). Барлық байттар нөмiрленген. Байттың нөмiрiн
оның адресi деп аталады.
Байттар ұяшықтарға бiрiгедi, олар сөздер деп аталады. әр компьютерге
сөздiң белгiлi ұзындығы тән: ол екi, төрт, сегiз байт болуы мүмкiн. Бұл
басақа ұзындықтағы жадтың ұяшықтарын қолдану (мысалы, жарты сөз, қосарлы
сөз) мүмкiндiгi жоқ дегендi бiлдiрмейдi.
Әдетте, бiр машиналық сөзде толық бiр сан немесе бiр команда
көрсетiлуi мүмкiн. Бiрақ ақпараттың ұсынылуының айнымалы форматтары болуы
мүмкiн.
Жадтың төрт байтты компьютерлер үшiн сөздерге бөлiнуi 1-кестеде
берiлген:

Байт 0Байт 1Байт 2Байт 3Байт 4Байт 5Байт 6Байт 7
Жарты сөз Жарты сөз Жарты сөз Жарты сөз
Сөз Сөз
Қосарлы
сөз

Сол сияқтыжад көлемiнiң одан да iрi туынды бiрлiктерi кең
қолданылады: Килобайт, Мегабайт, Гигабайт, сондай-ақ соңғы кезде Терабайт
пен Петабайт.
Қазiргi кезде компьютерлердiң бiр-бiрiнен мақсаттары, уақыттық
сипаттамалары, сақталатын ақпарат көлемi мен бiрдей көлемдегi ақпаратты
сақтаудың құнымен қатты ерекшеленетiн түрлi сақтау құрылғылары бар.
Жадтың негiзгi екi түрiн - iшкi және сыртқы жадын айырады.
Iшкi жадының құрамына жедел жад, кэш-жад және арнайы жад кiредi.

3.1 Жедел жад

Жедел жад (ЖЕСҚ, ағылш. RAM – Random Access memory – ерiктi жету
жады) – бұл процессормен тiкелей байланысты және программалар өңдейтiн
мәлiметтердi жазу, оқу және сақтауға арналған аса үлкен емес көлемдi
жылдам сақтау құрылғысы.
Жедел жад мәлiметтер мен программаларды уақытша ғана сақтау үшiн
қоданылады, өйткенi машинаны өшiрген кезде ЖЕСҚ-дағы барлық мәлiметтер
жоғалып кетедi.
ЖЕСҚ-ның көлемi әдетте 32-512 Мбайт, ал қазiргi кезде программалық
қамтаманың тиiмдi жұмысы үшiн кем дегенде 256 Мбайт ЖЕСҚ болуы керек.
Әдетте ЖЕСҚ DRAM (Dynamic RAM – динамикалық ЖЕСҚ) жадының интегралдық
микросхемаларынан орындалады. DRAM микросхемалары жадтың басқа түрлерiнен
баяулау жұмыс iстейдi, бiрақ бағасы арзандау болады.
DRAM-дағы әрбiр ақпараттық бит жартылай өткiзгiш кристалл құрылымында
жасалған кiшкентай конденсатордың электрлiк заряды түрiнде сақталады. Ағып
кету салдарынан бұндай конденсаторлар кезеңдi түрде разрядталады,
сондықтан оларды арнайы құрылғылар мепериоды түрде (шамамен әрбiр 2
миллисекунд сайын) зарядтап тұрады. Бұл процесс жадтың регенерациясы
(Refresh Memory) деп аталады.
Қазiргi кездегi микропроцессорлардың сыйымдылығы 1-16 Мбайт және одан
жоғары. Олар корпустарға орнатылып, жад модульдерiне жинақталады.
SIMM және DIMM типтi модульдер кең тараған.
SIMM модулiнде жад элементтерi ұзындығы 10 см-ге жуық кiшкентай баспа
платада жинақталған. Мұндай модульдердiң сыйымдылығы бiрдей емес – 256
Кбайт, 1, 2, 4, 8, 16, 32 және 64 Мбайт. SIMM-нiң түрлi модульдерiнiң
микросхемаларының саны әртүрлi болуы мүмкiн – тоғыз, үш немесе бiр және
контактiлерiнiң саны да әр түрлi болуы мүмкiн – 30 немесе 72.
Жад модульдерiнiң маңызды сипаттамасы – мәлiметтерге жету уақыты,
әдетте ол 60-80 наносекунд құрайды.
Қазiргi кезде SIMM-дер қолданылмайды десе де болады. Олардың орнына
DIMM келдi, ал оның орнына DDR мен RIMM келдi, бiрақ DIMM-мен
салыстырғанда олардың құны жоғарылау және де соған сай айырбас жылдамдығы
жоғары.

3.2 КЭШ-жад

КЭШ (ағылш. cache) немесе асқын жедел жад – аса үлкен емес көлемдi
өте жылдам есте сақтау құрылғысы (СҚ), ол ақпараттың процессормен және
одан жылдамдығы төмен жедел жадпен өңделуi жылдамдығының арасындағы
айырмашылықтың орнын толтыру үшiн микропроцессор мен жедел жад арасындағы
мәлiметтер айырбасы кезiнде қолданылады.
КЖШ-жадын арнайы құрылғы – контроллер басқарады. Ол жақын уақытта
процессорға қандай мәлiметтер мен командалар қажет болуы ықтимал екенiн
алдын-ала көруге тырысады да, оларды кэш-жадына кiргiзедi. Бұнда “дәл
түсу” мен “тимей қалулар” болуы мүмкiн. Дәл түскен кезде, яғни кэшке
керекмәлiметтер кiргiзiлген болса, оларды жадтан алып шығу еш тоқтаусыз
өтедi. Егер қажет ақпарат кэште жоқ болса, процессор оны тiкелей жедел
жадынан оқиды. “Дәл тию” мен “тимей кету” қатынасы кэштеу тиiмдiлiгiн
анықтайды.
КЭШ-жады DRAM-ға қарағанда жылдам әрекеттi, қымбат және сиымдылығы
төмен SRAM (Static RAM) статикалық жадының микросхемаларында жүзеге асады.
Қазiргi кездегi микропроцессорлардың iшiне орнатылған кэш-жады бар,
аталмыш бiрiншi деңгейдегi өлшемi 8-16 Кбайт кэш. Бұдан басқа,
компьютердiң жүйелiк платасында сиымдылығы 64 Кбайттан 256 Кбайт және одан
жоғары екiншi деңгейдегi кэш орнатылуы мүмкiн.

3.3 Арнайы жад

Арнайы жад құрылғыларына тұрақты жад (ROM), қайта программаланатын
тұрақты жад (Flash Memory), батарейкадан қоректенетiн CMOS RAM жад,
бейнежад және басқа жадтың түрлерi жатады.
Тұрақты жад (ТЕСҚ, ROM – Read Only Memory – тек оқуға арналған жад) –
энергияға тәуелдi жад, ешқашан өзгертудi қажет етпейтiн мәлiметтердi
сақтау үшiн қолданылады. Жадтың мазмұны арнайы түрде оны тұрақты сақтау
үшiн жасалған кезде құрылғыға “тiгiледi”. ТЕСҚ-нан тек оқуға болады.
Қайта программалатын тұрақты жад (Flash Memory) - өзiнiң құрамын
дискетадан бiрнеше қайта жазуға мүмкiндiк беретiн энергияға тәуелдi жад.
Ең алдымен тұрақты жадқа процессордың өз жұмысын басқару программасын
жазады. ТЕСҚ-да дисплей, пернетақта, принтер, сыртқы жадты басқару
программалары, компьютердi қосу және тоқтату, құрылғыларды тестiлеу
(тексеру) программалары орналасқан. Тұрақты немесе Flash-жадтың маңызды
микросхемасы – BIOS модулi.
BIOS (Basic InputOutput System – енгiзу-шығарудың базалық жүйесi) –
компьютердi қосқаннан кейiн құрылғыларды автоматты тексеру (тестiлеу);
операциялық жүйенi жедел жадқа жүктеу үшiн арналған программалар жиынтығы.
BIOS-тың ролi екi жақты: бiр жағынан бұл аппаратураның ажырамас элементi
(HardWare), ал екiншi жағынан кез-келген операциялық жүйенiң маңызды
модулi (SoftWare).
Тұрақты СҚ-ның бiр түрi - CMOS RAM.
CMOS RAM - әрекет жылдамдығы төмен және батарейкадан энергия алатын
жад компьютер жабдығының конфигурациясы мен құрамы, сондай-ақ оның жұмыс
режимдерi туралы ақпарат сақтау үшiн қолданылады.
CMOS-тың құрамы BIOS-та орналасқан Setup (ағылш. Set-up – орнату)
арнайы программасы арқылы өзгертiледi.
Графикалық ақпаратты сақтау үшiн бейнежады қолданылады.
Бейнежады (VRAM) – жедел СҚ-ның бiр түрi, мұнда кодталған көрiнiстер
сақталады. Бұл СҚ оның құрамы бiрден екi құрылғыға – процессор мен
дисплейге – жетiмдi болатындай ұйымдастырылған. Сондықтан экрандағы
көрiнiс жадтағы бейнемәлiметтердi жаңаланумен бiрге өзгерiп отырады.
Сыртқы жад.
Сыртқы жад (СЕСҚ) программалар мен мәлiметтердi ұзақ уақыт бойы
сақтауға арналған, оның құрамының тұтастығы компьютердiң қосылған немесе
қосылмағандығына байланысты емес. СЕСҚ-нан процессорға немесе керiсiнше
ақпараттың айналуы шамамен келесi тiзбек бойынша жүредi:
Сыртқа жадтың құрамына мыналар кiредi:
- қатты магниттiк дискiдегi жинақтағыштар;
- иiлгiш магниттiк дискiдегi жинақтағыштар;
- компакт-дисктердегi жинақтағыштар;
- магниттiк-оптикалық компакт-дискiдегi жинақтағыштар;
-магниттiк ленталардағы (стримерлер) жинақтағыштар және т.б.
Иiлгiш магниттiк дисктегi жинақтағыштар.
Иiлгiш диск, дискета (ағылш. Floppy Disk) – ақпараттың шағын
көлемдерiн сақтауға арналған құрылғы, ол қорғалған қабықтағы иiлгiш
пластикалық диск. Мәлiметтердi бiр компьютерден екiншi компьютерге көшiру
үшiн және программалық қамтамасын тарату үшiн қолданылады.
Дискета екi жағынан магнит тотығымен қапталған және пластик қорапшаға
салынған дөңгелек полимер төсеуiштен тұрады. Қорапшаның iшкi бетiне
тазалағыш қабат жүргiзiлген. Қорапшада екi жағынан радиалды тесiктер
жасалған, олар арқылы жинағыштың оқужазу дискке жете алады.
4-сурет. Иiлгiш дискеталар.
Магниттiк ортада екiлiк ақпаратты жазу жолы магниттiк кодтау деп
аталады. Оның мәнi мынада: ортадағы магниттiк домендер жолдардың бойында
тiркелген магнит өрiсi бағытында өздерiнiң оңтүстiк және солтүстiк
полюстерiмен тiзiлiп тұрады. Әдетте екiлiк ақпарат пен магниттiк домендер
бағытының арасында бiр мәндi сәйкестiк орнайды.
Ақпарат секторларға бөлiнетiн концентрлiк жолдар (тректер) бойынжа
жазылады. Жол мен секторлар саны дискетаның типi мен форматына байланысты.
Сектор дискке жазыла немесе оқыла алатын ақпараттың ең аз мөлшерiн
сақтайды. Сектор сиымдылығы тұрақты және ол 512 байт құрайды.
5-сурет. Магниттiк диск бетi.
Дискетада 360 Кбайттан 2,88 Мбайтқа дейiн ақпарат сақтауға болады.
Қазiргi кезде келесi сипаттамасы бар дискеталар кең таралды: диаметрi
3,5 дюйм (89 мм), сиымдылығы 1,44 Мбайт, жол саны 80, жолдардағы секторлар
саны 18.
Дискета иiлгiш магнит дисктердегi қорлағышқа (FDD ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.