Локальды есептеу желісін құрастыруға қажетті компьютер таңдау

Мазмұны

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кіріспе

 

 

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

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

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

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

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

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

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

 

 

1Локальды есептеу желісіне қажетті компьютер таңдау

 

1.1 Компьютерлерді топтау әдістері

 

Қолданылуы бойынша  топталуы. Есептеу машиналарының  қолданылуы бойынша топталуы –  ертеден  келе жатқан топтау  әдістерінің  түрі. Бұл топтау болса компьютерлердің қалай қолдануына байланысты. Осы әдіске сәйкес компьтерлер үлкен ЭЕМ, шағын ЭЕМ, микро-ЭЕМ және дербес компьютерлер болып бөлінеді. Ал, дербес компьютерлер болса жұмысшы стансиясына, бұқаралық, сауықтандыру және портативтік болып бөлінеді.

Үлкен ЭЕМ. Мұндай компьютерлердің  жұмыс істеу жылдамдықтары өте  жоғары. Үлкен ЭЕМ ірі өндіріс  орындарында қолданылады. Шет елдерде  мұндай ЭЕМ  mainframe деп атайды.  Үлкен ЭЕМ есептеу орталықтарында қолданады. Мұндай есептеу орталықтары  болса,  бірнеше бөлімдер мен топтардан тұрады.

Орталық процессор –  ЭЕМ негізгі бөлігі. Мұнда негізгі  деген есептеулер жүргізіледі.

Бастапқы кездегі қолданған  ЭЕМ процессорлар болса, үлкен көлемді  алып тұратын. Ол тұрған бөлмеде айрықша  температуралық режимдерді реттеп отыруға тура келетін. Үлкен ЭЕМ орналасатын бөлмеде мөлшерден аспайтын ылғалдылық, шаң, тозаң, электромагнитті өрістерді де белгілі бір деңгейде ұстап тұру қажет.

Сол кездерде осындай  машиналардың үздіксіз жұмыс істеуіне көп септігін тигізетін топтардың  негізгілеріне жататын, ол жүйелі программалау тобы болатын. Бұл топтағы программалаушылар программа жазумен қатар машиналардың жұмыс істеуін де жетік білуі қажет болатын. Себебі, олардың жазған программалары негізінен сол машиналарды құрайтын қондырғылардың дұрыс жұмыс істеуіне септігін тигізетін.

Ал, қолданбалы программалау тобы болса, белгілі бір тапсырмаларға, мәліметтерге операциялар жасауға  арнайы программалар жазуға бағытталынады. Бұл топтағы программалаушылар  болса, ЭЕМ жұмыс істеуін білулері қажет емес.

Мәліметтерді дайындау тобы болса, тапсырылған мәліметтерді ЭЕМ енгізуге  дайындаумен айналысады.  

Электроны есептеу машинасын  жөндеуді арнайы құрылған техникалық жөндеу тобы іс жүзіне асырады. 

Мини– ЭЕМ. Үлкен ЭЕМ  айырмашылығы оның кішкентайлығында. Сондықтан болса керек, олардың жұмыс істеу жылдамдықтары да төмен. Мұндай машиналар, сол кезде, ғылыми институттарда, жоғарғы оқу орындарында жиі қолданылатын. 

Микро–ЭЕМ. Мұндай компьютерлер көптеген өндіріс орындарында, өндірістік лабораторияларда қолданылды. Микро-ЭЕМ  арнайы прграммалар жазылынып, соларды қолданылды.

Жеке (дербес) компьютерлер. Атынан белгілі  болғандай, мұндай компьютерлерді жеке адамдар, жеке жұмыс орындарында  қолданады. Жеке компьютерлердің мүмкіншіліктері  болса, өте жоғары. Шағын өндіріс орындары мен қатар өте үлкен мекемелер, әр қилы есеп-қисаптарды есептеулер мен қатар, өндірістерді ыңғайлы басқаруға да пайдаланды.

Жеке есептеу, басқару компьютерлері 1995 жылдан кейін, әсіресе, Интернеттің  дамуы, оларды  кең түрде қолдануға  ашық жол ашты. 

Жеке компьютерлер болса,  тез  арада, өздерінің төмен бағаларының  нәтижесінде  және тез жұмыс істеулеріне  байланысты жалпылама қолдана бастады. Сонымен қатар пайдаланушыларға өте қарапайым программаларды ұсынудың нәтижесінде, оларды іс жүзінде пайдалану әлде қайда оңайға түсетін болды.

Intel микропроцессорлардың жұмысқа  енгізілуі және де өте жылдам  шиналардың қолданулары, дербес  компьютерлердің мүмкіншіліктерін  арттыра түсті. 

Ендігі жерде ЭЕМ машиналарының  даму кезеңдеріне қысқаша шолу жасай  кетейік.

1.2  ЭЕМ буындары

 

Компьютердің бірінші  буыны – 1959 жылға шейін шығарылған электронды лампалық машиналар, жылдамдықтары ондаған мың а/с., разрядтылығы 31 – 34 бит, жедел жадыларының көлемі 1 – 4 кб, амалдардың жұмыс ырғағы қатал тізбекті, яғни, келесі орындалатын амал ағымдағы амалдың орындалуы толық біткеннен соң ғана басталады, енгізу/шығару амалдары орындалып тұрғанда орталық процессор тоқтап тұрады. Программа негізінен машиналық тілде қолмен жазылып орындалады. Жұмыс істеу режимі ашық болды, яғни, әрбір программалаушы басқару тетігінде өзі отырып программасын енгізіп жұмыс істетті. Негізінен сандық шамалармен байланысты есептер шығарылады, символдық шамаларды пайдалану жоқ болды. Стандартты программалар жасала бастады.

Сурет 1.

Компьютердің  екінші буыны – 1968 жылға шейін шығарылған транзисторлық компьютерлер, жылдамдықтары жүздеген мың а/с., разрядтылығы 31 – 48 бит, жедел жадыларының көлемі – 8 – 128 кб. Процессордың жұмысын үзу және оны өңдеу жүйесі пайда болды (ол негізінен енгізу/шығару амалдарын орындау кезінде іске қосылады). Алгоритмдік тілдерден машиналық тілге автоматты аударатын программалар – трансляторлар шықты, яғни, программа құру үшін деңгейлері жоғары программалау тілдері (Fortran. Algol. Cobol және басқалар) қолданылды, стандартты программалардың қоры үлкейді. Жабық жұмыс істеу режімі қолданылды, яғни, программалаушы тікелей машинамен жұмыс істемейтін болды, ол өзінің жо-ғары деңгейдегі программалау тілінде жазылған программасын ары қарай машинадан өткізетін қызмет көрсететін топқа тапсырды. Программалардың жұмыс істеуін бақылау және басқару үшін алғашқы мониторлық жүйелер пайда болды. Олардың өзінің тапсырмаларды басқару тілдері болған. Индексті арифметиканың шығуы, тікелей емес адрестеуді және динамикалық жадыны қолдану, символдық шамалармен жұмыс істеу мүмкіншілігінің пайда болуы осы буынның құрылымдық ерекшклігін айқында-ды.

 

Сурет 2.

 

Компьютердің үшінші буыны – 1970 жылдан бастап интегралды микросхемалар арқылы жасалынған компьюте-лер мен компьютерлер кешені, жылдамдықтары миллиондаған а/с., разрядтылығы 32 – 64 бит, жедел жадыларының көлемі 64 – 1024 кб. Дамыған үзу жүйесі бар, енгізу/шығару амалдарының орындалуы орталық процессордың жұмысымен параллель жүргізетін қосымша процессорлар (арналар) қолданылады. Бұрын программалар атқаратын көп жұмыстар, соның ішінде үзуді ұйымдастырумен өңдетулер аппарат арқылы жүзеге асатын болды. Компьютер-лердің сыртқы ортаны қабылдай және оған әсер ете алатын сенсорлық қондырымдары пайда бола бастады. Осы-лар компьютерді алдын ала енгізілген деректерді детерминді (бірмәнді) өңдейтін құрылғыдан сыртқы ортада туатын жағдайға қарай жұмыс істей алатын зерделі құрылғыларға айналдырылды. Жедел жадыны қорғау және динамикалық бөлу іске асты. Көптеген жоғары деңгейлі, солардың ішінде символдық есептерге (SNOBOL. LISP. REFAL сияқтылар) және логикалық есептерге (Prolog. Miranda сияқтылар) бағытталған программалау тілдері қолданылды, символдық есептер мен логикалық есептер үлесі көбейді. Программалардың жұмысын бастан аяқ басқаратын (сыртқы және ішкі ортадағы жағдайларға мақ-сатты жауап бере алатын) дамыған операциялық жүйелер жұмыс істеді. Осы буынның негізгі ерекшелік программа-лары төменнен жоғары қарай ұйқас болатындай мүмкіншіліктері өспелі компьютерлердің бірнеше модельднрінен тұратын машиналар кешенінің пайда болуы (мысалы, со-циялистік елдерде ЕС ЭВМ 1020 – 1050, ал АҚШ – та IBM 360 – 370 сияқты компьютерлердің бірыңғай жүйелері). Бұл компьютерлер арқылы жедел жадыны немесе сыртқы құрылғылардың өрісін ортақ етуге болатын есептеу жүйе-лерін жасауға мүмкіншілік туды. Бір уақытты бірнеше программа істей алатындай етіп орталық процессордың уақытын бөлшектейтін мультипрограмдық режім іске асырылды. Сонымен қатар, нақты уақыт масштабында жұмыс істей алатын программалар пайда бола бастады. Олар технологиялық процесстерді, ұшатын аппараттардың жә-не басқа күрделі құрылғылардың жұмыстарын басқаруға мүмкіндік берді.

 

Сурет 3.

Компьютердің  төртінші буыны – 1975 жылдан бастап үлкен немесе өте үлкен интегралды микросхемалар арқылы жасалынған көппроцессорлы суперкомпьютерлер мен микрокомпьютерлер (кейін оларды дербес компьютерлер деп атап кетті). Суперкомпьютерлердің жылдамдықтары жүз миллионға шейін (мысалы, Cray – 1 суперкомпьютері-нің жылдамдығы 100 млн а/с). Жалпы осы буындағы компьютерлер арқылы байланыс әдістері одан әрі дамып телефон, телеграф желілеріне қосылып компьютерлік глобальді (мысалы Интернет), корпоративтік және локальді желілер құрылды, өте үлкен деректер архиві жиналды, деректердің визуалды (бейнелік) түрдегі берілуі және өңделуі дамыды, нақты уақыт масштабында жұмыс істей алатын жүйелер кеңінен жүзеге асты.

Сурет 4.

Компьютердің  бесінші буыны – 1980 жылы Жапония жариялаған 5 жылдық жобадан басталады, онда компьютер-лік тілдің машиналық тілі ретінде логикалық программа-лау тілі PROLOG – ты аппаратты түрде жүзеге асырып, жасанды зерде (интеллект) жүйесін құру көзделді. Бұл жоба нәтижелі аяқталды, қазір өзінің жасанды зердесі бар, яғни, белгілі есептің берілгені бойынша оның шешуін табатын тұжырымдарды жасап және оны дәлелдей алатын, белгілі тақырыпқа өлең немесе музыка шығара алатын жә-не т.с.с интеллектуалды жұмыстарды өздігінен жасай алатын компьютерлер бар. Бірақ олар кең тарамаған, себебі олардың бағасы өте қымбат және олармен жұмыс істеу аса біліктілікті талап етеді.

Сурет 5.

Компьютердің  алтыншы буыны – өткен ғасырдың 90 – шы жылдарының ортасынан бастап қолға алына бастады. Ол жасанды нейрон желісіне, көпмәнді логика және кванттық есептеу теориясына негізделіп жасалынады. Бұл компьютерлердің дамыған жасанды зердесі болады: олардың өзін – өзі оқытатын қабілеті және өздігінен кейбір мәселені түсініп (образды танып), жобалап, оны шешу немесе жүзеге асыру үшін керекті программаны немесе құрылғыны құрастыра алатын мүмкіншілігі болады.

Сурет 6.

 

2Технологияны таңдау

2.1 Ethernet технологиясының стандарты

 

Локальді есептеу  желілерін құрастыру кезінде  олардың құрастыру технологияларн дұрыс таңдау желінің өнімді жұмыс істеуіне көп ықпалын тигізеді.

Ethernet технологиясы ЛЕЖ негізгі технологияларының қатарына жатады. Бұл технология 1970 жылдары Пало Альтода (PARC) Xerox корпорациясының ғылыми зерттеу орталығында дүниеге келді. Ethernet технологиясы  IEEE 802.3 спецификациясының негізін құрады.

Digital Equipment Corporation, Intel Corporation және Xerox Corporation компаниялары  бірігіп,  802.3 спецификациясымен  сәйкестендірілген (Version 2.0) спецификацияны  қабылдады. 

Ethernet – қазіргі  кезде ең кеңінен таралған локальді желілердің стандарты.

Физикалық орталарына сай IEEE 802.3 стандарты келесі түрлерге бөлінеді:  10Base-5, 10Base-2, 10Base-T, 10Base-F.

Ethernet  стандарттарының  барлық түрлерінде CSMA/CD әдісі қолданылады. Ethernet желісінде мәліметтерді тасымалдау ортасына кіру үшін тежеулерді анықтайтын (коллизий-carrier-sense-multiply-access with collision detection, CSMA/CD) және тасымалдаушыны тобымен анықтайтын әдіс қолданады.

CSMA/CD әдісі желідегі  барлық жұмысшы стансаларының  бір қалыпты, әрі тұрақты жұмыс істеуі үшін оның негізгі уақыт аралық пен қисындық қатынастарын анықтайды.

Шина арқылы бірінен кейін бірі тасымалданатын ақпараттар кадрларының арасы 9.6 мкс  болуы қажет. Мұндай үзіліс (іркіліс) түйіндерде орналасқан адаптерлердің бастапқа қалптарына келуіне мүмкіндік береді. Сонымен қатар, мұндай үзілістер бір стансаның толығымен мәліметтерді тасымалдау ортасын иемденуге жол бермейді.