Есептуіш техниканың қысқаша даму тарихы

          Есептуіш техниканың қысқаша даму тарихы

     Есептеу техникасының дамуы ерте кезден-ақ басталды. Кейбір мысалдар: XVII ғасырдың 40-жылдарында Б.Паскаль (1613-1662) сандарды қоса алатын механикалық құрылғы ойлап тапты. ХVIII ғасырда В.Лейбниц сандарды қоса және көбейте алатын құрылғы жасап шығарды. XIX ғасырда Ч.Бэббидж (1792-1871) механикалық машинаны программа арқылы басқару жүйесімен біріктірді. XX ғасырдың 30-жылдарының соңында Америкада қосу, азайту элементтері, электрондық жад, механикалық компонент енгізілген ЭЕМ құрастырылып шықты. 40-жылдардың соңғы кездерінде қазіргі кезде қолданылып жүрген ЭЕМ-дердің құрылу принципінің негізнде бірсыпыра машиналар дайындалды. Алғашқы ЭЕМ-ді құру және оның жұмыс істеуінің теориялық негіздерін 1946-1947 жылдары атақты математик, кибернетик Джон фон Нейман дайындап шықты. Мұнда өңделетін информация мен программасын сандық түрде дайындау, деректер мен программаны машинаның жадында орналастыру тәсілдері де қарастырылған. Осы кезге дейін дайындалған ЭЕМ-дер төрт буындық түрге бөлінеді.

     50-жылдардың басында  жарыққа шыға бастаған негізгі  өңдеу құралы – бірінші буын ЭЕМ-дерінің ішкі құрылымы элементтері жеке бөлшектерден дайындалған электрондық – логикалық схемаларға негізделген болатын. Бұл бөлшектердің негізгілері вакумдық электрондық шамдар еді. Мұндай компьютерлердің көлемдері үлкен, сенімділігі жоғары емес, тездік жылдамдықтары бір секунтта 5-6 мың қарапайым операция шамасынан аспайтын (екі санды қосу, көбейту не символдарды салыстыру сияқты бір әрекет қарапайым операция деп аталады да, оны орындайтын команда машиналық команда делінеді. Оның үстіне, мұндай машиналар үшін құрылатын программа машиналық командалардан тұратын да, программалау жұмысы көп еңбекті қажет еткізетін. Ал, ЭЕМ-нің өзі тек есептеу жұмыстарын жүргізу үшін пайдаланатын.)    

     Транзисторды ойлап шығаруға байланысты, 50-жылдардың соңғы кездерінде техникалық негіздері түгелдей алмастырылған, негізгі элементтері жартылай өткізгішті транзисторлардан тұратын екінші буын ЭЕМ-дері жарыққа шықты. Мұндай элементтер машинаның әрекет тездігін және машинаның сенімділігін елеулі түрде арттыруға мүмкіндік берді. Екінші буын машиналарының сырт аумағы, массасы, энергияны пайдалану шамасы көп төмендегендіктен, олардың өзіндік құны да бірінші буын машиналарына қарағанда көп төмендетілді. Оның үстіне, бұл ЭЕМ-дерде жоғарғы дегейлі (Алгол, Фортран, Бейсик, т.б) программалау тілдерінде операторлардан тұратын программалармен жұмыс істеу мүмкіндігі туды. (Өңдеу операторы – бірнеше, тіпті ондаған, жүздеген машиналық командалардан тұруы мүмкін программалық команда (әрекеттер тізбегінің негіздік бірлігі.)

     Алпысыншы жылдардың  екінші жартысында және жетпісінші жылдары ЭЕМ құрылымына одан әрі сапалы, күрделі өзгерістер енгізіліп, элементтік негізі жартылай өткізгішті интегралдық схема, үлкен интегралдық схема, аса үлкен интегралдық схема болатын үшінші, төртінші буын машиналар көптеп жасалына бастады. Мысалы, 80-жылдардың басында дайындалған төртінші ЭЕМ-да бір кристалында он мыңдаған-миллиондаған транзистор болатын микропроцессорлардан құрылды. 90-жылдары пайда болған соңғы төртінші буын ЭЕМ-дері білімді нәтижелі түрде өңдей алатын, параллель жұмыс істейтін ондаған микропроцессорлар жиынтығынан дайындалып шықты. ЭЕМ жұмысын күрделендіру одан әрі жалғасуда.

       Интегралдық схема – мүмкіндігі күрделі транзисторлық схемадай болатын, аумағы 1 шаршы см-ге де жетпейтін функционалдық блок.

       Интегралдық схеманы  пайдалану және ЭЕМ құрастыруды  автоматтандыру жылдамдығы 250-800 мың  операция/с болатын мини ЭЕМ  және микроЭЕМ көптеп шығаруға  мүмкіндік туғызды. Қазіргі кезде  пайдаланылып жүрген дербес компьютерлер  – IBM PC және оған үйлесімді әмбебап компьтерлер.

   Дербес компьютер архитектурасы. Жүйелік блок

       Дербес компьютерлер тұрмыстық, оқу жүйесіне арналған және кәсіби болып үш түрге бөлінеді. Тұрмыстық компьютерлер – компьютерлердің қарапаиым түрлері. Олардың жадтарының сыйымдылығы үлкен емес, орындайтын іс – әрекеттері де шамалы болатын.

        80-жылдардың  бас кезінен бастап 90-жылдардың  бас кезіне дейін оқу орындарында  информатика мен есептуіш техника  негіздері пәнін оқып үйрену  үшін жад көлемі 64, 128 Кбайт шамасындағы Корвет, УКНЦ, Ямаха МSX-1, Ямаха MSX-2, т.б оқулық компютерлер пайдаланылып келеді.

       Қазіргі кезде оқу орындары толық қамтамасыз етілген, жұмыс істеу мүмкіндігі жоғары және әрекет жылдамдығы үлкен дербес компьютерлер әмбебап не кәсіби дербес компьютерлер деп аталады. Мұндай машиналарды және олардың негізгі құрылысы процессорлады шығарумен алғаш рет дүние жүзінде Apple, IBM, Intel, т.б фиирмалар аиналысқан болатын.

       Пентиум сияқты кәсіби компьютерлер күрделі әр алуан матеметикалық, физикалық есептерді шешіп қана қоймай, логикалық операцияларды да орындай алады. Оның үстіне, олар экономикалық ғылымдарда, жоспарлауда, медицинада, биологияда, ауа райын болжауда, кітапхана жұмысын ұйымдастыруда және т.б салаларда ойдағыдай пайдаланып келеді.

       Дербес компьютердің  негізгі құрылғылары классикалық Нейман архитектурасына негізделген: жүйелік блок, пернетақта, монитор, принтер, магниттік дискіде жинақтауыш.

       Енгізу/шығару порттары компьтерді сыртқы баспа, модем сияқты құрылғыларымен жалғастыру үшін арналған. Порттар жалпы мақсаттық параллель және асинхронды тізбекті болып екі түрге бөлінеді. Олардың сәйкес түрде белгіленуі: LPT1 – LPT3, COM1 – COM3.

      Таймер – кәдімгі сағат рөлін атқаратын интегралдық сағат.

       Информацияны  жазу және сақтау компьютердің  жеке дискілерінде не қатты магниттік дискіде(винчестерде) орындалады. Жазу құрылғыларын дискіжетек не дискі жүргізуші деп, жинақты дискілерге жазатын не олардан оқитын құрылғыны CD–ROM деп атайды.

       Дербес компьютерлердің  құрамына тышқан да кіреді. Тышқан - көрсеткіші екі не үш түймешесі бар, компьютерге электр өткізгіш сым арқылы жалғастырылатын төртбұрышты кішкене пластмассалық қорап.

      Пернетақта арқылы компьютер жадына берілген түрлі программа

       Жад оларды және өңдеу кезіндегі аралық мәндер мен өңдеу нәтижесін уақытша сақтап тұрады.

       Жүйелік блок – процессор, жад, адаптер, жүйелік шина, таймер, қоректену блогы мен енгізу/шығару порттары орналастырылған компьютердің негізгі бөлімі. Олар орналастырылған тақшаны аналық тақша не жүйелік тақша деп атайды.

       Пернетақтаны енгізу құрылғысы деп, монитор мен принтерді шығару құрылғылары деп те атайды.

       Енгізу/шығару  құрылғылары мен процессор арасында  алмастырылатын информация алмасу  алдында адаптер деп аталадын осы құрылғылардың жұмысын үйлестіруші интрегалдық схемаға келіп түседі.

       Адаптерлердің  өздері қабылдаған ағымдық команданы не деректерді жазып қоятын ұяшықтары бар. Оларды порт регистрлері деп атайды.

      Адаптерлер процессор,  жад және басқа құрылғыларымен жүйелік шина не магистраль деп аталатын көп қабатты платаның ток өткізгіш желісі арқылы байланыстырлып қойылған. Байланыстыру шинаға дәнекерленіп қосылған порттар деп аталатын ажырытып қосқыштар арқылы орындалады.

       Шина үш өлшемді: адрестік шина, берілгендер  шинасы және басқару шинасы. Адрестік шина арқылы информация жазылатын ұяшықтың адресі жіберіледі. Берілгендер шинасы арқылы информация, ал басқару шинасы арқылы Информацияны жазу, Информацияны оқу сияқты түрлі командалар жіберіледі.

       Әдетте процессордың, адрестік шинаның және берілгендер  шинасының разрядтығы бірдей емес. Мысалы, 8088 IBM PC компьютерінің процессоры 16 разрядты, адрестік шинасы адрестік шинасы 20 разрядты, берілгендер шинасы 8 разрядты. Осы себепті процессор бір уақытта өңделетін берілгендердің 16 разрядтын алу үшін, ол жадқа екі рет айналым жасауы тиіс.

       Құрылғылардың  бір-бірімен байланыстыратын жүйелер  мен сигналдарды, пайдаланушы  адам мен компьютердің қарым-қатынасын,  техникалық өзара келісімдерді интерфейс деп атайды. Мысалы, адаптерлер, жүйелік шина және құрылғылардың әрекеттерін байланыстыру – интерфейстер.

       Компьютердің  ішкі/сыртқы құрылғыларының арасында  мәліметтерді алмастыру драйверлер деп аталатын арнайы программалар арқылы орындалады (driver – жүргізуші,басқарушы). Әр сыртқы құрылғының өз жұмысын басқаратын арнайы программасы (драйвері)бар.