Дербес электронды есептеу техникасының архитектурасы туралы ақпарат

Пән: Информатика, Программалау, Мәліметтер қоры
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 9 бет
Таңдаулыға:

Семей қаласы Шәкәрім атындағы мемлекеттік университет

Өздік жұмыс

Тақырыбы: Дербес электронды есептеу техникасының архитектурасы

Орындаған: Таубай Мақсат

Тобы: ОЗ-507

Семей 2015

Дербес электронды есептеу техникасының архитектурасы

Қазіргі кезде дербес компьютерлерде деректер ағымының өсуіне байланысты шинаның бірнешеуі қажет бола бастады. Оның бір түрі өте жылдам істейтін құрылғылар үшін, ал екіншісі ақырын істейтін құрылғылар үшін өндірілді. Сонымен дербес компьютерлердің ашық архитектурасы сыртқы құрылғылардың саны мен сапасының тұрақты дамып тұруына және мүмкіншіліктері жоғары жаңа орталық құрылғылардың шығуына себеп болды. Мұндай компьютерлерде орталық процессордан басқа бірнеше арнаулы (математикалық, видео) процессорлар жұмыс істей бастады және компьютер аралық байланыстар дамып неше түрлі (локалдық, корпорациялық, глобалды) компьютерлік желілер пайда болды. Дербес компьтерлердің интерфейстері дамыған болғандықтан олармен жұмыс істеу ыңғайлы және тиімді. Ал дербес компьтерлер кең көлемде шығарылғандықтан, олардың бағасы тұрақты төмендей береді. Сондықтан оларды қолдану экономикалық жағынан да тиімді. Дербес компьтерлердің типтері өте көп. Солардың ішінде біздің елімізде кең тараған IBM PC типтес дербес компьтерлерлерді қарастырамыз. Мұнда IBM ( International Bisnes Mashinary) - АҚШ-тағы фирма аты, ал PC (Personal Computer) - дербес компьютер дегенді білдіреді. Процессор логикалық және арифметикалық операцияларды орындайды, операциялардың орындалу тәртібін анықтайды, дерек көздері мен нәтижелері қабылдаушыларды көрсетіп береді. Процессор жұмысы программалардың басқаруымен жүзеге асады. Жүйелік шинаның негізгі қызметі процессорлар арасында және дербес компьютердің қалған басқа да құрылғыларының арасында информацияны жіберу болып табылады. Жүйелік шинасы үш шинадан тұрады: басқару шинасы, дерек шинасы, және адрес шинасы. Шиналар бойынша басқару сигналдарын, деректерді ( сан, символдар) жадтың ұяшық адресін және енгізу - шығару құрылғысының нөмірін айналдырады. Есте сақтау (память) өңделген деректер мен команда беруге, жазуға, сақтауға арналған. Жадтың бірнеше әр түрі болады: оперативтік, тұрақты, сыртқы, кэш, CHOS (КМОП), регистрлік. Информацияны енгізу құрылғысына мыналар қатысты: пернетақта (клавиатура) тышқан - тетік (мышь) трекбол джойстик трекпойнт трекпад сканер сенсорлық экран цифрлық бейнекамера Информацияны шығару құрылғысына - дисплей (монитор), принтер, плоттер, акустикалық бағаны (акустические колонки) және т. б. жатады. Модем информацияны енгізетін құрылғының да, шығаратын құрылғының да функциясын атқарады. Ол телефондық байланыс желілерінің көмегімен қашықтағы басқа компьютерлермен жалғасуға (байланыс орнатуға) әрі дербес компьютерлер арасында информациялар алмасуға мүмкіндік береді. Дербес компьютердің негізіне қаланған нәтижелі идеялардың бірі - архитектураның ашық болуын айтамыз. Бұл тұжырымдамаға (концепцияға) сәйкес әрбір пайдаланушы өз қалауына қарай өзінің компьютерінің конфигурациясын өзі дербес қалыптастыра алады.

Компьютердің аппараттық қамтамасыздандырылуы. Енгізу-шығыру және тоқтату. компьютер жадысының құрылғысы. Енгізу-шығару құрылғылары.

Есептеу техникасы - кез келген ақпарат түрін автоматты түрде жылдам өңдеуге арналған электрондық құрылғылар жиыны.

Бір - бірімен нақты түрде байланысып, біртұтас кешендік қызмет атқара алатын құрылғылар жиыны есептеу жүйесі деп аталады. Есептеу жүйелерінің орталық құрылғысы электрондық есептеу машинасы (ЭЕМ) немесе компьютер болып саналады. ЭЕМ құрылғылары белгілі бір заңдылықтармен өз деңгейлеріне, яғни архитектурасына сәйкес жұмыс атқарады. Барлық ЭЕМ - дер жұмысы осы негізгі архитектураға сәйкес жүзеге асырылады.

Архитектура сөзі әдетте ғимараттаға байланысты айтылады да, оның сыртқы пішінін, ішкі бөлмелерінің орналасуын көрсетеді. Әйтсе да архитектура тек ғимарат жоспары ғана емес, соның барлық бөліктерінің бір - біріне сәйкес келуі. ЭЕМ - ге қатысты ғылымда да «архитектура» сөзі осы соңғы мағынада қолданылады.

ЭЕМ архитектурасы - компьютер құрылғыларының құрамы, орналасуы және солардың бір - бірімен байланысуының сипатталуы. Бұған қоса, аритектура - ЭЕМ - нің жұмыс істеу ерекшеліктері (принципетрі) .

Архитектура ұғымының мағынасын ашатын, оған жақын термин «функциналдық схема» сөзі. Құрылғылардың функциналдық схемасы бір бірімен байланысқан көптеген төртбұрышты блоктардан тұрады, әр төртбұрыш белгілі бір әрекетті орындайтын тәуелсіз бөлік болып табылады. ЭЕМ жұмысын сипаттау кезінде «программа» және «мәлімет» (данные) терминдері жиі қолданылады.

1. Компьютерлер архитектурасының анықталу принциптері

Компьютерлердің жұмыс істеу негіздері олардың барлығына ортақ бірнеше қағидаларға (принциптерге) негізделген. Оларды алғаш рет 1945ж. Венгр елінен шыққан американ ғалымы Джон Фон Нейман ұсынған еді.

Программалық басқару принципі

Бұл принцип бойынша компьютердегі программа командалар тізбегінен құрылып, олар белгілі бір кезекпен автоматты түрде біртіндеп орындалу арқылы атқарылады. Программалық басқару ісінің тиімділігі бастапқы мәліметтерді өзгерте отырып бір программаны бірнеше рет қайталап пайдалану болып табылады.

Программа компьютер жадынан командалар санаушы (счетчик) көмегімен бір - бірлеп шақырылады. Процессор бір команданы орындап болған соң, санауыш регистрі адресті бірге өсіріп, келесі команданы шақырып олрындайды, т. с. с. Командалар реттеліп бірінен кейін бірі орналасқандықтан программа машина жадында қатар тұрған ұяларға сақталып жылдам орындалады.

Программаны жадта сақтау принципі

Программа командалары компьютер жедел жадында сандар секілді сақталып, сандар сияқты өңделеді. Мәліметтер мен сандардың компьютер үшін еш айырмасы жоқ. Бір программа командалары басқа программаның нәтижесі ретінде шығарылуы мүмкін. Осы принцип негізінде трансляция тәсілдері - программалау тіліндегі командаларды нақты компьютер міндеті командаға түрлендіру жасалады. Программалар мен мәліметтер жедел жадының кез келген жеріне жазыла береді. Кейіннен оны берілген адресі бойынша алдыңғы мәліметтерді қарамастан тауып алуға болады.

Адрестелу принципі

Жедел жадындағы мәліметтерді кез келген тәртіппен жазуға немесе оқуға болады(произвольный доступ к памяти) . Жад ұялары нөмірленетін болғандықтан, кейіннен оны берілген адресі бойынша алдыңғы мәліметтерді қарамастан тауып алуға болады. Жад бөлігіне ат қойып, кейіннен осы ат бойынша оны пайдалануға (өзгертіп жазуға, оқуға) да болады.

Сонымен, қазіргі компьютерлер архитектурасының анықталу принциптері:

1. Программалық басқару принципі компьютердегі есептеу процестерін автоматтандыру істерін атқаруға негізделген. Бұған байланысты кез келген есепті шығару үшін соған сәйкес орындалатын компьютер командаларының тізбегін анықтайтын программа құрылады. Программалық басқару ісінің тиімділігі бастапқы мәліметтерді өзгерте отырып бір программаны бірнеше рет қайталап пайдаланған сайын арта түседі.

2. Программаны жедел жадта сақтау принципі бойынша программа командалары сандар секілді сақталып, сандар сияқты өңделеді. Программаның орындалуын жеделдету үшін ол алдын ала компьютер жедел жадына толық жүктелуі тиіс.

3. Жедел жадындағы мәліметтерді кез келген тәртіппен алу (произвольный доступ к памяти) принципі бойынша программалар мен мәліметтер жедел жадынының кез келген жеріне жазыла береді, кейіннен оны берілген адресімен басқа мәліметтерді қарамастан тауып алуға болады.

Осы принцип негізінде компьютер - оның жадына сандық кодтар түрінде жазылған алғашқы мәліметтер мен программаны енгізгеннен кеін есептеу процесін толық автоматты түрде өзі жүргізіп, нәтижесін адамға түсінікті түрде бере алатын техникалық құрылғы болып табылады.

Компьтердің Фон Нейман архитектурасы бойынша құрылуы

Енді осы принциптерге сәйкес жұмыс атқаратын компьютерлік жүйелерді қарастырайық.

Компьютерлік жүйелер

Электрониканың дамуы компьютердің жаңа түрін - жеке пайдаланылатын дербес компьютердің (ДК) көптеп шығаруға жол ашты. Компьютерді өндіріс пен жобалау ісінде ғылыми- зерттеу істері мен білім беруде пайдалану миллондаған адамдардың жұмыстарының мазмұны мен орындалуын түбегейлі түрде өзгертті деуге болады. Бұл күнде компьютер информацияны өндеудің ең негізгі құралы болып саналады. Компьютер - кез келген ақпарат түрін автоматты тұрде жылдам өндеуге арналған электрондық құрылғылар мен программалар жиыны. Комьютерді жұмыста тиімді пайдалану белгілі бір мәдиниет иесі болуды талап етеді, яғни ол мәдиниеттілктің белгісі болып саналады. Ол үшін компьютердің негізгі мүмкіндіктерін жақсы болу қажет, олар: мәселелерді (есептерді ) айқын түрде қоя білу, оларды шешудің жоспарын жасау және ЭЕМ-ге түсінікті түрде жазу: есеп шығаруға мәліметтерді айқындай білу мен алынған нәтижеоерді талдау тәсілдерін әрбір адамның жетік меңгеруі болып табылады. Мұндай мәдинеиеттілікті игеру логика мен информатика заңдарын білкге барып тіреледі. IMB фирмасының (АҚШ) анықтамасы бойынша есептеу машиналарын компьютерлік жүйелер деп айтқан дұрыс, ол негізгі төрт бөліктен тұрады:

Компьютерлік жүйенің құрамы

Компьютерлік жүйелер мәліметтерді өңдеу жүйелерін осы төрт комбинацияны - құрылғылар, программалар, мәліметтер және адамды- біріктіре қарастыру кезінде қолданылады.

ДК Жұмыс істеу принципі

Компьютерлің барлық есептеу және информация өңдеу істерін атқаратын негізгі құрылғысы - орталық процессор. Бір интегралдық схемадан тұратын процессор микропроцессор деп аталады.

Енгізу құрылғысы (пернетақта, тышқан, сканер) компьютерге мәлімет енгізу қызметін атқарады. Шығару( мәлімет алу) құрылғысы компьютерлің жұмыс нәтижесін адамдарға жеткізу үшін қолданылады. Есте сақтау құрылғысы программаларды, мәліметтерді және жұмыс нәтижелерін сақтауға арналған. Ол сыртқы және ішкі болып екіге бөлінеді.

Оперативті есте сақтау құрылғысы немесе ДК-нің жедел жады( RAM-Random Access Memory ) Сондай-ақ тұрақты есте сақтау құрылғысы (ROM-Read-only Memory) компьютердің ішкі жадын құрайды, осы екеуімен процессор жұмыс кезінде мәлімет алмасып отырады.

Қатты магниттік диск (винчестер) ДК программалары мен көлемді мәліметтерді есте сақтайды. Олардың көлемі оншақты Гбайттан жүздеген Гбайттарға дуйін бола береді. Алмалы-салмалы мәлімет жинақтауыш - иілгіш магниттік дискінің флоппи -дискілер немесе дискеттер диаметрі 3, 5дюйм 88мм, ал сақтайтын информация көлемі -1, 44 Мбайт болады.

Орталық процессор жедел жажтағы программаларды орындап, мәліметтерді түрлендіреді және де барлық құрылғыларды басқарады. Ол екі бөліктен - басқару құрылғысы мен арифметикалық-логикалық құрылғыдан тұрады. Басқару құрылғысы программа командаларын қабылдап алып орындайды да, арифметикалық-логикалық құрылғы есептеу жұмыстарын және логикалық операцияларды атқарады.

Компьютердің функционалдық схемасы

Есте сақтау құрылғысы (жады) - бұл ЭЕМ-нің программаларды, қабылданған нәтижелік және аралық мәліметтерді уақытша (жедел жады), әрі ұзақ мерзімде (сыртқы жады) сақтауға арнаған құрылғысы. Жедел жадындағы информация компьютер ток көзіне қосылып тұрғанда ғана сақталып тұрады, бірақ оның жылдамдығы өте жоғары болады. Компьютер сыртқы жадындағы төменгі деңгейде болады.

Арифметикалық-логикалық құрылғы - программа командалары бойынша арифметикалық амалдарды орындап, мәлімет кодтарын түрлендіреді. Басқару құрылғысы компьютердің барлық блоктарының жұмысын қадағалайды. Ол бедгіді бір кезепен компьютер жедел жадындағы командаларды біртіндеп орындатып отырады. Әрбір команда анықталып, қажеттілігіне қарай жедел жады ұяларындағы мәліметтер арифметикалық-логикалық құрылғыға беріледі де, команда каодына байланысты керекті амал орындалады. Компьютер жұмысының осы принципі жоғарыда айтылған фон Неймана архитектурасына сәйкес келеді.

Компьютерлерді жіктеу тәсілдері

Қазірде компьютерлер түрлері саналуан, оларды жұмысына қарай, қуаттылығына байланысты, элементтік базасының түрлеріне сәйкес топтарға жіктеу қалыптасқан. Кез-келген жіктеу тәсілі шартты түрде ғана жасалады, өйткені бүгінгі ДК кешегі үлкен ЭЕМ-дерден көптеген компьютерлер өз тапсырушының талабы бойынша жеке нұсқада жасалды. Әйтсе де техникада компьютерлерді жіктеудің қалыптасқан бірнеше тәсілдерін қарастырып өтейік. Атқаратын қызметіне қарай жіктеу.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.