ЭЕМ-нің даму тарихы. ЭЕМ-нің буындары

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

С. Бәйішев атындағы Ақтөбе университеті

Факультеті: Гуманитарлық-техникалық

Мамандығы: Ақпараттық жүйелер

Тақырыбы:

Орындаған: Сангалова С.

Тексерген: Абдрахманова Қ.

Ақтөбе - 2011 жыл

ЖОСПАР

КІРІСПЕ

НЕГІЗГІ БӨЛІМ

ЭЕМ-нің даму тарихы. ЭЕМ-нің буындары
ЭЕМ-нің негізгі блоктарын ұйымдастыру элементтері
ЭЕМ-нің негізгі принциптері
ЭЕМ-ді программалық қамсыздандыру
Дербес ЭЕМ-нің элементтік базасы

ҚОРЫТЫНДЫ

ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР

КІРІСПЕ

Есептеуіш техниканың даму тарихы ең алғашқы пайда болған есептеу құралы есепшот болып табылады. Кейбір деректерге сүйенсек, есепшоттың жасы 2000-5000 жылдар шамасында, ал пайда болған жері ертедегі Қытай немесе ертедегі Египет, тіпті ежелгі Греция болуы да мүмкін. Бұл санау құралын гректер мен Батыс-Еуропалықтар «абак» деп, қытайлықтар «суан-пан», жапондықтар «серобян» деп атаған. Бұл құралмен есептеулер оның шұңғыл тақтада орналасқан тастарын жылжыту арқылы жүргізілген. Тастар піл сүйегінен, түрлі түсті шынылардан, қоладан жасалды. Осындай есепшоттар қайта өркендеу дәуіріне дейін пайдаланылып келді. Оның жетілдірілген түрі осы күнге дейін қолданылып келеді.

XVII ғасырдың басында шотландиялық математик Джон Непер логарифм түсінігін енгізді және логарифм кестесін жариялады. Ал 1761 жылы ағылшын Д. Робертсон жүгіртпесі бар навигациялық есептеулер жүргізуге арналған логарифм сызғышын жасады. Мұндай құрал жасау идеясын 1660 жылдары Исаак Ньютон ұсынған болатын. Соңғы кезге дейін логарифм сызғыштары инженерлердің бірден-бір есептеуіш құралы болып келді, бірақ өткен ғасырдың екінші жартысында пайда болған электронды калькуляторлар оларды қолданудан ығыстырды.

1642 жылы француз математигі Блез Паскаль он тоғыз жасында дүние жүзінде бірінші рет қосу машинасы деген атпен белгілі, жетектер мен дөңгелектерден тұратын механикалық есептеу машинасын құрастырды. Паскальдың машинасында көпорынды сандарды қосу мүмкін болды.

ЭЕМ-нің даму тарихы. ЭЕМ-нің буындары

Төрт арифметикалық амалдарлы автоматты түрде орындайтын бірінші машина XVII ғасырда пайда болды. 1623 жылы сандарды қосып не азайтып қана қоймай, оларды кейде көбейтіп және бөле алатындай машинаны өнертапқыш Вильгельм Шиккард жасап шығарды. 1642 жылы француздың философы және ғалымы Блез паскаль кеңсенің есептерін механикалық тұрғыдан есептеуге арналған арифмометр жасады. 1674 жылы немістің философы және математигі Готфрид Лейбниц Паскаль машинасының мүмкіндігін кеңейтті. Ол жасаған "Лейбництің тісті дөңгелегі" деп аталатын машинасы екілік санау жүйесінде көбейту, бөлу және түбір табу амалдарын орындайтын еді.

XIX ғасырда ағылшын математигі Ч. Бэббидж "Аналитикалық машина" деп аталатын программаланатын автоматты есептеу құрылғысының нұсқасын жасады. Программалар кодталып перфокарталарға түсірілді. Бұл әдісті Бэббидж тоқыма станоктарындағы амалдарды бақылауға алғаш пайдаланған француз өнертапқышы Ж. Жаккардтан алды.

Бэббидждің ойынша бұл командалар жұбын және мәліметтерден тұратын топтарын бірте-бірте енгізгенде автоматты түрде әр түрлі есептеулер орындауы тиіс еді. Картадағы тесіктердің орналасу тәртібін және карталардың келу ретін өзгертіп, есептеу ретін өзгертуге болатын еді (басқаруды шартты түрде беру идеясы!) . Жобаның меценаты (қамқоршысы) - белгілі ақын Джорж Байронның қызы графиня Ада Лавлейс (Ada Lovelace) осы "аналитикалық машинаның" программисті болды. Ондық жүйенің орнына екілік жүйені қолдану қажеттілігіне Бэббидждің көзін жеткізген сол Ада Лавлейс болды. Ол осы күнге дейін көкейтесті болып келетін программалаудың негізгі принциптерін жасады. Оның құрметіне 1979 жылы жасап шығарған алгоритмдік тіл Ada - деп аталды.

ХІХ ғасырдың екінші жартысында Герман Холлерит перфокарталарды сұрыптауға және санауға арналған бірінші электромеханикалық машинаны жасап шығарды. Табулятор деп аталатын бұл машина реледен, санағыштан және сұрыптаушы жәшіктен тұрды. Бұл машина 1890 жылы Америкада тұрғындардың санағын өңдеуге қолданылды. Холлерит 1896 жылы әйгілі IBM фирмасының негізі болатын фирманы ашты. Екінші дүниежүзілік соғыс есептеу құрылғыларын және оларды өндіру технологиясын жетілдіруге дем берді. 1944 жылы Говард Айкен IBM-нің бір топ зерттеушілері релелік логикалық элементтерге негізделген электрлік есептеуіш машинасын жасады.

1943 жылдан 1946 жылға дейін Пенсильвания қаласындағы (АҚШ) университетте ENIAK деп аталатын түгелімен бірінші электронды - цифрлық ЭЕМ құрастырылды. Машина 30 тонна тартты, 200 кв. м. жерді алып жатты, 18 мың лампадан тұрды. Оның жұмыс істеуінде ондық жүйені қолданылды. Программадағы командалар қолмен енгізілді; программаны енгізгеннен кейін орындалу тәртібі тек бүкіл программа орындалып болғаннан кейін ғана өзгертуге болатын еді. Әрбір жаңа программа ажыратқыштарды және алынып-салынатын коммуникацияларды орнату арқылы жүзеге асатын жаңа сигналдар комбинациясын қажет етті. Нәтижесінде ең қарапайым программаны құрып, орындау үшін өте көп уақыт қажет болды.

ENIAK машинасында программалаудағы қиындықтар осы жобаның бұрынғы консультанты Джон фон Нейманның (1903-1957) ЭЕМ архитектурасын жасаудың жаңа принциптерін жасауына түрткі болды. Ол программаны, басқару командаларының тізбегін ЭЕМ-нің жадысында сақтауды ұсынды. Өз баяндамасында фон Нейман компьютердің бес базалық элементін атап көрсетті: арифметикалы-логикалық құрылғы (АЛҚ), басқару құрылғысы (БҚ), есте сақтау құрылғысы (ЕСҚ), ақпаратты енгізу және шығару құрылғылары. ЭЕМ-нің осы құрлысын фон Нейман архитектурасы деп атау келісілген. Бұл принциптер жаңа EDVAC ЭЕМ-де жасалды. Мұнда екілік арифметика қолданылды, негізгі жады 102444 - разрядты сөзді сақтай алатын болды. Бұл ЭЕМ 1951 жылы пайдалануға берілді. ЭЕМ-нің буындары түсінігі есептеуіш машиналарының даму тарихымен тығыз байланысты, яғни қолданылатын элементтік базасы бойынша анықталады. ЭЕМ-нің бірінші буынында элементтік база ретінде электрондық лампа мен реле қолданылды.

1948 жылы транзисторлар мен магниттік жүрекшелерге сақтау құрылғыларының ойлап табылуы есептеуіш техникасына үлкен әсерін тигізді. Катодты қыздыру үшін үлкен қуатты қажет ететін және сенімсіздеу болып келетін вакуумдық лампалар кішкене кремнилік транзистормен алмастырылды. Олар екінші буын машиналарының элементтік базасы ретінде қолданылды.

Компьютерлердің миниатюрасын және сенімділігін көтерудің революциялық кезеңі 1958 жылы болды. Американдық инженер Д. Килби бірінші интегралдық схеманы ойлап тапты. 60-шы жылдардың ортасынан бастап элементтік базасы интеграциясы кіші және орта дәрежедегі интегралдық схемалар болатын үшінші буын машиналары шыға бастады. Тағы бір технологиялық революция микропроцессорларды жасауға алып келді. 1971 жылы американдық инженер М. Хофф бір кремнилік кристаллда - микропроцессорда - компьютердің негізгі элементтерін біріктірді.

ЭЕМ-нің төртінші буында интеграция дәрежесі жоғарғы интегралдық схемалар - үлкен интегралдық схемалар (ҮИС) құрыла бастады. Үлкен интегралдық схеманың кристалында он мыңға дейін элементтер қамтылады. Қазіргі кездегі кең қолдау тапқан дербес компьютерлер төртінші буынға жатады. Қазіргі уақытта ЭЕМ-нің бесінші буынын дайындау мәселесі қаралуда. Оның ерекшелігі дыбысты енгізіп және шығаруға қатысты өз бетінше оқып үйрену қабілеті болмақ.

ЭЕМ-нің негізгі блоктарын ұйымдастыру элементтері

Электронды есептеуіш машина (ЭЕМ) немесе компьютер-бұл ақпаратты өңдеуге, таратуға және жинауға арналған техникалық құрылғылар мен программалық өнімдердің жиынтығы. Кез келген жұмыс орнында орналастырыла алатын азгабаритті есептеуіш машиналар-дербескомпьютерлер (ДК) кең қолданысқа ие болып отыр. ДК-дің архитектурасы деп оның логикалық ұйымдастырылуы, құрылымы және ресурстары, яғни белгілі бір уақыт аралығында мәліметтерді өңдеу процесіне бөлініп беріле алатын есептеуіш жүйенің құралдарын. Көптеген компьютерлердің құрылымы Джон Фон Нейманның принциптеріне негізделген: программалық басқару принципі; жадының біртектілік принципі; адрестік принцип.

Компьютер архитектурасы компьютердің негізгі логикалық түйіндерінің өзара байланысын әрекет ету принципін, ақпараттық байланыстарын анықтайды. Логикалық түйіндеріне орталық процессор, негізгі жады, сыртқы жады, перифериялық құралдар жатады.

ДК-дің минимальді конфигурациясы 3 компоненттен тұруы қажет: жүйелік блок, дисплей және клавиатура. Жүйелік блок құрамына компьютердің барлық негізгі түйіндері кіреді: аналық тақша, қоректену блогы, қатты магниттік дискідегі жинақтауыш, иілгіш магниттік дискідегі жинақтауыш, оптикалық дискідегі жинақтауыш, қосымша құрылғылар үшін орындар (разъемы ) .

Аналық тақшада микропроцессор, математикалық сопроцессор, тактілік импульстар генератары, жады микросхемалары, сыртқы құрылғылар контроллерлері, дыбыстық және бейне карталар, таймер орналасады.

Қазіргі ДК архитектурасы магистральді модульдік принципке негізделген. Модульді принцип қолданушыға қажетті компьютер конфигурациясын жинақтауға және оны өзгертуге мүмкіндік береді. Жүйенің модульдік ұйымдастырылуы ақпаратпен алмасудың магистральдық принципіне сүйенеді.

ЭЕМ-нің негізгі принциптері

ЭЕМ ( электрондық есептеуіш машина ) - есептеулерді жүргізуге, және ақпаратты алдын ала белгіленген алгоритм бойынша қабылдау, қайта өңдеу, сақтау және нәтиже шығару үшін арналған машина. Компьютер дәуірінің бастапқы кезеңдерінде компьютердің негізгі қызметі - есептеу деп саналатын. Қазіргі кезде олардың негізгі қызметі - басқару болып табылады.

Негізгі принциптері: Өзінің алдына қойылған тапсырманы орындау үшін компьютер механикалық бөліктердің орын ауыстырылуын, электрондардың, фотондардың, кванттық бөлшектердің ағынын немесе басқа да жақсы зерттелген физикалық құбылыс әсерлерін қолданады. Көбімізге компьютерлердің ең көп таралған түрі - дербес компьютер жақсы таныс.

Компьютер архитектурасы алға қойылған мәселені, зерттеліп отырған физикалық құбылысты максималды айқын көрсетіп, модельдеуге мүмкіндік береді. Мысалы, электрондық ағындар бөгеттер салу кезіндегі су ағынының үлгісі ретінде қолданылуы мүмкін. Осылай құрастырылған аналогтық компьютерлер ХХ ғасырдың 60-жылдары көп болғанымен, қазір сирек кездеседі.

Қазіргі заманғы компьютерлердің басым бөлігінде алға қойылған мәселе әуелі математикалық терминдерде сипатталады, бұл кезде барлық қажетті ақпарат екілік жүйеде (бір және ноль ретінде) көрсетіледі, содан кейін оны өңдеу үшін қарапайым логика алгебрасы қолданылады. Іс жүзінде барлық математикалық есептерді бульдік операциялар жиынына айналдыруға болатындықтан, жылдам жұмыс жасайтын электронды компьютерді математикалық есептердің, сонымен қатар, ақпаратты басқару есептерінің көпшілігін шешу үшін қолдануға болады.

Бірақ, компьютерлер кез-келген математикалық есепті шеше алмайды. Компьютер шеше алмайтын есептерді ағылшын математигі Аланом Тьюринг сипаттаған болатын.

Орындалған есеп нәтижесі пайдаланушыға әр түрлі енгізу-шығару құрылғыларының көмегімен көрсетіледі, мысалы, лампалық индикаторлар, мониторлар, принтерлер және т. б.

Компьютер - жай ғана машина, ол өзі көрсетіп тұрған сөздерді «түсінбейді» және өз бетінше «ойламайды». Компьютер тек қана бағдарламада көрсетілген сызықтар мен түстерді енгізу-шығару құрылғыларының көмегімен механикалық түрде көрсетеді. Адам миы экрандағы көріністі қабылдап, оған белгілі бір мән береді.

ЭЕМ-ді программалық қамсыздандыру

ЭЕМ-ді программалық қамсыздандыру. Аппараттық(Hard Ware) жәнепрограммалық(Soft Ware) ортаархитектурасының жиынтығы ЭЕМ-нің жалпы архитектурасын құрайды.

Программалық қамсыздандыру (ПҚ) деп аппараттық құралдардың жұмысын, диагностикасы мен тестіленуін, және де қолдануының кез келген есебінің өңделуі мен орындалыуын қамтамасыз ететін кез келген кластағы және типтегі ЭЕМ мен оның жүйелері үшін арналған программалар жиынтығын түсінеміз. Қолданушы ретінде адам да, ЭЕМ-ге қосылған және оның есептеуіш ресурстарын қажетететін кез келген сыртқы құрылғы да болуы мүмкін. ПҚ есептеуіш жүйлердің логикалық мүмкіндіктері мен қолданылуын анықтап, есептеуіш техниканың ақпараттық өзгерісі кезінде ақпаратты өңдеу жүйелерінің бейімделу мүмкіндіктерін қамтамасыз ете отырып ЭЕМ-нің ақпараттық ресурстары мен проблемалық ортасы арасындағы интерфейс қызметін атқарады. Ақпараттық ортасының қабықшасы болатын және проблемалық ортамен интерфейстің логикалық деңгейін қамтамасыз ететін ЭЕМ-нің ПҚ үш компоненттен тұрады: жүйелік ПҚ (ЖПҚ), инструментальді ПҚ (ИПҚ) және қолданбалы ПҚ (ҚПҚ) .

ЭЕМ-ді жүйелік программалық қамсыздандыру. Жүйелік ПҚ ЭЕМ-нің барлық ресурстарын (ОП, ОЖ, СҚ, қолданушы) басқарады және ақпаратты өңдеу процесін ұйымдастыру мен проблемалық орта, соның ішінде қолданушымен ЭЕМ-нің интерфейсін жүзеге асырады.

ЖПҚ құрамына ЭЕМ-нің операциялық жүйесі (ОЖ), ОЖ-нің қызметін кеңейту құралдары , операциялық қабықшалар (ОҚ), тестілеу және диагностика құралдары кіреді.

Операциялық жүйе -бұл компьютер іске қосылғанда жүктелетін программа. Ол қолданушымен диалог ұйымдастыруда, компьютерді және оның ресурстарын басқаруды жүзеге асырады, басқа (қолданбалы) программаларды орындауға жібереді.

ОЖ-нің классификациясы келесі белгілер бойынша жүзеге асырылады:

бір уақытта жүйемен жұмыс жасап отырған қолданушылар саны (бір қолданушы және көп қолданушы) ;
кез келген уақыт моментінде шешілетін есептер саны (бір есепті және көп есепті) ;
қолданушының ОЖ-мен қарым-қатынас жасаудың базалық әдісі (командалар тіліндегі диалог, меню тіліндегі диалог, графикалық бейнелер тіліндегі диалог) ;
адрестік шина разрядтарының саны (16, 32, және 64) ;
минимальді талап етілетін ресурстар, яғни минимальді қажет болатын жадының оперативті және дискілік көлемі, микропроцессор класы.

ОЖ-нің функцияларын кеңейту құралдары көп, олардың жиыны мен функционалдық мүмкіндіктері нақты ОЖ типімен анықталады. ( ЕП қолдану тиімділігі, магнитті тасымалдаушыларды даярлау және тестілеу, кеңейтілген функциялармен файлдардың қолдануы. ) Осы топтың құралдары жеке программа -утелиттер деңгейінде де, арнайы пакеттер түрінде де жүзеге асырылуы мүмкін.

ЭЕМ-нің тестілеу және диагностика құралдары ЭЕМ-ге техникалық қызмет көрсету құралдарынан тұрады және оның жұмыс жасалуын, баптау (настроика) және техникалық эксплуатациясын тексеруге арналған. Осы топтың программалық құралдарын диагностика, программалы -логикалық бақылау, тестілік және программалы -аппараттық бақылау құралдарына жіктеуге болады.

Операциялық қабықшалар (ОҚ) ОЖ функцияларын кеңейту үшін де, ОЖ құралдарына ену жолдарын жеңілдету арқылы ЭЕМ-мен интерфейс деңгейін жоғарылату үшін қызмет етеді.

ЭЕМ-ді инструментальді программалық қамсыздандыу. Инструментальді программалық қамсыздандыру (ИПҚ) кез келген проблемалық облыста соның ішінде ЖПҚ, арнайы программалық құралдарды құру үшін арналған. Оның құрамына әр түрлі деңгейдегі программалау тілдерінің компиляторлары мен интерпретаторлары, стандартты программалар кітапханасы, редактрлеу, өңдеу, тестілеу және жүктеу құралдары, сол сияқты программалау жүйелері кіреді.

ЭЕМ-ді қолданбалы программалық қамсыздандыру. ҚПҚ әр түрлі проблемалық облыстардағы есептерді шешу үшін арналған қолданбалы программалар пакеттері , сонымен қатар проблемалық қолданушының бір, бағыттағы бірақ маңызды мақсаттарын көздейтін жұмыстарының тиімділігін арттыруға бағытталған өте үлкен емес программа-утилиттер құрайды. ҚПП төрт топқа жіктеуге болады: жалпы мақсаттағы, проблемалық-бағытталған, интегралданған және ОЖ функцияларын кеңейтетін.

1. Жалпы мақсаттағы ҚПП жиі қолданылатын қызметтері мен жұмыстарды автоматтандыруға мүмкіндік беріп, әр түрлі проблемалық қолданушылардың кең ортасына бағытталған.

2. Проблемалық -бағытталған ҚПП қолданушы есептерінің спецификасын яғни ерекшелігін ескеріп, ақпаратты бейнелеу мен өңдеудің ерекше әдістерін қолдана отырып жеке дара қолданысқа ие болады.

3. ОЖ-нің функцияларын кеңейту пакеттері ПЖ-нің кең көлемдегі спектрін анықтайды. ЭЕМ-нің түрлендірілген (унифицированная) приборлар интерфейсімен, ғылыми приборлар және құрылғылармен кернеуін қамтамасыз ететін пакеттер жеке бір топты құрайды. Ал, ЭЕМ-ге қосымша сыртқы құрылғыларды қосу, ЭЕМ жұмысын қамтамасыз ететін локальді желілер, көпмашиналы комплекске арналған пакеттер екінші бір топты құрайды. Бірқатар пакеттер жиі қолдананылатын форматтардың текстік файлдарымен алмасуды, ал басқалары сыртқы құрылғылардың атқаратын қызметін кеңейтуді қамтамасыз етеді.

4. Интегралданған ҚПП бірқатар пакеттердің атқаратын қызметін біріктіріп берілген ПЖ класын дамытуды жүзеге асырады.

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 кораптың шеткі тақшаларымен жалгастырады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.