Компьютерлік техниканың дамуы және компьютер архитектурасы

Пән: Информатика, Программалау, Мәліметтер қоры
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 13 бет
Таңдаулыға:

Глоссарий ( анықтама, сөздік ) ;

computer - есептеуіш;

Mother Board - аналық плата;

slot - саңылау;

Daudhte Board - еншілес плата;

БҚ - басқару құрылғылары;

МПЖ - Микропроцессорлық жад;

НЖ - негізгі жад;

АЛҚ - Арифметика-логикалық құрылғылар;

I/O -Input/Output port - Енгізу - шығару порты;

Interface - Интерфейс;

МКШ - мәліметтердің кодтық шинасы;

АКШ - адрестің кодтық шинасы;

ИКШ - инструкцияның кодтық шинасы;

ТЕҚ - тұрақты есте сақтау құрылғысы;

ОЕҚ - оперативті есте сақтау құрылғысы;

CD-ROM Compact Disk Read Only, DVD, Memory -тек оқылатын жадты компакт диск;

Таймер - бұл қажет жағдайда уақыттың ағымдық моментін автоматты түрде түсіруді қамтамасыз ететін машина ішілік электрнды сағат;

СҚ - Сыртқы құрылғылар;

СЕҚ - сыртқы есте сақтау құрылғылары;

МИПС (MIPC -Vega Instruction Per Second) - фиксирленген үтірлі (нүктелі) сандармен миллиондаған операциялар;

МФЛОПС (MFLOPS- Mega Floating Operations Second) - жылжымалы үтірлі (нүктелі) сандармен миллиондаған операциялар;

КОПС (KOPS- Kilo Operations Per Second) - төмен өнімділікті ЭЕМ үшін сандармен кейбір орташаландырылған мың операциялар;

ГФЛОПС (GFLOPS - Gigа Floating Operations Per Second) - жылжымалы үтірлі (нүктелі) сандармен секундына миллиард операциялар шапшаңдықты өлшеу бірліктері болып табылады.

Есептеу техникасының даму тарихы. ЭЕМ буындары.

Компьютер - мәліметтерді өңдейтін және есептеулер жүргізетін, сонымен қатар символдармен манипульдеудің басқа да есептерін жүзеге асыратын бағдарламалық электронды құрылғы. Компьютерлердің екі негізгі класы 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 принцптері 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 - бұл ақпаратты тасымалдайтын, өндейін және жинақтаушы көп функционалды электрондық құрылғы.

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 (бағдарлама аңықталған тізбекте үрдіспен автоматты түрде бірінен соң бірі орындалатын командалар жиыннынан тұрады. ) .
жадтық біртектілік принціпі (бағдарламалар мен мәліметтер біржадыда сақталады (командалармен орындалатын әрекеттерді мәліметтермен 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;

ДК архитектурасы.

Процессор архирекурасын анықтайтын негізгі электроедық компоненттер жүйелік немесе аналық (Mother Board) 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 slot - 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 функциалар негізгі функцияның орындалуы тиімділігі оның жұмысының тиімді режимін қамтамссыз 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 құнының аз болуы;

- қоршаған орта шарттарына арнайы талаптарсыз эксплуатацияның автономдылығы;

- оның басқару, ғылым, білім беру және т. б. сфераларда әртүрлі қолданылу адаптивтілігін қамтмасыз ететін архитиктура иілгіштігі;

- қолданушының ешқандай арнайы профессионалды дайындығынсыз жұмыс істеу мүмкіндігін қанағаттандыратын операциялық жүйе мен бағдарламалық жасақтамалардың “достастығы”;

- жұмыстың жоғарғы сенімділігі табылады.

Дербес компьютер құрылымы:

ДК негізгі блоктарының белгілеулері мен құрамын қарастырайық.

Ескерту. Осында және ары қарай ДК ұйымдастыру қазіргі кезде кеңінен таралған IBM PC - компьютерінің қолданылуымен қарастырылады

Микропроцессорлар. Микропроцессор түрлері.

Микропроцессор (МП) . Машинаның барлық блоктарының жұмысын басқаруға және ақпараттармен орындалатын арифметикалық және логикалық операцияларын орындау үшін арналған ДК орталық блогы.

Микропроцессор құрамына мыналар кіреді:

басқару құрылғылары (БҚ) - машинаның барлық блоктарын қажеті уақыт моментінде белгілі басқару сигналдарын береді және қалыптастырады. (басқару импульстері) ;
орындалатын операциялармен қолданылатын жас ұяшықтар адресін қлыптастырады және осы адрестерді ЭЕМ-нің сәйкес блоктарына жібереді.

- Микропроцессорлық жад (МПЖ) жазбамен ақпараттарды берудің аз уақыт сипатталуын қамтамасыз етедімашина жұмысының жуық арадағы тактісінде есептеліну үшін қолданылатын және негізгі жад (НЖ) әрқашанда микропроцоссордың жылдам әрекет ету жұмысының тиімділігі үшін қажетті жазбаны іздеу және акпаратты санау жылдамдығын қамтамасыз ете алмайды.

Арифметика-логикалық құрылғылар(АЛҚ) - сандық және символдық ақпараттармен орындлатын барлық арифметикалық және логикалық операциялардың орындалуы үшін арналған (ДК кейбір модельдерінде АЛҚ операцияларының орындалуын жылдамдататын қосымша математикалық сопроцессор қосылады) ;

Регистірлер - әртүрлі ұзындықтағы жадының тез әрекеттесетін ұяшықтары.

-микропроцессордың интерфейстік жүйесін - ДК -ның басқа да құрылғыларымен байланысын жүзеге асырады, яғни ол МП ішкі интерфейсінен, буферін есте сақтау регистрлері және жүйелік шина мен енгізу - шығару порттарын басқару сызбаларынан тұрады. Интерфейс (Interface) - олардың тиімді өзара әрекеттесуін қамтамасыз ететін құрылғылардың сәйкестенуі мен компьютер құрылғыларының байланысу жиынтығы

Енгізу - шығару порты (I/O -Input/Output port) микропроцессорға ДК -ң басқа да құрылғыларын қосуға мүмкіндік беретін сәйкестену аппаратурасы.

Жүйелік шина. Бұл компьютердің барлық құрылғылары арасындағы байланыс пен сәйкестілікті қамтамасыз ететін негізгі интерфейстік жүйе

ДК есте сақтау құрылғылары.

Жүйелік шина төмендегілерден тұрады:

мәліметтердің кодтық шинасы (МКШ) ;
адрестің кодтық шинасы (АКШ) ;
инструкцияның кодтық шинасы (ИКШ) ;
қоректену шинасы.

Жүйелік шина ақпарат тасымалдануының үш бағытын қамтамасыз етеді.

микропроцессор мен негізгі жад арасындағы;

микропроцессор мен сыртқы құрылғылардың енгізу -шығару порттары арасындағы;

негізгі жады мен сыртқы құрылғылардың енгізу -шығару порттары арасындағы (жадыға тікелей қатынау режимінде) ;

Негізгі жад (НЖ) - машинаның басқа да блоктары ақпараттарын оперативті алмастыру және сақтау үшін арналған. НЖ тұрақты есте сақтау құрылғысы (ТЕҚ) және оперативті есте сақтау құрылғысы (ОЕҚ) сияқты есте сақтау құрылғыларының екі түрінен тұрады.

ТЕҚ өзгертілмейтін (тұрақты) бағдарламалық және анықтамалық ақпараттарды сақтау үшін арналған және осында сақталған ақпараттарды ғана оперативті санауға мүмкіндік береді ТЕҚ- дағы ақиқаттарды өзгертуге болмайды. ОЕҚ оперативті жазбаса, ақпараттарды сақтау және сақтау (бағдарламалар және мәліметтер) үшін арналған. Оперативті жадының негізгі жетістігі болып оның жоғары жылдам әрекеттесуі мен жадының әрбір ұяшығына жеке-жеке қатынау мүмкіндігі (тікелей адрестік қатынау) табылады

Сытрқы жады. Бұл ДК сыртқы құрылғыларына жатады және кез-келген уақытта есепті шешу кезінде қажет болатын кез-келген ақпаратты ұзақ уақыт сақтау үшін қолданылады. Жалпы алғанда сыртқы жадыда компьютердің барлық бағдарламалық жолақтамалары сақталады. Сыртқы жады әртүрлі есте сақтау құрылғылар түрінен тұрады, бірақта кеңінен таралған кез-келген компьютерде бар құрылғылар болып қатты (НДД) және иілгіш (НД) магниттік дискідегі жинақтауыштар болып табылады

Бұл жинақтауыштар - үлкен көлемдегі ақпараттарды сақтау үшін, сақталған ақпараттарды сұраныс бойынша оперативті есте сақтау құрылғысына жазу және беру үшін арналған. Сыртқы жад құрылғылары ретінде магниттік дискеттағы есте сақтау құрылғылары және оптикалық дисктағы жинақтауыштар (CD-ROM Compact Disk Read Only, DVD, Memory -тек оқылатын жадты компакт диск) және т. б. қолданылады.

ДК негізгі сыртқы құрылғылары. Қоректендіру көзі.

Қоректендіру көзі - ДК автономды және желілкті энерго- қоретендіру жүйесінен тұратын блок.

Таймер - бұл қажет жағдайда уақыттың ағымдық моментін автоматты түрде түсіруді қамтамасыз ететін машина ішілік электрнды сағат (жыл, ай, сағаттар, минуттар, секундтар және секунд бөліктері) .

Таймер автонодықоректендіру көзі - аккумуляторға қосылады және машина қосылған кезде желіден жұмысын жалғастыра береді.

Сыртқы құрылғылар (СҚ) . Бұл кез - келген есептеу комплексінің маңызды құрамды бөлігі. Құрамымен сипаттамасы бойынша СҚ көбінесе басқару жүйелері мен халық шаруашылығында ДК қоданылу мүмкіндіктері мен тиімділінен тәуелді болады

Дербес компьютердің сыртқы құрылғысы машинаның қолданушының қоршаған ортасымен, басқару обьектілерімен және басқада ЭЕМ өзара әрекеттесуін қамтамасыз етеді

Сыртқы құрылғылардың келесі түрлерін атап өтейік:

- сыртқы есте сақтау құрылғылары (СЕҚ) немесе ДК-ң сыртқы жадысы;

- қолданушының диалогтық құралдары;

ақпаратты енгізу құралдары;

- ақпаратты шығару құралдары;

- байланыс және телекоммуникация құралдары

Диалогтық құралдарға видеомониторы (дисплейлер), пульттік жазба машиналары (клавиатуралы принтерлер) және ақпаратты сөздік енгізу-шығару құрылғылары жатады.

Ақпаратты енгізу құрылғылары:

- клавиатурадан;

- графикалық планшеттерден (диджитайзерлер) ;

- сканерлерден;

- манупуляторлардан;

- сенсорлық экрандардан тұрады.

Ақпараттарды шығару құрылғылары:

- принтерлер;

- график тұрғызушылар (плоттерлер) жатады.

Байланыс және телекоммуникация құрылғылары.

Байланыс және телекоммуникация құрылғылары ДК-ң байланыс каналдарымен, басқада ЭЕМ-мен байланысуға және есептеу желілеріне қосылуға мүмкіндік береді.

Машинаішілік жүйелі интерфейс - ЭЕМ блоктары мен тораптарының бір-бірімен сәйкестендірілуі және байланысу жүйесі.

Машинаішілік интерфейсті ұйымдастырудың екі нұсқасы бар:

- көпбайланысты интерфейс. ДК әрбір блогы өзінің жергілікті бағыттауыштарымен байланысқан;

- бірбайланысты интерфейс. ДК барлық блоктары бір-бірімен жалпы немесе жүйелік шиналар арқылы байланысқан

Қазіргі кездегі ДК-де көпшілігінде жүйелік интерфейс ретінде жүйелік шина қолданылады. Жүйелік шинаның маңызды функционалдық сипаттамаларына: қызмет көрсететін құрылғылар саны және оның өткізу қабілеті, яғни ақпаратты берудің максималды түрдегі жылдамдық мүмкіндігі жатады. Шинаның өткізу қабілеті оның разрядтылығына (8-, 16-, 32-, және 64- разрядты) және шина жұмыс істейтін тактілі жиілігіне тәуелді.

Әртүрлі ДК жүйелік шиналар.

Әртүрлі ДК жүйелік шина ретінде төмендегі шиналар қолданылады:

- кеңейту шинасы- әртүрлі құрылғылардың көп бөлігін қосуға мүмкіндік беретін жалпы тағайындау шинасы;

- жергілікті шиналар- нақты кластың кішігірім құрылғылар санын қамтамасыз етуге арналған шиналар.

Кеңейту шиналары

Multibus 1 шинасы PC/XT bus (personal Computer eXtended Technology) - кеңейтілген технологиялы ДК) және PC/AT bus (PC Advachnology - жетілдірілген технологиялы ДК) екі модификациясына ие. SA ( Industry Standard Architecture - өндірістік стандартты архитектура) - 16-разрядты мәліметтер шинасы және 24-разрядты адрес шинасы, жұмыс тауктілі жиілігі 16 МГц; PC/XT және PC /AT шиналарымен салыстырғанда аппараттық үзіліс түзуінің саны 7 ден 15-ке дейін, ал DMA жадына тікелей қатынау каналдары 7 ден 11-ге дейін ұлғайтылған. ISA ( Extended ISA ) шинасы - 1989 жылы құрылған 32-разрядты мәліметтер шинасы және 32-разрядты адрес шинасы. Шиналық адрестің кеңістігі 4 Гбайта, өткізу қабілеті 33 Мбайт /с. MCA ( Micro Channel Architecture) шинасы- PC /2 машинасына арналған 1987 жылы IBM фирмасымен құрылған 32-разрядты шина. Өткізу қабілеті 76 Мбайт/с, жұмыс жиілігі 10-20 Мгц. Сипаттамалары бойынша EISA шинасына ұқсас. PS/2 ЭЕМ кең таралмағандықтан МСА шинасы да кеңінен қолданылмайды

Жергілікті шиналар

Қазіргі кезеігі есептеу жүйелері төмендегі сипаттамаларға ие:

микропроцессорлардың тез әрекет етуінің өсуіне ұмтылу (мысалы Pentium МП 528 Мбайт /с жылдамдықты мәліметтерін 64-разрядты мәліметтер шинасымен бере алады) және кейбір сыртқы құрылғылар (жоғары сападағы цифрлі толық экранды видеоны бейнелеу үшін өткізу қабілеті 22 Мбайт/с болуғ тиісті) ;

интерфейстік операциялардың көпшілік бөлігін орындауды талап ететін бағдарламаның пайда болуы (мысалы, Windows-те графиктерді өңдеу және Multimedia ортасында жұмыс істеу бағдарламалары )

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.