Компьютерлік жүйе құрылғылары

Жоспар
Кіріспе

2.1. Тарихи деректерден
2.2. Компьютерлік жүйелер
2.2.1. Компьютерлік жүйелерді пайдалану
2.2.2. Аппараттық жабдықтар
2.3. Дербес ЭЕМ
2.3.1. Дербес ЭЕМ нің элементтік базасы
2.3.2. IBM дербес компьютерінің негізгі блоктары

Адамзат баласы дамудың барлық тарихи кезеңдерінде есептеу жұмыстарын жүргізіп отыруға әрқашанда мұқтаж болды. Алғашқы кезеңдерде оған, аяқ-қол саусақтары секілді қарапайым құралдар жеткілікті болды. Ғылым мен техника дамуына байланысты есептеу жұмыстарының қажеттілігі артып, оны жеңілдету үшін арнайы құралдар - абак, есепшот, арифмометр арнаулы математикалық кестелер шығарыла бастады. Бірақ үстіміздегі ғасырдың 40 жылдарында, ядролық физиканың даму ерекшеліктеріне байланысты, қолмея есептеу істері көптеген материалдық ресурстарды және адамның тікелей араласуын талап ете бастады. Мысалы, "Манхеттен жобасын" (АҚШ-тағы атом бомбасын жасау) іске асыру кезінде есептеу жұмыстарына 600 адам қатысты, олардың бірсыпырасы тікелей есептеумен айналысып, қалғандары сол жұмыстың дұрыстығын тексеріп отырды.
XX ғасырдың ортасында информацияны өңдеуді автоматтандыру ісінің қажеттілігі (көбінесе әскери талаптарға сай) электрондық техника мен технологияның қарқынды дамуына себепші болды.

Пән: Информатика, Программалау, Мәліметтер қоры
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 24 бет
Таңдаулыға:

КОМПЬЮТЕРДІҢ ҚҰРЫЛҒЫЛАРЫ

2.1. Тарихи деректерден

2.2. Компьютерлік жүйелер

2.2.1. Компьютерлік жүйелерді пайдалану

2.2.2. Аппараттық жабдықтар

2.3. Дербес ЭЕМ

2.3.1. Дербес ЭЕМ нің элементтік базасы

2.3.2. IBM дербес компьютерінің негізгі блоктары

2.1. Тарихи деректерден

Адамзат баласы дамудың барлық тарихи кезеңдерінде есептеу жұмыстарын
жүргізіп отыруға әрқашанда мұқтаж болды. Алғашқы кезеңдерде оған, аяқ-қол
саусақтары секілді қарапайым құралдар жеткілікті болды. Ғылым мен техника
дамуына байланысты есептеу жұмыстарының қажеттілігі артып, оны жеңілдету
үшін арнайы құралдар - абак, есепшот, арифмометр арнаулы математикалық
кестелер шығарыла бастады. Бірақ үстіміздегі ғасырдың 40 жылдарында,
ядролық физиканың даму ерекшеліктеріне байланысты, қолмея есептеу істері
көптеген материалдық ресурстарды және адамның тікелей араласуын талап ете
бастады. Мысалы, "Манхеттен жобасын" (АҚШ-тағы атом бомбасын жасау) іске
асыру кезінде есептеу жұмыстарына 600 адам қатысты, олардың бірсыпырасы
тікелей есептеумен айналысып, қалғандары сол жұмыстың дұрыстығын тексеріп
отырды.

XX ғасырдың ортасында информацияны өңдеуді автоматтандыру ісінің
қажеттілігі (көбінесе әскери талаптарға сай) электрондық техника мен
технологияның қарқынды дамуына себепші болды.

Электроника табыстары нәтижесінде жасалынған техникалық аспаптар
электрондық есептеуіш машиналар (ЭЕМ) деп атала бастады.

1946 жылы алғаш пайда болған ЭЕМ-дер электрондық шамдар негізінде
жұмыс істейтін, үлкен залдарда орналасқан, көлемді электрондық жабдықтар
болатын. Бірақ 1948 жылдың өзінде-ақ электрондық шамдар шағын электрондық
аспаптармен - транзисторлармен алмастырылып, компьютерлердің бұрынғы жұмыс
өнімділігі сақталынғанмен, көлемі жүз есеге дейін төмендеді.

70 жылдар соңында интегралдық схемалардан немесе чиптерден жасалған
мини-ЭЕМ-дер шыға бастады (транзисторлар мен олардың арасындағы қажетті
байланыстар бір пластинада орналасқан). Осындай микропроцессорлардың
(біріктірілген интегралдық схемадан - БИС элементтерінен тұратын) шығуы
дербес компьютерлер заманының басталғанының алғашқы белгісі болды.

Алғашқы есептеу жұмыстарын автоматтандыруға арналған ЭЕМ-дер күннен
күнге артып келе жатқан информация ағыныман жұмыс істеуде өте ыңғайлы құрал
болып шықты.

Бастапқы кезеңдерде ЭЕМ-дерде тек арнайы үйретілген адамдар ғана жұмыс
істеді, бірақ онша дайындығы жоқ адамдардың компьютерді пайдалану
мұқтаждығы маман еместерге арналған машина жасау қажеттілігін тудырды.

70 жылдар басында "тұрмыстық" (үйдегі) компьютерлер деп аталған
микрокомпьютерлер шықты. Олардың мүмкіндіктері шектеулі болатын, тек ойнау
үшін және шағын мәтіндер теру үшін ғана пайдаланылды. 70 жылдар ортасында
тұрмыстық компьютерлердің етек алғаны сондай, оларды сусын шығаратын
фирмалар да (Соса Соlа) жасай бастады.

Дегенмен, микрокомпьютерлер дамуындағы ең елеулі оқиға болып 1981 жылы
ІВМ фирмасы жасаған, кейіннен "дербес компьютер" деп аталған шағын
компьютердің шығуы болды.

Сол уақыттан бастап осы атау шағын компьютерлер тобының жалпы аты
есебінде тұрақталынып қалды.

2.2. Компьютерлік жүйелер

ІВМ фирмасының анықтамасы бойынша компьютерлік (есептесу) жүйелер төрт
негізгі құрамнан тұрады:

1) шығарылатын есепті, орындалатын жұмысты мәселе ретінде қойып,
соның нәтижесін алатын адам;

2) аппараттық жасақтама (Наrdware);

3) мәліметтер файлы;

4) компьютерді программалық жасақтамасы (Software).

Компьютерлік жүйслер ғғымын немесе мәліметтерді өңдеу жүйелерін осы
төрт комбинацияны - машиналарды, мәліметтерді, программаларды және
адамды - біріктіре қарастыру кезінде қолданады.

2.2.1. Компьютерлік жүйелерді пайдалану

Жұмыс өнімділігі. Басқа құралдар мен машиналарды қолданғандағы сияқты,
компьютерді пайдаланудың ең алғашқы себебі жұмыс өнімділігін арттыру болып
саналады.

Егер компьютерді есеп-қисап жасау, мәліметтерді өндеу немесе
құжаттарды қағазға басып алу істеріне пайдалансаңыз, сіз бір сағатта
көптеген істерді тындырасыз. Мысалы, машинкада мәтін басатын шебер адам бір
минутта 60-тан 80 сөзге дейін немесе 6-8 жолға дейін мәтін басатын болса,
орташа мүмкіндікті компьютер минутына 1200 жол баса алады. Демек, бір
компьютер 150-200 адамды алмастыра алады деген сөз.

Мәліметтерді өңдеу жылдамдығы. Компьютерді пайдаланудағы екінші себеп
мәліметтерді үлкен жылдамдықпен өңдеу болып саналады. Дайындығы мол маман
адам минутына 250 сөз оқып шыға алатын болса, компьютер 1000 000 сөз оқи
алады екен. Мысалы, Чикаго қаласының телефон анықтамалығы 788 000 адамдар
атауынан, ал адрестер мен телефон нөмірлерін қоссақ, 32 000 000 жол
информациядан тұрады екен. Минутына 250 сөз оқитын адам осы анықтамалықты
оқып шығу үшін 250 сағат уақыт жібереді. Ал, орта мүмкіндікті компьютер оны
30 секундқа жетпейтін уақытта оқып шыға алады. Сол себепті гелефон
станцияларында, анықтамалық іздеу қызметтерінде ЭЕМ кеңінен қолданылады.

Дәлдік пен ұқыптылық. Компьютерлік жүйелерді пайдаланудағы үшінші
себеп - олардың дәлдігі мен ұқыптылығында жатыр. Егер біз компьютерге нақты
мәліметтер беріп, оларды өңдеудің дұрыс жолдарын көрсетсек, ол әрқашанда
қатесіз дұрыс нәтижелер береді. Кейде компьютер қате нәтиже берді деп
айтылады. Мұндайда компьютердің қателеспейтінін, қатенің себебі
мәліметтердің оған дұрыс берілмегендігінен немесе осы мақсатқа арналған
мәліметтерді өңдеу алгоритмінің қате болғанынан екенін ашып айту кажет.

2.2.2. Аппараттық жабдықтар

Біз үлкен ЭЕМ-ді немесе дербес компьютерді алсақ та, олар бір-біріне
ұқсас принципте жұмыс істейтін мынадай құрамнан тұрады:

1. орталық процессор;

2. енгізу құрылғысы;

3. есте сақтау құрылғысы;

4. шығару құрылғысы.

Орталық процессор барлық, есептеу және информация өңдеу істерін
орындайды. Бір интегралдық схемадан тұратын процессор микропроцессор деп
аталады. Күрделі машиналарда процессор бір-бірімен өзара байланысты бірнеше
интегралдық схемалар жиынынан тұрады.

Енгізу құрылғысы информацияны компьютерге енгізу қызметін атқарады.

Есте сақтау құрылғысы программаларды, мәліметтерді және жұмыс
нәтижелерін компьютер жадына сақтауға арналған.

Шығару құрылғысы компьютердің жұмыс нәтижесін адамдарға жеткізу үшін
қолданылады.

2.3. Дербес ЭЕМ

2.3.1. Дербес ЭЕМ-нің элементтік базасы

Дербес ЭЕМ-нің (ДЭЕМ) элементтік базасы болатын электрондық
компоненттері информация өңдеудің белгілі бір қызметін немесе оны сақтау
ісін атқарады. Мұндай компоненттер интегралдық схемалар деп аталады.
Интегралдық схема металдан не пластмассадан жасалған қорапқа салынған
жартылай өткізгішті кристалдардан тұрады. Жіңішке жіп секілді арнайы сымдар
осы кристалды қораптың шеткі тақшаларыман жалғастырады.

Жартылай өткізгішті кристалл көбінесе өте таза кремнийден жасалады,
оны жасауда вакуумдық бүрку, тырналау, қоспаларды иондық түрде емгізу,
дәлме-дәл фотолитография тәрізді және де басқа жоғары сапалы технологиялар
қолданылады.

Осындай күрделі технология нәтижесінде кристалда электр схемасына
біріктірілген "электрондық молекулалар" жасалады. Олар бір кристалл
көлемінде (5x5 мм) жүз мыңнан аса бір-бірімен байланысқан "электрондық
молекулаларды" құрастырып, өте күрделі информацияны түрлендіру жұмыстарын
орындай алады. Мүмкін болашақта осындай схемалар элементтері рөлін тікелей
ұғымдағы заттардың молекулалары атқаратын шығар.

Интегралдық схемаларды жасау, тексеру, олардың сапаларын бақылау -
барлығы да автоматтандырылған, оның үстіне оларды сериялық түрде шығару да
меңгерілген. Интегралдық схемаларды шығаруды баспаханалардағы кітапты
көбейтіп шығарумен салыстыруға болады. Олар өздерінің атқаратын
функцияларына қарай ЭЕМ-нің әртүрлі тетіктерінің - шифраторлардың,
сумматорлардың, күшейткіштердің түрлеріне байланысты бөлек-бөлек топтарға
жіктеліп, серияларға бөлініп шығарылады.

Бұл схемалардың интегралдық (біріктірілген) деп аталу себебі олардың
бір кристалы күрделі логикалық функциялардың белгілі бірсуін орындай алады,
сосын олардан транзисторлар мен диодтардан құрастырылатын сияқты машина
қондырғылары оңай жасалады.

ДЭЕМ бірыңғай аппараттық жүйеге біріктірілген техникалық электрондық
құрылғылар жиынынан тұрады. ДЭЕМ құрамына кіретін барлық құрылғыларды
олардың функционалдық белгілеріне қарай екіге бөлу қалыптасқан, олар:
жүйелік блок және сыртқы құрылғылар.

Жүйелік блок мыналардан тұрады:

- микропроцессор;

- оперативті есте сақтаушы құрылғы немесе жедел жады;

- тұрақты есте сақтаушы қүрылғы;

- қоректену блогы мен мәлімет енгізу-шығару порттары.

Ал, сыртқы құрылғылар былайша бөлінеді:

- информация енгізу құрылғылары;

- ииформация шығару құрылғылары;

- информация жинақтауыштар.

ДЭЕМ-нің құрамында ең аз дегенде жүйелік блок, бір-бірден енгізу,
шығару құрылғылары жәж ең аз дегенде бір информация жинақтауыш құрылғы
кіреді. ДЭЕМ-де шешілетін мәселеге байланысты пайдаланушы адам оның
минималды конфигурациясына қосымша шеткері құрылғыларды қосу арқылы
кеңейтуіне болады.

Информация мен басқару командаларын енгізетін негізгі құрылғыларға
пернетақта (клавиатура), "тышқан" тәрізді тетік және сканер (із кескіш)
жатады. Осындай функцияларды бұлардан өзге жарық қаламұштары, жарық сезгіш
планшеттер, джойстиктер (ұршық тәріздес тетік) және басқа да мәселелерді
шешуге қолданылатын құралдар орындайды. Мысалы, осылардың кейбіреуін
жобалау жұмыстарын автоматтандыруда қолдануға болады.

2.3.2. ІВМ дербес компьютерінің негізгі блоктары

Әдетте ІВМ дербес компьютерлері 2.1 суретте көрсетілгендей мынадай
бөліктерден (блоктардан) тұрады:

- жүйелік блок (тік немесе жатық қорапқа орналасқан) - 1-блок;

- мәтіндік және графикалық информацияны кескіндеуге арналған монитор
немесе дисплей - 2-блок;

- әртүрлі символдарды компьютерге енгізуге арналған пернз тақта немесе
пернелік - 3-блок;

Компьютердегі ең негізгі құрылғы - жүйелік блок, оның ішіне ДЭЕМ-нің
басты құрылғылары орналасқан. Жүйелік блогы құрамында микропроцессор, жедел
жад, тұрақты есте сақтаушы құрылғы, қоректену блогы мен енгізу-шығару
порттары және мәлімет жинақтауыштар бар.

Бұлардан басқа компьютердің жүйелік блогына мынадай құрылғыларды
қосуға болады:

- мәтіндік және графикалық информацияларды басып шығаруға арналған
принтер;

- графикалық курсормен басқарылатын құрылғы -"тышқан" графикалық
қолтетігі.

- джойстик - компьютерлік ойындарда қолданылатын қолмен басқарылатын
тетік;

- графиксызғыш немесе плоттер - сызбаларды (графиктерді) қағазға
шығаруға арналған құрылғы;

- сканер (ізкескіш) - графикалық немесе мәтінді информацияларды оқуға
арналған оптикалық құрылғы;

- СБ-КОМ - компакт-дискілерді оқуға арналған құрылғы ол қозғалатын
бейнелерді, мәтіндерді және дыбыстарды үшін кеңінен пайдаланылады;

- модем - телефон желісі арқылы басқа компьютерлермен информация
алмасуға арналған құрылғы;

- стример - мәліметтерді магниттік таспада сақтауға арналған құрылғы;

- желілік адаптер компьютерді жергілікті желіде (торапта) қолдануға
мүмкіндік береді.

2.1.сурет. Дербес компьютердің сыртқы түрі: жүйелік блок, 2 - дисплей; 3 -
пернелік, 4-тышқан тетігі; 5 - дискіжетек, 6 - динамиктер, 7 - микрофон.

Сонымен ДЭМН нің негізгі құрылғыларына процессор, жад (жедел
және сырқат), сыртқы құрылғыларды өосу және мәліметтерді жеткізу
құрылғылары жатады. Енді компьютерге кіретін немесе оған қосылатын әртүрлі
құрылғылардың симаттамаларын қарастырайық.

Микропроцессор

Микропроцессор бір кристалда дайындалған (үлкен) интегралдық схемалар
- БИС, олар әртүрлі типтегі ЭЕМ жасауға керекті элемент болып табылады. Оны
әртүрлі логикалық функцияны орындайтын етіп программалауға болады,
сондықтан программаны өзгерту арқылы микропроцессорды арифметикалық құрылғы
немесе енгізу-шығару жұмыстарын басқарушы рөлінде қолдануға болады.
Микропроцессорге жедел және тұрақты жад, енгізу-шығару құрылғыларын қосуға
болады.

ІВМ тәрізді компьютерлерде INTEL фирмасының және басқа да фирмалардың
бір-біріне үйлесімді микропроцессорлары пайдаланылады.

Микропроцессорлардың бір-бірінен өзгешелігі олардың типтерінде
(модельдерінде) яғни оның қарапайым амалдарды орындайтын жұмыс
жылдамдығының көрсеткіші - мегагерц -МГц бірлігімен берілген тактылық
(қадамдық) жиілігінде жатыр. Бұған дейін кең тараған модельдерге Intel-8088
(~5МГц), 80286 (~20МГц), 803868Х (-25 МГц), 80386БХ (~40МГц), 80486 (ЮОМГц-
ке дейін), Pentuim (75МГц-тен жоғары) және Pentium Pro (-200 МГц-тен
жоғары) жатады, бұл тізім олардың жұмыс өнімділігі мен соған сәйкес
бағасының өсуі бойынша реттеліп келтірілген. Кейде конструкциялық
ерекшеліктеріне қарай бір модельге кіретін процессорлардың жиіліктері
әртүрлі бола бсрсді жиілігі артқан сайын оның жұмыс жылдамдығы да өсе
түседі.

Intel 8088, 80286, 80386 тәрізді бұрын шыққан микропроцесборлардың
аралас сандар мен амалдарды жылдам орындайтын арнаулы командалары жоқ,
сондықтан олар жұмыс өнімділіктерім арттыратын қосымша математикалық
сопроцессорлармен (Turbo режимі) жабдықталады.

Компьютерлер алып жүруге ыңғайлы вариантта да жасалады (Laptop немесе
Note bоок). Мұндай ЭЕМ-дерде жүйелік блок, монитор және пернелік бір
қорапта жасалған: жүйелік блок пернелік астында, ал монитор пернеліктің
қақпағы түрінде жасалған.

ЭЕМ-нің жедел жады

Оперативті есте сақтау құрылғысы немесе ЭЕМ-нің жедел жады (RАМ),
сондай-ақ тұрақты есте сақтау құрылғысы (RОМ) компьютердің ішкі жадын
құрайды, осы екеуімен процессор жұмыс кезінде мәлімет алмасып отырады.
Өңделуге тиісті кез келген мәлімет алдымен компьютердің сыртқы жадынан
(магниттік дискілерден) жедел жадына жазылады.

Компьютердің жедел жадында осы мезетте дереу өңделуге тиіс мәліметтер
мен программалар ғана сақталады. Информация керек кезінде магниттік
дискіден жедел жадқа көшіріліп, өңделген соң олар қайта сыртқы жадқа
жазылып қойылады. Жедел жадта информация тек жұмыс сеансы кезінде сақталып,
ондағы мәлімет ЭЕМ сөндірілгенде немесе электр торабында ақау болып, ток
өшкен шақтарда ізсіз жоғалады. Осыған байланысты әрбір адам өзіне ұзақ
уақыт керек болатын информацияны жоғалтып алмауы үшін оны оқтын-оқтын
магниттік дискіге жазып стыруы керек.

Компьютердің жедел жадының көлемі өскен сайын оның есептеу жылдамдығы
да артады. Информация көлемін өлшеуде сегіз биттен (бір мен нөл тізбегі)
түратын байт бірлігі қолданылатыны белгілі. Осы өлшем бірлігі арқылы жедел
жадтағы не магниттік дискеттегі сақталатын информация ЗбОкб, 720кб немесе
1,44 Мб болып жазылуы мүмкін. Мұнда 1 кб (1 ісилобайт)=1024 байт, ІМб (1
мегабайт)=1024 кб, ал винчестер деп аталып жүрген қатты дискіде, 1000-
ЮОООМб (1-4 I Гигабайт) және одан да көлемді информация жазылып сақталады.

Әдетте ІВМ РС ХТ (бұрынғы модель) компютерлерінің жедел жадының көлемі
640 кб, ІВМ РС АТ үшін - ІМб-тан жоғары, ал олардың жоғарғы модельдері 1-
ден 16 Мб-қа дейін, бірақ оның көлемі 32 Мб не одан да жоғары бола береді -
жедел жадтың көлемін оның негізгі тақшасына микросхема қоса отырып
үлкейтуге болады.

Компьютердің жедел жадынан өзгеше оның тұрақты жады бар, ол
өзгертілмейтін информацияны сақтайды, ешкім оны өшіріп қайта жаза алмайды,
оны тек оқуға болады. Әдетте тұрақты жадтың көлемі шағын 32 - 64 Кб
шамасында. Тұрақты жадқа керекті программалар оны шығаратын заводта
жазылады, олар көбінесе компьютерді тоқ көзіне жалғаған кезде оны тексеріп
іске қосу үшін қажет.

Сиымдылығы 1 Мб немесе оған жоғары болып келетін компьютерлердің жедел
жады екі бөлімнен тұрады - алғашқы 640 Кб қолданбалы программалар мен
операциялық жүйе үшін, ал қалғаны төмендегідей мақсаттарға пайдаланылады:

- операциялық жүйенің алғашқы жүктемесін және компьютердің жұмысқа
жарамдылығын тексеретін операциялык жүйенің бөлігін сақтауға, сондай-ақ
төменгі деңгейдегі қарапайым енгізу-шығару жұмыстарын орындау үшін;

- экранға кескіндерді беру үшін;

- компьютердің қосымша құрылығыларымен бірге жүктелетін
операциялық жүйелердің әртүрлі кеңейтілген мәліметтерін сақтау үшін қажет
болады.

Жедел жадтың көлемі туралы сөз болғанда, оның бірінші бөлігі туралы
айтылады, ал ол кейбір программаларды орындауға жеткіліксіз болып қалады.
Міне, осындай сәттерде компьютердің жедел жадының кеңейтілген бөлігі
(extended) мен қосымшасы (ехpanded) пайдаланылады.

INTEL фирмасының 80286, 803868Х и 804868Х сияқты процессорлары 1-4 Мб
жедел жад көлемімен, 80386 и 80486 процессорлар - 4-8 М6 көлемімен жұмыс
істей алады. Бірақ операциялық жүйе үлкен көлемді жадты толық пайдалана
алмайды. Қосымша жадты пайдалану үшін арнаулы программалар драйверлер
жасалынады, олар қолданбалы программадан тамсырма алады да, процессордың
қорғалған режим жүйесіне көшеді. Тапсырманы орындаған соң, драйвер алғашқы
режимге көшуді қамтамасыз етеді де, процессор жұмыстың қалыпты режиміне
ауысады.

Процессордың өте жылдам істейтін тағы бір шағын көлемді жады бар, оны
кэш-жад (Саsh) нeмесе бүркеме-жад деп атайды. Ол жедел жад пен процессордың
жұмысын жылдамдату үшін аралық дәнекер жад ретінде пайдаланылады.

Процессордан бөлек компьютер құрамында:

- ЭЕМ құрамына кіретін (дисплей, диск және т.с.с.) әртүрлі құрылғылар
және олардың жұмысын басқаратын электрондық схемалар (контроллерлер);

- енгізу-шығару порттары, олар жүйелік блокқа әртүрлі принтер,
графиксызғыш, тышқан тетігі тәрізді шеткері құрылғыларды тіркейтін
көпразрядты байланыс құрылғылары түрінде ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.