3 дәрiс ЭЕМ архитектурасы 1 ЭЕМ құрастыруының қағидалары

3 дәрiс ЭЕМ архитектурасы 1. ЭЕМ құрастыруының қағидалары 2. ДК құрылымдарының құрамы 3. ДК классификациясы

ЭЕМ құрастыруының қағидалары • • 2 Дәрiсте ақпараттық үдерiстердiң әр түрлері талқыланған: мәлiметтi жинау ақпаратпен алмасу мәлiметтi жинау ақпаратты сақтау ақпаратты өңдеу Мәлiметтi беру. Ақпаратты өңдеудің негiзгi құралы болып ЭЕМ табылады. Қызмет ету қағидалары және есептеу машиналарының архитектурасын толығырақ қарап шығамыз. ЭЕМ архитектурасы - бұл оның құрылымдық, схема техникалық және логикалық құрылымын қамтып көрсететiн ЭЕМ абстрактiлi ұсынысы.

• Мәліметті автоматты немесе автоматтандырылған өңдеуге арналған құрылымдардың жиынтығы есептеуіш техника деп атайды. • Өзара байланытырылған құрылымдардың нақты жиынтығын есептеуiш жүйе деп атайды • Көпшiлiк есептеуiш жүйелердiң орталық құрылымы болып электрондық есептеу машинасы немесе компьютер табылады (ЭЕМ ).

Компьютер - бұл нақты бағдарлама бойынша мәлiметтi енгiзу, сақтау және өңдеу операцияларын орындайтын және алған нәтижелердi адамның қабылдауына қолайлы формада шығаратын электрондық құрылғы. Бiз үлкен ЭЕМ немесе дербес компьютердi қарастырсақ та, олар бір қағидаға бойынша құрастырылатын болады. ЭЕМның құрастыруының негiзгi қағидалары 20 ғасырдың 40 -шы жылдарындағында американдық ғалым Джон фон Нейманмен сипатталған. Олардың бас компоненттерi болып келесілер табылады: 1. Процессор; 2. Енгiзу- шығару құрылғысы; 3. Есте сақтайтын құрылғы.

ЭЕМ құрамы БҚ - басқару құрылғысы АЛҚ - арифметика-логикалық құрылғы ЕСҚ - есте сақтайтын құрылғы ЕШҚ – енгiзу- шығару құрылғысы

• Қазiргi ДКтердiң архитектурасы магистралдық - модулдiк қағидаға негiзделген. Компьютер құрылымдардың арасындағы байланыс (жүйелiк магистраль) жүйелiк шина арқылы iске асады. • Қазiргi ЭЕМ-да ашық архитектураның қағидасы iске асырылған, ол қолданушының өзіне қажетті компьютер кескiнiн комплектілеуге және керек болса жаңғыртуына мүмкiндiк береді. • Компьютер кескiнi деп компьютерлердi құрайтын ЭЕМ компоненттерiнiң нақты жиынын атайды. Магистральге шеттегi құрылымының физикалық қосуы арнайы блок (басқа атаулар - адаптер, плата, карта) -контроллер арқылы iске асады. Аналық платада ол үшiн арнайы тiркеуiштер болады - слоттар. • Шеттегi құрылымның жұмысын бағдарламалық басқару драйвер бағдарламасы арқылы жүзеге асады, ол операциялық жүйенің компоненті болып есептеледі.

Магистралдық қағида бойынша жасалған компьютердiң құрылымының схемасы

• Мәлiметтер шинасы бойынша өңделетін мәлiмет берiледi • Мекенжайды шинасы бойынша - процессор айналған есте сақтау немесе сыртқы құрылғылардың мекен-жайлары. • Басқару шиналары бойынша басқарушы сигналдар беріледі (мысалы, құрылымның жұмысқа дайындық сигналы, құрылымның жұмыс бастауына сигнал және т. б. ). • Жүйелiк шина такты жиiлiкпен және дәрежелiкпен бейнеленедi. Сан бiр уақытта шина бойынша берiлетiн бит шинаның дәрежелiгi деп аталады. Такты жиiлiк 1 секундте деректердi беру бойынша қарапайым операциялардың санын мiнездейдi. Шинаның дәрежелiгi биттердегi, такты жиiлiк өлшенедi – мегагерцтерде өлшенеді

ДК негiзгi компоненттері

ДКдың сыртқы құрылғылары

• • Жүйелiк блокте компьютердің барлық негiзгi түйiндерi орналасады: Аналық плата; BIOS Процессор және жад; Жүйелiк шина; Дисководтар; Мультимедиа және коммуникациялық құрылымдар.

Аналық плата Компьютер жұмыс iстегенде барлық мәлiметтер аналық немесе жүйелiк платамен өңделеді. Аналық плата- бұл компьютердiң өңге компоненттерi қосылатын күрделi көп қабатты баспа платасы.

BIOS (Basic Input Output System) (BIOS ) енгiзу-шығарудың негiзгi жүйесi компьютер құрылымдардың арасындағы енгiзу-шығару, өзара әрекеттесуді ұйымдастыратын бағдарламалар жиынтығын өзіне қосады. BIOS аппаратты құрал, сонымен қатар операциялық жүйесiнiң программалық модулі болып қарастырылады. BIOS жүйесі компьютерде жүйелік платада орнатылған микросхема iске асырылған.

Процессор • Процессор, немесе, микропроцессор, компьютер деректерін өңдеудің орталық құрылымы болып табылады. Процессор микросхема сияқты көрiнедi және жедел жадпен аналық платада орналасады. Процессорлар бағдарламалардың жұмысы үшiн қажеттi есептеулерді орындайды.

• Компьютер жылдамдығы процессор жылдамдығына байланысты. Процессор жылдамдығы оның тактылық жиілігімен анықталады, оны мегагерцпен (МГц) немесе гигагерцпен (ГГц) өлшейді. 1 МГц секундына бір миллион тактыға тең, ал 1 ГГЦ — бір миллиардқа тең; 1 ГГц = 1000 МГц. Процессорлерді аналық платаға орналастырады, сондықтан олар компьютерлердің тек ішкі компоненттеріне жатады.

Жад Компьютердің жады деп бағдарламаларды, еңгізген ақпаратты, аралық нәтижелерді, шығатын деректерді сақтайтын құрылғылардың жиынтығын атайды. Жадтың классификациясы суретте көрсетілген:

• Ішкі жад микропроцессор өңдеу кезінде көлемі көп емес ақпаратты сақтауға арналған • Сыртқы жад үлкен көлемді ақпартаты ұзақ мерзімге сақтауға арналған, ол компьютердің қосылғаны немесе қосылмағанына байланысты емес. • Компьтерді өшірген кезде сақталмайтын жадты энергияға тәуелді деп атайды. Компьютерді өшірген кезде сақталатын жадты энергияға тәуелсіз деп атайды.

• ТСҚ - тұрақты есте сақтайтын құрал. ТСҚ ішіндегісі өндіруші зауытта орнатылады, кейін өзгертілмейді. Әдетте ТСҚ –ға компьютер құрылғыларын басқаратын функциялар жиынтығын қамтамасыз ететін бағдарламалар жазылады. • ЖСҚ - (RAM-Random Access Memory ) жедел есте сақтайтын құрал. ЖСҚ – да ақпаратқа кіру жедел жүзеге асады. Бұл жад күрделі электронды микросхемалардан құралған және компьютер корпусының ішінде орналасқан.

• Жоғары жылдамды кэш-жад компьютердің операцияларын орындау жылдамдығын өсіруге және микропроцессор мен RAM арасында деректермен алмасуға арналған. Кэш-жадтың екі түрі бар: процессор ішінде орналасатын ішкі және аналық платада орналасқан сыртқы. • Бейне жад монитор экранына алынатын бейнелерді сақтауға арналған. Бейне жад үлкен болған сайын компьютер соншалықты күрделі және сапалы суреттерді шығара алады.

• Мәліметке ретімен қол жеткізу құрылғылар деректерге ретімен қол жеткізуге мүмкіндік береді, жадтың қажетті блогын оқу үшін, алдыңғы блоктардан өту керек. Мәліметке ретімен қол жеткізу құрылғылар арасында келесілерді бөліп шығарады: 1. Магнит таспалы жинақтағыштар - магнит таспасынан мәлiметтердiң оқу құрылымы. 2. Перфокарталар - тығыз қағаздан карточкалар және перфоленталар –қағаз лентасы бар катушкалар, оларда ақпарат тесу (перфорация арқылы) арқылы кодталады.

• Еркін қол жеткізу жад құрылғылары еркін (произвольный) деректер банкісіне қол жеткізуге мүмкіндік береді • Қатты магнитті дискілердегі жинақтағыштар (винчестерлер, АҚМД) – алынбайтын қатты магнитті дискілер. Қазіргі винчестерлердің сыйымдылығы жүз мегабайттан бірнеше жүз гигабайтқа дейін. Қазіргі компьютерлерде бұл сыртқы жадтың негізгі түрі. • Солқылдақ магнит дискілердегі жинақтағыштар (флоппи-дисководтар, СМТЖ) – шағын алымалы магнит дискілерден (дискеттерден) ақпарат оқу немесе жазуға арналған құрылғылар. • Оптикалық дискілер (СD-ROM - Compact Disk Read Only Memory) - компакт-дискілерден оқуға арналған құрылғылар. Диаметрі 12 см мөлшерінде сыйымдылығы 700 Мб құрайды. Қазіргі уақытта DVD-ROM компакт-дискілердің форматы кеңінен тарала бастады, ол тасымалдаушының бұрыңғы мөлшерін сақтап 4, 3 Гб ақпарат сақтауға мүмкіндік береді.

• Тасымалды жинақтауыштар: деректер жазатын флэш-жад(compact flash) немесе жад карталарында тасымалдаушылар (memory stick). • Басқа жинақтауыштар: USB-дискілер — тікелей компьютердің USB-портына қосылады, өте ықшам, мөлшері мен формасы үшін оларды жиі «диск–қаламдар» деп атайды(pen drives или flash drives). Мегабайттың бiрнеше жүздiктерiне дейiн орналастырады.

Дыбыстық платалар Дыбыстық плата компьютерлік ойындарға және басқа қазіргі бағдарламаларға қажетті дыбыспен жұмыс істеу үшін компьютерге кеңейтілген мүмкіндіктер береді Видеоадаптерлер Бейнеадаптерлерде немесе графикалық адаптерлерде өзінің жедел жады болады, ол бейнелерді сақтауға қана пайдаланылады. Оларды бейнежад деп атайды (video RAM немесе VRAM). Қаншалықты бейнежадтың мөлшері көп, соншалықты комьютер бейнелер мен бейне роликтерді түсі анық, таза көрсетеді.

• Сонымен қатар жүйелік блок құрамына кіреді: • Қоректену блогы, ол желістің электр қоректенуін компюьтердің электрондық схемаларына берілетін төмен кернеулі тұрақты токка аударады; • ДК-дің қыздырылатын элементтерін суытуға арналған желдеткiштер.

Еңгізу-шығару құрылғылары Компьютер сыртқы ортамен перифериялық құрылғылар арқылы ақпаратпен алмасады, олар еңгізу және шығару құрылғыларына бөлінеді. Еңгізу құрылғылары ақпаратты машинаға түсінікті қалыпқа өзгертеді, содан кейін компьютер оны өңдеп, есте сақтай алады. Шығару құрылғылары машина бөлімінен ақпаратты адамға түсінікті бейнелерге ауыстырады.

Еңгізу құрылғыларына келесілер кіреді: • Клавиатура (keyboard) – ақпаратты қолмен еңгізуге арналған стандартты құрылым. • Манипуляторлар- пайдаланушы қолының қозғалыстарын компьютерге арналған басқарушы ақпаратқа ауыстыратын құрылғылар. Манипуляторлар арасында тышқан, трекбол, джойстикті айырып көрсетеді. • Дигитайзер – сызба, схема, жоспар және т. б. графикалық деректерді еңгізуге арналған құрылғы • Сканер – компьютерге графикалық бейнелерді еңгізуге арналған құрылғы.

Шығару құрылғыларына жатады: мониторлар, принтерлер, плоттерлер, дыбыс колонкалары. • Монитор (дисплей) графикалық ақпаратты шығарудың негізгі құрылғысы болып табылады. Экран диагоналіның мөлшері бойынша 14, 15, 17, 19 и 21 дюймдық мониторларға бөледі. Монитордың диагональ көлемі үлкен болған сайын бағасы да өседі. Түсі бойынша мониторлар монохромдық және түсті болады. Монитор экранындағы кез келген бейне пиксель деп аталатын әртүрлі түстермен жарқырайтын нүктелерден құралады (бұл атау PICture CELL – сурет элементі деген сөзден шыққан). Әрекет жасау қағидасы бойынша мониторлар электрондысәулелі трубкасы бар мониторларға (Catode Ray Tube - CRT) және сұйық кристалды мониторларға бөлінеді - (Liquid Crystal Display - LCD).

• Қағазда бейненің көшірмесін алу үшін принтерлер қолданылады, олар келесідей бөлінеді: – Бейнені алу тәсілі бойынша: литерлік, матрицалық, шапшынды (струйные), лазерлік және термиялық; – Бейнені қалыптастыру тәсілі бойынша: ретті, жолдық, беттік; – Басу тәсілі бойынша: екпінді, екпінсіз; – Түсі бойынша: ақ-қара, түсті.

• Плоттер (графоқұрылғыш) – бұл қағазда, калькада, пленкада және тағы басқа ұқсас материалдарда векторлық бейнелерді суреттеуге арналған құрылғы • Дыбыстық колонкалар – дыбыстық ақпаратты шығаруға арналған құрылғылар.

Коммуникациалық құрылғылар: • Модем — компьютерге деректермен алмасуға мүмкіндік беретін құрылғы (телефон немесе басқа кабельдық байланыс линиялары арқылы). • Желістік плата – оның көмегімен компьютер желіске қосылады және онымен өзара әрекеттеседі. • Порттар — бұл корпустың артқы немесе алдыңғы панелінде орналасқан ажыратқыш, оларға түрлі құрылғыларды қосады, әдетте кабель арқылы. Компьютер порттарының саны мен типына байланысты, оған қосыла алатын құрылғылардың саны мен типі байланысты.

Ретті, параллельді және универсалды порттарды ажыратады: • Ретті (COM – порттар) манипуляторлар, модем қосуға арналған, көлемі көп емес ақпаратты алыс ара қашыққа жеткізеді. • Параллельді (LPT - порттар) принтерлер, сканерлерді қосуға арналады және үлкен көлемді ақпаратты үлкен емес ара қашықтыққа жеткізеді.

• Ретті универсалдық порттарға (USB- Universal Serial Bus) түрлі құрылғыларды қосуға болады • Ethernet порттары телефон кабеліне арналған үлкен ажыратқыштарға ұқсайды және желістік платада орналасыдаы. Оларға сегізжелістік кабель қосылады (восьмижильный сетевой кабель «витая пара» )

ДК классификациясы • • Тағайындалуы бойынша классификация Үлкен электрондық-есептеу машиналар (IBM 360, IBM 370, IBM ES/9000, Cray 3, Cray 4, VAX-100, Hitachi, Fujitsu VP 2000 ); Шағын ЭЕМ; дербес компьютерлер

• • • Халықаралық сертификациялық стандарттарға сәйкес классификация: Көпшілікке арналған дербес компьютер (Consumer PC) іскерлік дербес компьютер (Office PC) портативті дербес компьютер (Mobile PC) Жұмыс станциясы (Work. Station) Көңіл көтеретін дербес компьютер (Entertaiment PC)

Специализация деңгейі бойынша классификация • универсалды; • мамандандырылған. Мөлшері бойынша классификация • Үстел үстіне қоюға арналған(desktop); • портативті (notebook); • қалталық (palmtop).