Есептеу жүйелерінің сәулеті

|ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ                         |
|СЕМЕЙ ҚАЛАСЫНЫҢ ШӘКӘРІМ АТЫНДАҒЫ МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ                   |
|3 деңгейлі СМК құжаты    |ПОӘК               |ПОӘК                          |
|                         |                   |042-14.2.02.01.20.16/03-2013  |
|«Компьютер жүйелерінің   |Баспа №1           |                              |
|сәулеті» пәнінен         |18.09.2013ж        |                              |
|оқу-әдістемелік          |                   |                              |
|материалдар              |                   |                              |









                       «КОМПЬЮТЕР ЖҮЙЕЛЕРІНІҢ СӘУЛЕТІ»




                        пәнінен оқу-әдістемелік кешен


           5В070300 – «Ақпараттық жүйелер»   мамандығына арналған




                         ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК МАТЕРИАЛДАР






















                                    Семей
                                    2013



                                   мазмұны





1. Глоссарий


2. Дәрістер

3. Практикалық және лабораториялық сабақтар

4. Студенттің өздік жұмысы




      1. глоссарий

      Бұл ОӘМ-да келесі терминдер және оларға түсініктемелер қолданылған:
      1.1.  ЭЕМ  сәулеті  –   бұл   ЭЕМ   құралатын   аппаратты-программалық
құралдардың көпдеңгейлі иерархиясы.
      1.2. Электронды есептеуіш машина – бұл пайдаланушылар есебін шешу  мен
дайындауды автоматтандыруға арналған техникалық және  программалық  құралдар
кешені.
      1.3. Сенімділік  – бұл ЭЕМ-нің қандайда бір жағдайларда берілген уақыт
периодында қажетті функцияны орындау.
      1.4. Дәлдік – бұл тең мәндерді айыра білу мүмкіндігі.
      1.5. Анықтық – ақпарат құрамы дұрыс қабылдануы керек. Анықтық  қатесіз
нәтиже алу ықтималдылығымен сипатталады.
      1.6. Компьютер құрылымы  –  бұл   оның  функционалды  элементтері  мен
олардың арасындағы байланыстар жиынтығы.
      1.7.  Арифметико-логикалық  құрылғы  (АЛҚ)   сандық   және   символдық
ақпаратпен барлық арифметикалық  және  логикалық  операциялар  орындау  үшін
арналған
      1.8. Жүйелік шина – бұл компьютердің негізгі интерфейстік жүйесі, оның
барлық құрылғылары арасында тартылыс пен байланысты қамтамасыз етеді.
      1.9. Негізгі жады (НЖ) машинаның басқа  блоктарымен  ақпаратты  сақтау
және жедел алмастыру үшін арналған.
      1.10. Сыртқы жады   ДК  сыртқы  құрылғысына  жатады  және  кез  келген
ақпаратты ұзақ уақытқа сақтау үшін пайдаланылады.
      1.11. Қоректендіру көзі – бұл ДК автономды және желілік электр  қуатын
пайдалану жүйесі кіретін блок.
      1.12. Таймер – бұл  машина  ішіндегі  электронды  сағат,  қажет  кезде
ағымды уақыт моментін  (жыл,  ай,  сағат,  минут,  секунд)  автоматты  түрде
жылжытуға мүмкіндік береді.
      1.13. Сыртқы құрылғылар  (СҚ)  –  бұл  кез  келген  есептеу  кешенінің
маңызды құрама бөлігі.
      1.14. Видеомонитор  (дисплей)  –  ДК-ден  көрінетін  және  көрінбейтін
ақпаратты көрсету үшін арналған құрылғы.
      1.15. Сөздік шығару құрылғысы  –  бұл  цифрлік  кодтарды  әріптер  мен
сөздерге түрлендіруді орындайтын әртүрлі дыбыс синтезаторы.
      1.16. Регистр – бұл бір санды қабылдау және есте сақтауға арналған ЭЕМ-
нің  құрамындағы  құрылғы,  сонымен  қатар  олармен  қандайда  бір  операция
орындауға арналған.
      1.17. Жедел жады – бұл машинаның негізгі жадысы.




2. Дәрістер

      Дәріс сабағының құрылымы:
      1-модуль
      1 дәріс. Кіріспе

      Дәріс жоспары:

      1. Курс мақсаты мен міндеті.
      2. Курс құрылымы мен оның басқа пәндермен байланысы.
      3. Есептеу техникасының (ЕТ) даму тарихы. ЭЕМ буындары.

      Дәрістің қысқаша мазмұны:

      1. Курс мақсаты мен міндеті.
       «Компьютер  жүйелерінің  сәулеті»  пәні  ақпаратты  өңдеудің  қазіргі
жүйелерінің  облысында  студенттерге  білім  беруге  және  ақпаратты   өңдеу
жүйелерін жобалау кезінде архитектуралық шешімдер таңдауға негізделген.
       «Компьютер жүйелерінің сәулеті» курсында компьютер жүйесі  сәулетінің
жалпы  сұрақтары,  құрылу  принциптері  мен  құрылымы   және   ЭЕМ   негізгі
құрылғыларының жұмысы, ақпаратты өңдеу мен тасымалдау принциптері және  т.б.
қарастырылады.
       «Компьютер жүйелерінің сәулеті»  курсын  оқытудың  міндеті  мыналарды
меңгеру болып табылады:
  ❑ қазіргі ЭЕМ мен компьютерлік жүйелердің сәулеттік ерекшеліктерін;
  ❑ ЭЕМ функционалды тораптары мен құрылғыларын жобалаудың негіздерін;
  ❑ есептеу кешендерін ұйымдастыру негіздерін.
       «Компьютер жүйелерінің сәулеті» пәні қазіргі ЭЕМ жұмысының  сәулетін,
құрылымын және принциптерін қарастыруды қамтамасыз етеді.
      2. Курс құрылымы мен оның басқа пәндермен байланысы
      Дәрістік материал келесі тақырыптардан тұрады:
      1 тақырып. Кіріспе.
      2 тақырып. ЭЕМ ұйымдастыру негіздері.
      1. ЭЕМ сәулеті.
      2. ЭЕМ-нің ақпараттық-логикалық негізі.
      3 тақырып. ЭЕМ есте сақтау құрылғылары (ЕСҚ).
      1. Жадыны ұйымдастыру.
      2. Статикалық жедел ЕСҚ (SRAM).
      3. Динамикалық жедел ЕСҚ (DRAM).
      4. КЭШ-жады.
      5. Тұрақты ЕСҚ (ПЗУ).
      4 тақырып. ЭЕМ санағыштары.
      1. Микропроцессор сәулеті, құрылымы мен міндеті (МП).
      2. Процессордың құрылымы мен оның функционалдануы.
      3. ЭЕМ ұйымдастырудың машиналық деңгейі.
      4. ЭЕМ-ді ұйымдастырудың микропрограммалық деңгейі.
      5. ЭЕМ-ді ұйымдастырудың жүйелік деңгейі.
      5 тақырып. Енгізу-шығаруды ұйымдастыру.
      1. ЭЕМ интерфейстерінің жүйесі: белгіленуі мен құрамы.
      2.   Интерфейстерді    құрудың    негізгі    принциптері.    Интерфейс
сипаттамалары.
      3. Интерфейстерді ұйымдастыру принциптері.
      4. ЭЕМ құрылғылары арасында ақпарат алмасу әдістері.
      5. Ішкі машиналы жүйелік интерфейс.
      6 тақырып. Есептеу жүйелері (ЕЖ).
      1. ЕЖ түсінігі мен дамуы.
      2. Есептеу жүйелерін құрудың негізгі принциптері.
      3. Есептеу жүйелерінің классификациясы.
      4. Есептеу жүйелерінің сәулеті.
      5. Көппроцессорлы есептеу жүйелері.
      6. Есептеу жүйелерін кешендеу.
      7. Есептеу жүйелерінің типтік құрылымы.
      8. Есептеу жүйелерін функционалдауды ұйымдастыру.
      3. Есептеу техникасының (ЕТ) даму тарихы. ЭЕМ буындары.
      Есептеу техникасының (ЕТ) дамуы 3 облыстағы табыстарымен сипатталады:
       1. Өндіріс технологиясында ЕТ элементарлы  базасы  ретінде,  сонымен
          қатар машиналардың өзі.
       2. ЕМ ұйымдастыру принциптерінде.
       3. математикалық және программалық қамтаманы құрастыруда.
      Кез келген ЕМ ақпаратпен  алгоритмдердің  бірнеше  кластарын  өндіруді
қамтамасыз  ететін  программалық-аппараттық  кешендер  ретінде  қарастырылуы
керек.
      ЕМ жұмыс істеу процесінде барлық оның компоненттері қандайда бір түрде
бір-бірімен қатынасады. Мұндай қатынастың деңгейлері әр түрлі болуы мүмкін:
       1. Төменгі деңгей: электрлі импульстер деңгейінде.
       2. Жоғарғы деңгей: программалық модуль  деңгейінде  ЕМ  тораптарының
          өзара қатынасы.
       3. Әрбір жеке тораптың функционалды деңгейі: программалық-аппараттыө
          әдістермен функция және оларды өндіру.
      Сәулет болып пайдаланушы көзқарасымен ЕМ құрамы мен сипатының жиынтығы
түсініледі.
      ЕТ даму тарихы Джона фон  Нейман  жұмысының  жарыққа  шығуынан  бастап
есептеледі. Бірінші цифрлік ЕМ құру мүмкіндігі 1936 жылы ағылшын  математигі
Тьюрингпен  дәлелденді.  Ол  кез  келген  алгоритм  оның  дискретті  автомат
көмегімен өндірілетінін көрсетті. Ол  Тьюринг  машинасы  деп  аталды.   Бұны
Пост (Пост машинасы) та дәлелдеді. Бірінші цифрлік ЕМ 1935 жылы  Белл  (АҚШ)
фирмасымен құрастырылды. Осындай түрдегі машина К.  Цунзе  (1941,  Германия)
басшылығымен арнайы есептер үшін құрастырылды. Әмбебап ЭЕМ-ді  құру  әрекеті
Айтнетпен (АҚШ) қарастырылды. Ол "Марк-1" деген  атауға  ие  болды.  Гарвард
университетінде жобаланып, дайындалды.
      ЕМ (23 разрядты ондық сандармен жұмыс істеді) сипаттамалары:
     1. Перфолентамен команда бойынша программа енгізілген .
     2. 0,3 секунд ішінде 2 санды қосу
     3. 6 секунд ішінде 2 санды көбейту
     4. 11 секунд ішінде 2 санды бөлу.
      Релелік негіз сенімсіз болды. ЭЕМ үшін  арнайы  релелер  құрастырылды.
Мұнда "Марк-2" ЕМ құрастырылды.
      ЕТ нақты есебі реледен триггерлерге көшумен жүргізіледі. Триггер  1918
жылы Ресейде  Бонч-бруевичпен құрастырылды.
      Электронды компоненттерде  құрастырылған  бірінші  ЭЕМ-дер  1942  жылы
("Эниак") шықты. Сериялы  шығару  1945-1946  жж.  болды.  Маушли  мен  Энкер
басшылығымен Пенсельван  университетінде  құрастырылды.  1943  жылы  Тьюринг
басшылығымен "Колос" ЭЕМ-сы құрастырылды.  70-ші  жылдары  архивті  ашқаннан
кейін бірінші ЭЕМ 1939 жылы Германиядан шыққан "АВС" деген атауға ие  болған
ЭЕМ Антоносовпен құрастырылғаны анықталды. болды.
      ЭЕМ-нің бірінші буыны.
      ЭЕМ шамдары, өнеркәсіптік шығару 50-ші жылдың басында басталды. Біздің
елімізде шығару бастамасы "МЭСМ" 50-ші жылдың  басы  деп  есептеуге  болады.
Лебедев басшылығымен құрастырылған. 1952-1953 жж. осы негізде Мельников  пен
Бурцев   басшылығымен   "БЭСМ-1"   (Үлкен   электронды   есептеу   машинасы)
құрастырылды. Ал  оның  негізінде  "БЭСМ-2"  машинасының  сериялы  шығарылуы
жүргізілді.  Осы  кезде  АҚШ-та   "Эдвак"   машинасын   шығарады.   "БЭСМ-2"
машинасының техникалық сипаттамасы  әлдеқайда  жоғары  болды.  Бұл  "БЭСМ-2"
машинасында  екі  жаңа  принцип:  конвейеризация  мен   стек   пайдалануымен
байланысты. "БЭСМ-2" үшін аппараттық-логикалық  құрылғылардың  жылдам  жұмыс
істеуі секундына 10000 операцияны құрады.
      1953 жылы Василевский  басшылығымен  "Стрела"  машинасы  құрастырылды.
Сонымен қатар академик Брук басшылығымен  Мәскеу Энергетикалық  институтында
"М" деген атау алған ЭЕМ құрастырылды.  Минскте  ЭЕМ  өндіру  бойынша  завод
құрылды, машиналардың сериялы  шығаруы  "Минск".  Пензе  қаласында  академик
Рамеев  басшылығымен  конструкторлы  бюро  бөлімшесі  құрылды.   Мұнда   ЭЕМ
құрастырып, сериялы шығаруы "Урал" деп аталды.
      Бірінші буынның ЭЕМ-ның құрылымы түгелдей фон Нейман машинасына сәйкес
келді.  Машиналардың  техникалық  сипаттамасы  қазіргі  ДК   сипаттамаларына
қарағанда төмен болды.  Программалау  машиналық  кодтарда  жүргізілді.  ЖЕСҚ
(ОЗУ)  көлемі  –  2  мың  сөзді  құрады.  Ақпаратты  енгізу  перфолента  мен
кинопленка арқылы жүргізілді.
      ЭЕМ-нің екінші буыны.
      Шамдардан транзисторлы ЭЕМ-ге  көшумен  байланыстырады.  Транзисторлар
жоғарғы  сенімділікті,  тез  жылдамдықты  және  аз  электр  қуатын  тұтынуын
қамтамасыз етуге мүмкіндік берді.
      Математикалық және программалық қамтаманың дамуы осы кезде  басталады.
Жоғарғы  нүкте:  алгоритмдік  тілдерді  (Fortran,  ALGOL)  құру.   Қарапайым
компиляторлар мен интерпретаторлар құрылады.  Көппрограммалы  ЭЕМ-дер  пайда
болады.  Пакеттік  режимде  жұмыс  істеу   үшін   бірінші   мониторлар   мен
supervisor'лер шығады. Соның нәтижесінде  ЭЕМ-нің  екінші  буынын  пайдалану
жылдам ұлғая түседі.
      [pic]
      ЭЕМ-нің үшінші буыны.
      60-шы  жылдардың  соңында  үшінші  буынның  бірінші  машиналары   шыға
бастайды.  ЭЕМ-нің  үшінші  буынына  көшу  күшті   сәулеттік   өзгерістермен
байланысты болады.  Техникалық  базаның  өзгеруі  интегралды  схематехникаға
көшумен байланысты.  Бірақ  интеграция  деңгейі  аз  болды.  Үшінші  буынның
машиналарында арна концепциясы  құрылады,  микропрограммалық  басқару  пайда
болады, жады иерархияланады, бірінші рет агрегаттау түсінігі енгізіледі.
      [pic]
      МК - мультиплетті арна,  СК  -  селекторлы  арна  (жоғары  жылдамдықты
құрылғылар). Арна негізгі құрылымдық элемент болып табылады.
      Процессор мен жедел жады құрылымында  адрестік  механизмдерді  (жадыда
адресациялауды,    программаның     тасымалдануын     қамтамасыз     ететін)
ұйымдастыратын  арнайы  құрылғылар   пайда   болады.   Процессорда   бірнеше
арифметикалық-логикалық құрылғылар (АЛҚ) пайда болады. Бұл құрылғылар  жұмыс
істемейді,  бірақ  қандайда  бір  өңдеу  жұмысын  жүргізу  үшін  АЛҚ  таңдап
алынады. Жадыда процессор хабарласатын  негізгі  жады  және  көлемі  негізгі
жады көлемінен әлдеқайда үлкен, бірақ процессорға ол қолайлы  массалық  жады
ерекшеленеді. ЭЕМ-нің  үшінші  буынының  соңында  вируталды  жадыны  басқару
концепциясы пайда болады, сыртқы құрылғылар мен  терминалды  жабдықтар  дами
бастайды. Үшінші  буынның  ЭЕМ-дері  модельмен  сәйкес  келетін  сериялармен
немесе жанұяларымен шығарыла бастайды.
      Математикалық және программалық қамтамасының ары  қарай  дамуы  типтік
есептерді шешу үшін пакеттік программаларды құруға әкеледі және бірінші  рет
программалық кешендер – операциялық жүйелер (IBM құрастырылған) шығарылады.
      ЭЕМ-нің төртінші буыны.
      70-ші жылдардың  соңында  бірінші  рет  ЭЕМ-нің  төртінші  буыны  шыға
бастайды.  Интеграцияның   орташа   және   үлкен   деңгейіндегі   интегралды
схемаларға көшумен байланысты.
      Төртінші буын ЭЕМ-нің құрамы:
     1. Мультипроцессорлық
     2. Параллельді өңдеу
     3. Жоғары деңгейдегі тілдер
     4. ЭЕМ-нің бірінші желілері пайда болады
      Төртінші буын ЭЕМ-нің техникалық сипаттамалары:
     1. 0.7 нс./вентильге (вентиль - типтік схема) сигналдың орташа тежелуі
     2. Бірінші рет  негізгі  жады  –  жартылайөткізгіштік.  Мұндай  жадыдан
        мәліметтерді өңдеу уақыты 100-150 нс. Көлемі 1012 – 1013 символ.
     3. Бірінші рет жедел жүйені аппаратты өндіру пайдаланылады.
     4. Модульдік құрылым программалық әдістер үшін де қолданыла бастады.
      Төртінші буын машиналарының негізгі назары  сервиске  бағытталды  (ЭЕМ
мен адам арасындағы қатынасты жақсарту).
      ЭЕМ-нің бесінші буыны.
      80-жылдардың соңында бесінші буын ЭЕМ-рі пайда бола  бастады.  ЭЕМ-нің
бесінші буынының микропроцессорға көшумен байланыстырады.
      Бесінші  және  алтыншы  буын  үшін  жеңілдетілген  микропроцессорларда
құрылған көппроцессорлы құрылым  сәйкес  келеді.  Жоғары  деңгейлі  тілдерге
негізделген ЭЕМ-дер құрылады.


      2 дәріс. ЭЕМ-ді ұйымдастыру негіздері

      Дәріс жоспары:

      1. ЭЕМ сәулеті.
      1.1. ЭЕМ-нің даму сатылары.
      1.2. ЭЕМ-нің жалпы құрылымы.
      1.3. ЭЕМ сәулеті.
      1.4. ЭЕМ сипаттамасы.
      1.5. ЭЕТ әдістерінің классификациясы.
      1.6. ЭЕМ құрылымы.
      1.7. ЭЕМ-ді құру принциптері.
      1.8. ЭЕМ-ді функционалды ұйымдастыру түсінігі.
      1.9. ЭЕМ-ді ұйымдастыру деңгейлері.
      1.10. ЭЕМ-мен программалық басқару жұмысының принциптері.
      2.ЭЕМ-нің ақпараттық-логикалық негіздері.
      2.1. Санау жүйелері.
      2.1.1. Бүтін сандарды айналдыру.
      2.1.2. Бөлшек сандарды айналдыру.
      2.2. ЭЕМ-де ақпаратты көрсету.
      2.2.1. Сандық ақпаратты көрсету.
      2.2.2. Ақпараттың басқа түрлерін көрсету.
      2.3. ЭЕМ-нің арифметикалық негіздері.
      2.3.1. Машиналық кодтар.
      2.3.2.  Берілген  нүктелермен  сандардың   арифметикалық   операциясын
орындау.
      2.3.3. Жылжымалы нүктемен сандардың  .
      2.3.4. Сандардың  екілік-ондық  кодтарымен  арифметикалық  операциялар
орындау.
      2.4. ЭЕМ-нің логикалық негіздері.
      2.4.1.Логика алгебрасының негізгі мағлұматтары.
      2.4.2. Логика алгебрасының заңдары.
      2.4.3. Логикалық функцияларды минимизациялау түсінігі.
      2.4.4. Логикалық функцияның техникалық интерпретациясы.

      Дәрістің қысқаша мазмұны:

   1. ЭЕМ-нің даму сатылары
      Арифметикалық есептеулерді  автоматты  түрде  орындайтын  құрылғыларды
құру үшін  программалық  басқаруды  пайдалану  идеясы  бірінші  рет  ағылшын
математигі  Ч.Бэббиджбен  1833  жылы  айтылған.  Бірақ   оның   программалық
басқарумен механикалық есептеу құрылғыларын құруы табыс әкелмеді.
      Бұл идея 100 жылдан кейін 1942 жылы Германияда К.Цюзе  мен  1944  жылы
АҚШ-та  Г.Айкенмен   іске   асты.   Олар   есептеу   программасы   жазылатын
перфолентадан басқаруға болатын есептеу машиналарын құрды.
      Есептеу процесімен программалық басқару идеясы американдық  математика
Дж.фон Нейманмен  дамытылды.  Ол  1945  жылы  программа  жадында  сақталатын
принципті  тұжырымдады.  Программалық  басқару  және   программамен   жадыда
сақталатын бірінші ЭЕМ біруақытта Англияда, АҚШ-та және СССР-де шықты.
      ЭЕМ  буыны  машинаның  құрылу   кезінде   пайдаланылатын   бір-бірімен
байланысқан ерекшеліктері мен сипаттамаларының жиынтығымен анықталады.
      Бірінші буын ЭЕМ шамдары құрылды, өндірістік шығуы 50-ші  жж.  басында
басталды.  Логикалық  элемент  компоненттері  ретінде  электронды   лампалар
пайдаланылды. Бұл буынның  ЭЕМ-рі  төмен  сенімділік  пен  жоғары  бағасымен
сипатталады. Олардың жұмыс істеу жылдамдығы 5 ( 8 мың опер/с құрады.
      ЭЕМ-нің екінші буыны 50-ші  жылдардың  соңында  пайда  болды.  ЭЕМ-нің
екінші буынының элементтік базасы жартылайөткізгішті құралдар болды.  Осыған
сәйкес олардың тиімділігі жоғарылаты, сонымен бірге жұмыс  істеу  жылдамдығы
30 мың опер/с (Минск-2, Минск-22, Минск-32, Урал-10,  БЭСМ-4,  М-220)  дейін
өсті.
      2-ші буын ЭЕМ-рі негізінде академик Лебедев С.А.   өнімділігі  1  млн.
опер/с  дейін БЭСМ-6 ЭЕМ-рін құрды.
      60-ші  жж.  ортасында  3-ші  буын  ЭЕМ  пайда  бола  бастады.  Олардың
элементтік  базасы  ИМС  болды.  Бұл  буын  негізінде  IBM  фирмасы  IBM-386
машиналар жүйесін құрды.Пенза қаласында Урал-16 ЭЕМ құрастырылды. Бірақ  бұл
кезде  элементтік  база  облысында  СССР-дің  артта  қалуы  отандық  ЭЕМ-дің
сипаттамаларына әсер етті. Сондықтан  басшылар IBM фирмасымен  құрастырылған
техникаларды өндіруге  көшу  туралы  шешім  қабылдады.  СССР-де  ол  ЭЕМ-ның
Бірегей Жүйесі (Единая система) атымен шығарылды. Ол  5  млн.  опер/с  дейін
орындады.
      Төртінші буын ЭЕМ-нің негізі үлкен және өте үлкен ИМС болып  табылады.
Оның негізінде микропроцессор сияқты есептеу  техникаларының  жаңа  әдістері
мен микро-ЭЕМ пайда болды. Микропроцессорлар мен микро-ЭЕМ-дер  мәліметтерді
өңдеу және  технологиялық  процестерді  басқару,  өлшемдерді  автоматтандыру
құрылғылары мен жүйелерінде кең қолданыла бастады.
      Микро-ЭЕМ есептеу мүмкіндіктері дербес ЭЕМ құру үшін жеткілікті болды.

      Төртінші  буын  ЭЕМ  үшін  басты  сипаты  қандайда   бір   операцияны,
процедураны орындауға  немесе  есептің  бірнеше  класын  шешуге  негізделген
бірнеше процессорлардың болуымен сипатталады.
      Төртінші буынға жатқызуға болатын ірі есептеу  жүйелері  мысалына  100
млн. опер/с орындайтын «Эльбрус-2» көппроцессорлы кешен болып табылады.
      90-шы  жылдары  ЭЕМ-нің   бесінші   буыны   анықталды.   Бұған   жапон
фирмаларымен  және ғылыми мекемелерімен құрастырылған  бесінші  буын  ЭЕМ-рі
жобасы туралы мағлұматтардың шығуы әсер етті. Олардың мақсаты 90-шы  жылдары
есептеу  техникасы  облысында  жапондық  өндірістің  әлемдік  лидер   болуын
көздеді. Сондықтан бұл жобаны көбінесе «жапондық шақыру» деп атайды.  Осыған
сәйкес  ЭЕМ  жобасы   мен   бесінші   буынның   есептеу    жүйелері   жоғары
өнімділігімен және төмен бағасымен жаңа сапалы құрамдарға  ие  болуы  керек.
Оларға ең басты тіл, графикалық бейнелер көмегімен  ЭЕМ-мен  қатынас  жасау,
логикалық талғам жасау, адаммен сұрақ және жауап формасында  әңгіме  жүргізу
мүмкіндігін жатқызуға болады.  Бесінші буынның есептеу жүйелері  «мәліметтер
қоры» мазмұнын түсіну, сонымен қатар «білім қорына»  айналу  және  есептерді
шешу  кезінде  осы  «білімді»  пайдалану  керек.  Қазіргі  уақытта   осындай
мәселелер бойынша зерттеулер Ресейде де жүргізілуде.


      1.2. ЭЕМ-нің жалпы құрылымы
      1-суретте құрылғылар арасында локальды шиналармен  ЭЕМ-нің   қарапайым
құрылымы келтірілген.


                       1-сурет. ЭЕМ-нің жалпы құрылымы
            ЭЕМ құрамына мыналар кіреді:
      - жедел есте сақтау құрылғысы (ОЗУ, қысқаша белгіленуі  –  жедел  жады
ЖЖ);
      - процессор;
      - енгізу-шығару  құрылғылары  (УВВ,  басқаша  белгіленуі-  периферийлі
құрылғылар ПҚ);
      - бақылау және басқару пульті (ПКУ).
      Процессор ақпаратты өңдеуге арналған. Ол екі бөліктен  тұрады:   УУ  –
басқару құрылғысы (устройство управления), және АЛУ  -  арифметико-логикалық
құрылғы.
      Процессор ақпаратты өңдеуді ЖЕСҚ-да сақталатын  программа  басқаруымен
жүзеге асырады. ЖЕСҚ-да  программамен  бірге  өңделуге  тиіс  мәліметтер  де
сақталады. Программа мен мәліметтер ЖЕСҚ-нан процессорге ЖЕСҚ мен  процессор
арасындағы байланыс арнасы бойынша  түседі. Олар есептеу  техникасында  шина
деп аталады. Мұндай шиналар  процессорды  ЭЕМ-нің  басқа  құрылғыларымен  де
байланыстырады.
      Енгізу-шығару құрылғылары программалар мен мәліметтерді ЖЕСҚ-на енгізу
үшін арналған. Яғни олар перфокарта,  перфолента  түрінде,  немесе  магнитті
лента, магнитті диск және т.с.с. түрінде дайындалады, содан кейін  машинаның
жедел  жадына  енгізіледі.  Осыдан  кейін  программа  өңделуге   жіберіледі.
Қазіргі  машиналарда  мәліметтер  жедел  жадыға  пернетақта   көмегімен   де
енгізіледі.
      Бақылау және басқару пульті (ПКУ) мәтіндік  программалардың  әр  түрін
қолмен іздеуге, есептеу процесінің жүруін немесе  ЭЕМ  құрылғыларының  жұмыс
істеуін бақылау үшін арналған.
      1.3. ЭЕМ сәулеті
      ЭЕМ сәулеті – бұл  ЭЕМ  құралатын  аппаратты-программалық  құралдардың
көпдеңгейлі  иерархиясы.  Деңгейді  нақты   жетілдіру   ЭЕМ-нің   құрылуының
ерекшеліктерін   анықтайды.   Схемотехник   инженерлер    жеке    техникалық
құрылғыларды жобалайды және олардың бір-бірімен тартылыс  әдістерін  құрады.
Жүйелік программистер есептеу  процесінің  деңгейлері  немесе  программалары
арасында   ақпараттық   қарым-қатынастың   техникалық   әдістерін    басқару
программаларын   құрады.   Қолданбалы   программистер   жоғары    деңгейдегі
программалар пакетін құрастырады. Олар пайдаланушылардың ЭЕМ қатынасын  және
өзара есептерін шешу кезінде қажетті сервисті қамтамасыз етеді.
      1.4. ЭЕМ сипаттамасы
      Электронды есептеуіш машина  –  бұл  пайдаланушылар  есебін  шешу  мен
дайындауды автоматтандыруға арналған техникалық және  программалық  құралдар
кешені. Өз есептерін шешу үшін ЭЕМ-ді таңдай отырып,  пайдаланушылар  келесі
ЭЕМ  сипаттамаларынан  бастап  техникалық  және   программалық   құралдардың
функционалды мүмкіндіктеріне қызығушылық танытады:
   1. ЭЕМ-нің техникалық және эксплуатациялық  сипаттамасы  (жылдамдығы  мен
      өнімділігі, сенімділік көрсеткіштері, нақтылық, жедел және сыртқы жады
      көлемі, габаритті  өлшемдер,  техникалық  және  программалық  құралдар
      бағасы, эксплуатация ерекшеліктері және т.б.);
   2. ЭЕМ-нің базалық конфигурациясының функционалды  модулінің  сипаттамасы
      мен құрамы; техникалық  және  программалық  құралдар  құрамын  кеңейту
      мүмкіндігі, құрылымды өзгерту мүмкіндігі.
   3. ЭЕМ-нің программалаық  қамтамасының  құрамы  мен  сервистік  қызметтер
      (жедел  жады  немесе  орта,   қолданбалы   программалар   пакеті   мен
      программалауды автоматтандыру әдістері).
      ЭЕМ маңызды сипаттамаларының бірі оның жылдамдығы болып табылады, онда
ЭЕМ 1 секундта орындайтын командалар саны сипатталады.
      ЭЕМ-мен қамтамасыз етілетін  нақты  және  тиімді  жылдамдық  шешілетін
есептер  класына  қатысты  қатты  ерекшеленуі  мүмкін.  Сондықтан  жылдамдық
сипаттамасының  орнына  көбінесе  онымен  байланысты   өнімділік   –   уақыт
бірлігінде   ЭЕМ-мен   жүзеге   асырылатын   жұмыстар   көлемі   сипаттамасы
пайдаланылады.  Жадыда  көлемі  ақпараттың  құрылымдық  бірлігінің   санымен
өлшенеді. Ақпараттың құрылымдық ең кіші бірлігі – бит болып  табылады.  Жады
көлемі көбінесе өлшемнің ірі бірлігі – байтпен бағаланады.
      Көбінесе жедел жады көлемі мен сыртқы жады көлемін сипаттайды. Қазіргі
дербес ЭЕМ-дің жедел жады көлемі 64-256  Мбайт  және  одан  да  үлкен  болуы
мүмкін. Бұл көрсеткіш қандай программалық пакеттер мен  олардың  қосымшалары
машинада біруақытта өңделетінін анықтау үшін өте маңызды.
      Сыртқы жады көлемі тасымалдағыш типіне байланысты. Бір  дикета  көлемі
дискодов типіне және дискета сипаттамына  қатысты  1,2;  1,4;  2,88  Мбайтты
құрайды. Қатты диск және  DVD дисктердің көлемі  бірнеше  он  Гбайтқа  жетуі
мүмкін, компакт–диск (CD-ROM)   көлемі  жүздеген  Мбайтқа  (640  Мбайт  және
жоғары) және т.с.с. жетуі мүмкін. Сыртқы жады көлемі   программалық  қамтама
және жеке программалық өнім  көлемімен  сипатталады.  Мысалы,  Windows  2000
операциялық жүйесін орнату үшін қатты диск  жадысының  көлемі  600  Мбайттан
жоғары және Эем-нің жеде жады 64 Мбайттан аз болмау керек.
      Сенімділік  – бұл ЭЕМ-нің  қандайда  бір  жағдайларда  берілген  уақыт
периодында қажетті функцияны орындау.
      Дәлдік – бұл тең мәндерді айыра білу мүмкіндігі. Өңдеу  нәтижесін  алу
нақтылығы негізінен ЭЕМ разрядтылығымен анықталады. ЭЕМ класына қатысты  32,
64 және 128 екілік разрядтарды құрауы мүмкін.
      Анықтық – ақпарат  құрамы  дұрыс  қабылдануы  керек.  Анықтық  қатесіз
нәтиже алу ықтималдылығымен сипатталады.
      1.5. ЭЕТ әдістерінің классификациясы
      1. ЭЕТ аналогтық және цифрлік деп бөледі. Аналогты ЭЕМ-дердің  есептеу
нақтылығы жоғары емес (0,001-0,01). Мұндай машиналар  аз  таралған.  Қазіргі
кезде көбінесе цифрлік  есептеу  машиналарын  пайдаланады.  Цифрлік  есептеу
машиналары – мұнда ақпарат цифрлердің екілік кодымен қодталады.
      2. Қазіргі уақытта негізінен ДК 4 класы шығарылады.
1. Үлкен ЭЕМ (main frain) олар мәліметтер қорымен жұмыс істеу үшін қолайлы.
2. RS6000 машиналары – өнімділігі бойынша өте күшті, графикпен, Unix  жұмыс
   істеуге арналған.
3. Орташа ЭЕМ – ең бірінші қаржылық құрылымдармен  жұмыс  істеуге  арналған
   (ЭВМ типа AS\400-бизнес 64-разрядты ДК типті ЭЕМ).  Олар  локальды  желі
   және корпорация желісі ретінде пайдаланылады.
4. Intel фирмасының микросхемалары платформаларындағы компьютерлер.


      3, 4, 5 дәрістер. ЭЕМ-ді ұйымдастыру негіздері

      Дәріс жоспары:

    1.  ЭЕМ-ді құру принциптері.
    2.  ЭЕМ құрылымы.
    3.  ЭЕМ-ді функционалды ұйымдастыру түсінігі.
    4.  ЭЕМ-ді ұйымдастыру деңгейлері.
    5.  ЭЕМ сипаттамалары.

      Дәрістің қысқаша мазмұны:

      1. ЭЕМ-ді құру принциптері.
      Көптеген компьютерлерді құру негізінде  1945  жылы  американдық  ғалым
Джон фон Нейманмен құрастырылған келесі жалпы принциптер жатыр.
      1. Екілік кодтау принципі. Осы принципке сәйкес ЭЕМ-ге  келіп  түсетін
барлық ақпарат екілік сигналдар көмегімен кодталада.
      2. Программалық басқару принципі. Бұдан программа командалар  жиынынан
тұратыны  белгілі.  Олар  процессормен  қандайда  бір   ретпен   бір-бірімен
автоматты түрде орындалады.
      Жадыдағы  программаны  таңдау  командалар  санағышымен  жүзеге  асады.
Процессордың  бұл  регистрі  ондағы  сақталған   команда   адресін   команда
ұзындығына ұлғайтады. Демек,  программа  командалары  жадыда  бірінен  кейін
бірі орналасқандықтан, жадыда реттеліп  орналасқан  ұяшықтардан   командалар
тізбегін таңдау ұйымдастырылады.
      Ал егер команда орындалғаннан кейін келесіге көшу  керек болса, шартты
немесе шартсыз көшу  командасы  пайдаланылады.  Олар  командалар  санағышына
(счетчик)  келесі  командадан  тұратын  жады  ұяшығының  номерін   енгізеді.
Жадыдан  команданы  таңдау  «тоқта»  (стоп)  командасын  орындағаннан  кейін
тоқтайды. Демек, процессор программаны адамның қатысуынсыз  автоматты  түрде
орындайды.
      3. Жадының  біртектілік  принципі.  Программалар  мен  мәліметтер  бір
жадыда сақталады. Сондықтан компьютер  жадының  берілген  ұяшығында  –  сан,
мәтін немесе команда сақталғанын айыра алмайды.
      4. Адрестік принцип. Негізгі құрылымдық жады  нөмірленген  ұяшықтардан
тұрады; процессорға қандайда бір уақыт моментінде кез келген ұяшық  қолайлы.
Осыдан жады  облыстарына  атау  беру  мүмкіндігі  туады.  Олардың  мәндеріне
берілген атау көмегімен программаның  орындалу  процесінде  қатынас  жасауға
немесе ауыстыруға мүмкіндік туғызады.
      Бұл принциптерге қатысты  құрылған  компьютерлер  фон-неймандық  типке
жатады.  Бірақ  фон-неймандықтан  ерекшеленетін  компьютерлер  бар.  Оларда,
мысалы, программалық басқару принципі орындалмауы мүмкін, яғни  программаның
ағымды орындалып жатқан командасын көрсететін «команда  счетчигінсіз»  жұмыс
істеуі мүмкін. Бұл компьютермен жадыда  сақталған  қандайда  бір  айнымалыға
қатынас жасау үшін оған атау  беру  қажет  емес.  Мұндай  компьютерлер  фон-
неймандық-емес деп аталады.
      Компьютер жұмысын жалпы былай сипаттауға болады.  Біріншіден  қандайда
бір сыртқы құрылғы көмегімен компьютер жадына программа енгізіледі.  Басқару
құрылғысы жадының ұяшығындағы мәліметті оқиды.  Мұнда  программаның  бірінші
инструкциясы  (команда)  болады  және  оның  орындалуын  ұйымдастырады.  Бұл
команда   арифметикалық   немесе   логикалық   операциялардың    орындалуын,
арифметикалық немесе логикалық операциялар орындау үшін  мәліметтер  жадынан
оқуды немесе оның нәтижесін жадыға жазуды,  сыртқы  құрылғыдан  мәліметтерді
жадыға  енгізу  немесе  мәліметтерді  жадыдан  сыртқы   құрылғыға   шығаруды
орындайды.
      Бір команда  орындалғаннан  кейін  басқару  құрылғысы  жады  ұяшығынан
командалар орындай бастайды.  Бұл  командалар  басқару  құрылғысына  жадының
қандайда бір басқа  ұяшығында  орналасқан  командадан  бастап,  программаның
орындалуын  жалғастыру  керектігін   көрсетеді.  Мұндай   көшу   программада
әрдайым орындалмайды, тек қана қандайда бір шарттың орындалуы кезінде  ғана,
мысалы, егер қандайда бір сандар тең, егер  алдыңғы  арифметикалық  операция
нәтижесінде ноль шықса немесе  т.с.с.  Бл  программада  командалар  тізбегін
бірнеше рет пайдалануға мүмкіндік береді (яғни цикл  ұйымдастыру),  қандайда
бір шарттың орындалуына қатысты әртүрлі командаларды  орындау  және  т.с.с.,
яғни  қиын   программалар   құру.   Демек,   басқарушы   құрылғы   программа
инструкциясын  автоматты  түрде  орындайды,  яғни  адамның  қатысуынсыз.  Ол
компьютердің  жедел  жады  мен  сыртқы  құрылғыларымен  ақпаратпен   алмасуы
мүмкін. Өйткені сыртқы құрылғылар компьютердің басқа  бөліктеріне  қарағанда
ақырын жұмыс істейді,  басқарушы  құрылғы  сыртқы  құрылғымен  енгізу-шығару
операциясының  аяқталуына  дейін  программаның  орындалуын   тоқтата   тұруы
мүмкін.  Орындалған  программаның  барлық   нәтижесі   компьютердің   сыртқы
құрылғыларына шығарылуы керек, содан кейін  компьютер  сыртқы  құрылғылардың
қандайда бір сигналын күтуге көшеді.
      Қазіргі компьютерлер құрылғыларының  схемасы  жоғарыда  келтірілгеннен
бірталай  ерекшеленеді.  Демек,  арифметико-логикалық  құрылғы  мен  басқару
құрылғысы  бір  бүтін  құрылғы  –  орталық  процессор  болып  біріктірілген.
Сонымен  қатар,  программалардың  орындалу   процесі   компьютердің   сыртқы
құрылғыларынан түскен сигналдармен (үзу) байланысты  іс-әрекеттерді  орындау
үшін  үзілуі  мүмкін.  Көптеген  тез  жұмыс  істейтін  компьютерлер  бірнеше
процессорларда мәліметтерді  параллельді  өңдеуді  жүзеге  асырады.  Сонымен
қатар,  көптеген  қазіргі   компьютерлер   негізінен   фон   Нейман   айтқан
принциптермен сәйкес келеді.
      2. Компьютер құрылымы.
      Компьютер құрылымы – бұл  оның функционалды  элементтері  мен  олардың
арасындағы   байланыстар   жиынтығы.   Элементтер   әртүрлі   құрылғылар   –
компьютердің негізгі логикалық  торабынан  бастап  қарапайым  схемаға  дейін
болуы мүмкін.
      ДК конструктивті түрде орталық жүйелік  блок  ретінде  көрінеді,  онда
алмалы-салмалылар  (разъемы)   арқылы  сыртқы  құрылғылар:  жадының  қосымша
құрылғысы, пернетақта, дисплей, принтер және т.с.с. қосылады.
      Жүйелік блок өзіне жүйелік  платаны,  қоректендіру  блогын,  дисктерде
жинақтағыштар,  қосымша  құрылғылар  және  контроллерлермен  бірге  кеңейту–
сыртқы құрылғылар адаптерлерімен платаларды қосады.
      Жүйелік платада (көбінесе аналық  плата  деп  атайды–  Mother  Board),
мыналар орналасқан:
       ❑ микропроцессор
       ❑ математикалық сопроцессор
       ❑ тактілік импульстар генераторы
       ❑ жедел жады (ОЗУ) мен тұрақты жады (ПЗУ) блоктары (микросхемалар)
       ❑ пернетақта адаптерлері
       ❑ үзу контроллері
       ❑ таймер және т.с.с.
      Микропроцессор  (МП).  Бұл  ДК   орталық   блогы.   Машинаның   барлық
блоктарының  жұмысын  басқару  және  ақпаратпен   арифметикалық,   логикалық
операциялар орындауға арналған.
      Микропроцессор құрамына мыналар кіреді:
       ❑ Басқару құрылғысы (БҚ)  қажет  уақыт  моментінде  машинаның  барлық
         блоктарына басқарудың қандайда бір басқару (басқармалы  импульстар)
         сигналдарын береді;  орындалатын  операциямен  пайдаланылатын  жады
         ұяшықтарының адресін құрайды және  осы  адрестерді  ЭЕМ-нің  сәйкес
         блоктарына жібереді; импульстар тізімін басқару құрылғысы  тактілік
         импульстар генераторынан алады.
       ❑  Арифметико-логикалық   құрылғы   (АЛҚ)   сандық   және   символдық
         ақпаратпен барлық арифметикалық және логикалық операциялар  орындау
         үшін  арналған  (ДК  кейбір  модельдерінде   операцияны   орындауды
         жылдамдату   үшін   АЛҚ-ға   қосымша   математикалық    сопроцессор
         орнатылады).
       ❑ Микропроцессорлық жады (МПЖ)  ақпаратты  аз  уақытқа  сақтау,  жазу
         және  беру  үшін  қызмет  етеді.  МПЖ  регистрлерде  құрылады  және
         машинаның жоғары жылдамдығын  қамтамасыз  ету  үшін  пайдаланылады,
         немесе негізгі жады жоғары жылдамдықты микропроцессорлардың  тиімді
         жұмысы  үшін  қажет  ақпаратты  жазу,  іздеу  және  оқуды   әрдайым
         қамтамасыз ете алмайды. Регистрлер – әртүрлі ұзындықты жадының  тез
         жұмыс істейтін ұяшығы.
       ❑  Микропроцессордың  интерфейстік  жүйесі  ДК  басқа  құрылғыларымен
         тартылысты (сопряжения) және байланысты жүзеге  асырады;  өзіне  МП
         ішкі интерфейсін, буферлік  сақтау  регистрлері  мен  енгізу-шығару
         порттарымен басқару схемасы және жүйелік шинаны қосады.   Интерфейс
         (interface)  –  компьютер  құрылғыларының  тартылыс  және  байланыс
         әдістерінің жиынтығы. Енгізу-шығару порты (I/O – Input/Output port)
         –  микропроцессорға  ДК-дің  басқа  құрылғыларын  қосуға  мүмкіндік
         беретін тартылыс аппаратурасы.
      Тактілік   импульс   генераторы    электрлік    импульстер    тізбегін
генерациялайды;  генерацияланатын  импульстер  жиілігі  машинаның   тактілік
жиілігін  анықтайды.  Көрші  импульстер  арасындағы  уақыт  аралығы   машина
жұмысының  бір  тактілігін  анықтайды.  Тактілік  импульстер   генераторының
жиілігі дербес компьютердің негізгі  сипаттамаларының  бірі  болып  табылады
және  көбінесе  жұмысының  жылдамдығын  анықтайды,  яғни  машинадағы   әрбір
операция тактінің қандайда бір санында орындалады.
      Жүйелік шина – бұл  компьютердің  негізгі  интерфейстік  жүйесі,  оның
барлық  құрылғылары  арасында  тартылыс  пен  байланысты  қамтамасыз  етеді.
Жүйелік шина өзіне мыналарды қосады:
       ❑  Мәліметтердің  кодтық  шинасы  (МКШ),  операндтың  сандық  кодының
         (машиналық сөз) барлық разрядына параллель тасымалдау үшін тартылыс
         схемасы мен проводтардан тұрады;
       ❑  Адрестің  кодтық  шинасы  (АКШ),  негізгі   жады   немесе   сыртқы
         құрылғының  енгізу-шығару  порттарының  ұяшықтар  адресінің  барлық
         разрядтарын  параллель  тасымалдау  үшін   тартылыс   схемасы   мен
         проводтарды қосады;
       ❑ Инструкцияның  кодтық  шинасы   (ИКШ),  құрамына  машинаның  барлық
         блоктарына  инструкция  (басқарушы  сигналдар,  импульстар)  беруге
         арналған тартылыс схемасы мен проводтар кіреді;
       ❑ Қоректендіру шинасы, электр жүйесіне ДК блоктарын  қосуға  арналған
         тартылысы схемасы мен проводтардан тұрады.
      Жүйелік шина ақпаратты берудің үш бағытын қамтамасыз етеді:
   1. микропроцессор мен негізгі жады арасында;
   2.  микропроцессор  мен  сыртқы  құрылғылардың   енгізу-шығару   порттары
      арасында;
   3. негізгі жады мен сыртқы құрылғылардың енгізу-шығару порттары  арасында
      (жадыға тікелей кіру режимінде).
      Барлық блоктар, нақтырақ айтсақ, олардың енгізу-шығару порттары сәйкес
алмалы-салмалылар   (разъемы)   (стык)   арқылы   шинаға   біркелкі   немесе
контроллерлер  (адаптерлер)  арқылы  қосылады.   Жүйелік   шинамен   басқару
микропроцессормен немесе қосымша микросхема –  басқарудың  негізгі  сигналын
құратын шина контроллері арқылы жүзеге асады. Сыртқы құрылғылар мен  жүйелік
шина арасында ақпарат алмасу  ASCII-кодтарын пайдаланумен орындалады.
      Негізгі жады (НЖ) машинаның басқа блоктарымен  ақпаратты  сақтау  және
жедел алмастыру үшін арналған. НЖ екі  есте  сақтау  құрылғыларынан  тұрады:
тұрақты есте сақтау құрылғысы (ПЗУ) және жедел есте сақтау құрылғысы (ОЗУ).
      ПЗУ  өзгертілмейтін  (тұрақты)  программа  мен  анықтамалық  ақпаратты
сақтау үшін қызмет етеді, ондағы сақталған ақпаратты  оқуға  ғана  мүмкіндік
береді (ПЗУ ақпаратты өзгертуге болмайды).
      ОЗУ ағымды  уақыт  периодында  ДК-мен  орындалатын  ақпараттық-есептеу
процесінде қатысатын  ақпаратты  (программа  және  мәліметтер)  жедел  жазу,
сақтау және оқу үшін арналған. Жедел жадының басты  ерекшелігі  оның  жоғары
жылдамдығы мен  жадының  әрбір  ұяшығына   жеке  қатынасу  мүмкіндігі  болып
табылады (ұяшыққа тікелей адрестік кіру). Жедел  жадының  кемшілігі  ретінде
машина  өшірілгеннен  кейін  ондағы  ақпаратты  сақтау  мүмкіндігі  жоқтығын
атауға болады (энерготәуелділік).
      Сыртқы жады  ДК сыртқы құрылғысына жатады және  кез  келген  ақпаратты
ұзақ уақытқа сақтау үшін пайдаланылады. Сыртқы  жадыда  компьютердің  барлық
программалық қамтамасы сақталады.
      Сыртқы жады есте сақтау құрылғыларының әр түрінен тұрады, бірақ ең көп
таралған, кез келген компьютерде бар қатты және  иілгіш  магнитті  дисктерде
жинақтағыштар болып табылады.  Бұл  жинақтағыштардың  міндеті  –  ақпараттың
үлкен  көлемін  сақтау,  жедел  есте  сақтау  құрылғысында  сұраныс  бойынша
сақталған ақпаратты жазу және беру. Қатты  және  иілгіш  магнитті  дисктерде
жинақтағыштар  өзара  сақталатын  ақпарат  көлемімен  және  ақпаратты  іздеу
уақыты, жазу, оқумен ерекшеленеді.
      Сыртқы құрылғы ретінде кассеталық магнитті ленталарда  (стример)  есте
сақтау  құрылғылары,  CD-R  және  CD-RW  оптикалық  дисктерде  жинақтағыштар
пайдаланылады.
      Қоректендіру көзі –  бұл  ДК  автономды  және  желілік  электр  қуатын
пайдалану жүйесі кіретін блок.
      Таймер – бұл машина ішіндегі  электронды  сағат,  қажет  кезде  ағымды
уақыт моментін (жыл, ай, сағат, минут,  секунд)  автоматты  түрде  жылжытуға
мүмкіндік береді.  Таймер  автономды  қоректендіру  көзіне  –  аккумуляторға
қосылады және машина желіден өшкеннен кейін  де жұмыс істей береді.
      Сыртқы құрылғылар (СҚ) – бұл  кез  келген  есептеу  кешенінің  маңызды
құрама бөлігі. СҚ бағасы бойынша кез кезде барлық ДК-дің 50 –  80%  құрайды.
СҚ құрамы мен сипаттамасына қарай көбінесе ДК  басқару  жүйелері  мен  халық
шаруашылығында тиімді пайдалануға байланысты.
      ДК СҚ машинаны  қоршаған  ортамен  қарым-қатынасын  қамтамасыз  етеді:
пайдаланушылармен, басқару объектілері мен басқа ЭЕМ-мен. СҚ әр  қилы  болып
келеді және белгілер қатары бойынша жіктелуі мүмкін. Міндеті бойынша  келесі
СҚ түрлерін бөліп қарастыруға болады:
       ❑ сыртқы есте сақтау құрылғылары (СЕСҚ) немесе ДК сыртқы жады
       ❑ пайдаланушының сұхбаттасу құралы
       ❑ ақпаратты енгізу құрылғылары
       ❑ ақпаратты шығару құрылғылары
       ❑ байланыс және телекоммуникация құралдары
      Пайдаланушының  сұхбаттасу  құралына  видеомонитор,  пультті   баспалы
машиналар  (пернетақтамен  клавиатуралар)  мен  ақпаратты  сөздік  (речевой)
енгізу-шығару құрылғылары.
      Видеомонитор (дисплей) – ДК-ден көрінетін және  көрінбейтін  ақпаратты
көрсету үшін арналған құрылғы.
      Сөздік  енгізу-шығару  құрылғысына  тез  дамымалы  құрал   мультимедиа
жатады. Сөздік  енгізу  құрылғысы  –  бұл  әртүрлі  микрофондық  акустикалық
жүйелер,  «дыбыстық  тышқандар»,  мысалы,  адаммен  айтылатын  әріптер   мен
сөздерді тануға, оларды идентификациялауға және кодтауға  мүмкіндік  беретін
қиын программалық қамтама.
      Сөздік шығару құрылғысы – бұл цифрлік кодтарды  әріптер  мен  сөздерге
түрлендіруді орындайтын әртүрлі дыбыс синтезаторы.
      Ақпаратты енгізу құрығысына мыналар жатады:
       ❑ пернетақта  –  ДК-ге  сандық,  мәтіндік  және  басқарушы  ақпаратты
         қолмен енгізуге арналған құрылғы.
       ❑ графикалық  планшеттер  (диджитайзерлер)  арнайы  көрсеткіш  (перо)
         планшеті бойынша тасымалдау жолымен графикалық  ақпаратты,  бейнені
         қолмен енгізу үшін; пероны тасымалдау кезінде автоматты түрде  оның
         орналасу координатын есептеу және ДК-де  осы  кординаттарды  енгізу
         орындалады.
       ❑   сканерлер   (оқитын   автоматтар)   қағаздық   тасымалдағыштармен
         автоматты  түрде  оқу  үшін  және   ДК-ге   машиналық   мәтіндерді,
         графиктерді,  суреттерді,  сызбаларды  енгізу;   мәтіндік   режимде
         сканерді кодтау құрылғысында оқылатын символдар арнайы программалар
         контурымен салыстырылғаннан кейін ASCII кодында түрлендіріледі,  ал
         графиктік  режимде  оқылатын  графиктер  мен  сызбалар   екіөлшемді
         реттілікпен түрлендіріледі.
       ❑  манипуляторлар  (көрсету  құрылғысы):  джойстик,  тышқан,  трекбол
         (қобдишадағы шар) және  т.с.с.,  экран  бойынша  курсордың  жылжуын
         басқару жолымен дисплей экранында графикалық ақпаратты енгізу үшін;


       ❑  сенсорлық   экрандар   ДК-де   дисплей   полиэкранынан   бейнелер,
         программалар немесе командалардың жеке элементтерін енгізу үшін.
      Ақпаратты шығару құрылғыларына мыналар жатады:
       ❑  принтерлер  –  қағаздық   тасымалдағыштарда   ақпаратты   тіркеуге
         арналған баспа құрылғысы.
       ❑  графтүзеткіштер  (плоттер)   ДК-ден   қағаздық   тасымалдағыштарға
         графикалық  ақпаратты  (графиктер,  сызбалар,  суреттер)   шығаруға
         арналған.
      Плоттерлер перо  көмегімен  бейне  салатын  векторлық  және  нүктелік:
термографиялық, электростатикалық, су  бүріккіш  (струйный)  және   лазерлік
болып  бөлінеді.    Конструкциясы   бойынша   плоттерлер   планшеттік   және
барабандық  болып  бөлінеді.  Барлық   плоттерлердің   негізгі   сипаттамасы
көбінесе бірдей:  салу жылдамдығы –  100  –  1000  мм/с,  жақсы  модельдерде
түсті бейнелер болуы мүмкін; лазерлік плоттерлердегі бейне нақтылығы;  бірақ
олар  өте  қымбат.   Байланыс  және  коммуникация  құрылғылары  ДК  байланыс
арналарына , басқа ЭЕМ-ге  және  есептеу  желілеріне  (желілік  интерфейстік
платалар, модемдер) қосу үшін пайдаланылады.
      Жоғарыда  аталған  құрылғылардың  көбі  шартты  ерекшеленген   топ   –
мультимедиа  құралдарына  жатады.  Мультимедиа   құралдары   (multimedia   –
многосредовость) – бұл адамның  компьютермен  сөйлесуіне  мүмкіндік  беретін
аппараттық  және  программалық  құралдар  кешені,  олар  әртүрлі  орталарды:
дыбыс, видео, график, мәтін, анимация және т.б. пайдаланады.
      Мультимедиа  құралдарына   ақпаратты   сөздік   енгізу   және   шығару
құрылғылары  жатады.  Қазір  ең  көп  таралған   сканерлер   (өйткені   олар
компьютерге автоматты  түрле  мәтіндер  мен  суреттерді  енгізуге  мүмкіндік
береді); жоғары сапалы видео-  (video-)  және  дыбыстық  (sound-)  платалар,
видеомагнитофон немесе  видеокамерамен  бейнені  түсіретін  және  оны  ДК-ге
енгізетін видеозахват (video grabber) платалары; жоғары  сапалы  акустикалық
және видеоөндіруші (видеовоспроизводящий) жүйелер, дыбыс колонкалары,  үлкен
видеоэрандар.
      Компакт дисктердің (CD) бағасы жоғары емес, ал олардың  үлкен   көлемі
(650 Мбайт, ал жаңа типтерде – 1Гбайт және жоғары), CD-да ақпараттық  сақтау
бағасы  пайдаланушылар  үшін  магнитті  дисктерге  қарағанда   төмен   болып
табылады.  Бұл  көптеген   программалық   құралдарды   CD   тасымалданатынын
көрсетеді.   Компакт-дисктерде   үлкен   мәліметтер    қоры,    кітапханалар
ұйымдастырылады;    CD-да    сөздіктер,   анықтамалықтар,    энциклопедиялар
сақталады.
      CD кең пайдаланылады, мысалы, шет тілін меңгеру, жолда  жүру  ережесі,
бухгалтерлік  есеп  кезінде.  CD  аудио-  және  видеожазбаны   сақтау   үшін
пайдалануға болады, яғни плейерлі аудиокассета және  и  видеокассета  орнына
пайдалану.
      Қосымша  схемалар.  Жүйелік  шина  мен  ДК  МП-на   микропроцессордың:
математикалық сопроцессор, жадыға тікелей кіретін контроллер,  енгізу-шығару
сопроцессоры, үзу контроллері және т.б. функционалды мүмкіндігін  кеңейтетін
және  жақсартатын   интегралды  микросхемаларымен  қосымша  платалар  қосуға
болады.
      Математикалық сопроцессор екілік сандармен операцияны тез орындау үшін
пайдаланылады. Математикалық сопроцессордың  өзінің  командалар  жүйесі  бар
және негізгі МП параллель жұмыс істейді. Операцияның орындалу жылдамдығы  он
есе  артады.  МП  соңғы  моделі,  80486  DX  МП  бастап,  сопроцессорды   өз
құрылымына қосады.
      Жадыға тікелей кіру  контроллері  магнитті  дисктерде  жинақтағыштарды
тікелей басқарудан МП-ды  босатады,  бұл  ДК  жылдамдығын  жоғарлатады.  Бұл
контроллерсіз СЕСҚ мен ЖЕСҚ  арасында  мәлімет  алмасу  МП  регистрі  арқылы
жүзеге асады.
      Енгізу-шығару сопроцессоры МП-мен параллель жұмыс істеу арқылы бірнеше
сыртқы құрылғыларды  (дисплей,  принтер,  қатты  магнитті  диск  жинақтағыш,
иілгіш МДЖ және т.б.)  қамтамасыз  ету  кезінде  енгізу-шығару  процедурасын
орындауды  жылдамдатады;  МП-ды  енгізу-шығару   процедураларын   орындаудан
босатады, сонымен қатар жадыға тікелей кіру режимін қамтамасыз етеді.
      Үзу контроллері ДК-де ең маңызды роль ойнайды. Үзу – бір  программаның
орындалуын екіншісінің оперативті орындалуы мақсатында уақытша тоқтату.  Үзі
компьютердің жұмыс істеуі кезінде жиі туындайды. Ақпаратты  енгізу-шығарудың
барлық процедуралары үзіліс бойынша  орындалады,  мысалы,  таймерден  үзіліс
секундына 18 рет (пайдаланушы оны  елемейді)  үзу  контроллерімен  туындайды
және қамтамасыз етіледі.
      Үзу   контроллері   үзу   процедурасын   қамтамасыз   етеді,    сыртқы
құрылғылардан сұраныс қабылдайды, осы сұраныстың деңгейін анықтайды және МП-
ға үзу сигналын береді. МП бұл сигналды алғаннан кейін  ағымды  программаның
орындалуын тоқтата  тұрып,  сыртқы  құрылғы  сұраныс  жасаған  сол  үзілісті
қамтамасыз  етудің   арнайы   программасын   орындауға   көшеді.   Программа
аяқталғаннан  кейін  үзілген  программаның  орындалуы  жалғастырылады.   Үзу
контроллері программаланатын болып табылады.
      3. ЭЕМ-ді функционалды ұйымдастыру түсінігі.
      ЭЕМ-ді  функционалды   ұйымдастыру   кодтарды,   командалар   жүйесін,
машиналық операцияларды орындау алгоритмін, әртүрлі  процедураларды  орындау
технологиясын және аппараттық  және  программалық  қамтама  қарым-қатынасын,
олардың жұмыстарын  ұйымдастыру  кезінде  құрылғыларды  пайдалану  әдістерін
түзеді.
      ЭЕМ-ді функционалдау әртүрлі жіктелуі (реализация) мүмкін: аппараттық-
программалық, аппараттық немесе программалық құралдармен.
      Аппаратты-программалық  және  аппараттық  өндіру  кезінде  регистрлер,
дешифраторлар,  сумматорлар,  қатты  және  аппаратуралық  басқару   блоктары
немесе  программамен  басқарудағы  микропрограммалық  блоктар   пайдаланылуы
мүмкін.
      Регистр – бұл бір санды қабылдау және есте сақтауға  арналған  ЭЕМ-нің
құрамындағы құрылғы, сонымен қатар олармен қандайда бір  операция  орындауға
арналған.  Регистр  енгізу  және  шығару  сигналдарымен   басқарудың   жалпы
жүйесімен  өзара  байланысқан  триггерлер  жиынтығын   көрсетеді.    Регистр
разрядтылығы ондағы пайдаланылатын триггерлер санымен анықталады.  Сандармен
орындалатын операциялар  түрі  бойынша  қабылдау,  тасымалдау  және  жылжыту
регистрлерін ерекшелейді.
      Программалық өндіру кезінде  әртүрлі  программа  түрлері  пайдаланылуы
мүмкін: үзу өңдегіштері, резидентті немесе жүктелмелі драйверлер (com,  exe,
tsr, -bat – программалар мен подфайлдар).
      ЭЕМ функциясын  өндіру  әдістері  ЭЕМ-нің  құрылымдық  ұйымдастырылуын
құрайды.  Сонда  элементтік  база,  ЭЕМ-нің   функционалды   тораптары   мен
құрылғылары, әртүрлі программалық модульдер  (үзу  өңдегіштері,  драйверлер,
com,  exe,  tsr,  bat,  программалар  мен  подфайлдар  және  т.б.)   ЭЕМ-нің
құрылымдық компоненттері болып табылады.
      ЭЕМ  бірге  (совместными)  болуы   мүмкін,   яғни   бір   программамен
(программалық сыйысушылық (совместимость)) жұмыс  істеуге  бейімделген  және
біртипті көрсетілген ақпаратты (ақпараттық сыйысушылық) алу  кезінде  бірдей
нәтиже алу.  Егер  ЭЕМ-нің  аппаратуралық  бөлігі  бірге  жұмыс  жасау  үшін
олардың  электрлік  қосылуына  рұқсат   берсе,   онда   ЭЕМ-нің   техникалық
сыйысушылық да орын алады.
      Бірге қосылатын  ЭЕМ-дер  бірдей  функционалды  ұйымдастырылуы  керек:
ақпараттық элементтер (символдар) ЭЕМ-нен енгізу және шығару кезінде  бірдей
көрсетілуі керек, командалар жүйесі осы ЭЕМ-де ақпаратты  бірдей  түрлендіру
кезінде бірдей  нәтиже  алуды  қамтамасыз  ету  керек.  Мұндай  машиналардың
жұмысын функционалды – бірге қосылатын операциялық  жүйелер  басқару  керек,
ол үшін аппаратуралық-программалық есептеу кешенінің  жұмысын  жобалау  және
басқару әдістері мен алгоритмдері бірдей болуы  керек.  ЭЕМ-нің  толық  емес
сыйысушылығы кезінде (олардың функционалды өндірілуінде сәйкессіздік  болған
кезде) эмулятор, яғни функционалды  элементтерді  программалық  түрлендіргіш
қолданылады.
      4. ЭЕМ-ді ұйымдастыру деңгейлері
      Кез келген ЭЕМ-нің  функционалдау  негізі  оның  берілген  іс-әрекетті
орындау мүмкіндігі болып табылады. Кез келген ЭЕМ-нің  аппараттық  құралдары
салыстырмалы қарапайым командалардың тек шектелген жиынын  орындауы  мүмкін.
Бұл командалар машинаның машиналық тілін құрайды. Компьютер  аппаратурасының
қиындығы туралы айтатын болсақ, машиналық командаларды әлдеқайда  оңай  етіп
жасау  керек,  бірақ  көптеген  машиналық  командалардың  жабайылығы  оларды
пайдалануды  ыңғайсыз  және  қиын  етеді.  Сондықтан   құрастырушылар   адам
қатынасы (жоғары деңгейлі тілдер) үшін өте ыңғайлы басқа  командалар  жиынын
енгізеді.
      [pic]
      Суретте программалау тілдері  мен  виртуалдьы  машина  арасында  тығыз
байланыс бар екенін көрсетеді,  бірақ жалпы жағдайда ол сызықты  емес  болып
табылады. Қандайда бір деңгейде жұмыс істеп  отырған  пайдаланушы  негізінен
ұйымдастырудың басқа  деңгейлерінде  болып  жатқан  процестерді  білмеуі  де
мүмкін,  бірақ  тиімді  программалар  құру  үшін   программалаудың   төменгі
тілдерін білу қажет. Көптеген қазіргі ЭЕМ-дер виртуалдаудың 6-7  деңгейлерін
біріктіреді.   Машиналықтан   бастап    төменгі    деңгейлер    өзгерістерге
консерваторлы.
      Қазіргі  ЭЕМ-де  машиналық  командалар   микропрограммалар   көмегімен
жіктеледі.  ОЖ  жеңгейі  аралас  деңгей  болып   табылады,   яғни   көптеген
супервизорлық командалар машиналық деңгейдің командалары болып табылады.  ОЖ
деңгейі  құрамына  қосымша   машиналық   деңгейдің   қандайда   бір   типтік
программасы болып табылатын   командалар  кіреді  (енгізу-шығару  командасы,
программалар арасында ауыстырып қосу. Қарапайым пайдаланушылар  машиналықтан
бастап оқумен шектеледі. Төменгі деңгейлер құрастырушылар үшін қажет.
      5. ЭЕМ сипаттамалары
      ЭЕМ-нің негізгі сипаттамалары:
      1. ЭЕМ-нің операциялық ресурстары – бұл ЭЕМ  мүмкіндіктерінің  тізімі.
Мұндай мыналар жатады:
       ❑ ЭЕМ-де ақпаратты көрсету әдістері
       ❑ ЭЕМ командалар жүйесі
       ❑ Адресациялау әдістері
      ЭЕМ-нің   операциялық   ресурстары   аппаратты   құралдармен   тікелей
байланысты. Олар қандайда  бір  есептерді  шешу  үшін  ЭЕМ-нің   сәйкестілік
дәрежесін сипаттайды.
      2. Жады көлемі (сыртқы және негізгі).
      ЭЕМ-нің басқа маңызды сипаттамасы есте  сақтау  құрылғыларының  көлемі
болып табылады.  Ол  ақпараттың  құрылымдық  бірлік  санымен  өлшенеді.  Бұл
көрсеткіш программалар мен мәліметтер  жиынының  қайсысы  біруақытта  жадыда
орналастырылуы мүмкін екендігін анықтауға мүмкіндік береді.
      Негізгі жады,  қандай  үлкен  болмасын,  әрқашан  шектеулі.  Компьютер
сипаттамасы  үшін  негізгі  жады  көлемі  пайдаланылады.  Жадыны   пайдалану
көпбайтты (многобайтно) жүреді, демек, кіру байтпен  (максималды  жады  4Гб)
өлшенеді.
      Сыртқы жады шексіз. Сыртқы  жады  –  барлық  жинақтаушы  құрылғылардың
көлемі.
      Қазіргі компьютерлерде жоғары оперативті жады (cashe,  кэш-жады)  бар,
оның көлемі – есепті шешу уақытына әсер ететін маңызды параметрлердің  бірі.
КЭШ-жады – бұл буферлі, пайдаланушы үшін қолайлы  емес,  жоғары  жылдамдықты
жады,   ақпаратпен   операцияны   жеделдетуге   арналған   автоматты   түрде
компьютермен  пайдаланылатын  жады.  Мысалы,  негізгі   жадымен   операцияны
жеделдету  үшін  микропроцессор  ішінде  (бірінші  деңгей  КЭШ-жады)  немесе
микропроцессордан тыс аналық платада (екінші деңгей КЭШ-жады) регистрлі КЭШ-
жады ұйымдастырылады; дискілік жадымен операцияны жеделдету үшін  электронды
жады ұяшығында КЭШ-жады ұйымдастырылады.
      256 Кбайт көлемі бар КЭШ-жады ДК  өнімділігін  20%  ұлғайтатынын  есте
сақтау керек.
      3.    Жоғары    жылдамдық    және    өнімділік    (быстродействие    и
производительность)
      Жоғары жылдамдық бір секундта ЭЕМ-мен орындалатын  командалар  типінің
санын сипаттайды. Өнімділік  –  бұл  уақыт  бірлігінде  ЭЕМ-мен  орындалатын
жұмыстар көлемі (мысалы, стандартты программалар саны).
      Жоғары жылдамдық және  өнімділік  сипаттамасының  анықтамасы  шешімнің
бірде-бір әдісі жоқ өте қиын есептерді көрсетеді.
      ЭЕМ-нің жоғары жылдамдығы  компьютермен  ақпаратты  өңдеу  жылдамдығын
(секундына  орындалатын  операциялар  саны  (V),  орындалу  уақыты  (τ=1/v))
сипаттайды.
      Бірақ әртүрлі операцияларға бұл  көрсеткіштер  әртүрлі,  демек,  нақты
сипаттама – номиналды жоғары  жылдамдық  (Vн)-  бірлік  уақытта  орындалатын
қысқа  операциялар  саны  (көбінесе  «+»операциясын  алады,  ал   операндтар
процессордың (R-R) ішкі регистрлерінде сақталады).  Кейде  жоғары  жылдамдық
сипаттамасы ретінде – негізгі жадыға айналдыру циклі, сонымен  қатар  тиімді
жоғары жылдамдық (Vэф) Vэф=1/ ∑piτi, мұндағы pi – i-ші операцияның  орындалу
ықтималдығы.  Мазмұны  бойынша  ЭЕМ  өнімділігі  –  бұл   уақыт   бірлігінде
орындалатын операцияның орташа саны.
      ЭЕМ-нің өнімділігі мыналарға байланысты:
1. Процессордың жоғары жылдамдығы
2. Шешілетін есептер класы
3. ЭЕМ арқылы есептің өту реті
      ЭЕМ  тиімділігінің  сандық  мәнін  бағалау  үшін  командалар   қоспасы
пайдаланылады. Ғылыми-техникалық есептеулер үшін «Гибсон қоспасы»:  P=  ∑Кз/
∑Кзτз –n есептер үшін, пайдаланылады.
|Командалар түрі        |Салмақтық коэффициент   |
|«+»,»-» фикс. зпт.     |33                      |
|«*» – фикс. зпт.       |0.6                     |
|«/» – фикс. зпт.       |0.2                     |
|«+»,»-» плав. зпт      |7.3                     |
|«*» – плав. зпт.       |4.0                     |
|«/» – плав. зпт.       |1.6                     |
|Логикалық операциялар  |1.7                     |
|Шартсыз көшу           |17.5                    |
|Шартты тармақталу      |6.5                     |


      Жоғары жылдамдықты өлшеу бірліктері:
      МИПС (MIPS – Mega Instruction Per Second) – бекітілген (фиксированный)
үтірі (нүктесі) бар сандармен миллион операция.
      Операция  ретінде  мұнда   көбінесе   қосу   сияқты   қысқа   операция
қарастырылады. MIPS екінші және үшінші  буынның  үлкен  машиналарын  бағалау
үшін кең пайдаланылды. Бірақ қазіргі ЭЕМ-ді  бағалау  үшін  келесі  белгілер
бойынша аз пайдаланылады:
      – қазіргі микропроцессор  командаларының  жиыны  бір-бірінен  орындалу
ұзақтығымен ерекшеленетін жүздеген командаларды қосуы мүмкін;
      – MIPS көрсетілген мәндер программа ерекшелігіне қарай өзгереді;
      –MIPS мәні мен өнімділік мәні  бір-біріне  қарама-қайшы  болуы  мүмкін
(мысалы, жүзуші нүктесі бар және жоқ сандар үшін құрамында  сопроцессор  бар
ЭЕМ).
      МФЛОПС (MFLOPS  –  Mega  FLoating  Operations  Per  Second)  –  жүзуші
(плавающей) үтірі (нүктесі) бар сандармен миллион операция.
      Ғылыми-техникалық есептерді шешу кезінде программаларда жүзуші нүктесі
бар операциялардың салыстырмалы салмағы  тез  ұлғаяды.  Бұл  жағдайда  үлкен
бірпроцессорлы  машиналар   үшін   MFLOPS   көрсетілген   жоғары   жылдамдық
сипаттамасы пайдаланылды және  пайдаланылып  келеді.  Дербес  ЭЕМ  үшін  бұл
көрсеткіш  ондағы  шешілетін  есептер  ерекшелігі  мен  ЭЕМ-нің   құрылымдық
сипаттамасы үшін қолданылмайды.
      КОПС  (KOPS  –  Kilo  Operations   Per   Second)   төмен   өнімділікті
(низкопроизводительный)    ЭЕМ    үшін    –    сандармен    қандайда     бір
орталықтандырылған  мыңдаған операция.
      ГФЛОПС (GFLOPS – Giga FLoating Operations Per Second) –  жүзуші  үтірі
(нүктесі) бар сандармен бір секундта орындалатын миллиард операциялар.
      ЭЕМ өнімділігінің бағасы әрдайым жуықталған, сонымен қатар операцияның
қандайда бір орталықтандырылған немесе  нақты  түріне  негізделеді.  әртүрлі
есептерді шешу кезінде әр түрлі операциялар  жиыны пайдаланылады.  Сондықтан
ДК сипаттамасы үшін өнімділік орнына көбінесе тактілік  жиілікті  көрсетеді,
өйткені әрбір операция өзінің орындалуы  үшін  такттер  санын  қажет  етеді.
Тактілік жиілікті біле отырып, кез  келген  машиналық  операцияның  орындалу
уақытын дәл анықтауға болады.
      4. ЭЕМ сенімділігі.
      Сенімділік – ЭЕМ құрамы қойылған  есепті  шешу  үшін  қажет,  уақыттың
берілген   аралығында   оған   берілген   функцияларды   орындау.    ЭЕМ-нің
функционалдауы  процесінде  жеке  элементтердің  немесе  олардың  арасындағы
байланыстың түзетілмегенімен байланысты қабылдамау туындайды.
       Туындау сипатына қарай қабылдамау :
      1. кенет қабыл алмау (элементтердің механикалық құруы)
      2. бірте-бірте қабыл алмау (ЭЕМ параметрлерінің деградациясы)
      болуы мүмкін.
      Математикалық  жағынан  –  қабыл  алмау  бұл  кездейсоқ  құбылыс.   Ең
қарапайым  математикалық  модель  -  «Қабыл   алмаудың   қарапайым   потогы»
пайдаланылады. Егер қабыл алмау  потогы  қарапайым  болса,  онда  сенімділік
сипаттамасы   ретінде   қабыл   алмау   потогының    интенсивтілік    өлшемі
пайдаланылады. λ=1/Тр Тр –  екі  қабылдамау  арасындағы  тоқтаусыз  жұмыстың
орташа уақыты.
      Егер ЭЕМ-ді жөндеу керек  болса,  онда  қабылдамау  себебін  тапқаннан
кейін  –  компьютердің  жұмысқа  қабілеттілігі  қалпына  келтіріледі  (Тв  –
қалыпқа келтірудің орташа уақыты). Тв – нақты уақыт. Қарапайым  қабыл  алмау
потогы  бар  компьютерлер  үшін  көрсеткіш   ретінде   дайындық   көрсеткіші
пайдаланылады: Кг = Тр/(Тр+Тв), компьютер берілген  уақты  моментінде  қажет
есепті шешуге дайын екенін сипаттайды.
      5. Баға көрсеткіші – ЭЕМ құрамына кіретін барлық  жабдықтарының  жалпы
бағасы. Егер ЭЕМ жабдықтарының  саны  жоғарласа,  онда  оның  өнімділігі  де
өседі. Статистикалық анализ жолымен құны және  өнімділік  арасында  байланыс
шығарылды. Бірінші рет Найтпен құрылды және  «Грош  заңы»  деген  атауға  ие
болды. (V=kS2), мұнда к – тұрақты.
      Қорытынды, егер компьютердің техникалық базасын ауыстырмаса, онда:
      1. ЭЕМ бағасының өсуі кезінде жабдықтар саны өседі  және  есепті  шешу
жылдамдығы да төмендейді.
      2. ЭЕМ бағасының өсуі  кезінде  жабдықтар  көлемі  өседі  және  жөндеу
уақыты ұлғаяды.
                                    [pic]
      Т∑=Тсч+Тр, яғни технологияның  берілген  деңгейінде  жақсы  техникалық
сипаттама беретін, қандайда бір оптималды  бағасы бар.















      2-модуль
      6, 7 дәрістер. ЭЕМ есте сақтау құрылғылары (ЕСҚ)

      Дәріс жоспары:

      1. Жадыны ұйымдастыру.
      1.1. ЕСҚ классификациясы. Жады иерархиясы.
      1.2. ЕСҚ негізгі сипаттамалары.
      1.3. Жедел жадыны ұйымдастыру.
      Дәрістің қысқаша мазмұны
      1. Жадыны ұйымдастыру
      1.1. ЕСҚ классификациясы. Жады иерархиясы
      ЭЕМ  жады  деп  екілік  кодпен  берілген  ақпаратты  сақтауға,  беруге
арналған  құрылғылар  жиынтығын  айтамыз.   Осы   жиынтыққа   кіретін   жеке
құрылғылар қандайда бір типті есте сақтау құрылғысы деп аталады.
      Есте  сақтау  құрылғылары  (ЕСҚ)  ақпаратты  сақтауға  арналған,  яғни
программалар мен мәліметтерді.
            ЕСҚ мыналарға бөлінеді:
      - өте жедел;
      - жедел;
      -  сыртқы.
      Өте жедел жады процессордың элементтік базасында орындалады, процессор
құрылымына кіреді және оның өнімділігін жоғарлатуға мүмкіндік береді.
      Өте жедел  ЕСҚ  (СОЗУ)  командалардың  кіші  (қысқартылған)  ұзындығын
пайдалану мен оның регистрлерінің тез  элементтік  базасына  байланысты  ЭЕМ
жылдамдығын ұлғайтуды қамтамасыз етеді.
                                    [pic]
                     1.1-сурет. ЕСҚ иерархиялық құрылымы
      Сыртқы ЕСҚ міндеті – ақпараттың массивін  сақтау.  Сыртқы  ЕСҚ  (СЕСҚ)
көбінесе магнитті, оптикалық және ленталық жинақтағыштарда орындалады.
      Жедел жады – бұл  машинаның  негізгі  жадысы.  Фон  Нейман  принципіне
сәйкес ол ЭЕМ-мен сол уақытта орындалатын программаларды және  оған  қажетті
мәліметтерді сақтауға арналған.
      Жедел жады мыналарға бөлінеді:
      -жедел ЕСҚ (ЖЕСҚ);
      Жедел ЕСҚ міндеті мен функциясы: ақпаратты жазу және оқу.
      -тұрақты ЕСҚ (ТЕСҚ).
      ТЕСҚ  міндеті мен функциясы: тек қана ақпаратты оқу.
      ЕСҚ классификациясын келесі белгілер бойынша жүргізуге болады:
      1. жады элементінің типі бойынша (ЕСҚ жадысының элементарлы ұяшығы)
      – МОП-транзиторлардағы ЕСҚ
      – биполярлы транзисторлардағы ЕСҚ
      2. Ақпаратты сақтау принципі бойынша
      – статикалық
      – динамикалық
      Статикалық элементтер электр тогы беріліп тұрғанша,  ақпаратты  сақтай
береді.  Ақпараттың  бір  битін  құру  және  сақтау  негізі  триггер   болып
табылады.
      Динамикалық есте сақтау элементтері, керісінше,  ақпаратты  тек  қысқа
мерзімде сақтауға мүмкіндік береді.  Сондықтан  ақпаратты  сақтау  үшін  оны
жаңарту  (регенерация)  қажет.  Бір  бит  ақпаратты  сақтайтын   динамикалық
элемент ретінде  зарядталған  конденсатор  пайдалануға  болады.  Динамикалық
элементтерді пайдалану жұмыс жылдамдығын жоғарлатуға мүмкіндік береді.
      3. Ақпаратты қою және іздеу әдісі бойынша
      – адрестік ЕСҚ
      – адрессіз ЕСҚ
      Адрестік ұйымдастырылуымен  жадыда  ақпаратты  қою  және  іздеу  сөзді
(сандығ команданы және т.б.) сақтау адресін пайдалануға  негізделген.  Адрес
жады  ұяшығының  номері  болып  қызмет  етеді,  онда  сөз   орналастырылады.
Адрестік ЕСҚ мыналарға бөлінеді:
      1. жадыға дербес кіру (с произвольным доступом)
      2. жадыға реттеле кіру (с последовательным доступом)
      ЕСҚ дербес кіру (RAM – Random Access Memory) оның  номеріне  қатыссыз,
берілген сөзді іздеуге кететін уақыт.
      «Реттеле кіру»термині сөз позициясы тек қандайда бір ретте оқу  немесе
жазу үшін қолайлы болатын есте сақтау құрылғысына жатады.
      Адрессіз ЕСҚ мыналарға бөлінеді
      – стекті ЕСҚ
      – ассоциативті ЕСҚ
      Стекті жадыны бірөлшемді массив  құрайтын  ұяшықтар  жиынтығы  ретінде
қарастыруға болады, мұнда көрші ұяшықтар сөзді берудің бір-бірімен  разрядты
цептермен байланған. Жаңа сөзді жазу жоғарғы ұяшықта (0 ұяшық)  жүргізіледі,
сонымен қатар алдында жазылған сөздер (0  ұяшықта  орналасқан  сөзбен  қоса)
төменге  бір  нөмерге  үлкен  болып  шегеріледі.  Оқу  жадының  тек  жоғарғы
(нолінші) ұяшығынан мүмкін,  сонымен  қатар,  егер  оқу  жоюмен  жүргізілсе,
жадыдағы  барлық  қалған  сөздер  жоғары  көрші   ұяшыққа   үлкен   номермен
көтеріледі. Бұл жадыда сөзді оқу реті мына ережеге  сәйкес:  соңғы  түсті  –
бірінші қызмет көрсетіледі.
      Ассоциативті типті жадыда қажет ақпаратты іздеу ардес бойынша емес, ал
оның мазмұны  (ассоциативті  белгі  бойынша)  бойынша  жүргізіледі.  Сонымен
қатар ассоциативті белгі бойынша іздеу жадының барлық ұяшықтары  үшін  уақыт
аралығында параллель жүреді.
      4.  Функционалды  бағыты  бойынша  ЕСҚ  барлық  типтерін  функционалды
иерархияның келесі деңгейлеріне бөлуге болады:
      – жедел ЕСҚ (RAM – Random Access Memory)
      – тұрақты ЕСҚ (ROM – Read-Only Memory)
      Жедел жады процессордың арифметикалық-логикалық құрылғысы мен  басқару
құрылғысында  операцияны  орындау  процесінде  пайдаланылатын   ақпараттарды
(программалар мәліметі, өңдеудің  аралық  және  соңғы  нәтижелері)  сақтауға
арналған. Жедел ЕСҚ мыналарға бөлінеді:
      1. статикалық
      2. динамикалық
      Тұрақты ЕСҚ ақпаратты (программалар, микропрограммалар,  константалар)
ЭЕМ жұмысы процесінде өзгермейтін ұзақ уақыт сақтауға арналған. Тұрақты  ЕСҚ
мыналарға бөлінеді
      1. дайындалу кезінде программаланатын (масочные тұрақты ЕСҚ)
      2. программаланатын және репрограммаланатын.
      1.2. ЕСҚ негізгі сипаттамалары
            1. ЕСҚ ақпараттық  көлемі  –  сақталатын  ақпараттың  максималды
санын  анықтайды.  Көлем  битпен,  байтпен  және  машиналық  сөзбен  өлшенуі
мүмкін. Ең көп таралған өлшем бірлік  байт  болып  табылады.  Жадының  үлкен
өлшемінде оның көлемі килобайтпен (Кбайт) – 1024 байт,  мегобайтпен  (Мбайт)
– миллион байт (нақтырақ 1024*1024 байт),  гигобайтпен  (Гбайт)  –  миллиард
байт өлшенеді.
            2. ЕСҚ ұйымдастыру – сақталатын сөз  санын  оның  разрядтылығына
көбейтіндісі. Демек, ЕСҚ ақпараттық көлемін береді.
      3.  Жадының  жылдамдығы   үндеу   тастау   (обращение)   операциясының
жалғасуымен анықталады, яғни жадыда ақпараттың қажет бірлігін  іздеуге  және
оны оқуға кететін уақыт, немесе ақпараттың  берілген  бірлігін  сақтау  және
жажыда оны жазу үшін жадыда орын іздеу уақытымен анықталады.
      4. Оқу уақыты – оқу сигналының пайда болу моменті мен ЕСҚ шығудағы сөз
арасындағы интервал.
            Жадыға  үндеу тастау уақыты. Оқу кезіндегі үндеу тастау уақыты:
      [pic], мұнда
          tд – кіру уақыты (дайындық уақыты) -  үндеу  тастау  операциясының
басы мен оқу процесінің бастапқы моменті арасындағы уақыт аралығы;
      tчт – оқудың физикалық процесінің ұзақтығы;
      tрег -  регенерации  (қалпына  келтіру)  уақыты,  егер  ақпаратты  оқу
процесінде оның  бүлінуі болған жағдайда.
      5. Жазу уақыты – жазу сигналының пайда болуынан кейінгі интервал.
      Жазу кезінде үндеу тастау уақыты:
      [pic], мұнда
      tп – есте сақтау элементтерін  бастапқы  жағдайға  келтіруге  дайындық
уақыты, егер қажет болса;
                  tзп  –  ақпаратты  жазу  кезінде  есте  сақтау  элементтер
жағдайының физикалық өзгеруіне қажет уақыт.
      6. Үндеу тастау уақыты – оқу немесе жазу арасындағы минималды интервал
сәйкес цикл құрады. Цикл ұзақтығы (үндеу тастау уақыты деп те  аталады)  оқу
немесе жазу уақытынан асуы мүмкін,  өйткені  осы  операциялардан  кейін  ЕСҚ
қажетті бастапқы жағдайын қалпына келтіру үшін уақыт сұрауы мүмкін.
      Жады циклі: [pic].
      Оқу және жазу процестері келесі уақыт диаграммасында болса:
                                    [pic]
                  1.2-сурет. tц жады циклінің мәнін таңдау.
      7. Таңдау  уақыты – жазу немесе оқу сигналын беруден сәйкес операцияны
аяқтауға дейінгі уақыт.
      8. Таңдау ені ЕСҚ-да жазылатын немесе одан бір айналымнан кейін алынып
шығатын ақпарат санымен анықталады.
      9. ЕСҚ мен басқа  құрылғылар  арасында  ақпаратпен  алмасу  жылдамдығы
(уақыт бірлігінде берілетін бит (байт) санымен анықталады).
      10. Электр тогын пайдалану.
      1.3. Жадыны ұйымдастыру
      Жады микросхемаларын  кристалда  интеграциялаудың  жоғары  дәрежесімен
кремний негізінде  жартылайөткізгіш  технологиясы  бойынша  дайындайды,  бұл
олардың үлкен интегралды схемаларға жататындығын анықтайды.
      Жедел  ЕСҚ  микросхемаларының   негізгі   құрама   бөлігі   жинақтағыш
матрицасына біріктірілген жады элементтерінің массиві болып  табылады  (1.3-
сурет). Жады элементі (ЖЭ) 1 Бит (0 Бит) ақпарат сақтауы  мүмкін.  Әрбір  ЖЭ
өз адресі бар. ЖЭ-не үндеу тастау үшін адрес коды көмегімен оны  таңдап  алу
қажет.
                                    [pic]
                                  1.3-сурет
      Разрядность кода адреса [pic]адрес кодының разрядтылығы ондағы  екілік
бірлік санына тең, жедел ЕСҚ микросхемасының ақпараттық  көлемін  анықтайды,
яғни жинақтағыш матрицада ЖЭ  санын  ([pic])  адрестеуге  болады.  Ақпаратты
енгізу және шығару үшін микросхемалардың енуі мен шығуы қызмет  етеді.  Жады
микросхемасының режимін басқару үшін «Жазу/оқу» сигналы қажет, 1 мәні  ЖЭ-де
ақпараттың бір битін жазу режимін, ал 0 – оқу режимін  анықтайды. Жазу  және
оқу біруақытта жүргізілгенде жинақтағыш  матрицаны  ұйымдастыру  бірразрядты
деп аталады. Көпразрядты ұйымдастырылатын, немесе  «словарлі»  деп  аталатын
матрицалар бар.  Мұндай  микросхемаларда  бірнеше  ақпараттық  енгізгіш  пен
сонша шығарғыштары бар. Сондықтан олар көпразрядты кодты  біруақытта  жазуға
(оқуға) мүмкіндік береді, оларды сөз деп атау қабылданған.


        8, 9 дәрістер. Процессордың құрылымы мен оның жұмыс істеуі .

      Дәріс жоспары:

      2.1. Микропрограммалық басқарумен процессордың жалпы құрылымы
      2.2. МП жұмыс циклі (фон-Нейман циклі)

      Дәрістің қысқаша мазмұны:

      Процессор құрамына (1-сурет) АЛҚ, жалпы бағыт регистрі (регистр общего
направления), басқару  құрылғысы  (БҚ),  жады  интерфейсі  мен  ЕШҚ  кіреді.
Жадыдан  және  пультті  басқарудан  деректер  деректердің  буферлі  регистрі
(БРД), мәліметтердің екі бағытты магистралі  және  АЛҚ  немесе  жалпы  бағыт
регистрі кіретін жердегі  мәліметтердің  ішкі  магистралі  арқылы  тізбектей
беріледі.
      Қандайда бір программаның орындалуы бастапқы  адреспен  СчК  жүктеуден
басталады.   СчК  құрамындағылар  жадыны  адрестеу  үшін  адрестің   буферлі
регистріне (БРА) беріледі.
      БРД арқылы енгізу магистралі бойынша жадыдан  оқылатын  команда  КР-не
(командалар регистрі) түседі. Жедел жады  командасы  (КОП)  тұрақты  жадыдан
микропрограммаларды  таңдау  және  команданың  орындалу  қадамын  басқаратын
сигналдарды   құру   үшін   пайдаланылады.    Команданың   адрестік   бөлігі
операндтарды таңдау үшін  БРА-ға  жіберіледі.  Операндтар  А  аккумуляторына
немесе РОН регистрлерінің біріне енгізіледі.
      Ағымды команданың  орындалу  процесі  аяқталғаннан  кейін  СчК  құрамы
модификацияланады және келесі команданы таңдау жүргізіледі.
      Сыртқы басқарушы сигналдар ретінде жадыны  басқаруға  арналған  оқудың
шығару (Чт) мен жазу (Зп)  сигналдары  жадыға  қатынасу  командасын  орындау
кезінде  құрылады),  енгізу  (Вв)  және  шығару  (Выв)  сигналдары   (ЕШҚ-на
қатынасу  командасын  орындау  кезінде  құрылады);  ішкі  сұранысқа   сәйкес
негізгі программаның орындалуын үзу және подпрограммаларды орындауға  көшуді
қамтамасыз  ететін  ЗПр  үзу   сұранысының   ішкі   сигналы   пайдаланылады.
Процессорларда  жиі  ішкі  үзулер  сигналы  құрылады  (мысалы,  нольге  бөлу
кезінде).
      УС стегін көрсеткіш стектік жадыны адрестеу үшін  арналған.  Ол  жедел
жадының қандайда  бір  облысында  өндіріледі.  Бұл  облыс  операциялық  жүйе
арқылы немесе УС-ке стек  облысының  бастапқы  адресін  жүктеу  жолы  арқылы
программистпен анықталады.
                          Процессордың жұмыс циклі
      Процессордың функционалдауы  қайталанатын  жұмыс  циклдерінен  тұрады,
оның  әрбіреуі  бір  команданың  орындауына  сәйкес  келеді.  Жұмыс   циклін
аяқтағаннан кейін процессор келесі жұмыс цикліне көшеді.
      Процессор команданың төрт типін орындасын деп есептейік:
      - негізгі (арифметикалық, логикалық, сілтеме операциялар);
      - басқаруды беру;
      - енгізу-шығару;
      - жүйелік (үзу маскасын қою, процессор жағдайы және т.с.с).
      Командалар бойынша орындалатын жұмыс  циклін  қарастырайық  (машиналық
цикл бойынша орындалатын жұмыс циклдері де бар).
      Жұмыс циклі (2-сурет) процессордың  жағдайын  анықтаудан  басталады  –
есеп немесе күту. Күту жағдайынан процессор тек  қана  ЗПр  сигналы  бойынша
шыға алады. Мұндай жағдайда процессор ешқандай іс-әрекет орындамайды.
      “Есеп” (есеп- командаларды тізбектей таңдау және орындау)  жағдайында,
егер үзу сұранысы түссе, процессор үзу триггерін ТгПр лақтырып  (сбрасывает)
және  СчК-ға   подпрограммалардың   адресін   беру   жолымен   үзуді   өңдеу
подпрограммаларын орындайды. Егер ЗПр  сигналы  түспесе,  негізгі  команданы
орындаудың жұмыс циклінің келесі сатысы орындалады: операндтардың  орындаушы
адрестерін құру, операндтарды таңдау, операцияны орындау және нәтижесі  есте
сақтау. Осыдан кейін процессор келесі команданы таңдауға  көшеді  және  цикл
қайталанады.
      Көптеген командаларды орындау  кезінде  операция  белгілері  құрылады,
олар шартты көшу командаларында пайдаланылады.
      Басқаруды беру командасын орындау кезінде шартты көшу командалары үшін
жоғарыда көрсетілген белгілер бойынша шартты  көшу  қайталанады.  Егер  шарт
орындалмаса, онда команда реті бойынша келесісі таңдап  алынады.  Егер  шарт
орындалса, онда СчК көшу адресі енгізіледі.


      10, 11,  12  дәрістер.  Микропроцессор  (МП)  сәулеті,  құрылымы  және
міндеті

      Дәріс сұрақтары:

      1.1.  МП  даму  тарихы  мен  эволюциясы.   Автоматтандырудың   қазіргі
жүйелерінде МП алатын орны мен ролі.
      1.2. МП сәулеті. МП классификациясы.
      1.3. МП жалпы құрылымы. Құрылым элементтерінің міндеті.
      1.4. МП командалар жүйесі.
      1.5. МП негізгі сипаттамалары.
      1.6. МП сәулетін дамыту бағыттары.

      Дәрістің қызсқаша мазмұны:

      1.1.  МП  даму  тарихы  мен  эволюциясы.   Автоматтандырудың   қазіргі
жүйелерінде МП алатын орны мен ролі.
      МП – сандық ақпаратты  өңдеу  процесін  жүзеге  асыратын  программалы-
басқармалы құрылғы.
      Орталық МП –бірпроцессорлы  жүйеде  ақпаратты  өңдеу  процесін  жүзеге
асыратын немесе көппроцессорлы жүйе жұмысын ұйымдастыратын МП.
      Периферийлі МП (сопроцессор) – жүйеде қандайда бір  функцияны  орталық
МП басқаруымен орындайтын МП.
      Арнайы (специализированный) МП – қандайда бір есептер класын шешу үшін
оптимизацияланған құрылымы бар МП.
      МП  разрядтылығы  –  МП  арифметика-логикалық  басқару  регистрлерінің
рязрядтар саны.
                    1.2. МП сәулеті. МП классификациясы.
      МП сәулетін  аппараттық,  программалық  және  (-программалық  құралдар
жиынтығы деп түсінігуге болады.
      Аппараттық құралдар МП логикалық құрылымы түрінде  беріледі,  яғни  МП
құрайтын логикалық блоктар конфигурациясы және олардың арасындағы байланыс.
      МП программалық құралдары МП программалық  моделі,  командалар  жүйесі
мен программалау тілдері жүйесі және адрестеу жүйесі түрінде беріледі.
      МП классификациясы:
  1) Аппараттық құрал ретінде қарағанда:
   - біркристалды және
   - көпкристалды.
      Көпкристалдылар түрлерінің бірі  секциялық  болып  табылады,  онда  МП
разрядтылығы   бойынша   жеке   секцияларға   бөлінеді.   Секциялар    қажет
разрядтылыққа дейін өсуі мүмкін.
  2) Міндеті бойынша:
   - әмбебап және
   - арнайы.
  3) Өңделетін енгізу сигналдарының түрі бойынша:
   - сандық және
   - аналогтық.
  4) Логикалық құрылым ұйымдастыру бойынша:
   - бір магистральмен,
   - көп магистральды.
      1.3. МП жалпы құрылымы. Құрылым элементтерінің міндеті.
      3-шиналы МП құрылымының жалпы түрі келесідей:














      Кристалда  мыналар  орналасқан:  1)  Басқару   құрылғысы   (УУ),    2)
арифметико-логикалық  құрылғы  (АЛУ),   3)  Регистрлер,   4)   Енгізу-шығару
құрылғысы (УВВ),  5) Тактілік жиілік генераторы (ГТ).  МП-да  қосымша  (КЭШ)
жады, арифметикалық сопроцессор болуы мүмкін.
      УУ – АЛҚ операциясының орындалу реттілігі, МП барлық блоктарының жұмыс
істеу  тактілігін  өңдеу,   мәліметтерді   алмастыру   және   ішкі,   сыртқы
магистральдар бойынша адрестерді басқару үшін арналған.
      УУ жұмысының бастапқы сатылары:
  1) команда санағышында (СК) көрсетілген адрес  бойынша  келесі  команданы
     таңдау.
  2) Команданы дешифрлеу.
  3) Командаларды орындау бойынша элементарлы операциялар реттілігін құру.
      АЛҚ – екілік кодта көрсетілген сандар және  адрестермен  арифметикалық
және логикалық операциялар жүргізеді. Командалар жиыны 60-тар  300-ге  дейін
құрайды.
      Р – жұмыс регистрлері.  Ондағы  сақталынған  мәліметтерге  тез  кіруді
қамтамасыз ететін жады ұяшығын көрсетеді.
      Жұмыс регистрлері орындалатын функциялар бойынша топтарға бөлінген:
   -  Операндтар  регистрі  (О),  операцияның   орындалу   уақыты   кезінде
     операцияны орындап жатқан сандар сақталады.
   - Командалар регистрі (К). Орындалып жатқан операция кодын сақтайды.
   - Адрес регистрі (А), команданың адрестік бөлігін сақтайды.
   -  Белгілер  (флаг)  мен  жағдайлар  регистрі  (ФиС)  –   олар   әртүрлі
     жағдайлардың туындауын тіркейді:
      А)  разрядты тордың толып кету белгісі (С).
      Б)  қосымша алмастыру белгісі (АС).
      В)  таңба белгісі (S).
      Г)  ноль белгісі (Z).
      Д)  жұп белгісі (Р).
   - Жалпы бағыт регистрі (ОН) аралық  нәтижелер  мен  командаларды  сақтау
     үшін пайдаланылады.
   - (УС) стекті көрсеткіш (SP).
      Стек – мәліметтерді жазу және оқу  үшін жадыдан арнайы бөлінген облыс.
Стекті ұйымдастыру – LIFO.
      Стектің 2 түрі бар: 1) қосымша салынған (встроенный) (МП  кристалында,
V – үлкен емес),  2) Автономды (МП-ға  қатынасы бойынша сыртқы – ЖЕСҚ)
      Стектер пайдаланылады:
  1)  Кері  есептеу  жүргізу  кезінде  пайдаланылатын  мәліметтерді   жедел
     тізбектей сақтау кезінде.
  2) Қайтару адрестерін есте сақтау  үшін  подпрограммалармен  жұмыс  істеу
     кезінде.
  3) Негізгі блоктар  жағдайын  есте  сақтау  үшін  үзулермен  жұмыс  істеу
     кезінде.
   -  Командалар  санығышы  (СК).  Орындалуға   тиіс   командалар   адресін
     көрсетеді.
   - Тактілік жиілік генераторы (ГТ). МП барлық элементтерінің және  онымен
     байланысқан құрылғылар жұмысын синхрондайды. Программалардың  орындалу
     жылдамдығы ГТ тактілік жиілікке пропорционалды.
      Шина – МП  барлық  элементтерін  өзара  қосатын  байланыс  (проводник)
сызығының   (линия)  топтары.  Проводниктер  саны  шина  бойынша   берілетін
ақпараттың разрядтылығын анықтайды.
      Көбінесе ША, ШД, ШУ бөліп қарастырады. Бұл  3-шиналы  құрылым  болады.
2-шиналы  және  біршиналы  да  құрылым  бар.  Бұл  жағдайда   бір   сызықпен
мәліметтер,  адрестер,  басқару   сигналдары   беріледі.   Бұл   жылдамдықты
төмендетеді, бірақ сызықтың аз санын пайдалануға мүмкіндік береді.
                         1.4. МП командалар жүйесі.
      МП ерекшелігі оның программаланатындығы болып табылады. Бұл  дегеніміз
МП команда бере отырып, операцияның қажет тізбегін қамтамасыз етуге болады
      Шешілетін есеп алгоритмі қаншалықты қиын болса да,  ол  МП  командалар
жүйесіне сәйкес келуі керек.
      Әртүрлі МП-да  50 .. 60 және 200..300 дейінгі диапазонда командалардың
әртүрлі жүйесі бар.
      Командалар классификациясы:
  1) Функционалды түрде қарағанда командаларды мынаған бөледі:
   - арифметикалық
   - логикалық
   - программалардың орындалу тізбегін басқару командалары (көшу командасы)
   - мәліметтерді беру (қайта жіберу) командалары
   - подпрограммаларға қатынасу және одан қайтып келу командасы
   - енгізу/шығару командасы.
  2) Сәулеттік белгі бойынша: (команда МП  қандай  элементінің  құрылымымен
     жұмыс істеуіне байланысты).
   - жады ұяшығындағы бар ақпаратты өзгерту командасы,
   - аккумулятор құрамындағы өзгерістер командасы,
   - стекпен операцияны орындау командасы,
   - АЛҚ-да операцияны орындау командасы,
   - басқаруды беру командасы,
   - флагты регистрді өзгерту командасы,
   - енгізу/шығару командасы.
  3) Бір команданы орналастыру үшін қажет жады ұяшығының саны бойынша:
   - 1 сөзге ұзын командалар,
   - 2 сөзге ұзын командалар,
   - 3 сөзге ұзын командалар.
      Сәйкесінше команда  ұзындығы  жадыға  қатынасу  санын  өзгертеді  және
осыған сәйкес команданың орындалу уақыты да өзгереді.
                       1.5. МП негізгі сипаттамалары.
      1. Микропропцессор типі.
      МП-дің компьютерде орнатылған типі ДК түрін  анықтайтын  басты  фактор
болып   табылады.   Оған   компьютердің    есептеу    мүмкіндігі    қатысты.
Пайдаланылатын микропроцессор типіне байланысты ДК бес класын ерекшелейді:
      1. XT класты компьютерлер;
      2. AT класты компьютерлер;
      3. 386 класты компьютерлер;
      4. 486 класты компьютерлер;
      5. Pentium класты компьютерлер.
      2. Микропроцессордың тактілік жиілігі.
      Тактілік  жиілік  импульсі  жүйелік  платада  орналасқан  генератордан
түседі.
      Микропроцессордың тактілік жиілігі –  генератормен  1  секундта  пайда
болатын импульстер саны.
      Тактілік жиілік  ДК  құрылғыларының  жұмысын  синхрондау  үшін  қажет.
Микропроцессор жұмысының жылдамдығына әсер  етеді.  Тактілік  жиілік  жоғары
болған сайын, сонша оның жылдамдығы да ұлғаяды.
      3. Микропроцессор жылдамдығы.
      Микpопpоцессоp жылдамдығы –  бұл  уақыт  бірлігінде  (операция/секунд)
микропроцессормен орындалатын элементарлы операциялар саны.
      4. Процессор разрядтылығы.
      Процессор разрядтылығы – екілік код разрядының максималды  саны,  олар
бір уақытта өңделіп немесе жіберілуі мүмкін.
      5. Микропроцессордың функционалды міндеті.
      1. Әмбебап, яғни негізгі микропроцессорлар.
      Олар  аппаратты  тек  арифметикалық  операцияларды  және   тек   бүтін
сандармен орындауы мүмкін.
      2. Сопpоцессоpлар.
      Негізгі    процессордың    функционалды    мүмкіндігін    толықтыратын
микpопpоцессоpлы элемент. Негізгі процессор  команда  алған  кезде,  ол  осы
жұмыс жиыны команда құрамына кірсе, басқаруды сопроцессорға беруі мүмкін.
      Мысалы, математикалық, крафикалық және т.б. сопроцессорлар бар.
      6. Микропроцессор сәулеті.
      Командалар жүйесінің  құрамын  анықтайтын  сәулеттік  ерекшеліктерімен
сәйкес сыналарды ерекшелейді:
      1. CISC сәулетті микропроцессорлар.
      CISC - Complex Instruction Set Computer –  командалардың  қиын  жүйесі
бар  компьютеpлер.  Тарихи  олар  бірінші  және  командалардың  үлкен  санын
қосады.   INTEL  фирмасының  барлық  микропроцессорлары  CISC  категориясына
жатады.
      2. RISC сәулетті микропроцессорлар.
      RISC - Reduced Instruction Set Computer –  командалардың  қысқартылған
жүйесі бар компьютеpлер. Командалар жүйесі жеңілдетілген және әрбір  нұсқасы
бір  ғана  тактте  орындалатындай  қысқартылған.  Сондықтан   микропроцессор
құрылымы жеңілдетіліп, оның жылдамдығы жоғарлады.
      RISC-сәулетті  микропроцессорлар  мысалы  -   Power   PC.   Power   PC
микропроцессорлары 1981 жылы үш фирмамен: IBM, Motorola, Apple   құрастырыла
бастады.
      3. MISC сәулетті микропроцессорлар.
      MISC - Minimum Instruction  Set  Computer  –  командалардың  минималды
жүйелері  бар  компьютеpлер.   Программа   ұзын   командалардың   аз   санын
түрлендіреді.
      7. Микропроцессор корпусының типі.
      Қазіргі   микропроцессорлардың   микросхемасы   пластмассалық   немесе
керамикалық корпусы бар болуы мүмкін.

   PQFP - Plastic Quard FlatPack Package
      -  бұл  типті   корпустарда   микpопpоцессоpлар   жүйелік   платаларда
орналасады, сондықтан микропроцессорды ауыстыру мүмкін емес.
      ZIF - Zerro Insertion Force
      - корпустың мұндай типінде арнайы (қысым) зажим бар, оның көмегімен ол
жүйелік платадан оңай алынады.
      PGA - Pin Grid Array керамикалық коpпус және  алтын  тәрізді  қойылымы
болады, ол оны арнайы ұяға жеңіл қоюға мүмкіндік береді.

   1.6. МП сәулетін дамыту бағыттары.
      Қарастырылған  МП  құрылымында  программалар  тізбектеле   орындалады:
командадан  кейін  команда  (Командалардың  орындалуы  командалар   ағынымен
анықталады). Мұндай  архитектура  SISD  (бір  команда,  қарапайым  деректер)
деген атау алды. 2 немесе 3 сөзден тұратын командалар  бар  болған  жағдайда
МП  команданы  түгелдей  оқу  үшін  жадыға  бірнеше  рет   айналып   келеді.
Нәтижесінде оқуға кететін уақыт операцияның өзінің орындалу  уақытынан  асып
кетеді. МП жылдамдығын жоғарлату тактілік жиілікке  тікелей  пропорционалды.
бірақ мұнда  физикалық  шекке  жақындаймыз:  1МГц-те  тактілік  жиілік  үшін
шиналар мен арналар бойынша сигнал бір такт уақытта  20..25  см.  қашықтықта
таралуы мүмкін. Ал егер сигналдың  индуктивтілігі  мен  көлеміне  байланысты
сигналды орнату уақытын ескерсек,  онда  бұл  МП  жылдамдығын  одан  да  көп
шектейді.
      Шектеулерден өту жолы:
  1. Конвейеризация.
      Егер МП кристалында командаларды өңдеудің бірнеше  арнасын  тұрғызсақ,
онда конвейер түзеледі. Конвейердің әрбір элементі  команданы  өңдеудің  бір
сатысын ғана орындайды  және  көрші  элементке  береді.  Нәтижесінде  жадыға
қатынасу жиілігі ұлғаяды, МП өнімділігіне оның әсері кемиді.
  2. КЭШ жады.
      Жадыдан оқуға уақыт шығынын кемітудің  келесі  қадамы  МП  кристалында
жылдам жұмыс істейтін буферлі жадыны ұйымдастырудан  тұрады,  онда  ЖЕСҚ-нан
әрқашан программа үзіндісі (орындалатын программа және келесісі) алынады.
      Енді ЖЕСҚ-на КЭШ шегінен шыққан жағдайда ғана қатынасу  қажет  (КЭШ-ті
жаңарту). МП-да жылдам буферлі жады – КЭШ жады деп аталады.
  3. Параллелизация.
      Буферде программа үзындісінің бар болуы командаларды алдын-ала  көруге
және тәуелсіз операцияларды жобалауға мүмкіндік  береді.  Құрылымға  қосымша
бірнеше АЛҚ, регистрлік блоктарды  және  т.б.  элементтерді  енгізе  отырып,
осындай тәуелсіз операцияларды параллель өңдеуді ұйымдастыруға болады.
  4. Векторлы өңдеу.
      Параллелизациядан алу ұтымдылығы егер бір формуламен деректердің үлкен
санын өңдеу жүргізілген жағдайда береді.
      Бұл класс SIMD (бір команда, көп деректер) деп аталады. Бір командамен
деректердің реттелген жиыны өңделетін режим векторлы өңдеу деп  аталады.  Ол
конвейер немесе конвейерлер жиыны көмегімен ұйымдастырылуы мүмкін.
  5. Матрицалық өңдеу.
      Векторлы өңдеудің келесі әдісі  бірдей  басқару  құрылғысынан  тұратын
біртипті  процессорлардан  матрицалар  (2-ші  немесе  3-ші  ретті)   құрудан
тұрады. Барлық  МП  бір  операцияны,  бірақ  әрбіреуі  өзінің  операндысымен
орындайды.
  6. Командалардың қысқартылған жиынын қолдану.
      RISC деп аталатын архитектура.  Клмандалардың  жеңілдетілген  жүйелері
құрылады, сонымен қатар барлық командалар бірдей ұзындықты  болуы  және  бір
уақытта  орындауы  керек.  Программа  кодының  ұзындығы  ұлғаяды,  бірақ  МП
схемасы  жеңілдетіледі,  алмасу  ұлғаяды  және  қосындысында  жылдамдық  өсу
керек.
  7. Барлық қарастырылған әдістер командалардың  басқарылатын  ағынымен  МП
     архитектурасына негізделген. МП да, қазіргі  программалау  тілдері  де
     жалпы жағдайда  программа  мен  операцияның  параллелизациядан  алуына
     себін тигізбейді.
      Жаңа бағыттардың бірі деректердің басқарылатын ағынымен ЭЕМ құру болып
табылады. (Data Flow – бұл фон-Неймандық архитектура емес).
      Программаның орындалуы кезінде  командалар  өзінің  нәтижелерін  басқа
командаларға ауыстырады (береді),  олар  бастапқы  деректер  ретінде  қажет.
Команданың орындалу басының жалғыз  шарты  барлық  қажет  операндтардың  бар
болуы табылады, яғни командалардың орындалу  реті  программада  оның  жазылу
тізбегімен емес, ал деректердің дайын болуы уақытымен анықталады.
      Нәтижесінде  ауқымды  жадының  қажеттілігі   керек   емес,   нәтижелер
программалық   құрылымда    ауыстырылады.    Программалық    санағыш    жоқ,
командалардың  активтілігі    деректердің   дайындығымен   анықталады.   Бұл
шарттарды командалар жиынының деректер жиынымен  біруақытта  орындалуы  үшін
құрылады. Мұндай архитектура - MIMD (көп командалар, көп деректер).


                                  3-модуль
             13 дәріс. ЭЕМ-ді ұйымдастырудың машиналық деңгейі.

      Дәріс жоспары:

      3.1. Командалар форматы.
      3.2. Мәліметтер мен командаларды адрестеу.
      3.3. Машиналық командалар типі.
      3.4. Мәліметтерді өңдеу командалары.
      Дәрістің қызсқаша мазмұны
      1) ЭЕМ-нің кез келген командасы қандайда бір реттелген биттер тізбегін
көрсетеді, ол мынаны анықтайды:
    1. осы командамен орындалатын операция;
    2. осы операцияға қатысатын операндтар адресі.
      Сондықтан көптеген ЭЕМ-де командады операциялық-адрестік жүйе болады.
|Жедел жады    |Адрестер (операндтар) |
|коды          |коды                  |


      Операциялық  бөлікте  операция   коды   жазылады.   Адрестік   бөлікте
операндтар адрестерінің коды беріледі. Онда  тек  операндтар  адрестері  мен
операция  нәтижесі  туралы  ақпарат  қана  болмайды,  сонымен  қатар  келесі
команда адресі туралы жазылады.
      Команда форматы командалардың жеке  өрістерінің   құрамы,  бағыты  мен
орналасуы болып түсініледі.
      Құрылымның  дамуы  адрес   өрісінің   азаюы   кезінде   жүреді   (SISC
процессорлар). RISC процессорларының  пайда  болуымен  командалар  жүйесінің
кеңейтілген адресіне қайтып келу жағдайы  туды.  Басында  командалар  жүйесі
келесідей форматта болды:
|Жедел жады    |А1 |А2 |А3 |А4 |
|коды          |   |   |   |   |


      А3:=(А1)*(А2); СчАК:=А4
      мұндағы СчАК – команда адресінің санағышы;
            *    - операция
      Әрбір  командада  келесі  команда  адресі   беріледі,   бірақ   мұндай
команданың ұзындығы үлкен. Командалардың мұндай жүйесінде оларды кез  келген
ретте  орналастыруға  болады,   бірақ   көбінесе   тізбектей   орналастыруға
талпынады. Мұндай реттілік табиғи (естественный) деп аталады,  бірақ  табиғи
орналасу кезінде А4 өрісінің қажеті жоқ болады.
      Демек, формат мынандай түрге келеді:
      А3:=(А1)*(А2); СчАК:= (СчАК)+1.
|Жедел жады    |А1 |А2 |А3 |
|коды          |   |   |   |


      Мұндай  форматқа   көшу   команда   ұзындығын   азайтпайды.   Көптеген
есептеулерде  есептеудің  рекуррентті  схемасы  болады,  демек,   командалар
жүйесін екі  адресті етуге болады.
|Жедел жады    |А1 |А2 |
|коды          |   |   |


      (А1):=(А1)*(А2); СчАК:= (СчАК)+1.
      Есептеудің мұндай схемасы қазіргі ЭЕМ үшін негізгі болып табылады.
      Егер аккумуляторлы принципті пайдалансақ, онда командалар жүйесі  үшін
бір ғана адресті пайдалану жеткілікті.
|Жедел жады    |А1 |
|коды          |   |


      SISC процессор командаларының негізгі массасы  бір  және  екі  адресті
болып табылады. Кейбір жағдайларда командаларды адрестемей-ақ қоюға  болады,
егер команда  тіркелген  адрестермен  операцияны  орындаса,  мұндай  команда
форматында адрестік өріс болмайды. Команда адрессіз немесе  нульадресті  деп
аталады. Сапалық салыстырмалы анализ мынаны көрсетеді:
      1. Қысқа командалар ұзын  командаларға  қарағанда  жоғары  бағаланады,
өйткені  жадының  аз  көлемін  алады.  ЭЕМ  кез  келген  жады  беру  (өткізу
жылдамдығы)жылдамдығымен    сипатталады.    Қысқа    командалар    процессор
өнімділігін жоғарлатады. Қазіргі ЭЕМ үшін процессор  жадыдан  да  тез  жұмыс
істейді, демек, жоғары өнімділікті қамтамасыз ету  үшін  жадыдан  қатынаудың
бір циклінде алынатын командалар санын ұлғайту керек.
      2.  Командалар  форматы  барлық  операцияларды  беру  үшін  жеткілікті
кеңістікті қамтамасыз ету керек (егер компьютер жүйесі  өзіне  N  операцияны
қосса, nmin=log2N болады).
      3. Команда ұзындығы базалық құрылымдық  ақпараттық  бірлік  ұзындығына
тең болу керек (яғни команда байт  немесе  сөздің  бүтін  санын  алу  керек,
немесе бір сөзде команданың бүтін саны  орналасуы  керек).  Егер  бір  сөзде
команданың   бүтін   емес   саны   болса,   онда   немесе   жады    толықтай
пайдаланылмайды, немесе  команданы  таңдау  процедурасы  қиындайды.  Сонымен
қатар команда  ұзындығы  өңделетін  мәліметтердің  символ  кодының  ұзындығы
есебімен таңдап алынады.
      4.   Команданың   адрестік   өрісінің   ұзындығы    компьютер    жадын
ұйымдастырумен тығыз байланысқан. Егер жады өзіне М адрестік элемент  қосса,
 онда адрестік өрістің минималды ұзындығы:  mmin=log2M болады.
      Жиі  пайдаланылатын  операцияны  беру  үшін  операцияның  қысқа   коды
пайдаланылады,  ал  қысқа  адрестік  өрістің  құрамынан  қысқа  командаларды
аламыз, демек:
   1. жадына жақсы пайдалану
   2. өңдеудің максималды мүмкін жылдамдығы
            Басқа жиі пайдаланылатын операцияларды  беру  үшін  кодтың  ұзын
өрістері пайдаланылады.
      Екі байтты команда берілсін.
|Жедел жады    |А1 |А2 |А3 |
|коды          |   |   |   |


      0,5б             1,5б
      (А3)  *(А2)        А1
      Команда ұзындығын өзгертпей адрестік өріс  ұзындығын  қалай  өзгертуге
болады?
      0000 адресі бар ұяшықта жазбаны болдырмауға болады.  А1  –  қабылдауыш
адресі.
|Жедел жады    |0000 |А2 |
|коды          |     |   |


      Адрестік бөлік форматы өзгерді, ал  адрестік  кеңістік  256  элементке
дейін  өсті.  Бірақ  SISC  процессорларына  жататын  көптеген   командаларда
командалардың айнымалы ұзындығы болады:
|Жедел жады    |0000 |А1 |А2 |
|коды          |     |   |   |


      0000 – А1 мен А2 екі есе өскендігін білдіреді.
      Егер адрестік кеңістікті одан да кеңейту қажет болса, онда  команданың
айнымалы  ұзындығының  принципін  пайдалана  отырып,  0000   адрестік   өріс
ұзындығы, мысалы, 5 байт болды дегенді білдіретіндігін анықтау керек.
      Операция жиынын қалай ұлғайтуға болады?
|Жедел жады    |А1 |А2 |А3 |
|коды          |   |   |   |


      |0000 |Жедел жады   |А1 |А2 |
|     |коды1        |   |   |


             Жедел жады коды
      Мысалы, Жедел жады коды1  бүтін  байтты  алып  жатқандығын  білдіреді.
Демек, 31 команда болды (15 үш адресті  және  16  екі  адресті  командалар).
Осылай ары қарай жалғастыруға болады.
      2) Мәліметтер мен командаларды адрестеу.
      Кез келген машиналық команда – машиналық код, ол мынаны анықтайды:
   1. операцияны
   2. мәліметтерге көрсетеді
      команданың  адрестік  бөлігінде  адрестік  код  сақталынады.  Көптеген
жағдайда мәліметтерге нақты қатынасу  физикалық  (орындаушы)  адрес  бойынша
жүреді.  Көбінесе  физикалық  адрес  команданың  адрестік  өрісімен   сәйкес
келмейді, бірақ оған  тәуелді.  Жалпы  жағдайда  адрестік  кодтан  физикалық
кодқа – адрестеу режимі (әдісі) түрлендіру жүреді.
      Адрестеу әдістері негізгі сәулеттік белгілердің  бірі болып  табылады.
Қазіргі уақытта  адрестеудің  әртүрлі  әдістері  мен  олардың  модификациясы
белгілі.  Мәліметтерді  адрестеудің  барлық   белгілі    әдістеріекі   үлкен
топтарға бөлінген:
   1. түзу
   2. түзу емес
      Адрестеудің  түзу  әдістерінде  операндтың  жинақтаушы  адресі  немесе
операндтың өзі түрлендірусіз адрестік кодта орналасқан.  Түзу  емес  әдістер
адрестік код бойынша физикалық адресті құру процедураларын  орындауды  қажет
етеді, ол үшін ЭЕМ-де арнайы адрестік механизм  орнатылады.
      Адрестеудің түзу әдістері.
      1. Анық емес адрестеу. Мұндай  командаларда  анық  адрестік  өріс  жоқ
(нуль  адресті  команда).  Операнд  операция  кодымен   беріледі.   Көбінесе
адрестеудің мұндай әдісі  процессордың  тіркелген  программалық  регистрлері
үшін пайдаланылады.
      2. Қатыссыз адрестеу. Адрестік өрісте адрестік код емес, ал операндтың
өзі көрсетіледі. Мұндай  әдіс  жадыға  операндтар  үшін  қосымша  қатынасуды
қажет етпейді, бірақ адрестік  өрісте  операнд  ұзындығы  бар  болуы  керек.
Көбінесе есептеу константаларын беру үшін қолданылады.
      3. Абсолютті  (түзу)адрестеу  –  операнд  сақталатын  адрестік  өрісте
жадының толық адресі берілетіндігімен  сипатталады.  Бұл  жағдайда  адрестік
өріс ұзындығы және жедел жады  көлемі  бір-бірімен  келесі  қатынас  бойынша
байланысқан: m=log2Еm. Егер Еm  өте үлкен  болса,  онда  командада  адрестік
өріс ұзындығы  үлкен.  Бұл  әдіс  жадының  кез  келген  жеріне  мәліметтерді
жүктеуге мүмкіндік бермейді. Қазіргі  уақытта  шектеулі  саны  (драйверлерді
жүктеген кезде) ғана пайдаланылады.
      Барлық қазіргі ЭЕМ түзу  емес  адрестеу  әдістерін  пайдаланады.  Олар
программалық құралдардың мобильділігін қамтамасыз етуге мүмкіндік береді.
      Адрестеудің түзу емес әдісі.
      1. Базалау (базирование) (қатысты адрестеу).  Орындаушы  адресін  құру
процедурасы: Аорн=Абаза+<жылжыту (смещение)>. ЭЕМ-де бұл әдісті өндіру  үшін
арнайы ұяшықтар ерекшеленеді, олар  базалық  регистр  функциясын  орындайды.
Жалпы  жағдайда  ЭЕМ-де  бірнеше  базалық  регистрлер  болуы  мүмкін.  Сонда
адрестік код өзіне екі өрісті қосады:
|В  |Disp |


      В – базалау регистрінің адресі
      Disp – жылжыту.
      Жалпы жағдайда орындаушы адрес келесі қатынаспен құрылады:
      [pic]
      Адрестеу әдісі ретінде базалау адрестік  құрылғыда  қосындылаудың  бар
болуын қажет етеді.  Осыған  байланысты  адрестік  механизмдерде  қосындылау
операциясы конкатенация (біріктіретін адрестеу) операциясына келтіріледі.
      2. Жанама адрестеу. Жанама адрестеу  кезінде  командада  адрестік  код
құрамында операнд адресі болмайды, ал операнд адресі сақталатын жады  адресі
болады. Адрестік код – бұл адрестің  адресі  деп  айтуға  болады.  Қарапайым
нұсқада  жанама  адрестеу  кезінде  орындаушы  адрестің  келесі  түрі   бар:
Аорын=(M[Ak]). М-жады адресі, Ак –  құрамы.  Жалпы  жағдайда  көп  тізбектей
жанама адрестеуді  пайдалануға  болады  [pic].  Операндты  алу  үшін  жадыға
қатынасу  саны   жанама   адрестеудің   тереңдігін   (глубину)   сипаттайды.
Операндты алу үшін қатынасудың минималды саны – екі. Орындаушы  адресін  алу
үшін  арифметикалық  өңдеу  қажет  емес.  Жанама  адрестеу  команданың  өзін
өзгертпей оған әртүрлі мәліметтерді өңдеуге мүмкіндік береді, өйткені  басқа
операндтар командада емес  жадыда  орналасқандықтан,  мәліметтердің  сызықты
құрылымын өңдеуге болады.
      Жанама адрестеудің  кемшіліктері:  егер  жанама  адресті  көрсеткіштер
жадыда  орындаушы  адреске  көрсетсе,  онда  берілген  адрестің   жылдамдығы
бәсендетіледі.   Көбінесе  жанама   адрес   көрсеткіші   –   бұл   процессор
регистрінің адресі болғанда жанама адрестеу түрлері пайдаланылады.
      3. Автоинкрементті, автодекрементті (индексті)  адрестеу.  Адрестеудің
бұл  әдісін  енгізу  қажеттілігі  жады  ұяшықтарында   тізбектей   орналасып
сақталған мәліметтерді өңдеу  есебіне  әкеледі.  Мұндай  мәліметтерді  өңдеу
кезінде берілген адрес санау ережесі  бойынша  өзгереді.  Мұндай  рекурентті
схема индексті адрестеудің пайда болуына әкелді. Мәліметтерді өңдеу  кезінде
адрес  көрсеткішінің  өзгеруі  ЭЕМ-де  автоматты  түрде   орындалады,   онда
индексайия автодекрементті немесе автоинкрементті  деп  аталады.  Атауы  тек
адрестің өзгеру бағатын (+1, -1) көрсетеді. Адрестеудің  бұл  әдісі  есептеу
циклдерін программалауды  жеңілдетеді,  бірақ  орындаушы  адресінің  өзгеруі
командада ағымды  адрестік  кодтың  өзгеруіне  байланысты  жүргізіледі.  Фон
Нейман принципіне сәйкес  жадыда  командалар  мен  программалар  бір-бірінен
ерекшеленеді, команды  кодымен  мәліметтермен  сияқты  барлық  операцияларды
орындауға болады,  бірақ  командалардың  адрестік  кодын  өзгерту  программа
орнын ауыстыра алмайтындай жағдайға әкеледі.
      Команданың функционалды міндеті оның операция кодын анықтайды.
      Мәліметтерді беру командасы - өзіне үш подгруппаны қосатын  командалар
тобы.
      1.  процессор  ішінде  кодтарды  беру  командасы.  Кодтау  операциясын
анықтайды, яғни қабылдауышта (dst) жаңа мәліметтер құру. Бастау  мәні  (src)
мәліметтерді беру командалары кезінде сақталады.
      2. жадымен процессордың алмасу командасы.  Жадыдан  регистрлерге  және
регистрден жадыға мәліметтерді тасымалдаумен байланысқан.
      3. процессор мен периферия  арасындағы  кодтар  тасымалдау  командасы.
Процессор  мен  периферийлі  құрылғылар  арасында  мәсіметтерді   тасымалдау
жүреді.  ЭЕМ-де  сыртқы  құрылғылармен  алмасу  үшін   екі   әртүрлі   нұсқа
пайдаланылады:
      1. енгізу-шығарудың (in, out)  арнайы командалары. Мұндай  командалар,
егер сыртқы  құрылғыда  жадының  автономды  адрестік  кеңістігі  бар  болған
жағдайда  пайдаланылады.  Мұндай   командаларда   тек   қана   бір   операнд
адрестеледі, басқа операнд аккумуляторда орналасады.
      2. MOV бірыңғай команда. Егер сыртқы құрылғылар регистрі  компьютердің
жалпы  адрестік   кеңістігінің   бөлігі   ретінде   қарастырылған   жағдайда
пайдаланылады. Бұл сыртқы құрылғылармен,  сонымен  қатар  компьютер  жадының
қарапайым ұяшықтарымен жұмыс істеуге  мүмкіндік  береді.  Сыртқы  құрылғылар
мен жадыны бөлу аппараттық деңгейде жүргізіледі.
      4) Мәліметтерді өңдеу командалары.
      Командалардың  бұл  тобы  ең  үлкен  және  ең  басты  болып  табылады.
Мәліметтермен орындалатын операцияға байланысты бөлінеді:
   1. арифметикалық
   2. логикалық
   3. жылжу командасы
   4. жолды өңдеу командасы
      1.  базалық  арифметикалық  командалар  қандайда   бір   операндтармен
арифметикалық операциялар орындау үшін арналған.  Кез  келген  арифметикалық
операция   екіорынды   (мысалы:   ADD    dst,    src;    Есептеу    схемасы:
dst:=(dst)*(src)    (dst)*(src):=dst).    Егер    аккумуляторлы    принципті
пайдалансақ,  онда  ACC:=(ACC)*(src).  Арифметикалық  операция   командалары
операция  нәтижесінің  белгісін  құрады.   Базалық  арифметикалық   операция
арифметикалық қосу болып табылады (екілік кодтарды қосу). Көптеген ЭЕМ  қосу
операциясымен шектелмейді, екілік кодтарды алу операциясы да бар  (SUB  dst,
src).  Бұл  операция  коммутативті  емес.  Екілік  кодтарды  алу   командасы
белгісіз  кодтарды  алуды  қамтамасыз  етеді.  Егер  көпбайтты  мәліметтерді
өңдесек, онда  екілік  санау  жүйесі  позициялық  болғандықтан,  өңдеу  кіші
разрядтан басталады.  Мұндай  жағдайларда  арнайы  командалар  пайдаланылады
(ADC  dst,  src;  Есептеу   схемасы:   dst:=(dst)*(src)   +-   (CY)).   Егер
арифметикалық операцияларда әртүрлі ұзындықты операндтар қатыса  алса,  онда
алдын-ала қысқа операнд ұзын  операндтың  ұзындығына  дейін  өседі,  сонымен
қатар оң  жақ  бойынша  тегістеу  жүреді,  ал  кеңейтілімі  белгі  көмегімен
жүреді. Бұл  автоматты  түрде  өндіріледі,  немесе  команда  есебінен  белгі
кеңейтілімі (SXT) өндіріледі.   Көбінесе  команданың  кеңейтілімі  теркелген
регистрде  орындалады, сәйкесінше бұл командалар адрессіз. Егер ол  болмаса,
кеңейтілімнің арнайы процедурасын жазу керек. Кодтарды салыстыру  операциясы
(CMP   dst,  src).  2.  Логикалық  операция  командалары.   ЭЕМ   командалар
жүйесінде  логикалық  командалар  қосымша  рольды  ғана  ойнамайды,  сонымен
қатар  логикалық есептерде өңдеудің негізгі операторлары  болуы  мүмкін.  Ол
үшін ЭЕМ-де логикалық операциялар жүйесі  функционалды  толық  болуы  керек.
Операция  бит  бойынша  және  біруақытта  оңнан  солға  қарай    орындалады.
Логикалық өңдеу командалары бір  және екі операндты болып келеді.  Бірорынды
операцияны теріс таңба құрады:  NOT  dst;  Схема:  dst:=(dst).  Екіоперандты
логикалық операцияны мыналар құрады: &, [pic], +. AND  dst,  src;  XOR  dst,
src; dst:=(dst)*(src); Көбінесе логикалыө операциялар үш  есепті  шешу  үшін
пайдаланылады:
      1. операндтардың қандайда бір разрядтарын маскілеу және ерекшелеу;
      2. қажет биттерде ([pic] көмегімен) қажет мәндерді құру;
      3.  Жылжу  командасы  (сдвиг).  Жылжу  командаларының  барлығы  келесі
белгілер бойынша бөлінуі мүмкін:
      1. жылжу түрі (арифметикалық немесе логикалық);
      2. жылжу бағыты;
      3. жылжу сипаттамасы (қарапайым немесе циклдік);
      4.  операция  орындалғаннан  кейін  операнд  жылжитын  разрядтар  саны
бойынша.
      Команда форматында үш өріс бар.


      |Жедел жады    |Операнд     |Жылжу бағыты мен   |
|коды          |адресі      |саны               |


      Егер сандық  мәндерді  көрсету  үшін  арнайы  түрде  құрылатын  кодтар
пайдаланбаған жағдайда, онда логикалық және арифметикалық жылжулар  арасында
ерекшелік жоқ болады. Егер де белгі есебімен сандық  мәндерді  көрсету  үшін
арнайы кодтар (түзу, кері, қосымша) пайдаланылса, онда  арифметикалық  жылжу
логикалық жылжу процедурасынан ерекшеленеді.


      14, 15 дәрістер. ЭЕМ-ді ұйымдастырудың микропрограммалық деңгейі.

      Дәріс жоспары:

      4.1. Микропрограммалық басқару принципі.
      4.2. Функционалды микропрограммаларды сипаттау.
      4.3. Микрооперация мен микроэлементтер жиыны.
      4.4. Операциялық автоматтарды канондық құру.
      4.5. Басқарудың микропрограммалық  құрылғыларының  құрылымдық  құрылуы
және функционалдауы..
      Дәрістің қызсқаша мазмұны
      1)  Көптеген  қазіргі  ЭЕМ-де  аппаратура  мен  программалық  құралдар
арасындағы  байланыс  микропрограммалық  деңгей  арқылы  жүзеге  асады.  Кез
келген машиналық команда аппаратурамен тікелей емес, ал оның  қарапайым  іс-
әрекет тізбегіне сәйкес интепретациялау жолымен  орындалады.  Демек  әрдайым
машиналық    команданы    программалау    есебі    қарапайым    іс-әрекеттен
микропрограммалау арқылы жүзеге асады. Бұл термин бірінші рет 1953  жылы  ЕТ
бойынша Уилкс атты маманмен енгізілді. Біраұ бұл аппараттық құралдарға  ғана
қолданылды. 60-жылдардың ортасында IBM құрастырушылар шартымен Уилкс  идеясы
Есептеу Машиналарын ұйымдастыру принципіне айналды.  Микропрограммалау  ЭЕМ-
нің  модульдік  құрылуына  көшуді  қамтамасыз  етті.    Глушков   ақпараттық
өңдеудің  кез  келген  құрылғысында  операциялық  автоматты  және  басқарушы
автоматты функционалды бөліп қарастыруға болатынан  көрсетті.  Бұл  деңгейде
кез келген ақпараттың құрылымы:






















      Басқарушы  блок  сигналдар  тізбегін  береді,  ол  берілген  команданы
орындауды қамтамасыз етеді.  Ақпараттық  сигналдар  өңделетін  мәліметтердің
бастапқы  мәніне  ғана  емес,  сонымен  қатар  өңдеу   процесінде   алынатын
нәтижелерге де қатысты.
      Құрылғыларды функционалдау реті келесі жағдайларға негізделген:
      1) Кез келген машиналық команда қандайда бір  қиын  іс-әрекет  ретінде
қарастырылады, ол ақпарат  сөздері  –  микрооперациялармен  элементарлы  іс-
әрекеттер тізбегінен тұрады.
      2) Микрооперация тізімінің реті түрленетін сөздің  мәніне  ғана  емес,
сонымен  қатар  операциялық   автоматпен   өңделетін    олардың   ақпараттық
сигналдарына  да  тәуелді.  Мұндай  сигналдардың  мысалы  ретінде   операция
нәтижесінің белгісі, мәліметтердің жеке биттерінің мәні  және  т.с.с.  болуы
мүмкін.
      3) Машиналық команданың орындалу процесі микрооперация және  логикалық
шарт терминдерінде қандайда бір  алгоритм  түрінде  сипатталады.  Ақпараттық
сигналдарды сипаттау – микропрограмма.
      4) Микропрограмма  мәліметтердің  өңдеуге  ғана  емес,  сонымен  қатар
барлық  құрылғылардың  жұмысын   басқаруды   –   микропрограммалық   басқару
принципін қамтамасыз етеді.
      Операциялық блок микрооперациялардың  қандайда  бір  жиынын  орындауды
және қажет логикалық шарттарды есептеуді қамтамасыз етеді.
      Басқарушы автомат, берілген машиналық командаға  сәйкес,  сигналдардың
қажет тізбегін генерациялайды.



3. ПРАКТИКАЛЫҚ ЖӘНЕ ЛАБОРАТОРИЯЛЫҚ САБАҚТАР
      1-модуль
      Тәжірибелік сабақ №1
      Тақырып. ЭЕМ-ді ұйымдастыру негіздері.
      Сабақтың мақсаты:
      ЭЕМ-ді  функционалды  ұйымдастыру,  компьютер  жүйелерініғ  сәулетімен
таныстыру.
      Тәжірибелік  сабаққа дайындалуға арналған сұрақтар
1. Логика алгебрасының заңдары.
2. Логикалық функцияларды минималдау туралы түсінік.
3. Логикалық функциялардың техникалық интерпретациясы.
      Сабақтың жүру барысы:
      Сабақтың тақырыбы бойынша теориялық сұрақтарды қарастыру.


      Тәжірибелік сабақ №2
      Тақырып. ЭЕМ-нің есте сақтау құрылғылары (ЕСҚ).
      Сабақтың мақсаты:
      ЭЕМ-нің есте сақтау құрылғыларымен таныстыру.
      Тәжірибелік  сабаққа дайындалуға арналған сұрақтар
1. Статикалық жедел ЕСҚ (SRAM).
2. Динамикалық жедел ЕСҚ (DRAM).
3. DRAM жадының элементінің.
4. Жадының регенерациясы.
        Сабақтың жүру барысы:
      Сабақтың тақырыбы бойынша теориялық сұрақтарды қарастыру.


      2-модуль
      Тәжірибелік сабақ №3
      Тақырып. ЭЕМ санағыштары.
      Сабақтың мақсаты:
      ЭЕМ санағыштарымен таныстыру.
      Тәжірибелік  сабаққа дайындалуға арналған сұрақтар
1. Микропрограммалық басқару принциптері.
2. Функционалды микропрограммаларды сипаттау.
3. Микрооперациялар мен микропрограммалардың жиынтығы.
4. Операциялық автоматтардың канондық құрылуы.
5.  Басқарудың  микропрограммалық  құрылғыларының  құрылымдық  түзілуі   мен
   жіктелуі.
      Сабақтың жүру барысы:
      Сабақтың тақырыбы бойынша теориялық сұрақтарды қарастыру.








      3-модуль
      Тәжірибелік сабақ №4
      Тақырып. Енгізу – шығаруды ұйымдастыру. Есептеу кешендері.
      Сабақтың мақсаты:
      ЭЕМ-де  енгізу-шығаруды  ұйымдастыру,  оларды   есептеу   кешендерімен
таныстыру.
      Тәжірибелік  сабаққа дайындалуға арналған сұрақтар
1. Деректерді синхронды және асинхронды алмастыру.
2. Интерфейстердің жұмысын синхрондау.
3. «Жалпы шина» интерфейсінің негізгі ерекшеліктері.
4. Ішкімашиналық жүйелік интерфейс.
      Сабақтың жүру барысы:
      Сабақтың тақырыбы бойынша теориялық сұрақтарды қарастыру.
      Тәжірибелік сабақ №5
      Тақырып. Дербес компьютерлердің негізгі сәулеті.
      Сабақтың мақсаты:
      ЭЕМ-нің негізгі сәулетімен таныстыру.
      Тәжірибелік  сабаққа дайындалуға арналған сұрақтар
1. Көппроцессорлы есептеу жүйелері.
2. Есептеу жүйелерінің типтік құрылымы.
3. Есептеу жүйелерінің функционалдауын ұйымдастыру.
      Сабақтың жүру барысы:
      Сабақтың тақырыбы бойынша теориялық сұрақтарды қарастыру.


      4. студенттің өздік жұмысы
      Студенттер өздік жұмысын реферат түрінде жазу керек. Орындалған  өздік
жұмыс нәтижесінің есебі А4 форматында терілген  болу  керек.    Шрифт  Times
New Roman, өлшем -12 пн., аралық интервал – 1,5,  мәтінді  түзету  –  беттің
ені бойынша.
      Бет параметрі: жоғарғы өріс (см.)  – 2, төменгі – 2, сол жақ – 2,5, оң
жақ – 1,5 см. Бетті нөмірлеу – беттің жоғарғы, оң жағында.
      Төменгі колонтитулға өз Фамилияңызды Атыңызды Отчествоңызды  және  топ
нөмірін қойыңыз.
      СӨЖ №1. ЭЕМ-нің ішкі құрылғылары.
      1. Қоректену блогы.
      2. Реттелген адаптер.
      3. Параллельді адаптер.
      4. Ойын порттары мен MIDI-порт.
      5. Желілік адаптерлер.
      СӨЖ №2. Ақпаратты тасымалдағыштар.
      1. Қатты магнитті дисктерде тасымалдағыштар.
      2. Иілгіш магнитті дисктерде тасымалдағыштар.
      3. Оптикалық (лазерлік) дисктерде (компакт-дисктер) тасымалдағыштар.
      СӨЖ №3. ЭЕМ-нің сыртқы құрылғылары.
      1.Ақпаратты визуалды көрсету жүйелері (видеожүйелер).
      2. Видеоадаптер.
      3. Дисплей.
      4. Пернетақта.
      5. Принтер.
      6. Сканер.
      7. Енгізу-шығарудың анимациялық құрылғылары.
      8. Дыбыс сигналдарын енгізу-шығару құрылғылары.
      8.2. ЭЕМ-ге енгізу мен сөздің машиналық синтезі.
      8.3. Дыбыстық ақпаратпен жұмыс істеуге арналған программалық қамтама.
      9. Графикалық манипулятор – тышқан.
      10. Джойстик.
      11. Модем және факс-модемдер.
      12. Желілік фильтрлер.
      СӨЖ №4. Сыртқы құрылғылармен басқару.
      1. Басқару принциптері.
      2. Жадыға тікелей қатынас жасау.
      3. Желілік шина интерфейсі.
      4. IBM PC сыртқы сақтау құрылғыларының интерфейсі.






      -----------------------



































































































CPU



Команда
операнды



Басқарушы сигн.



Ақпараттық сигналдар



Нәтижелер



Басқарушы блок



Операциялық блок










   [pic]







   [pic]

• 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