Есептеу жүйесі. ДК архитектурасы

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

ӘЛ-ФАРАБИ АТЫНДАҒЫ ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ

ФИЛОСОФИЯ ЖӘНЕ САЯСАТТАНУ ФАКУЛЬТЕТІ

Тақырыбы:

1. Есептеу жүйесі
2. ДК архитектурасы

Орындаған: Жанұзақова Ұ. Н.

Тексерген: Максутова Б. А.

Алматы, 2012 жыл

Мазмұны

1) Есептеу жүйесі. Дамуы. Тарихы . . . 3

2) Позициялық санау жүйелеріндегі арифметикалық амалдар . . . 5

3) Есептеу жүйесінің құрамы . . . 6

4) Дербес компьютердің архитектурасы . . . 7

5) Дербес компьютердің классификациясы . . . 8

А) Есептеу жүйесі. Дамуы. Тарихы.

Сан ұғымы математика ғылымындағы ең негізгі ұғымдардың бірі. Адамзат мәдениет есігін аша бастағанда математикадағы ең бірінші амал нәрселерді санау болды. Нәрселерді санаудың нәтижесінде натурал сандар шыққан. Натурал сандырдың әрқайсысын белгілеу үшін жасалған таңбалар цифрлар деп аталады.

Цифрлар: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, және 0. Бұл цифрлар алғашқыда Үнді (Индия) елінде қолданылған, бірақ Еуропаға бұл цифрлардың арабтар әкелген. Осыдан бұл цифрлар араб цифрлары деп аталған. Осындай цифрлардан сандар құрастырылып, олар белгілі бір тәсілмен аталып таңбаланған. Сандардың аталуының және таңбалануының жалпы тәсілін санау жүйесі деп атайды. Санау жүйелері-сандарды өрнектеудің қандайда бір тәсілі және оған сәйкес сандармен әрекет жасау ережелері деп те айтады. Бұрынғы және қазіргі қолданылып жүрген барлық санау жүйелері позициялық және позициялық емес санау жүйелері болып екі үлкен топқа бөлінеді.

Санау жүйелері

Позициялық Позициялық емес

Позициялық санау жүйесінің негізі деп онда қолданылатын цифрлар санын айтады. Жүйенің негізі ретінде екі, үш, төрт, т. с. с. -кез келген натурал санды алуға болады. Демек, позициялық жүйенің сансыз көп болуы мүмкін : екілік, үштік, төрттік, т. с. с.

Негізгі q санау жүйелерінің әрқайсысында сандардың жазылуы

$$a_{n - 1}q^{n - 1} + \ a_{n - 2}q^{n - 2} + \ \bullet \bullet \bullet \ + \ a_{1}q^{1} + \ a_{0}q^{0} + \ a_{- 1}q^{- 1} + \ \bullet \bullet \bullet \ + \ a_{- m}q^{- m}$$

Өрнегінің қысқартылған жазылуын білдіреді, мұнда $a_{i}$ -санау жүйесінің цифрлары; n мен m -сәйкес бүтін және бөлшек разрядтың саны.

Позициялық санау жүйелерінде цифрдың мәні орналасу мәніне тәуелді, ал позициялық емес санау жүйелерінде тәуелді емес. Позициялық емес санау жүйелерінің мынадай кемшіліктері бар:

1) үлкен сандарды жазу үшін әрдайым жаңа таңбалардыенгізіп отыру қажет;

2) бөлшек және теріс таңбалы сандарды өрнектеу мүмкін емес;

3) орындау алгоритмі болмағандықтан, арифметикалық амалдарды орындау қиын;

Позициялық емес санау жүйесінің мысалы ретінде Римдіктерде қалыптасқан бестік санау жүйесін айтуға болады. Сандарды Рим цифрларымен жазуда осы бестік жүйе қолданылған:

Римдік санау жүйесі позициялық емес. Сонда Рим цифрлары: I, V, X, L, C, D, M. Рим цифрларымен сандарды жазуда қосу, азайту принциптері қолданылады. Егер мәні кіші цифр мәні үлкен цифрдан кейін тұрса, онда олардың мәндері қосылады. Мысалы, 7 саны VII, 51 сан LI, 110 саны CX, 550 саны DL түрінде жазылады. Егер мәні кіші цифр мәні үлкен цифрдың алдында тұрса, онда үлкен мәннен кішісі азайтылады. Мысалы, 4 саны IV, 9 саны IX, 990 сан XM, т. б. Рим цифрлары қазіргі кезенде көбінесе кітап тарауларын, айларды, ғасырларды, т. б. нөмірлеу үшін қолданылады.

Әрбір позициялық жүйенің нақты анықталған цифрлар алфавиті мен негізі бар.

• Санау жүйесінің ішіндегі тұңғыш пайда болғаны екілік санау жүйесі. Бұл жүйе бойынша қолданылатын сандар: бір және екі. Австралия және Полинезия тайпалары осы бір мен екі сандарынан үшті, төртті, бесті, алтыны құрастырған. Алтыдан артық сандарды «көп» немесе «сан жетпес» сандар деген. Америкалық ғалым Джон фон Нейман принципі бойынша ЭЕМ арифметикалық есептеулерді екілік санау жүйесінде орындайды, яғни кез-келген мәлімет 0 және 1-ге сәйкес сигналдардың 2 түрлі тізбегімен қолданылады. Мысалы:Қазіргі кездегі электрондық есептегіш машиналардың құрылысы осы екілік жүйеге негізделген. Дүниені, табиғат құбылыстарын зерттеудегі қажеттіліктен адамзат сандарды атаумен қатар, жазуға да үйренген. Екілік санның әрбір разрядынбитдеп атайды. Санның цифрына бөлінетін позицияныразряддеп атайды.
• Қазіргі кезеңдерде қолданылатын халықаралық санау жүйесі - ондық жүйе. Ондық жүйедегі кез келген разрядтың 10 бірлігі, одан жоғарғы келесі разряд бірлігін құрайды. Натурал сандар осы ондық жүйемен жазылады. Ондық жүйедегі әрбір цифрдың мәні оның жазылуындағы тұрған орнына байланысты. Сондықтан бұл санау жүйесін позициялық ондық санау жүйесі деп те атайды. Позициялық ондық санау жүйесі шығыс елдерінде IX ғасырдан бастап тарады. Адамда он саусақ бар, ал ол алғашқы құрал болғандықтан 10 саны санаудың негізі ретінде бекінді. Сонымен, ондық санның кез келген цифрының салмағын онның белгілі бір бүтін дәрежесі, ал дәреженің мәнін сәйкес цифрдың позициясы көрсетеді.
• Ертедегі вавилондық астрономдар санау жүйесі үшін алпыстық жүйені алған, осыған байланысты уақыттың (сағаттың), бұрыштың градустық өлшемін санау тәсілі алпыстық жүйемен алынғаны белгілі. Санаудың позициялық принципке негізделген көне жүйесі алпыстық жүйе болып есептелінеді. Ол ежелгі Вавилонда бұдан шамамен 4000 жыл бұрын шықты.
• Сегіздік санау жүйесінің негізі 8-ге тең0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 сандары алфавиттік болып табылады.
• Он алтылық санау жүйесі көп жағдайда мәліметтерді өрнектеу үшін және компьютерлерде жадыны адрестеу үшін қолданылады.

Сандарды позициялық санау жүйелеріне көшіру: Сандарды ондық санау жүйесіне көшіру. Екілік, сегіздік, он алтылық санау жүйелерінде жазылған сандарды ондық жүйеге түрлендіруді орындау өте жеңіл. Бұл үшін санды жаймаланған түрде жазып, оның мәнін есептеу жеткілікті.

Сандарды екілік жүйеден ондыққа көшіру. Кез келген екілік жүйедегі санды 11, 012 аламыз. Оны жаймаланған түрде жазып, есептеулер жүргіземіз:

11, 012=1*2 ¹ +1*2 ⁰ +0*2 ^-1 +1*2 ^-2 =2+1+0+1/4=3. 25 ₁₀

Cандарды сегіздік жүйеден ондыққа көшіру. Кез келген сегіздік санды, мысалы 17, 4 ₈ аламыз. Оны жаймаланған түрде жазып, есептеулер жүргіземіз:17, 4 ₈ =1*8+7*8 ⁰ +4*8 ¹ =8+7+4/8=15, 5 ₁₀

Сандарды он алтылықтан ондыққа көшіру. Кез келген он алтылық санды, мысалы, 51С ₁₆ аламыз. Оны жаймаланған түрде жазып, есептеу жүргіземіз.

15С ₁₆ =5*16 ² +1*16 ¹ +12*16 ⁰ =1280+16+12=1308 ₁₀

Санды екілік санау жүйесінен сегіздік және он алтылық жүйелерге көшіру. Екілік санау жүйесінде берілген санды сегіздікке көшіру үшін оны оңнан солға қарай 3 цифрдан топтап бөлген соң, әрбір топты сегіздік цифрға түрлендіреміз. Егер соңгы сол жақтағы топ 3 цифрдан аз болса, оны нөлдермен сол жақтан толтыру қажет.

Екілік санау жүйесіндегі 10 ₂ санын сегіздік жүйеге көшіру мысалын қарастырайық:10 ₂ →1*2 ² +0*2 ¹ +1*2 ⁰ 1*2 ² +1*2 ¹ +1*2 ⁰ →55 ₈ →57 ₈

Екілік жүйедегі бүтін санды он алтылық санау жүйесіне көшіру үшін оны оңнан солға қарай топтап, 4 цифрдан бөлу қажет. Әрбір топты он алтылық цифрға түрлендіреміз. Егер соңғы сол жақ топтағы цифрлардың саны төрттен аз болса, оны нөлдермен сол жақтан толықтыру қажет.

Екілік жүйедегі 0010111 ₂ санын он алтылық жүйеге көшіру;

0010 ₂ →0*2 ³ +0*2 ² +1*2 ¹ +0*2 ⁰ 1*2 ³ +1*2 ² +1*2 ¹ +1*2 ⁰ →2Ғ ₁₆

Позициялық санау жүйелеріндегі арифметикалық амалдар:

Қосу. Екілік жүйеде сандарды қосу екілік жүйедегі сандарды қосу кестесіне негізделген. Екілік жүйеде қосу кестесі өте қарапайым. Тек 1+1 қосу амалын орындағанда ғана жоғары разрядқа көшіру орындалады.

0+0=0

0+1=1

1+0=1

1+1=10

Екілік жүйедегі сандарды қосуға бірнеше мысардар қарастырайық;

1001 1101 1010011, 111

1010 1011 1 11001, 110

10011 11000 1 1101101, 101

Ондық санау жүйесін есептеуге тексеру жүргіземіз. Ол үшін екілік санау жүйесіндегі санды ондық санау жүйесіне көшіріп, оларды қосамыз;

1001 ₂ =1*2 ³ +0*2 ² +0*2 ¹ +1*2 ⁰ =9 ₁₀

1010 ² =1*2 ³ +0*2 ² +1*2 ¹ +0*2 ⁰ =10 ₁₀

9 ₁₀ +10 ₁₀ =19 ₁₀

Енді алынған нәтижені ондыққа көшіреміз;

10011 ₂ =1*2 ⁴ +0*2 ³ +0*2 ² +1*2 ¹ +1*2 ⁰ =19 ₁₀

Нәтижелерді салыстыра отырып, қосудың дұрыс орындалғанына көз жеткіземіз.

Азайту. Екілік жүйеде азайту амалын орындау екілік жүйедегі сандарды азайту кестесіне негізделген. Азайту амалын орындау барысында әрдайым абсалют шамасы бойынша үлкенінен кішісі алынып, үлкен санның таңбасы қойылады.

0-0=0

10-1=1

1-0=1

1-1=0

Екілік сандарды азайтудың бірнеше мысалдарын қарастырайық;

10111001, 1 110101101

-

10001101, 1 1010

00101100, 0 001001110

Есептеу жүйесінің құрамы:

Есептеу жүйесінің құрамын оның конфигурациясы деп атайды. Есептеу жүйесінің аппараттық және программалық кұралдары әрқайсысы өз алдына жеке қарастырылатындықтан, сәйкесінше есептеу жүйесінің аппараттық конфигурациясы мен программалық конфигурациясы да жеке жеке қарастырылады. Аппараттық жасақтамаға есептеу техникасының аппараттық конфигурациясын құрайтын құрылғылары жатады. Қазіргі заманғы компьютерлер мен есептеу кешендері блокгы-модульді құрылымнан тұрады, яғни олар нақты бір жұмыс түрін атқаруға ыңғайландырылып дайын түйіндер мен блоктардан жиыстырылатындай аппараттық конфигурациядан тұрады. Орталық процессорға қатысты алғанда құрылғылар ішкі және сыртқы болып екіге бөлінеді. Енгізу-шығару құрылғыларының көбі және ақпаратты ұзақ уакыт сақтауға арналған құрылғылар сыртқы құрылғыларға жатады. Жеке түйіндер мен блоктар арасындағы үндестік аппараттың интерфейс деп аталатын аппараттық-логикалық құрылғылардың көмегімен орындалады. Есептеу техникасындағы аппараттық интерфейс стандарттары хаттама деп аталады.

Программалық жасақтама. Программа деп реттелген командалар тізбегін айтады. Кез-келген компьютерлік программаның негізгі аткаратын қызметі - аппараттық кұралдарды басқару. Аппараттық және программалық жасақтама үнемі өзара тығыз байланыста болады. Программалық жасақтама бірнеше сатылардан тұрады: негізгі, жүйелік, қызметтік және колданбалы. Негізгі программалық жасақтама аппараттық құралдармен өзара байланыста болады. Жүйелік программалар компьютерлік жүйенің аппараттық жасақтамасымен, программалық жасақтамасымен өзара қарым-қатынасын камтамасыз етеді. Нақты бір құрылғымен байланысты жүзеге асыратын программа драйвер деп аталады. Жүйелік сатыға енетін программалардың екінші бір тобы қолданушымен өзара қарым-қатынасты орнатады. Мұндай программалық кұралдар қолданушы интерфейсін қамтамасыз ету құралдары деп аталады.

Қызметтік программалық жасақтама. Ол негізгі сатыдағы программалармен де, жүйелік сатыдағы программалармен де тығыз байланыста болады. Қызметтік программалар компьютерлік жүйені тексеру, баптау және жөндеу жұмыстарын автоматтандырады. Сонымен қатар олар жүйелік программалардың қызметін жақсарту мен кеңейту үшін қолданылады.

Қолданбалы программалық жасақтама. Қолданбалы программалардың көмегімен өндірістік, шығармашылық, оқыту және т. б. мақсатта нақты жұмыстар атқарылады. Қолданбалы программалық құралдарға мәтіндік редакторлар, мәтіндік процессорлар, графиктік редакторлар, электрондық кестелер, мәліметтер базасын басқару жүйелері, автоматтандырылған жобалау жүйелері, баспахана жүйелері, Web-редакторлар, браузерлер және т. б. жатады.

Б) Дербес компьютердің архитектурасы . . .

Компьютер (ағылшынша computer - есептеуіш) - мәліметтерді өңдейтін және есептеулер жүргізетін, сонымен қатар символдармен манипульдеудің басқа да есептерін жүзеге асыратын бағдарламалық электронды құрылғы. Компьютерлердің екі негізгі классы бар:

1. мәліметтерді сандық екілік код түрінде өңдейтін цифрлік компьютерлер;
2. есептелінетін шамалар аналогы болып табылатын физикалық шамалардың үзіліссіз өзгеруін өңдейтін аналогтық компьютерлер (уақыт, электрлік қуат және т. б. ) Компьютерлердің әрекет ету принциптері алдын ала берілген, арифметикалық, логикалық және басқада операциялар тізбектері нақты анықталған бағдарламалардың орындалуынан тұрады. Кез-келген компьютерлік бағдарлама оқшауланған командалар тізбегінен тұрады.

Команда - бұл компьютер орындауға тиісті операциялардың сипатталуы. Әрбір команда да өз коды (шартты белгілеу), бастапқы мәліметтер (операндтар) және нәтижелер. Мысалы, команда «екі санды қосу» операндтары болып қосылғыштары, ал нәтижесі болып - оның қосындысы табылады. Командада «стоп» операндысы жоқ, ал оның нәтижесі болып бағдарлама жұмысын тоқтату табылады. Команда нәтижесі осы команда үшін компьютер конструкциясына жазылған нақты анықталған ережелер бойынша жетілдіріледі. Компьютермен орындалатын командалар жиыны осы компьютердің команда жүйесі деп аталады. Компьютерлер секундына бірнеше миллион операцияларды құрайтын өте жоғары жылдамдықта жұмыс істейді.

Дербес компьютерлер төмендегідей қасиеттерге ие жаңа компьютерлік ақпараттық технологияларға өтуге қабілетті болып келеді:

• қолданушымен ақпараттың, бағдарламалық және техникалық интерфейстерінің құрылуы;
• қолданушымен диалог режиміндегі ақпараттық үрдістердің орындалуы;
• интегралданған мәліметтер қоры негізіндегі барлық үрдістерді аппараттық түрде сүйемелдеу;
• қағазсыз технология

Компьютер архитектурасына оның логикалық ұйымдастырылуын, құрылымы мен ресурстарын, яғни есептеу жүйелер құрамын жатқызуға болады.

Көптеген ЭВМ негізінде 1945 жылы Джон Фон Нейманмен қалыптасқан принциптер жатыр:

• бағдарламалық басқару принціпі (бағларлама аңықталған тізбекте үрдіспен автоматты түрде бірінен соң бірі орындалатын командалар жиыннынан тұрады. ) .
• жаттық біртектілік принціпі (бағдарламалар мен мәліметттер біржадыда сақталады (командалармен орындалатын әрекеттерді мәліметттермен де орындауға болады. ) .
• адрестілік принціпі (негізгі жады құрылымдық түрде нөмерленген ұяшықтардан тұрады. )

Осы принціптермен құрылған ЭВМ классикалық архитектурадан тұрады (фон Нейман архитектурасы) . ДК архитектурасы әрекет принціптерін, компьютердің ақпараттық байланыстарымен негізгі логикалық тораптарының өзара байланысуын аңықтайды.

Яғни олар :

• Орталық процессор;
• Негізігі жады;
• Сыртқы жады;
• Перифериялық құрылғылар;

Процессор архирекурасын анықтайтын негізгі электроедық компоненттер жүйелік немесе аналық (MotherBoard) деп аталатын компьютердің негізгі плата (тақшасында) орналасады. Ал қосымша құрылғылардың контроллерлері мен адаптерлері, немесе осы құрылғылардың өзі кеңейтілі плата түрінде (Daudhte Board - еншілес плата) орындалады және кеңейтілуі көлемдерінің көмегімен кеңейтілуі сламы (ағымы stot - саңылау) деп аталатын шинаға қосылады.

Компьютер архитектурасы әдетте, қолданушылар үшін тиімді оның қасиеттер жиынтығымен аңықталады. Мұнда басты көніл құрылымына және негізгі және қосымша деп бөлуге болатын машинаның функционалдық мүмкіндіктеріне аударылады. Негізгі функциалары ақпараттық өнделуі мен сақталуын, ақпараттардың сыртқы объектілермен алмасуын аңықтайды. Қосымша функциялар негізгі функцияның орындалуы тиімділігі: оның жұмысының тиімді режимін қамтамасыз ету, қолданушымен диалог құру, жоғары сенімділікті және т. б. жоғарылатады. Компьютер құрылымы - бұл осында енгізілнтін компьютердің өзара әрекеттесу принциптерін, ретін және құралын орнататын модель.

Дербес компьютер - бұл әмбебаптылық және жалпықолжетімді қолданушылар талаптарын қанағаттандыратын шағын (столдық) немесе тасымалды ЭЕМ.

ДК жетістіктері болып:

- жеке сатып алушылар үшін құнынң аз болуы;

- қоршаған орта шарттарына арнайы талаптарсыз эксплуатацияның автономдылығы;

---

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.

• Іс жүргізу
• Автоматтандыру, Техника
• Алғашқы әскери дайындық
• Астрономия
• Ауыл шаруашылығы
• Банк ісі
• Бизнесті бағалау
• Биология
• Бухгалтерлік іс
• Валеология
• Ветеринария
• География
• Геология, Геофизика, Геодезия
• Дін
• Ет, сүт, шарап өнімдері
• Жалпы тарих
• Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
• Журналистика
• Информатика
• Кеден ісі
• Маркетинг
• Математика, Геометрия
• Медицина
• Мемлекеттік басқару
• Менеджмент
• Мұнай, Газ
• Мұрағат ісі
• Мәдениеттану
• ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
• Педагогика
• Полиграфия
• Психология
• Салық
• Саясаттану
• Сақтандыру
• Сертификаттау, стандарттау
• Социология, Демография
• Спорт
• Статистика
• Тілтану, Филология
• Тарихи тұлғалар
• Тау-кен ісі
• Транспорт
• Туризм
• Физика
• Философия
• Халықаралық қатынастар
• Химия
• Экология, Қоршаған ортаны қорғау
• Экономика
• Экономикалық география
• Электротехника
• Қазақстан тарихы
• Қаржы
• Құрылыс
• Құқық, Криминалистика
• Әдебиет
• Өнер, музыка
• Өнеркәсіп, Өндіріс