Дербес компьютердің құрылымы және оның жұмыс істеуі

 

    Дербес  компьютердің құрылымы және оның  жұмыс істеуі.

 

 

 

    Микропроцессор.

 Бұл ДК-нің орталық  блогы, ол машинаның барлық  блоктарының жұмысын басқаруға  және ақпаратпен арифметикалық  және логикалық операциялар орындауға  арналған.

 Микропроцессор немесе  әдетте, оны процессор деп атайды, компьютердің миы болып табылады, процессордың негізгі бөліктері  – арифметикалық-логикалық құрылғы,  басқару блогы, жад регистрлері. 

 Арифметикалық-логикалық  құрылғыда сандық және символдық  ақпараттармен арифметикалық және  логикалық операциялар орындалады.

    Басқару құрылғысы  компьютердің барлық құрауыштарының  жұмысын үйлестіреді, яғни белгілі  бір басқару сигналдарын қалыптастырып,  қажетті уақыт кезеңдерінде оларды  жіберіп тұрады, операцияларды орындау  үшін жад ұяшықтарының адрестерін  пішімдейді де, бұл адрестерді  ЭЕМ-нің сәйкес блоктарына жібереді.

 Процессордың сипаттамасын  тактілігі жиілігі мен разрядтылығы  айқындайды.

 Жұмыс барысында процессор  нақты бөлінген уақыт бірлігінде, яғни бір уақыт аралығында  – тактте белгілі операцияларды  орындайды. Бір тактіге неғұрлым  аз уақыт кетсе немесе процессордың  тактілік жиілігі жоғары болса,  ақпаратты өңдеу соғұрлым жылдам  болатыны анық.

 Процессордың тактілік  жиілігі мегагерцпен өлшенеді. 1МГц  тактілік жиілік процессордың  секундіна бір миллион қарапайым  операция орындауына парапа (эквивалентті). Pentium процессорларының тактілік  жиілігі қазір 600 МГц дейінге  жетеді. 

 Процессордың өңдеу  кезінде оған келіп түскен  деректерді сақтауға арналған  өзінің ішкі жад ұяшықтары  болады. Олар жад регистрлері  деп аталады. Процессордың жад  регистрлерінде бір байтты, екі  байттық немесе сегіз байттық  деректер орналасуы мүмкін. Бұл  бір байттық регистрі бар процессор  немесе оны тағы сегізразрядты  процессор деп атайды, бір тактіде  бір байттық деректі өңдей  алатынын білдіреді. Процессордың  разряды неғұрлым үлкен болса,  компьютер бір тактіде соғұрлым  көп ақпарат өңдей алады. Регистрлер  машинаның жоғары шапшаңдығын  қамтамасыз ету үшін қолданылады. 

 Ішкі жад. 

 Компьютердің ішкі  жады негіз болып табылады, өйткені  процессор тек сонымен ғана  тікелей жұмыс істейді. Процессорды  ақпаратпен қаматамсыз етіп, үнемі  жұмыс істейтін болғандықтан, оны  жедел жад деп те атайды.

 Ішкі жадта еске  сақтайтын (жадтайтын) құрылғының  екі түрі бар: тұрақты жадтайтын  құрылғы (ТЖҚ) және жедел жадтайтын  құрылғы (ЖЖҚ).

 ТЖҚ тұрақты программалық  және анықтамалық ақпаратты сақтау  үшін қолданылады. 

 ЖЖҚ ақпаратты (программалар  мен деректерді) уақытша жазуға, сақтауға және есебін алуға  арналған. Компьютерді өшіргенде  жедел жадтағының ішіндегісі  де өшеді. 

 Компьютердің ішкі  жады реттелген электрондық элменттердің  жиынтығынан тұрады. Әрбір элемент  екі тұрақты қалыптың бірінде  ғана бола алады. Яғни, ол екілік  разряд болып табылады немесе  басқаша айтқанда бір бит ақпарат  сақтай алады. 

 Компьютердің ішкі  жадының әр байтының өз нөмірі  болады. 

 Байттар жағдайларға  байланысты екіден, төрттен, сегізден  бірігіп, ұяшықтар деп аталатын  жад участкелерін құруы мүмкін. Мұнда кіргізілген байттардың  біріншісінің нөмірі ұяшықтың  да нөмірі болады. Мысалы, егер  ұяшық 3, 4, 5 нөмірлі байттардан  құрылған болса, онда ұяшықтың  нөмірі 3 болады. Ұяшықтың нөмірі  ұяшықтың адресі деп аталады. 

 

 Сыртқы жад. 

 Сыртқы жад ДК-нің  сыртқы құрылғыларына жатады  және қашан болса да, қандай  болса да міндеттерді шешуге  қажет болуы мүмкін кез келген  ақпаратты ұзақ уақыт сақтау  үшін қолданылады. 

 Сыртқы жад есте  сақтайтын құрылғылардың әр алуан  түрлерінен тұрады, бірақ неғұрлым  кең тараған, негізінде кез  келген компьютерде болатын түрлері  – қатқыл (ҚМДЖ немесе НДД)  және иілгіш (ИМДЖ) магниттік дискілерде, магниттік таспаларда (стримерлер), оптикалық дискілерде (CD-ROM – Compact Disc Read Onli Memory – тек оқитын ғана  жады бар компакт-диск) және магнитті-оптикалық  дискілерді жинақтауыштар болып  табылады.

 Бұл жинақтауыштардың  қызметі – ақпараттың үлкен  көлемін сақтау, сақтаулы ақпаратты  сұрау бойынша жедел жадтайтын  құрылғыға жазу және басып  шығарып беру. 

 Ішкі жадта деректер  мен программалар байттар менесе  байттар тобы түрінде ұяшықтарда  орналасады. 

 Сыртқы жад құрылғысында  сақталатын ақпарат көлемі үлкен  болғандықтан, байттық әдіс қолайсыз. Біріншіден, көлемі тым үлкен.  Екіншіден, пайдаланушылар үшін  қиындық тудыратындығында. Процессормен  жұмыс істейтін ішкі жадтан  айырмашылығы – адамның сыртқы  жад құрылғысымен тікелей жұмыс  істеуіне тура келеді. 

 Бұл проблемаларды  шешу үшін сақтау құрылғыларының  түріне, тасушының типіне, оның көлеміне, жазу және есепке алу жылдамдығына  қатыссыз ақпарат сақтаудың арнайы  пішіні ойлап табылды. Ақпарат  тасушыға аты бар белгілі үлестер  түрінде жазылады. Мұндай құрылым  файлдық, ал үлестер файлдар  деп аталады. 

 Файлдарды орналастырудың  үш варианты мүмкін: бірдеңгейлік, көпдеңгейлік және кестелік.

 Бірдеңгейлік схема  жағдайында файлдар бірінен кейін  бірі сызықты орналасады. Файлдарды  іздеу, аты бойынша барлық файлдарды  ретімен қарап шығу арқылы  жүргізіледі. 

 Кестелік сақтау жағдайында  жолдар мен бағндар нөмірлері  олардың қиылысқан жеріндегі  файлдың координаттары болып  табылады.

 Көпдеңгейлік жүйеде  файлды іздеу «толық аты» деп  аталатын файлдардың аты бойынша  жүргізіледі. 

 Жүйелік шина.

 Процессор мен жадты  ақпараттық кеңарна немесе ішінде  басқа шиналар: деректер беру  кеңарнасы мен адрес беру кеңарнасы  бар шина жалғастырады. Олардың  әрқайсысы сегіз, он алты немесе отых екі сымнан тұратын жинақ болып табылады. Бұған байланысты оларды: сегіз, он алты немесе отыз екі разрядты шина деп атайды.

 

 Деректер шинасы мен  адрестер шинасынан басқа жүйелік  шинаға машинаның барлық блоктарына  нұсқаулар беруге арналған командалар  шинасы мен электрқоректену жүйесіне  ДК блоктарын қосуға арналған  қоректендіру шинасы кіреді.

 Жүйелік шина ақпарат  берудің үш бағытын қамтамасыз  етеді: 

1) микропроцессор мен  негізгі жад арасында;

2) микропроцессор мен  сыртқы құрылғылардың енгізу-шығару  портттары арасында;

3) негізгі жад пен сыртқы  құрылғылардың енгізу-шығару порттары  арасында.

 Барлық блоктар, олардың  енгізу-шығару порттары шинаға  ағытпалар арқылы тікелей немесе  контроллер (адаптерлер) арқылы қосылады. Микропроцессор жүйелік шинаны  не тікелей, не жиі кездесетін  қосымша микросхема – басқарудың  негізгі сигналдарын қалыптастыратын  шина контроллері арқылы басқарады. 

 Сыртқы құрылғылар.

 ДК-нің сыртқы құрылғылары  машинаның қоршаған ортамен пайдаланушыларымен, басқару объектілерімен және  басқа ЭЕМ-дермен қарым-қатынасын  қамтамасыз етеді. Сыртқы құрылғылар  әр алуан, олар бір қатар  белгілері бойынша жіктелуі мүмкін.

 Мысал, міндеті бойынша  сыртқы құрылғылардың келесі  түрлерін ерекшелеуге болады:

 § сыртқы жадтайтын  (есте сақтаушы) құрылғылар немесе  ДК-нің сыртқы жады;

 § пайдаланушының диалогтік  құралдары; 

 § ақпарат енгізу  құрылғылары; 

 § ақпарат шығару  құрылғылары; 

 § байланыс және  телекоммуникация құралдары. 

 Пайдаланушының диалогтік  құралдарының құрамына бейнемониторлар  (дисрлей) – ДК-ге енгізілетін  және одан шығарылатын ақпаратты  бейнелеу құрылғысы, сирегірек  пульттік басу машиналары (пернетақтасы  бар принтерлер) және сөздік ақпарат  енгізу-шығару құрылғылары кіреді.

 Сөздік енгізу-шығару  құрылғылары жылдам дамушы мультимедиа  құралдарына жатады.

 Сөздік енгізу құрылғылары,  бұл – мысалы, адам айтатын  әріптер мен сөздерді тануға  және оларды кодтауға мүмкіндік  еберетін күрделі программалық  жасауы бар түрлі микрофондық  акустикалық жүйелер, «дыбыстық  маустар».

 Сөздік шығару құрылғылары  – бұл компьютерге қосылған  дауыс зорайтқыштар (динамиктер) немесе  дыбыстық колонкалар арқылы ойнатылатын,  цифрлық кодтарды әріптер мен  сөздерге айналдыруды орындайтын  түрлі дыбыс синтезаторлары.

 Ақпарат енгізу құрылғыларына  төмендегілер жатады:

 § пернетақта – сандық, мәтіндік және басқарушы ақпараттарды  ДК-ге қолмен енгізуге арналған  құрылғы; 

 § графикалық – планшеттер  – графикалық ақпаратты, кескіндерді  арнайы нұсқағышты планшет бетімен  жылжытып қолмен енгізуге құрылғы; 

 § сканерлер (оқитын  автоматтар) – қағаз тасушыларындағы  ақпаратты шығарып оқуға және  машина терген мәтіндерді, графиктерді,  суреттерді, сызбаларды ДК-ге енгізуге  арналған құрылғы; 

 § манипуляторлар (нұсқау  құрылғылары): джойстик (терте), маус, трекбол  (жиекқұрсаудағы шар), сәулелік (жарықтанған), қаламұш және т.б. – графикалық  ақпаратты дисплей экранына меңзердің  экран бетімен қозғалуын басқару,  кейіннен оның координаталын  кодтау және оларды ДК-ге енгізуге  арналған құрылғы; 

 § сенсорлық экрандар  – дисплейдің полиэкранынан ДК-ге  кескіннің жекелеген элементтерін, программаларды немесе командаларды  енгізуге арналған құрылғы. 

 Ақпарат шығару құрылғыларына  төмендегілер жатады:

 § принтерлер – ақпаратты  қағаз тасушыларға шығаруға арналған  басу құрылғысы; 

 § графиксалғыштар  (плоттерлер) – ДК-ден қағаз тасушыларға  графикалық ақпараттарды шығаруға  арналған;

 Байланыс және телекоммуникация  құрылғылары. ДК-ні байланыс арналарына, басқа ЭЕМ-дерге және есептеу  желілеріне қосуға арналған.

 Мультимедиа құралдары,  бұл адамға әр түрлі, өзі  үшін табиға орталарды: дыбысты,  бейнені, графиканы, мәтінді, анимацияны  және т.б. қолдана отырып, компьютермен  қарым-қатынас жасауға мүмкіндік  беретін программалық және аппараттық  құралдар кешені. 

 Қосымша құрылғылар.

 Жүйелік шинаға және  ДК-нің микропроцессорына микропроцессордың  функционалдық мүмкіндіктерін кеңейтетін  және жақсартатын, интегралдық  микросхемалары бар қосымша тақшалар: контроллері, енгізу-шығару сопроцессоры  және т.б. қосылуы мүмкін.

 Математикалық сопроцессор  жылжымалы үтірлі екілік сандармен,  екілік кодталған ондық сандармен  операцияларды жылдамдата орындау  үшін, тригонометриялық функцияларды  есептеу үшін қолданылады. 

 Жадқа тікелей қатынау  контроллері микропроцессорды магниттік  дискілердегі жинақтауыштарды тікелей  басқарудан босатады, бұл ДК-нің  тиімді шапшаңдығын айтарлықтай  арттырады. Бұл контроллер болмаса,  сыртқы және жедел жад арасында  дерек алмасу МП-нің регистрі  арқылы жүреді, ал ол бар болған  жағдайда, деректер МП-ның қатысуынсыз  тікелей беріледі.

 Енгізу-шығару сопроцессоры  микропроцессормен қатар жұмыс  істегендіктен, бірнеше сыртқы  құрылғылара (дисплей, принтер,  НДД, ИМДЖ және басқалары) қызмет  ету кезінде енгізу-шығару процедураларын  орындауды едәуір жылдамдатады.

 Өңдеу принциптері. 

 Компьютердің жұмыс  істеу принципін жалпы түрде  алғашқы рет 1946 жылы американдық  ғалым Джон Фон Нейман сипаттап  жазған.

 Программалық басқару  принципі деп аталатын жұмыс  істеудің бұл принципі мыналардан  тұрады:

 Ø енгізу құрылғыларының  көмегімен компьютердің ішкі  жадына программа жазылады;

 Ø процессор программаның  бастапқы нұсқаулары бар ішкі  жадтың ұяшықтарындағыны шығарып  оқиды; 

 Ø ол нұсқауларды  орындайды, олар:

 § деректермен операциялар  (арифметикалық немесе логикалық);

 § жадтан деректерді  оқу (арифметикалық немесе логикалық  операцияларды орындау үшін);

 § деректерді жадқа  жазу (арифметкилық немесе логикалық  операцияларды орындау нәтижесі);

 § жадқа енгізу құрылғысы  арқылы дерек енгізу;

 § шығару құрылғыларына  жадтан дерек шығару болуы  мүмкін.

 Ø Егер алдыңғы ұяшықта  жазылғанды орындау нәтижесінде  өту болса, онда тура алдыңғы  ұяшықтан кейін орналасқан немесе  басқа ұяшықтағына шығарып оқуға  ауысу. 

 Осылайшы процессор  нұсқаулар мен программаларды  автоматты түрде орындайды –  бұл программалық басқару принципі.

 

Краткое описание

Бұл ДК-нің орталық блогы, ол машинаның барлық блоктарының  жұмысын басқаруға және ақпаратпен арифметикалық және логикалық операциялар  орындауға арналған.

Микропроцессор немесе әдетте, оны процессор деп атайды, компьютердің миы болып табылады, процессордың негізгі бөліктері – арифметикалық-логикалық  құрылғы, басқару блогы, жад регистрлері.

Арифметикалық-логикалық  құрылғыда сандық және символдық  ақпараттармен арифметикалық және логикалық операциялар орындалады.