Kompüter texnologiyasının tərkibi. Kompüter texnologiyasının əsas xüsusiyyətləri. Kompüter texnologiyasının inkişaf tarixi
Hesablama texnikası anlayışı hesablamalar və informasiyanın emalı proseslərinin mexanikləşdirilməsi və avtomatlaşdırılması üçün istifadə olunan texniki və riyazi vasitələrin, metod və texnikaların məcmusudur. Müasir hesablama texnikasının texniki vasitələrinin əsasını elektron kompüterlər (kompüterlər), giriş, çıxış, təqdimat və ötürmə qurğuları (skanerlər, printerlər, modemlər, monitorlar, plotterlər, klaviaturalar, maqnit lentləri və disklər və s.), noutbuklar, mikrokalkulyatorlar, elektron notebooklar və s.
Fərdi kompüter universal əlçatanlıq və universallıq tələblərinə cavab verən masaüstü və ya portativ tək istifadəçili mikrokompüterdir.
Fərdi kompüterin əsasını mikroprosessor təşkil edir. Mikroprosessor texnologiyasının və texnologiyasının inkişafı PC nəsillərinin dəyişməsini müəyyən etdi:
1-ci nəsil (1975 – 1980) – 8 bitlik MP əsasında;
2-ci nəsil (1981 – 1985) – 16 bitlik MP əsasında;
3-cü nəsil (1986 – 1992) – 32 bitlik MP əsasında;
4-cü nəsil (1993-cü ildən) – 64 bitlik MP əsasında.
Bu gün kompüter dünyası bir inqilab astanasındadır: yeni nəsil tranzistorlu və güclü CPU-lar mobil çiplər noutbukların, planşetlərin və smartfonların məhsuldarlığını böyük ölçüdə artıracaq.
10 və 12 nm ölçülü emal elementləri qarşıdakı ildə kompüter dünyasını tamamilə dəyişəcək: onların qalınlığı insan saçından 10 000 dəfə kiçikdir (100 000 nm), diametri isə silikon atomlarına yaxındır (0,3 nm).
Hazırda fərdi kompüterlər üçün mikroprosessorların əsas istehsalçıları:
Intel müasir prosessorların yaradılması və istehsalında qabaqcıldır. Bu gün bahalı kompüter bazarında ən populyar kompüterlər çoxnüvəli arxitekturaya əsaslanan prosessorlu fərdi kompüterlərdir. Intel Core.
2012-ci ilin aprelində Intel dördnüvəli Intel® Core™ prosessor ailəsinin 3-cü nəslini təqdim etdi. masa üstü sistemlər Tri-Gate 3D tranzistorlarından istifadə edən dünyanın ilk 22 nanometrlik çiplərini özündə əks etdirən peşəkar səviyyəli və mobil və nazik hamısı bir arada kompüterlər.
AMD (Advanced Micro Deviceed) Intel-in ən real rəqibidir. Bu yaxınlara qədər, əsasən ucuz kompüterlər və təkmilləşdirmələr üçün nəzərdə tutulmuş ucuz, lakin sürətli prosessorları ilə kompüter bazarında bir yer tuturdu.
1999-cu ildə Athlon prosessorunun, Thunderbird, Polamino, Thoroughbred, Barton prosessorlarının və 2003-cü ildən sonra K8 seriyalı prosessorlarının yaradılması ilə Intel ilə ciddi rəqabət aparmağa başladı. Bu gün hər iki şirkət demək olar ki, istənilən tələbkar istifadəçilərin ehtiyaclarını ödəyə bilən keyfiyyətli məhsul istehsal edir.
Hazırda fərdi kompüterlərin təxminən 85%-i bu prosessorlar əsasında istehsal olunur. Məqsədlərindən asılı olaraq, onları üç qrupa bölmək olar:
Kütləvi istehlak üçün nəzərdə tutulmuş və ən sadə əsas konfiqurasiyaya malik olan məişət;
Ümumi təyinatlı, elmi, texniki, iqtisadi və digər problemlərin həlli və kadr hazırlığı üçün nəzərdə tutulmuşdur. Bu sinif ən geniş yayılmışdır və bir qayda olaraq, qeyri-peşəkar istifadəçilər tərəfindən təqdim olunur;
Mürəkkəb məlumatları həll etmək üçün elmi sahədə istifadə olunan peşəkar və istehsal vəzifələri. Onlar yüksək texniki xüsusiyyətlərə malikdir və peşəkar istifadəçilər tərəfindən xidmət göstərilir.
Bundan əlavə, dizaynlarına görə kompüterlər aşağıdakılara bölünür:
LAPTOP kompüterləri (“noutbuk” kompüter). Noutbukda klaviatura və sistem bloku bir qutuda hazırlanır, yuxarıdan LCD displeyli qapaq ilə bağlanır. Əksər modellər texniki parametrlərində yaxşılığa doğru fərqlənmir və monoxrom displeylərə malikdir;
NONTBOOK (“noutbuklar”). Ən son modellər ümumi təyinatlı kompüterlərlə müqayisə edilə bilən kifayət qədər yüksək texniki parametrlərə malikdir ( Əsas prosessorlar i7-3612QM, 6144 Mb-a qədər video, sərt disklər – 600 GB-dan çox HDD və ya 256 GB-a qədər SSD;
ULTRABUK (İngilis dili Ultrabook) ultra nazik və yüngül noutbukdur, adi subnotebuklarla müqayisədə daha kiçik ölçülərə və çəkiyə malikdir, lakin eyni zamanda - tam hüquqlu noutbukun xarakterik xüsusiyyətlərinin əksəriyyətidir. Bu termin 2011-ci ildə, Intel Korporasiyası mobil kompüterlərin yeni sinfini - 2008-ci ildə buraxılmış konsept əsasında Intel və Apple konsepti olan ultrabukları təqdim etdikdən sonra geniş yayılmağa başladı. Apple noutbuku MacBook Air. Ultrabuklar adi noutbuklardan kiçikdir, lakin netbuklardan bir qədər böyükdür. Onlar 11-dən 13,3 düymədək kiçik maye kristal displeylə təchiz olunub, yığcamdır - qalınlığı 20 mm-ə qədər, çəkisi isə 2 kq-a qədərdir. Kiçik ölçülərinə görə, ultrabukların bir neçə xarici portu var və əksəriyyətində DVD sürücüsü yoxdur.
Netbuk, əsasən İnternetə daxil olmaq və ofis proqramları ilə işləmək üçün nəzərdə tutulmuş nisbətən aşağı performansa malik noutbukdur. 7-12 düymlük kiçik ekran diaqonalına, aşağı enerji istehlakına, yüngül çəkiyə və nisbətən aşağı qiymətə malikdir.
Müasir fərdi kompüterlərin iş prinsipi aşağıdakı alqoritmlə təsvir edilə bilər:
I. İnisiallaşdırma
Kompüteri işə saldıqdan, OS-ni və lazımi proqramı yüklədikdən sonra proqram sayğacına bu proqramın ilk əmrinin ünvanına bərabər ilkin dəyər verilir.
II. Komanda seçimi
CPU yaddaşdan əmr oxumaq əməliyyatını yerinə yetirir. Yaddaş xanasının ünvanı kimi proqram sayğacının məzmunu istifadə olunur.
III. Komandanı şərh edin və proqram sayğacını artırın
Oxunan yaddaş xanasının məzmunu CPU tərəfindən əmr kimi şərh edilir və əmr registrinə yerləşdirilir. İdarəetmə bloku əmri şərh etməyə başlayır. Komandanın birinci sözündən əməliyyat kodu sahəsinə əsasən, Kİ onun uzunluğunu müəyyən edir və lazım gələrsə, bütün əmr CPU tərəfindən oxunana qədər əlavə oxu əməliyyatlarını təşkil edir. Komandanın uzunluğu proqram sayğacının məzmununa əlavə edilir və əmr tam oxunduqdan sonra proqram sayğacında növbəti əmrin ünvanı yaradılır.
IV. Əmrin şifrəsinin açılması və əmrin icrası
Təlimatın ünvan sahələrindən istifadə etməklə idarəetmə bloku təlimatın yaddaşında operandların olub-olmadığını müəyyən edir. Əgər varsa, onda ünvan sahələrində göstərilən ünvanlama rejimləri əsasında operandların ünvanları hesablanır və operandların oxunması üçün yaddaş oxunması əməliyyatları yerinə yetirilir.
İdarəetmə bloku və ALU komandanın əməliyyat kodu sahəsində göstərilən əməliyyatı yerinə yetirir. Prosessorun bayraq registrində əməliyyatın xüsusiyyətləri saxlanılır.
V. Zəruri hallarda Nəzarətçi yerinə yetirir nəticənin yaddaşa yazılması əməliyyatı.
Sonuncu əmr "prosessoru dayandır" deyilsə, təsvir edilən əməliyyatlar ardıcıllığı yenidən yerinə yetirilir. Bu əməliyyatlar ardıcıllığı adlanır prosessor dövrü .
Xüsusi kompüterlərdə bu alqoritmin həyata keçirilməsi bir qədər fərqli ola bilər. Ancaq prinsipcə, hər hansı bir fon Neuman kompüterinin işləməsi oxşar alqoritmlə təsvir olunur və kifayət qədər sadə əməliyyatlar ardıcıllığıdır.
Kompüter üç əsas cihazdan ibarətdir: sistem bloku, klaviatura və displey . PC-nin funksionallığını genişləndirmək üçün periferik qurğular əlavə olaraq birləşdirilir: printer, skaner, manipulyatorlar Bu qurğular ya sistem blokunun arxa divarında yerləşən birləşdiricilər vasitəsilə kabellərdən istifadə etməklə sistem blokuna qoşulur, ya da birbaşa sistem blokuna daxil edilir. PC modul quruluşa malikdir. Bütün modullar sistem avtobusuna qoşulur.
Xarici cihazları idarə etmək üçün istifadə olunur nəzarətçilər (VU adapterləri) . MP-dən əmr aldıqdan sonra avtonom şəkildə işləyən nəzarətçi MP-ni xarici cihaza xidmət göstərmək üçün xüsusi funksiyaları yerinə yetirməkdən azad edir.
Qeyd etmək lazımdır ki, müasir MP-nin və ona xaric olan ayrı-ayrı qurğuların (əsas və xarici yaddaş, video sistemlər və s.) göstəricilərinin yüksəldilməsi problemin artmasına səbəb olmuşdur. bant bu cihazları birləşdirərkən sistem avtobusu. Bu problemi həll etmək üçün birbaşa MP avtobusuna qoşulan yerli avtobuslar hazırlanmışdır.
PC-də əsas cihazdır sistem vahidi . O, CPU, soprosessor, daimi və təsadüfi giriş yaddaşı, nəzarətçilər, maqnit disklər, enerji təchizatı və digər funksional modullar. PC konfiqurasiyası əlavə modulları birləşdirərək dəyişdirilə bilər. PC cihazlarının ardıcıl işləməsini təmin etmək ana plata bir çipset ehtiva edir, yəni. mikrosxemlər dəsti (çiplər).
Çipset lövhənin əsas imkanlarını müəyyənləşdirir:
· dəstəklənən CPU növləri;
· maksimum sistem avtobus tezliyi;
· cihazın kommutasiya məntiqi;
dəstəklənən növlər və maksimum ölçüəsas yaddaş;
· hər bir yaddaş növü ilə işləmə sürəti;
· sürətləndirilmiş qrafik portuna dəstək;
· disk interfeysinin növü və onun rejimləri;
· genişləndirmə yuvalarının maksimum sayı;
· PC monitorinqi.
Müasir fərdi kompüterin çipsetləri adətən iki çipdən ibarətdir: şimal körpüsü və ya mərkəzi cihazlara xidmət edən və əsas yaddaş, qrafik şin, sistem avtobusu və yaddaş avtobusu üçün nəzarətçiləri ehtiva edən yaddaş nəzarət qovşağı (Memory Controller Hub, MCH). cənub körpüsü.körpü (Cənub Körpüsü) və ya I/O Controller Hub (ICH), I/O cihazları və standart üçün nəzarətçiləri ehtiva edir periferik cihazlar.
Kompüterin funksional diaqramı - Təyinatına görə kompüter - Bu məlumatla işləmək üçün universal bir cihazdır. Dizayn prinsiplərinə görə kompüter informasiya ilə işləyən insanın modelidir.
Şəxsi kompüter(PC) bir iş stansiyasına xidmət etmək üçün nəzərdə tutulmuş kompüterdir. Onun xüsusiyyətləri əsas kompüterlərdən fərqlənə bilər, lakin funksional olaraq oxşar əməliyyatları yerinə yetirmək qabiliyyətinə malikdir. İşləmə üsuluna görə masaüstü (masaüstü), portativ (noutbuk və notebook) və cib (palmtop) PC modelləri fərqləndirilir.
Aparat. Kompüter verilənlərlə işləmək üçün informasiya metodlarının hər üç sinfini (aparat, proqram təminatı və təbii) təmin etdiyi üçün kompüter sistemindən birlikdə işləyən aparat və proqram təminatından ibarət olan bir sistem kimi danışmaq adətdir. Kompüterin aparatını təşkil edən komponentlərə hardware deyilir. Onlar məlumatlarla bütün fiziki işləri yerinə yetirirlər: qeydiyyat, saxlama, daşınma və transformasiya, həm formada, həm də məzmunda, həm də onları təbii ilə qarşılıqlı əlaqə üçün əlverişli bir formada təqdim edirlər. məlumat üsullarışəxs.
Kompüterin aparatının məcmusuna onun aparat konfiqurasiyası deyilir.
Proqram təminatı. Proqramlar iki vəziyyətdə ola bilər: aktiv və passiv. Passiv vəziyyətdə proqram işləmir və məzmunu məlumat olan verilənlərə bənzəyir. Bu vəziyyətdə proqramın məzmunu kitabların oxunması və dəyişdirilməsi kimi digər proqramlar tərəfindən də “oxula” bilər. Ondan proqramın məqsədini və necə işlədiyini öyrənə bilərsiniz. Passiv vəziyyətdə proqramlar yaradılır, redaktə olunur, saxlanılır və nəql olunur. Proqramların yaradılması və redaktə edilməsi prosesi proqramlaşdırma adlanır.
Proqram aktiv vəziyyətdə olduqda, onun məlumatlarının məzmunu kompüter avadanlığının işlədiyi əmrlər kimi qəbul edilir. Onların işləmə qaydasını dəyişdirmək üçün bir proqramın icrasını dayandırmaq və fərqli əmrlər toplusunu ehtiva edən digərinin icrasına başlamaq kifayətdir.
Kompüterdə saxlanılan proqramlar toplusu onu təşkil edir proqram təminatı. Əməliyyat üçün hazırlanmış proqramlar toplusuna quraşdırılmış proqram təminatı deyilir. Bu və ya digər vaxtda işləyən proqramlar toplusu proqram konfiqurasiyası adlanır.
Kompüter cihazı.İstənilən kompüter (hətta ən böyüyü də) dörd hissədən ibarətdir:
- giriş cihazları
- informasiya emal cihazları
- saxlama cihazları
- məlumat çıxışı cihazları.
Struktur olaraq, bu hissələr bir kitab ölçüsündə birləşdirilə bilər və ya hər bir hissə bir neçə kifayət qədər həcmli cihazdan ibarət ola bilər.
Əsas PC hardware konfiqurasiyası. Fərdi kompüterin əsas aparat konfiqurasiyası kompüterlə işləməyə başlamaq üçün kifayət qədər minimum avadanlıq dəstidir. Zamanla, əsas konfiqurasiya anlayışı tədricən dəyişir.
Çox vaxt fərdi kompüter aşağıdakı qurğulardan ibarətdir:
- Sistem vahidi
- Ekran
- Klaviatura
Əlavə olaraq, məsələn, digər giriş və çıxış cihazları birləşdirilə bilər səs dinamikləri, printer, skaner...
Sistem vahidi- əsas blok kompüter sistemi. Bu, daxili hesab edilən cihazları ehtiva edir. Sistem blokuna xaricdən qoşulmuş qurğular xarici hesab olunur. Periferik avadanlıq termini xarici cihazlar üçün də istifadə olunur.
Ekran- simvolik və vizual reproduksiyası üçün cihaz qrafik məlumat. Çıxış cihazı kimi xidmət edir. Masaüstü kompüterlər üçün bu gün ən çox yayılmış monitorlar katod şüa borularına əsaslanan monitorlardır. Onlar qeyri-müəyyən şəkildə məişət televizorlarına bənzəyirlər.
Klaviatura- kompüterin işini idarə etmək və ona məlumat daxil etmək üçün nəzərdə tutulmuş klaviatura qurğusu. Məlumat hərf-rəqəm xarakterli məlumatlar şəklində daxil edilir.
Siçan- qrafik nəzarət cihazı.
Fərdi kompüterin daxili qurğuları.
Sistem blokunda yerləşən qurğular daxili hesab olunur. Onlardan bəziləri ön paneldə mövcuddur, bu da sürətli dəyişikliklər üçün əlverişlidir informasiya mediası, məsələn, disket maqnit diskləri. Bəzi cihazların bağlayıcıları arxa divarda yerləşir - onlar periferik avadanlıqları birləşdirmək üçün istifadə olunur. Bəzi sistem vahidi cihazlarına giriş təmin edilmir - normal işləmək üçün tələb olunmur.
CPU. Mikroprosessor fərdi kompüterin əsas çipidir. Bütün hesablamalar orada aparılır. Prosessorun əsas xarakteristikası saat tezliyidir (megahertz, MHz ilə ölçülür). Saat sürəti nə qədər yüksək olsa, prosessorun performansı bir o qədər yüksəkdir. Beləliklə, məsələn, 500 MHz takt tezliyində prosessor onu dəyişə bilər
500 milyon dəfə dövlət. Əksər əməliyyatlar üçün bir takt dövrü kifayət etmir, ona görə də prosessorun saniyədə yerinə yetirə biləcəyi əməliyyatların sayı təkcə takt sürətindən deyil, həm də əməliyyatların mürəkkəbliyindən asılıdır.
Prosessorun mövcudluğunu "doğuşdan bildiyi" yeganə cihaz RAM-dir - onunla birlikdə işləyir. Məlumatların və əmrlərin gəldiyi yer budur. Məlumatlar prosessor hüceyrələrinə (registrlər adlanır) kopyalanır və sonra təlimatların məzmununa uyğun olaraq çevrilir. Proqramlaşdırmanın əsasları haqqında fəsillərdə prosessorun RAM ilə necə qarşılıqlı əlaqədə olması barədə daha dolğun təsəvvür əldə edəcəksiniz.
RAM. RAM, kompüter işə salındıqda rəqəmli məlumatları və əmrləri saxlayan geniş hüceyrələr massivi kimi düşünülə bilər. RAM miqdarı milyonlarla baytla ölçülür - meqabayt (MB).
Prosessor istənilən RAM hüceyrəsinə (bayt) daxil ola bilər, çünki onun unikal ədədi ünvanı var. Bitin ünvanı olmadığı üçün prosessor fərdi RAM bitinə daxil ola bilmir. Eyni zamanda, prosessor istənilən bitin vəziyyətini dəyişə bilər, lakin bunun üçün bir neçə hərəkət tələb olunur.
Ana plata. Ana plata fərdi kompüterin ən böyük dövrə lövhəsidir. Bu, prosessoru RAM ilə birləşdirən magistral yolları ehtiva edir - sözdə avtobuslar. Prosessorun yaddaş xanalarından məlumatları köçürdüyü məlumat şini, xüsusi yaddaş hüceyrələrinə qoşulduğu ünvan şini və prosessorun proqramlardan əmrləri qəbul etdiyi bir əmr şini var. Kompüterin bütün digər daxili cihazları da anakart avtobuslarına qoşulur. Anakartın işləməsi mikroprosessor çipset - sözdə çipset tərəfindən idarə olunur.
Video adapter. Video adapter ana platadakı bağlayıcılardan birində quraşdırılmış daxili cihazdır. İlk fərdi kompüterlərdə video adapterlər yox idi. Bunun əvəzinə RAM-da video məlumatların saxlanması üçün kiçik bir sahə ayrıldı. Xüsusi çip (video nəzarətçi) video yaddaş hüceyrələrindən məlumatları oxuyur və onlara uyğun olaraq monitoru idarə edirdi.
Kompüterlərin qrafik imkanları təkmilləşdikcə video yaddaş sahəsi əsas operativ yaddaşdan ayrıldı və video nəzarətçi ilə birlikdə ayrıca qurğuya ayrıldı ki, bu da video adapter adlanırdı. Müasir video adapterlərin öz hesablama prosessoru (video prosessoru) var ki, bu da mürəkkəb təsvirlərin qurulması zamanı əsas prosessorun yükünü azaltmışdır. Video prosessor düz ekran üzərində qurularkən xüsusilə mühüm rol oynayır. 3D şəkillər. Belə əməliyyatlar zamanı o, xüsusilə çoxlu sayda riyazi hesablamalar aparmalıdır.
Bəzi anakart modellərində video adapterin funksiyaları çipset çipləri tərəfindən yerinə yetirilir - bu halda video adapterin inteqrasiya olunduğunu söyləyirlər. ana plata. Video adapter ayrıca bir cihaz kimi hazırlanırsa, ona video kart deyilir. Video kartın konnektoru arxa divarda yerləşir. Ona monitor qoşulub.
Səs adapteri. IBM PC kompüterləri üçün əvvəlcə səslə işləmək təmin edilməmişdir. Mövcud olduğu ilk on il ərzində bu platformanın kompüterləri ofis avadanlığı hesab olunurdu və səs cihazları olmadan işləyirdi. Hazırda audio alətlər standart sayılır. Bunu etmək üçün ana plata Səs adapteri quraşdırılıb. O, anakart çipsetinə inteqrasiya oluna bilər və ya səs kartı adlanan ayrıca plug-in kart kimi həyata keçirilə bilər.
Səs kartı konnektorları kompüterin arxa divarında yerləşir. Səsi səsləndirmək üçün onlara dinamiklər və ya qulaqlıqlar qoşulur. Ayrı bir konnektor mikrofonu birləşdirmək üçün nəzərdə tutulub. iştirakı ilə xüsusi proqram bu səs yazmağa imkan verir. Xarici səsyazma və ya səsi bərpa edən avadanlıqlara (maqnitofonlar, gücləndiricilər və s.) qoşulmaq üçün birləşdirici (xətt çıxışı) da mövcuddur.
HDD. Güc söndürüldükdə kompüterin RAM-ı təmizləndiyi üçün məlumat və proqramları uzun müddət saxlamaq üçün cihaz lazımdır. Hal-hazırda bu məqsədlər üçün sözdə sabit disklərdən geniş istifadə olunur.
Əməliyyat prinsipi sərt disk qeyd başlığının yaxınlığında maqnit sahəsindəki dəyişiklikləri qeyd etməyə əsaslanır.
Əsas sərt parametr Disk tutumu gigabayt (milyardlarla bayt), GB ilə ölçülür. Müasir sabit diskin orta ölçüsü 80 - 160 GB təşkil edir və bu parametr durmadan artır.
Floppy sürücü. Uzaq kompüterlər arasında məlumatların daşınması üçün disketlər adlanan disklərdən istifadə olunur. Standart disketin (disket) nisbətən kiçik tutumu 1,44 MB təşkil edir. Müasir standartlara görə, bu, əksər məlumatların saxlanması və daşınması tapşırıqları üçün tamamilə qeyri-kafidir, lakin medianın aşağı qiyməti və yüksək əlçatanlıq disketləri ən çox yayılmış yaddaş daşıyıcısına çevirmişdir.
Floppy disklərdə saxlanılan məlumatları yazmaq və oxumaq üçün xüsusi qurğudan - disk sürücüsündən istifadə olunur. Sürücü qəbuledici çuxur sistem blokunun ön panelində yerləşir.
CD-ROM sürücüsü. Böyük həcmdə məlumatların daşınması üçün CD-ROM-lardan istifadə etmək rahatdır. Bu disklər yalnız əvvəllər yazılmış məlumatları oxuya bilər, onlara yazıla bilməz. Bir diskin tutumu təxminən 650-700 MB-dır.
CD-ROM sürücüləri CD-ləri oxumaq üçün istifadə olunur. CD-ROM sürücüsünün əsas parametri oxuma sürətidir. Bir neçə vahidlə ölçülür. 80-ci illərin ortalarında təsdiq edilmiş oxuma sürəti bir kimi götürülür. musiqi CD-ləri (audio CD) üçün. Müasir CD-ROM sürücüləri 40x - 52x oxuma sürətini təmin edir.
Əsas çatışmazlıq CD-ROM sürücüləri- disklərin yazılmasının qeyri-mümkünlüyü - müasir bir dəfə yazılan cihazlarda - CD-R-də aradan qaldırıldı. Çoxlu yazılara imkan verən CD-RW cihazları da var.
CD-lərdə məlumatların saxlanması prinsipi disketlər kimi maqnit deyil, optikdir.
Rabitə portları. Digər qurğularla, məsələn, printer, skaner, klaviatura, siçan və s. ilə əlaqə yaratmaq üçün kompüter sözdə portlarla təchiz edilmişdir. Port yalnız xarici avadanlığı birləşdirmək üçün birləşdirici deyil, baxmayaraq ki, bir port bir konnektorda bitir. Port yalnız bir birləşdiricidən daha mürəkkəb bir cihazdır, öz mikrosxemlərinə malikdir və proqram təminatı ilə idarə olunur.
Şəbəkə adapteri.Şəbəkə adapterləri kompüterlərin bir-biri ilə əlaqə qura bilməsi üçün lazımdır. Bu cihaz qonşu kompüterin şəbəkə adapteri əvvəlki hissəni özünə köçürənə qədər prosessorun məlumatın yeni hissəsini xarici porta göndərməməsini təmin edir. Bundan sonra prosessora məlumatların toplandığı və yenilərinin təqdim oluna biləcəyi barədə siqnal verilir. Transfer belə baş verir.
Şəbəkə adapteri qonşu adapterdən verilənlərin bir parçası olduğunu “öyrəndikdə”, onu özünə köçürür və sonra ona ünvanlanıb- ünvanlanmadığını yoxlayır. Əgər belədirsə, onları prosessora ötürür. Əgər belə deyilsə, o, onları növbəti qonşu kompüterin şəbəkə adapterinin onları götürəcəyi çıxış portuna qoyur. Məlumat alıcıya çatana qədər kompüterlər arasında belə hərəkət edir.
Şəbəkə adapterləri ana plataya quraşdırıla bilər, lakin daha çox şəbəkə kartları adlanan əlavə kartlar şəklində ayrıca quraşdırılır.
Elektron kompüterlər adətən bir sıra xüsusiyyətlərə görə təsnif edilir, xüsusən: funksionallıq və təşkili metoduna görə həll olunan vəzifələrin xarakteri hesablama prosesi, memarlıq xüsusiyyətləri və hesablama gücü ilə.
Funksionallıqdan və həll olunan vəzifələrin təbiətindən asılı olaraq aşağıdakılar fərqləndirilir:
Universal (ümumi təyinatlı) kompüterlər;
Problem yönümlü kompüterlər;
Xüsusi kompüterlər.
Əsas kompüterlər alqoritmlərin mürəkkəbliyi və işlənmiş məlumatların böyük həcmi ilə xarakterizə olunan müxtəlif mühəndislik və texniki problemlərin həlli üçün nəzərdə tutulmuşdur.
Problem yönümlü kompüterlər kiçik həcmli məlumatların qeydiyyatı, toplanması və emalı ilə bağlı daha dar bir sıra vəzifələri həll etmək üçün nəzərdə tutulmuşdur.
Xüsusi kompüterlər dar spektrli problemlərin həlli üçün istifadə olunur (texniki qurğular üçün idarəetmə funksiyalarını yerinə yetirən mikroprosessorlar və nəzarətçilər).
Hesablama prosesinin təşkili yolu ilə Kompüterlər bir prosessorlu və çoxprosessorlu, həmçinin ardıcıl və paralel bölünür.
Tək prosessorlu. Kompüterdə bir mərkəzi prosessor var və bütün hesablama əməliyyatları və giriş/çıxış qurğularını idarə etmək üçün əməliyyatlar bu prosessorda həyata keçirilir.
Çoxprosessor. Kompüter bir neçə prosessordan ibarətdir ki, onlar arasında hesablama prosesini təşkil etmək və məlumat daxiletmə/çıxış cihazlarını idarə etmək funksiyaları yenidən bölüşdürülür.
Ardıcıl. Onlar tək proqram rejimində işləyirlər, o zaman kompüter elə qurulub ki, o, yalnız bir proqramı yerinə yetirə bilsin və onun bütün resursları yalnız icra olunan proqramın maraqları üçün istifadə olunur.
Paralel. Onlar çoxproqram rejimində işləyirlər, o zaman kompüterdə bir neçə istifadəçi proqramı işləyir və resurslar bu proqramlar arasında bölüşdürülür, onların paralel icrası təmin edilir.
Memarlıq xüsusiyyətlərinə və hesablama gücünə əsasən onlar fərqlənir:
Bu meyara görə kompüterlərin təsnifatının sxemini nəzərdən keçirək (şək. 1).
Şəkil 1. Memarlıq xüsusiyyətlərinə görə kompüterlərin təsnifatı
və hesablama gücü.
Superkompüterlər- Bunlar sürət və performans baxımından ən güclü hesablama maşınlarıdır. Superkompüterlərə “Cray” və “IBM SP2” (ABŞ) daxildir. Onlar irimiqyaslı hesablama məsələlərini və modelləşdirməni həll etmək, aerodinamika, meteorologiya, yüksək enerji fizikasında mürəkkəb hesablamalar üçün istifadə olunur və maliyyə sektorunda da istifadə olunur.
Böyük maşınlar və ya əsas kadrlar. Meynfreymlər maliyyə sektorunda, müdafiə kompleksində istifadə olunur və idarə, ərazi və regional hesablama mərkəzlərinin işçi heyəti üçün istifadə olunur.
Orta kompüterlər mürəkkəb texnoloji istehsal proseslərinə nəzarət etmək üçün geniş istifadə olunur.
Mini kompüter nəzarət kompüter sistemləri və şəbəkə serverləri kimi istifadə üçün nəzərdə tutulmuşdur.
Mikrokompüter- Bunlar mərkəzi prosessor kimi mikroprosessordan istifadə edən kompüterlərdir. Bunlara quraşdırılmış mikrokompüterlər (müxtəlif avadanlıq, avadanlıq və ya qurğularda quraşdırılmış) və fərdi kompüterlər (FK) daxildir.
Fərdi kompüterlər. Son 20 ildə sürətlə inkişaf etmişdir. Fərdi kompüter (PC) bir iş stansiyasına xidmət etmək üçün nəzərdə tutulmuşdur və kiçik müəssisələrin və fərdi şəxslərin ehtiyaclarını ödəyə bilər. İnternetin yaranması ilə fərdi kompüterlərin populyarlığı əhəmiyyətli dərəcədə artdı, çünki fərdi kompüterdən istifadə edərək elmi, istinad, təhsil və əyləncə məlumatlarından istifadə edə bilərsiniz.
Fərdi kompüterlərə masa üstü və dizüstü kompüterlər daxildir. Portativ kompüterlərə Notebook (notebook və ya notebook) və cib fərdi kompüterləri (Personal Computers Handheld - Handheld PC, Personal Digital Assistants - PDA and Palmtop) daxildir.
Quraşdırılmış kompüterlər. Xüsusi funksiyaları yerinə yetirmək üçün müxtəlif cihazlarda, sistemlərdə və komplekslərdə istifadə olunan kompüterlər. Məsələn, avtomobil diaqnostikası.
1999-cu ildən etibarən fərdi kompüterləri təsnif etmək üçün beynəlxalq sertifikatlaşdırma standartı, PC99 spesifikasiyası istifadə olunur. Bu spesifikasiyaya görə fərdi kompüterlər aşağıdakı qruplara bölünür:
· kütləvi fərdi kompüterlər (İstehlakçı PC);
· iş kompüterləri (Office PC);
· portativ fərdi kompüterlər (Mobil PC);
· iş stansiyaları (WorkStation);
· əyləncə kompüterləri (Entertaiment PC).
Əksər kompüterlər kütləvi və standart (minimum tələb olunan) avadanlıq dəstini daxil edin. Bu dəstə daxildir: sistem bloku, displey, klaviatura, siçan. Lazım gələrsə, bu dəst istifadəçinin istəyi ilə asanlıqla digər cihazlarla, məsələn, printerlə əlavə edilə bilər.
Biznes kompüterləri minimum qrafika və səsin bərpası alətləri daxildir.
Noutbuk kompüterləri uzaqdan giriş rabitə vasitələrinin olması ilə fərqlənir.
İş stansiyaları məlumat saxlama qurğularının yaddaş tutumuna artan tələblərə cavab verir.
Əyləncə kompüterləri yüksək keyfiyyətli qrafika və səsin bərpasına diqqət yetirir.
By dizayn xüsusiyyətləri Kompüterlər aşağıdakılara bölünür:
· stasionar (iş masası, masaüstü);
portativ:
· portativ (noutbuk);
· noutbuklar;
· cib (Palmtop).
Tətbiqi kompüter texnologiyasını effektiv şəkildə öyrənmək üçün kompüter avadanlıqları və proqram təminatı haqqında aydın anlayışa malik olmaq son dərəcə vacibdir. Kompüter texnologiyasının tərkibi deyilir konfiqurasiya . Aparat və proqram təminatı Kompüter texnologiyası adətən ayrıca nəzərdən keçirilir. Buna görə də ayrı-ayrılıqda düşünürlər aparat konfiqurasiyası və onlar proqram təminatı konfiqurasiya Bu ayırma prinsipi kompüter elmləri üçün xüsusi əhəmiyyət kəsb edir, çünki çox vaxt eyni problemlərin həlli həm aparat, həm də proqram təminatı ilə təmin edilə bilər. Aparat və ya proqram təminatının seçilməsi meyarları performans və səmərəlilikdir. Məsələn, və ya mətn daxil edin mətn redaktoru, və ya skanerdən istifadə edin.
Fərdi kompüterin əsas aparat konfiqurasiyası
Fərdi kompüter universal texniki sistemdir. Onun konfiqurasiya (avadanlığın tərkibi) lazım olduqda çevik şəkildə dəyişdirilə bilər. Bununla belə, bir konsepsiya var əsas konfiqurasiya tipik hesab edilən, yəni. minimum avadanlıq dəsti. Kompüter adətən bu dəstlə gəlir. Əsas konfiqurasiya anlayışı fərqli ola bilər. Hazırda əsas konfiqurasiyada nəzərdən keçirilir aşağıdakı cihazlar(Şəkil 2.1.):
Onun hissələrinə nəzər salaq.
Əsasına texniki vasitələr fərdi kompüter daxildir:
- sistem vahidi;
- monitor (ekran);
- klaviatura.
Əlavə olaraq, kompüterinizə qoşula bilərsiniz, məsələn:
- Printer;
- siçan;
- skaner;
- modem (modulyator-demodulyator);
- plotter;
- joystick və s.
Sistem vahidi
Sistem bloku ən vacib komponentlərin quraşdırıldığı əsas vahiddir. Sistem vahidi (bax. Şəkil 2.2., 2.3.) kompüterin demək olar ki, bütün avadanlıqlarının yerləşdiyi haldır.
Sistem blokunun daxilində yerləşən qurğular çağırılır daxili, və ona xaricdən qoşulan qurğular deyilir xarici. Xarici əlavə cihazlar, həmçinin deyilir periferik.
Daxili təşkilat sistem vahidi:
· ana plata;
· HDD:
· disket sürücüsü;
· CD-ROM sürücüsü;
· video kart (video adapter);
· səs kartı;
· enerji bloku.
Sistemlər üzərində yerləşir ana plata:
· RAM;
· prosessor;
· ROM çipi və BIOS sistemi;
· avtobus interfeysləri və s.
Maqnit disklər, RAM-dan fərqli olaraq, məlumatın daimi saxlanması üçün nəzərdə tutulmuşdur.
Kompüterlərdə iki növ maqnit disk istifadə olunur:
· çıxarılmayan sabit disk (sərt disk);
· çıxarıla bilən, elastik disklər (disketlər).
Sərt disk işdə az və ya çox istifadə olunan məlumatların daimi saxlanması üçün nəzərdə tutulmuşdur: əməliyyat sistemi proqramları, proqramlaşdırma dillərindən kompilyatorlar, xidmət (xidmət) proqramları, istifadəçi tətbiqi proqramları, mətn sənədləri, verilənlər bazası faylları və s. Sərt disk giriş sürəti, tutumu və etibarlılığı baxımından disketlərdən əhəmiyyətli dərəcədə üstündür.
3. Kompüter texnologiyası 1
3.1 Kompüter texnologiyasının inkişaf tarixi 1
3.2 Kompüterlərin təsnifləşdirilməsi üsulları 3
3.3 Kompüter təsnifatının digər növləri 5
3.4 Hesablama sisteminin tərkibi 7
3.4.1 Aparat 7
3.4.2 Proqram təminatı 7
3.5 Tətbiqi proqram təminatının təsnifatı 9
3.6 Kommunal proqram təminatının təsnifatı 12
3.7 Kompüter sistemlərinin informasiya və riyazi təminatı konsepsiyası 13
3.8 Yekun 13
Kompyuter mühəndisliyi
Kompüter texnologiyasının inkişaf tarixi
Hesablama sistemi, kompüter
İşin mexanikləşdirilməsi və avtomatlaşdırılması üçün vasitə və üsulların tapılması texniki fənlərin əsas vəzifələrindən biridir. Məlumatlarla işin avtomatlaşdırılması öz xüsusiyyətlərinə və digər iş növlərinin avtomatlaşdırılmasından fərqlərinə malikdir. Bu sinif tapşırıqları üçün, əksəriyyəti elektron cihazlar olan xüsusi növ cihazlar istifadə olunur. Məlumatların avtomatik və ya avtomatlaşdırılmış işlənməsi üçün nəzərdə tutulmuş qurğular toplusu adlanır kompüter texnologiyası, Bir iş sahəsinə xidmət etmək üçün nəzərdə tutulmuş qarşılıqlı əlaqədə olan cihazların və proqramların xüsusi dəsti adlanır hesablama sistemi.Əksər hesablama sistemlərinin mərkəzi cihazıdır kompüter.
Kompüter verilənlərin yaradılması, saxlanması, işlənməsi və daşınmasını avtomatlaşdırmaq üçün nəzərdə tutulmuş elektron cihazdır.
Kompüter necə işləyir
Kompüteri bir cihaz kimi təyin edərkən biz müəyyənedici xüsusiyyəti göstərdik - elektron. Bununla belə, avtomatik hesablamalar həmişə elektron cihazlar tərəfindən aparılmırdı. Avtomatik hesablamalar apara bilən mexaniki qurğular da məlumdur.
Təhlil edilir erkən tarix kompüter texnologiyasında bəzi xarici tədqiqatçılar tez-tez mexaniki hesablama cihazını kompüterin qədim sələfi kimi adlandırırlar abak."Abakusdan" yanaşması dərin metodoloji yanlış təsəvvürü göstərir, çünki abakın avtomatik hesablamalar aparmaq xüsusiyyəti yoxdur, lakin kompüter üçün həlledicidir.
Əbək ən erkən mexaniki sayma cihazıdır, əvvəlcə ədədləri təmsil edən daşların yerləşdirildiyi yivləri olan gil lövhədir. Abakusun görünüşü eramızdan əvvəl dördüncü minilliyə aiddir. e. Mənşə yeri Asiya hesab olunur. Orta əsrlərdə Avropada abakusu qrafikli cədvəllər əvəz edirdi. Onlardan istifadə edərək hesablamalar çağırıldı xətləri hesablamaq, və 16-17-ci əsrlərdə Rusiyada bu gün də istifadə olunan daha inkişaf etmiş bir ixtira meydana çıxdı - Rus abakusu.
Eyni zamanda, biz avtomatik olaraq hesablamalar apara bilən başqa bir cihazla - saatla çox tanışıq. İş prinsipindən asılı olmayaraq bütün növ saatlar (qum saatı, su saatı, mexaniki, elektrik, elektron və s.) müəyyən fasilələrlə hərəkət və ya siqnal yaratmaq və nəticədə baş verən dəyişiklikləri qeyd etmək, yəni siqnalların avtomatik cəmlənməsini yerinə yetirmək qabiliyyətinə malikdir. və ya hərəkətlər. Bu prinsipi hətta yalnız qeyd cihazı olan günəş saatlarında da görmək olar (generator rolunu Yer-Günəş sistemi yerinə yetirir).
Mexanik saat, müəyyən edilmiş müntəzəm fasilələrlə avtomatik olaraq hərəkətləri yerinə yetirən cihazdan və bu hərəkətləri qeyd edən cihazdan ibarət cihazdır. İlk mexaniki saatların yarandığı yer məlum deyil. Ən erkən nümunələr 14-cü əsrə aiddir və monastırlara aiddir (qüllə saatı).
İstənilən müasir kompüterin qəlbində olduğu kimi elektron saat, yalan saat generatoru, kompüter sistemindəki bütün cihazları idarə etmək üçün istifadə olunan müntəzəm fasilələrlə elektrik siqnalları yaratmaq. Kompüterə nəzarət əslində cihazlar arasında siqnalların paylanmasını idarə etməkdən keçir. Belə nəzarət avtomatik olaraq həyata keçirilə bilər (bu halda biz danışırıq proqram nəzarəti) və ya əl ilə xarici idarəetmə vasitələri - düymələr, açarlar, keçidlər və s. (ilk modellərdə). Müasir kompüterlərdə xarici idarəetmə əsasən idarəetmə və məlumat daxiletmə qurğularının (klaviatura, siçan, joystik və s.) birləşdirildiyi xüsusi aparat-məntiqi interfeyslərdən istifadə etməklə avtomatlaşdırılır. Proqram nəzarətindən fərqli olaraq belə idarəetmə adlanır interaktiv.
Mexanik mənbələr
Mexanik saat əsasında dünyada əlavə əməliyyatı yerinə yetirən ilk avtomatik cihaz yaradılmışdır. 1623-cü ildə Tübingen Universitetinin (Almaniya) Şərq dilləri kafedrasının professoru Vilhelm Şikard tərəfindən hazırlanmışdır. Hal-hazırda çertyojlardan cihazın işlək modeli çıxarılıb və onun funksionallığı təsdiqlənib. İxtiraçı özü məktublarında maşını “cəm saatı” adlandırırdı.
1642-ci ildə fransız mexaniki Blez Paskal (1623-1662) daha yığcam əlavə edən cihaz hazırladı və bu, dünyada ilk kütləvi istehsal mexaniki kalkulyator oldu (əsasən Parisli sələmçilərin və pul dəyişdirənlərin ehtiyacları üçün). 1673-cü ildə alman riyaziyyatçısı və filosofu Q.V.Leybniz (1646-1717) toplama və çıxma əməliyyatlarını dəfələrlə təkrarlamaqla vurma və bölmə əməliyyatlarını yerinə yetirə bilən mexaniki kalkulyator yaratdı.
Maarifçilik dövrü kimi tanınan 18-ci əsrdə yeni, daha təkmil modellər meydana çıxdı, lakin hesablama əməliyyatlarına mexaniki nəzarət prinsipi dəyişməz qaldı. Hesablama əməliyyatlarının proqramlaşdırılması ideyası eyni saat sənayesindən gəldi. Qədim monastır qülləsi saatı müəyyən bir zamanda zənglər sisteminə qoşulmuş mexanizmi işə salmaq üçün qurulmuşdu. Belə proqramlaşdırma idi sərt - eyni əməliyyat eyni vaxtda edildi.
Delikli kağız lentdən istifadə edərək mexaniki cihazların çevik proqramlaşdırılması ideyası ilk dəfə 1804-cü ildə Jacquard toxuculuq dəzgahında həyata keçirildi, bundan sonra bu, yalnız bir addım idi. proqram nəzarəti hesablama əməliyyatları.
Bu addımı görkəmli ingilis riyaziyyatçısı və ixtiraçısı Çarlz Bebbic (1792-1871) özünün Analitik Mühərrikində atmışdır, təəssüf ki, ixtiraçı sağlığında heç vaxt tam şəkildə qurulmamış, lakin bizim dövrümüzdə onun çertyojlarına görə çoxaldılmışdır. ki, bu gün həqiqətən mövcud bir cihaz kimi Analitik Mühərrik haqqında danışmaq hüququmuz var. Analitik Mühərrikin xüsusi bir xüsusiyyəti onun ilk həyata keçirməsi idi məlumatın əmrlərə və verilənlərə bölünməsi prinsipi. Analitik mühərrikdə iki böyük bölmə var idi - "anbar" və "dəyirman". Məlumatlar dişli blokları quraşdıraraq "anbarın" mexaniki yaddaşına daxil edildi və sonra perforasiya edilmiş kartlardan daxil edilmiş əmrlərdən istifadə edərək (jakkard dəzgahında olduğu kimi) "dəyirmanda" emal edildi.
Çarlz Bebbic yaradıcılığının tədqiqatçıları, şübhəsiz ki, Analitik Mühərrik layihəsinin hazırlanmasında məşhur şair Lord Bayronun qızı qrafinya Oqusta Ada Lavleysin (1815-1852) xüsusi rolunu qeyd edirlər. Məhz o, hesablama əməliyyatlarının proqramlaşdırılması üçün perforasiya edilmiş kartlardan istifadə ideyası ilə çıxış etdi (1843). Xüsusilə, məktublarının birində o yazırdı: “Analitik Mühərrik cəbri naxışları toxucu dəzgahın çiçək və yarpaqları çoxaltdığı kimi toxuyur”. Ledi Ada haqlı olaraq dünyanın ilk proqramçısı adlandırıla bilər. Bu gün məşhur proqramlaşdırma dillərindən biri onun adını daşıyır.
Çarlz Babbecin ayrı-ayrılıqda nəzərdən keçirilməsi ideyası komandalar Və data qeyri-adi məhsuldar olduğu ortaya çıxdı. 20-ci əsrdə John von Neumann (1941) prinsiplərində işlənib hazırlanmışdır və bu gün hesablamada ayrıca hesablama prinsipi proqramlar Və dataçox vacibdir. Həm müasir kompüterlərin arxitekturasını tərtib edərkən, həm də kompüter proqramlarını tərtib edərkən nəzərə alınır.
Riyazi mənbələr
Müasir elektron kompüterin ilk mexaniki sələflərinin hansı obyektlərlə işlədiyini düşünsək, etiraf etməliyik ki, rəqəmlər ya zəncir və dayaq mexanizmlərinin xətti hərəkətləri şəklində, ya da dişli və qol mexanizmlərinin bucaq hərəkətləri şəklində təmsil olunurdu. . Hər iki halda bunlar cihazların ölçülərinə və onların işləmə sürətinə təsir edə bilməyən hərəkətlər idi. Yalnız hərəkətlərin qeydindən siqnalların qeydinə keçid ölçüləri əhəmiyyətli dərəcədə azaltmağa və performansı artırmağa imkan verdi. Lakin bu nailiyyətə gedən yolda daha bir neçə mühüm prinsip və konsepsiyanı tətbiq etmək lazım idi.
Leibniz ikili sistemi. Mexanik cihazlarda dişlilər kifayət qədər çox sabit ola bilər və, ən əsası fərqlidir müddəaları təşkil edir. Belə mövqelərin sayı ən azı dişli dişlərin sayına bərabərdir. Elektrik və elektron cihazlar haqqında danışırıq qeydiyyat haqqında deyil müddəaları struktur elementləri və qeydiyyat haqqında dövlətlər cihaz elementləri. Belə sabit və fərqləndirən Yalnız iki vəziyyət var: on - off; açıq - qapalı; yüklənmiş - boşaldılmış və s.. Buna görə də mexaniki kalkulyatorlarda istifadə olunan ənənəvi onluq sistem elektron hesablama cihazları üçün əlverişsizdir.
İstənilən rəqəmləri (təkcə rəqəmləri deyil) ikili rəqəmlərlə təmsil etmək imkanı ilk dəfə 1666-cı ildə Qotfrid Vilhelm Leybniz tərəfindən irəli sürülmüşdür. O, ikili say sisteminə fəlsəfi birlik anlayışını və əksliklərin mübarizəsini tədqiq edərkən gəlmişdir. Kainatı iki prinsipin (“qara” və “ağ”, kişi və qadın, yaxşı və şər) davamlı qarşılıqlı təsiri şəklində təsəvvür etmək və onun tədqiqində “saf” riyaziyyatın üsullarını tətbiq etmək cəhdi Leybnisi öyrənməyə sövq etdi. verilənlərin ikili təsvirinin xassələri. Demək lazımdır ki, Leybnits artıq hesablama qurğusunda ikili sistemin istifadəsinin mümkünlüyü haqqında düşünmüşdü, lakin mexaniki qurğular üçün buna ehtiyac olmadığı üçün o, öz kalkulyatorunda ikili sistemin prinsiplərindən istifadə etməmişdir (1673). .
George Boole'un riyazi məntiqi, Kompüter texnologiyaları tarixinin tədqiqatçıları Corc Bulin yaradıcılığından danışarkən, şübhəsiz ki, 19-cu əsrin birinci yarısının bu görkəmli ingilis aliminin özünü öyrətdiyini vurğulayırlar. Bəlkə də məhz “klassik” (o vaxt başa düşülən) təhsilin olmaması səbəbindən Corc Bule bir elm olaraq məntiqə inqilabi dəyişikliklər etdi.
O, təfəkkür qanunlarını öyrənərkən məntiqdə riyaziyə yaxın olan formal qeyd və qaydalar sistemini tətbiq etmişdir. Sonradan bu sistem məntiqi cəbr adlanır və ya Boolean cəbri. Bu sistemin qaydaları müxtəlif obyektlərə və onların qruplarına şamil edilir (dəstlər, müəllifin terminologiyasına görə). Sistemin əsas məqsədi, J. Boole tərəfindən təsəvvür edildiyi kimi, məntiqi ifadələri kodlaşdırmaq və məntiqi nəticələrin strukturlarını formaca riyazi düsturlara yaxın sadə ifadələrə endirmək idi. Məntiqi ifadənin formal qiymətləndirilməsinin nəticəsi iki məntiqi dəyərdən biridir: doğru və ya yalan.
Məntiqi cəbrin əhəmiyyəti uzun müddət diqqətdən kənarda qaldı, çünki onun texnika və metodlarında o dövrün elmi və texnologiyası üçün praktiki faydalar yox idi. Bununla belə, elektron əsasda kompüter texnologiyasının yaradılmasının fundamental imkanı yarandıqda, Boole tərəfindən tətbiq edilən əməliyyatlar çox faydalı oldu. Onlar əvvəlcə yalnız iki qurumla işləməyə yönəliblər: doğru Və yalan. Müasir kompüterlərdə yalnız iki siqnalla təmsil olunan ikili kodla işləmək üçün onların necə faydalı olduğunu başa düşmək çətin deyil: sıfır Və vahid.
Elektron kompüterlərin yaradılması üçün Corc Bulun bütün sistemi (nə də onun təklif etdiyi bütün məntiqi əməliyyatlar) deyil, dörd əsas əməliyyat istifadə edilmişdir: Və (kəsişmə), YA (Birlik), YOX (müraciət) və EKSKLÜZİV VƏ YA - müasir kompüterlərdə bütün növ prosessorların işinin əsasını təşkil edir.
düyü. 3.1. Məntiqi cəbrin əsas əməliyyatları
Kompüter avadanlıqlarının təsnifatı
1. Aparat
Hesablama sisteminin tərkibinə konfiqurasiya deyilir. Kompüter avadanlıqları və proqram təminatı adətən ayrıca nəzərdən keçirilir. Müvafiq olaraq, hesablama sistemlərinin aparat konfiqurasiyası və onların proqram təminatı konfiqurasiyası ayrıca nəzərdən keçirilir. Bu ayırma prinsipi kompüter elmləri üçün xüsusi əhəmiyyət kəsb edir, çünki çox vaxt eyni problemlərin həlli həm aparat, həm də proqram təminatı ilə təmin edilə bilər. Aparat və ya proqram təminatının seçilməsi meyarları performans və səmərəlilikdir. Ümumiyyətlə qəbul edilir ki, hardware həlləri orta hesabla daha bahalıdır, lakin həyata keçirilməsi proqram həlləri daha yüksək ixtisaslı kadrlar tələb edir.
TO aparat hesablama sistemlərinə aparat konfiqurasiyasını təşkil edən cihazlar və alətlər daxildir. Müasir kompüterlər və hesablama sistemləri blok-modul dizaynına malikdir - icra üçün zəruri olan aparat konfiqurasiyası spesifik növlər hazır bloklardan və bloklardan yığıla bilən iş.
Hesablama sisteminin əsas aparat komponentləri bunlardır: yaddaş, mərkəzi prosessor və periferik qurğular, onlar sistem avtobusu ilə bir-birinə bağlıdır (şək. 1.) Əsas yaddaş proqramları və verilənləri binar formada saxlamaq üçün nəzərdə tutulub və formada təşkil olunur. hər birinin özünəməxsus rəqəmsal ünvanı olan sıralı hüceyrələr massivi. Tipik olaraq, hüceyrə ölçüsü 1 baytdır. Əsas yaddaşda tipik əməliyyatlar: müəyyən bir ünvana malik hüceyrənin məzmununu oxumaq və yazmaq.
2. Mərkəzi prosessor
Mərkəzi emal bölməsi məlumatların emalı əməliyyatlarını yerinə yetirən və kompüterin periferik qurğularına nəzarət edən kompüterin mərkəzi bölməsidir. Mərkəzi prosessor daxildir:
İdarəetmə qurğusu - proqramın icrası prosesini təşkil edir və onun işləməsi zamanı kompüter sisteminin bütün qurğularının qarşılıqlı əlaqəsini əlaqələndirir;
Arifmetik-məntiqi vahid - verilənlər üzərində hesab və məntiqi əməliyyatları yerinə yetirir: toplama, çıxma, vurma, bölmə, müqayisə və s.;
Saxlama cihazı - edir daxili yaddaş registrlərdən ibarət prosessor, istifadə edildikdə prosessor hesablamalar aparır və aralıq nəticələri saxlayır; RAM ilə işi sürətləndirmək üçün keş yaddaş istifadə olunur, ona sonrakı əməliyyatlar üçün prosessor üçün lazım olan RAM-dan əmrlər və məlumatlar irəli çəkilir;
Saat generatoru - bütün kompüter qovşaqlarının işini sinxronlaşdıran elektrik impulsları yaradır.
Mərkəzi prosessor əsas dəyişənlərin və müvəqqəti nəticələrin - daxili registrlərin saxlanması üçün xüsusi xanalardan istifadə edərək verilənlərlə müxtəlif əməliyyatlar həyata keçirir. Registrlər iki növə bölünür (şəkil 2.):
Ümumi təyinatlı registrlər - əsas yerli dəyişənlərin və hesablamaların aralıq nəticələrinin müvəqqəti saxlanması üçün istifadə olunur, məlumat registrləri və göstərici registrləri daxildir; təmin etmək əsas funksiyasıdır sürətli giriş tez-tez istifadə olunan məlumatlara (adətən yaddaşa giriş olmadan).
İxtisaslaşdırılmış registrlər - prosessorun işinə nəzarət etmək üçün istifadə olunur, onlardan ən vacibləri bunlardır: göstərişlər registri, stek göstəricisi, bayraqlar reyestri və proqram vəziyyəti haqqında məlumatı ehtiva edən registr.
Proqramçı hər hansı obyektləri (məlumat və ya ünvanları) müvəqqəti saxlamaq və onlar üzərində lazımi əməliyyatları yerinə yetirmək üçün öz mülahizəsinə uyğun olaraq verilənlər registrlərindən istifadə edə bilər. Məlumat registrləri kimi indeks registrləri istənilən şəkildə istifadə edilə bilər; onların əsas məqsədi baza ünvanının əvvəlindən verilənlərin və təlimatların indekslərini və ya ofsetlərini saxlamaqdır (operandları yaddaşdan götürərkən). Əsas ünvan əsas registrlərdə ola bilər.
Seqment registrləri 16 bitlik operandlardan istifadə etməklə 20 bitlik ünvan sahəsinin ünvanlanmasını təmin edən prosessor arxitekturasının kritik elementidir. Əsas seqment registrləri: CS - kod seqmenti registri; DS - verilənlər seqmentinin reyestri; SS yığın seqment registridir, ES əlavə seqment registridir. Yaddaş seqmentlər vasitəsilə əldə edilir - fiziki ünvan sahəsinin hər hansı bir hissəsinə yerləşdirilən məntiqi birləşmələr. 16-ya bölünmüş (ən az əhəmiyyətli onaltılıq rəqəm olmadan) seqmentin başlanğıc ünvanı seqment registrlərindən birinə daxil edilir; bundan sonra göstərilən seqment ünvanından başlayaraq yaddaş bölməsinə giriş təmin edilir.
İstənilən yaddaş xanasının ünvanı iki sözdən ibarətdir, onlardan biri müvafiq seqmentin yaddaşında yerini, digəri isə bu seqment daxilində ofseti müəyyənləşdirir. Seqmentin ölçüsü onun ehtiva etdiyi məlumatların miqdarı ilə müəyyən edilir, lakin heç vaxt mümkün olan maksimum ofset dəyəri ilə müəyyən edilən 64 KB-dan çox ola bilməz. Təlimat seqmentinin seqment ünvanı CS registrində, ünvanlanmış bayta ofset isə IP təlimat göstərici registrində saxlanılır.
Şəkil 2. 32 bitlik prosessor registrləri
Proqramı yüklədikdən sonra proqramın birinci əmrinin ofseti İP-ə daxil edilir. Yaddaşdan oxuyan prosessor, İP məzmununu məhz bu təlimatın uzunluğuna qədər artırır (Intel prosessor təlimatlarının uzunluğu 1 ilə 6 bayt arasında ola bilər), nəticədə IP proqramın ikinci göstərişinə işarə edir. . Birinci əmri yerinə yetirdikdən sonra prosessor ikincini yaddaşdan oxuyur, yenidən IP dəyərini artırır. Nəticədə, İP həmişə növbəti əmrin ofsetini - icra olunandan sonrakı əmri ehtiva edir. Təsvir edilən alqoritm yalnız keçid təlimatları, alt proqram çağırışları və xidmətin dayandırılması yerinə yetirildikdə pozulur.
Məlumat seqmentinin seqment ünvanı DS registrində saxlanılır, ofset ümumi təyinatlı registrlərdən birində ola bilər. Əlavə seqment registrindən ES proqrama daxil edilməyən məlumat sahələrinə, məsələn, video bufer və ya sistem hüceyrələrinə daxil olmaq üçün istifadə olunur. Bununla belə, zəruri hallarda, proqram seqmentlərindən biri üçün konfiqurasiya edilə bilər. Məsələn, proqram böyük həcmdə verilənlərlə işləyirsə, siz onlar üçün iki seqment təqdim edə və onlardan birinə DS reyestri, digərinə isə ES reyestri vasitəsilə daxil ola bilərsiniz.
Yığın göstərici registrindən SP yığının yuxarı hissəsinə göstərici kimi istifadə olunur. Stek ixtiyari verilənlərin müvəqqəti saxlanması üçün proqram sahəsidir. Stackin rahatlığı ondadır ki, onun sahəsi dəfələrlə istifadə olunur və məlumatların stekdə saxlanması və oradan çıxarılması adlar göstərilmədən push və pop əmrlərindən istifadə etməklə həyata keçirilir. Yığın ənənəvi olaraq alt proqrama zəng etməzdən əvvəl proqram tərəfindən istifadə olunan registrlərin məzmununu saxlamaq üçün istifadə olunur ki, bu da öz növbəsində prosessor registrlərindən öz məqsədləri üçün istifadə edəcəkdir. Registrlərin orijinal məzmunu alt proqram qayıtdıqdan sonra yığından çıxarılır. Digər ümumi üsul tələb olunan parametrləri yığın vasitəsilə alt proqrama ötürməkdir. Alt proqram, parametrlərin stekdə hansı ardıcıllıqla yerləşdirildiyini bilərək, onları oradan götürə və icrası zamanı istifadə edə bilər.
Stackin fərqləndirici xüsusiyyəti onun içindəki məlumatların əldə edilməsinin unikal ardıcıllığıdır: istənilən vaxt yığında yalnız yuxarı element, yəni yığına sonuncu yüklənmiş element mövcuddur. Üst elementi yığından çıxarmaq növbəti elementi əlçatan edir. Stack elementləri stek üçün ayrılmış yaddaş sahəsində, stekin aşağı hissəsindən başlayaraq (maksimum ünvanında) ardıcıl olaraq azalan ünvanlarda yerləşir. Üst, əlçatan elementin ünvanı SP yığın göstərici registrində saxlanılır.
Xüsusi registrlər yalnız imtiyazlı rejimdə mövcuddur və əməliyyat sistemi tərəfindən istifadə olunur. Onlar müxtəlif keş bloklarına, əsas yaddaşa, giriş/çıxış qurğularına və hesablama sistemindəki digər qurğulara nəzarət edirlər.
Həm imtiyazlı, həm də istifadəçi rejimlərində əlçatan olan bir registr var. Bu, bayraq registri adlanan PSW (Program State Word) registridir. Bayraq registrində mərkəzi prosessor üçün lazım olan müxtəlif bitlər var, ən mühümləri müqayisələrdə və şərti sıçrayışlarda istifadə olunan şərt kodlarıdır.Onlar prosessorun arifmetik-məntiqi vahidinin hər bir dövründə qurulur və əvvəlki işin nəticəsinin vəziyyətini əks etdirir. əməliyyat. Bayraq reyestrinin məzmunu hesablama sisteminin növündən asılıdır və aşağıdakıları göstərən əlavə sahələri ehtiva edə bilər: maşın rejimi (məsələn, istifadəçi və ya imtiyazlı); iz biti (bu, ayıklama üçün istifadə olunur); prosessorun prioritet səviyyəsi; aktivləşdirmə statusunu kəsin. Bayraq registri adətən istifadəçi rejimində oxunur, lakin bəzi sahələr yalnız imtiyazlı rejimdə yazıla bilər (məsələn, rejimi göstərən bit).
Komanda göstəricisi registrində icra növbəsindəki növbəti əmrin ünvanı var. Yaddaşdan göstəriş seçildikdən sonra göstərişlər registrində düzəlişlər edilir və göstərici növbəti təlimata keçir. Təlimat göstəricisi proqramın icrasının gedişatına nəzarət edir, hər an yerinə yetiriləndən sonrakı təlimatın nisbi ünvanını göstərir. Reyestr proqram baxımından əlçatan deyil; İçindəki ünvan artımı cari təlimatın uzunluğunu nəzərə alaraq mikroprosessor tərəfindən həyata keçirilir. Atlamalar, fasilələr, alt proqramları çağırmaq və onlardan qayıtmaq üçün əmrlər göstəricinin məzmununu dəyişdirir və bununla da proqramda tələb olunan nöqtələrə keçidlər edir.
Təlimatların böyük əksəriyyətində akkumulyator registrindən istifadə olunur. Bu registrdən istifadə edən tez-tez istifadə olunan əmrlər qısaldılmış formata malikdir.
Məlumatı emal etmək üçün məlumat adətən yaddaş hüceyrələrindən əməliyyat yerinə yetirərək ümumi təyinatlı registrlərə ötürülür mərkəzi prosessor və nəticələrin əsas yaddaşa köçürülməsi. Proqramlar mərkəzi prosessor tərəfindən yerinə yetirilməli olan maşın təlimatlarının ardıcıllığı kimi saxlanılır. Hər bir əmr əməliyyat sahəsindən və operand sahələrindən - əməliyyatın yerinə yetirildiyi verilənlərdən ibarətdir. Maşın təlimatları toplusuna maşın dili deyilir. Proqramlar aşağıdakı kimi icra olunur. Proqram sayğacının göstərdiyi maşın təlimatı yaddaşdan oxunur və təlimat registrinə kopyalanır, burada deşifrə edilir və sonra icra edilir. Onun icrasından sonra proqram sayğacı növbəti əmrə işarə edir və s. Bu hərəkətlərə maşın dövrü deyilir.
Əksər mərkəzi prosessorlarda iki iş rejimi var: nüvə rejimi və prosessorun status sözündə (bayraq reyestri) bit ilə müəyyən edilən istifadəçi rejimi. Əgər prosessor nüvə rejimində işləyirsə, o, təlimatlar dəstindəki bütün təlimatları yerinə yetirə və aparatın bütün imkanlarından istifadə edə bilər. Əməliyyat sistemi kernel rejimində işləyir və bütün avadanlıqlara çıxışı təmin edir. İstifadəçi proqramları bir çox əmrləri yerinə yetirməyə imkan verən, lakin aparatın yalnız bir hissəsini təmin edən istifadəçi rejimində işləyir.
Əməliyyat sistemi ilə əlaqə yaratmaq üçün istifadəçi proqramı kernel rejiminə daxil olan və əməliyyat sisteminin funksiyalarını aktivləşdirən sistem çağırışı verməlidir. Trap (emulated interrupt) əmri prosessorun iş rejimini istifadəçidən nüvə rejiminə keçirir və idarəetməni əməliyyat sisteminə ötürür. İş başa çatdıqdan sonra idarəetmə istifadəçi proqramına, sistem çağırışından sonra əmrə qayıdır.
Kompüterlərdə, sistem çağırışlarının yerinə yetirilməsi üçün təlimatlara əlavə olaraq, sıfıra bölmə cəhdi və ya üzən nöqtə daşması kimi istisna hallar barədə xəbərdarlıq etmək üçün hardware tərəfindən çağırılan kəsmələr var. Bütün belə hallarda nəzarət əməliyyat sisteminə keçir və bundan sonra nə edəcəyinə qərar verməlidir. Bəzən bir səhv mesajı ilə proqramı dayandırmaq lazımdır, bəzən buna məhəl qoymamaq (məsələn, bir nömrə əhəmiyyətini itirirsə, onu sıfıra təyin etmək olar) və ya müəyyən növ şərtləri idarə etmək üçün idarəetməni proqramın özünə ötürə bilərsiniz.
Qurğuların mərkəzi prosessora nisbətən düzülüşünə əsasən daxili və xarici qurğular fərqləndirilir. Xarici, bir qayda olaraq, əksər giriş/çıxış cihazları (həmçinin periferik cihazlar adlanır) və uzunmüddətli məlumatların saxlanması üçün nəzərdə tutulmuş bəzi cihazlardır.
Fərdi qovşaqlar və bloklar arasında koordinasiya aparat interfeysləri adlanan keçid aparat-məntiqi qurğulardan istifadə etməklə həyata keçirilir. Hesablamada aparat interfeysləri üçün standartlara protokollar deyilir - onların işini digər cihazlarla uğurla əlaqələndirmək üçün cihaz tərtibatçıları tərəfindən təmin edilməli olan texniki şərtlər toplusu.
İstənilən hesablama sisteminin arxitekturasında mövcud olan çoxsaylı interfeysləri iki böyük qrupa bölmək olar: serial və paralel. Serial interfeys vasitəsilə məlumatlar ardıcıl olaraq, bit-bit və paralel interfeys vasitəsilə - eyni vaxtda bit qruplarında ötürülür. Bir mesajda iştirak edən bitlərin sayı interfeysin eni ilə müəyyən edilir; məsələn, səkkiz bitlik paralel interfeyslər dövr başına bir bayt (8 bit) ötürür.
Paralel interfeyslər adətən serial interfeyslərdən daha mürəkkəbdir, lakin daha yüksək performans təmin edir. Onlar məlumat ötürmə sürətinin vacib olduğu yerlərdə istifadə olunur: çap cihazlarını, qrafik daxiletmə cihazlarını, məlumatları xarici mediada qeyd etmək üçün cihazlar və s. Paralel interfeyslərin performansı saniyədə baytla ölçülür (bayt/s; KB/s; MB/s).
Qurğu serial interfeyslər daha asan; bir qayda olaraq, ötürücü və qəbuledici cihazların işini sinxronlaşdırmağa ehtiyac yoxdur (buna görə də onları tez-tez asinxron interfeyslər adlandırırlar), lakin onların ötürmə qabiliyyəti daha azdır və əmsal faydalı fəaliyyət aşağıda. Serial qurğular vasitəsilə məlumat mübadiləsi baytlarla deyil, bitlərlə həyata keçirildiyi üçün onların performansı saniyədə bitlə ölçülür (bps, Kbps, Mbps). Serial ötürmə sürəti vahidlərinin 8-ə mexaniki bölmə ilə paralel məlumat ötürmə sürəti vahidlərinə çevrilməsinin görünən sadəliyinə baxmayaraq, xidmət məlumatlarının mövcudluğuna görə düzgün olmadığı üçün belə bir çevirmə həyata keçirilmir. Son çarə olaraq, xidmət məlumatlarına uyğunlaşdırılaraq, bəzən seriyalı cihazların sürəti saniyədə simvol və ya saniyədə simvol (s/s) ilə ifadə edilir, lakin bu dəyər texniki deyil, istinad, istehlak xarakteri daşıyır.
Serial interfeyslər yavaş cihazları birləşdirmək üçün istifadə olunur (ən sadə aşağı keyfiyyətli çap cihazları: xarakter və siqnal məlumatlarının daxil edilməsi və çıxışı üçün cihazlar, idarəetmə sensorları, aşağı məhsuldar rabitə cihazları və s.) məlumat mübadiləsi müddətində əhəmiyyətli məhdudiyyətlər (rəqəmsal kameralar).
Kompüterin ikinci əsas komponenti yaddaşdır. Yaddaş sistemi təbəqələrin iyerarxiyası şəklində qurulur (şək. 3.). Üst təbəqə mərkəzi prosessorun daxili registrlərindən ibarətdir. Daxili registrlər 32 bitlik prosessorda 32 x 32 bit və 64 bitlik prosessorda 64 x 64 bit yaddaş tutumunu təmin edir ki, bu da hər iki halda bir kilobaytdan azdır. Proqramların özləri registrləri (yəni onlarda nə saxlayacağına qərar verir) aparat müdaxiləsi olmadan idarə edə bilər.
şək.3. Tipik iyerarxik quruluş yaddaş
Növbəti qat əsasən aparat tərəfindən idarə olunan keş yaddaşını ehtiva edir. RAM keş sətirlərinə bölünür, adətən 64 bayt, ünvanları sıfır sətirdə 0-dan 63-ə qədər, birinci sətirdə 64-dən 127-yə qədər və s. Ən çox istifadə olunan keş xətləri CPU-nun daxilində və ya ona çox yaxın olan yüksək sürətli keş yaddaşında saxlanılır. Proqramın yaddaşdan bir sözü oxuması lazım olduqda, keş çipi istədiyiniz xəttin keşdə olub olmadığını yoxlayır. Əgər belədirsə, onda keş yaddaşına effektiv giriş baş verir, sorğu keşdən tamamilə təmin edilir və yaddaş sorğusu avtobusa göndərilmir. Uğurlu keş girişi adətən təxminən iki saat dövrü tələb edir, uğursuzu isə əhəmiyyətli vaxt itkisi ilə yaddaşa girişlə nəticələnir. Keş yaddaşı yüksək qiymətə görə ölçüsündə məhduddur. Bəzi maşınlarda iki və ya hətta üç səviyyəli keş var, hər biri əvvəlkindən daha yavaş və daha böyükdür.
Sonra RAM (RAM - təsadüfi giriş yaddaşı, ingiliscə RAM, Random Access Memory - təsadüfi giriş yaddaşı) gəlir. Bu, hesablama sisteminin saxlama qurğusunun əsas iş sahəsidir. Keş yaddaşı tərəfindən yerinə yetirilə bilməyən bütün CPU sorğuları emal üçün əsas yaddaşa göndərilir. Kompüterdə bir neçə proqram işlədərkən RAM-da mürəkkəb proqramların yerləşdirilməsi məqsədəuyğundur. Proqramların bir-birindən qorunması və yaddaşda daşınması kompüteri iki ixtisaslaşdırılmış registrlə təchiz etməklə həyata keçirilir: əsas registr və limit registr.
Ən sadə halda (şək. 4.a) proqram işə başlayanda əsas registr icra olunan proqram modulunun başlanğıcının ünvanı ilə yüklənir, limit registr isə icra olunan proqram modulunun nə qədər yer tutduğunu göstərir. məlumat. Yaddaşdan əmr alınarkən, texniki vasitə proqram sayğacını yoxlayır və əgər limit registrindən azdırsa, ona əsas registrinin qiymətini əlavə edir və cəmini yaddaşa köçürür. Proqram verilənlərin sözünü oxumaq istədikdə (məsələn, 10000 ünvanından) texniki təchizat avtomatik olaraq əsas registrinin məzmununu (məsələn, 50000) həmin ünvana əlavə edir və cəmini (60000) yaddaşa köçürür. Əsas registr proqrama yaddaşın istənilən hissəsinə orada saxlanan ünvandan sonra istinad etməyə imkan verir. Bundan əlavə, limit registr proqramdan sonra proqramın yaddaşın hər hansı hissəsinə daxil olmasına mane olur. Beləliklə, bu sxemin köməyi ilə hər iki problem həll edilir: proqramların qorunması və hərəkəti.
Verilənlərin yoxlanılması və transformasiyası nəticəsində proqram tərəfindən yaradılan və virtual ünvan adlanan ünvan yaddaşın istifadə etdiyi ünvana çevrilir və fiziki ünvan adlanır. Yoxlama və çevirməni həyata keçirən cihaz yaddaş idarəetmə vahidi və ya yaddaş meneceri (MMU, Memory Management Unit) adlanır. Yaddaş meneceri ya prosessor sxemində, ya da ona yaxın yerləşir, lakin məntiqi olaraq prosessor və yaddaş arasında yerləşir.
Daha mürəkkəb yaddaş meneceri iki cüt baza və limit registrindən ibarətdir. Bir cüt proqram mətni üçün, digər cüt isə məlumat üçündür. Komanda registri və proqram mətninə olan bütün istinadlar birinci registr cütü ilə işləyir; verilənlərə istinadlar ikinci registr cütlüyündən istifadə edir. Bu mexanizm sayəsində sadə sxemdə istisna edilən proqramın yalnız bir nüsxəsini operativ yaddaşda saxlayarkən bir proqramı bir neçə istifadəçi arasında bölüşdürmək mümkün olur. 1 nömrəli proqram işləyərkən dörd registr Şəkil 4 (b)-də göstərildiyi kimi solda, 2 nömrəli proqram işləyərkən sağda yerləşir. Yaddaş menecerinin idarə edilməsi əməliyyat sisteminin funksiyasıdır.
Yaddaş strukturunda növbəti yer maqnit diskdir (sabit disk). Disk yaddaşı hər bit əsasında RAM-dan iki dəfə ucuzdur və ölçüsünə görə daha böyükdür, lakin diskdə yerləşən məlumatlara daxil olmaq təxminən üç böyük sifariş daha uzun çəkir. Sərt diskin sürətinin aşağı olmasının səbəbi sürücünün mexaniki struktur olmasıdır. Sərt disk 5400, 7200 və ya 10800 rpm sürətlə fırlanan bir və ya bir neçə metal lövhədən ibarətdir (şək. 5.). Məlumat plitələrdə konsentrik dairələr şəklində qeyd olunur. Hər verilən mövqedəki oxuma/yazma başlıqları trek adlanan lövhədəki halqanı oxuya bilər. Birlikdə, müəyyən bir çəngəl mövqeyi üçün yollar bir silindr təşkil edir.
Hər bir trek bir sıra sektorlara bölünür, adətən sektor başına 512 baytdır. Aktiv müasir sürücülər xarici silindrlər daxili olanlardan daha çox sektor ehtiva edir. Başlığı bir silindrdən digərinə köçürmək təxminən 1 ms, təsadüfi silindrə keçmək isə sürücüdən asılı olaraq 5 ilə 10 ms çəkir. Baş istədiyiniz yolun üstündə olduqda, lazımi sektorun başın altında olması üçün motorun diski döndərməsini gözləmək lazımdır. Bu, diskin fırlanma sürətindən asılı olaraq əlavə 5-10 ms vaxt aparır. Sektor başın altında olduqda, oxumaq və ya yazma prosesi 5 MB/s (aşağı sürətli sürücülər üçün) ilə 160 MB/s (yüksək sürətli sürücülər üçün) arasında dəyişən sürətlə baş verir.
Son təbəqə maqnit lenti ilə işğal edilir. Bu vasitə yaratmaq üçün tez-tez istifadə olunurdu ehtiyat nüsxələri sabit disk sahəsi və ya yaddaş böyük dəstlər data. Məlumata daxil olmaq üçün lent maqnit lenti oxuyucuya yerləşdirildi, sonra tələb olunan məlumat blokuna qaytarıldı. Bütün proses dəqiqələr çəkdi. Təsvir edilən yaddaş iyerarxiyası tipikdir, lakin bəzi təcəssümlərdə bütün səviyyələr və ya onların digər növləri mövcud olmaya bilər (məsələn, optik disk). İstənilən halda, iyerarxiya üzrə yuxarıdan aşağıya doğru hərəkət edərkən təsadüfi giriş vaxtı cihazdan cihaza əhəmiyyətli dərəcədə artır və tutum giriş vaxtına bərabər artır.
Yuxarıda təsvir edilən növlərə əlavə olaraq, bir çox kompüterlərdə yalnız oxumaq üçün təsadüfi giriş yaddaşı (ROM, Read Only Memory) var, kompüter sistemi söndürüldükdə məzmununu itirmir. ROM istehsal zamanı proqramlaşdırılır və bundan sonra onun məzmunu dəyişdirilə bilməz. Bəzi kompüterlərdə ROM-da kompüteri işə salmaq üçün istifadə olunan yükləmə proqramları və aşağı səviyyəli cihazları idarə etmək üçün bəzi giriş/çıxış kartları var.
Elektriklə silinə bilən ROM (EEPROM, Elektriklə Silinən ROM) və flash RAM (flash RAM) da uçucu deyil, lakin ROM-dan fərqli olaraq, onların məzmunu silinə və yenidən yazıla bilər. Bununla belə, onlara məlumat yazmaq RAM-a yazmaqdan xeyli uzun çəkir. Buna görə də, onlar ROM-larla eyni şəkildə istifadə olunur.
Yaddaşın başqa bir növü var - CMOS yaddaş, dəyişkəndir və cari tarixi və cari vaxtı saxlamaq üçün istifadə olunur. Yaddaş kompüterə quraşdırılmış batareya ilə təchiz edilir və konfiqurasiya parametrlərini ehtiva edə bilər (məsələn, hansı sabit diskdən yüklənəcəyini göstərən).
3. Giriş/çıxış cihazları
Əməliyyat sistemi ilə sıx əlaqədə olan digər qurğular iki hissədən ibarət olan giriş/çıxış qurğularıdır: nəzarətçi və cihazın özü. Nəzarətçi, əməliyyat sistemindən əmrləri qəbul edən və yerinə yetirən konnektora daxil edilmiş lövhədə mikrosxemdir (çipset).
Məsələn, nəzarətçi diskdən müəyyən sektoru oxumaq əmri alır. Komandanı yerinə yetirmək üçün nəzarətçi disk sektorunun xətti nömrəsini silindrin, sektorun və başın nömrəsinə çevirir. Dönüşüm əməliyyatı, xarici silindrlərin daxili olanlardan daha çox sektora malik ola biləcəyi ilə çətinləşir. Daha sonra nəzarətçi hansı silindrin yuxarıda yerləşdiyini müəyyənləşdirir Bu an baş, və baş silindrlər lazımi sayda hərəkət etmək üçün impulslar ardıcıllığı verir. Bundan sonra nəzarətçi tələb olunan sektoru başın altına qoyaraq diskin fırlanmasını gözləyir. Sonra diskdən gələn bitlərin oxunması və saxlanması, başlığın çıxarılması və hesablanması prosesləri yoxlama məbləği. Sonra nəzarətçi alınan bitləri sözlərə yığır və yaddaşda saxlayır. Bu işi yerinə yetirmək üçün nəzarətçilərdə quraşdırılmış proqram təminatı var.
I/O cihazının özü vahid IDE standartına (IDE, Integrated Drive Electronics - daxili sürücü interfeysi) uyğun gəlməli olan sadə interfeysə malikdir. Cihaz interfeysi nəzarətçi tərəfindən gizlədildiyi üçün əməliyyat sistemi yalnız cihaz interfeysindən fərqlənə bilən nəzarətçi interfeysini görür.
Üçün nəzarətçilər ildən müxtəlif cihazlar Giriş/çıxış qurğuları bir-birindən fərqlənir, onda onları idarə etmək üçün müvafiq proqram təminatı - drayverlər lazımdır. Buna görə də, hər bir nəzarətçi istehsalçısı dəstəklədiyi kontrollerlər üçün drayver təmin etməlidir. əməliyyat sistemləri. Sürücünü əməliyyat sisteminə quraşdırmağın üç yolu var:
Kerneli yeni bir sürücü ilə yenidən qurun və sonra sistemi yenidən başladın, yəni neçə UNIX sisteminin işlədiyi;
Əməliyyat sisteminə daxil olan faylda sürücünün tələb olunduğu bir giriş yaradın və sistemi yenidən başladın; ilkin yükləmə zamanı əməliyyat sistemi tapacaq. tələb olunan sürücü və yükləyin; Windows əməliyyat sistemi belə işləyir;
Yeni sürücüləri qəbul edin və əməliyyat sistemi işləyərkən onları tez bir zamanda quraşdırın; Bu üsul həmişə dinamik yüklənmiş sürücülər tələb edən USB və IEEE 1394 çıxarıla bilən avtobuslar tərəfindən istifadə olunur.
Hər bir nəzarətçi ilə əlaqə saxlamaq üçün müəyyən registrlər var. Məsələn, minimal disk nəzarətçisində diskin ünvanını, yaddaş ünvanını, sektor nömrəsini və əməliyyat istiqamətini (oxumaq və ya yazmaq) təyin etmək üçün registrlər ola bilər. Nəzarətçini aktivləşdirmək üçün sürücü əməliyyat sistemindən əmr alır, sonra onu cihaz registrlərinə yazmaq üçün uyğun olan dəyərlərə çevirir.
Bəzi kompüterlərdə giriş/çıxış qurğularının registrləri yaddaşda adi sözlər kimi oxuna və ya yazıla bilməsi üçün əməliyyat sisteminin ünvan sahəsinə uyğunlaşdırılır. Reyestr ünvanları istifadəçi proqramlarını texniki vasitələrdən qorumaq üçün (məsələn, baza və limit registrlərindən istifadə etməklə) istifadəçi proqramlarının əli çatmayan yerdə RAM-da yerləşdirilir.
Digər kompüterlərdə qurğu registrləri xüsusi giriş/çıxış portlarında yerləşir və hər registr öz port ünvanına malikdir. Belə maşınlarda IN və OUT əmrləri imtiyazlı rejimdə mövcuddur ki, bu da sürücülərə registrləri oxumağa və yazmağa imkan verir. Birinci sxem xüsusi giriş/çıxış təlimatlarına ehtiyacı aradan qaldırır, lakin müəyyən ünvan boşluğundan istifadə edir. İkinci sxem ünvan sahəsinə təsir etmir, lakin xüsusi əmrlər tələb edir. Hər iki sxem geniş istifadə olunur. Məlumatların daxil edilməsi və çıxarılması üç yolla həyata keçirilir.
1. İstifadəçi proqramı sistem sorğusu verir, nüvə onu müvafiq sürücü üçün prosedur çağırışına çevirir. Bundan sonra sürücü I/O prosesinə başlayır. Bu müddət ərzində sürücü işlədiyi cihazın hazırlığını daim yoxlayaraq çox qısa bir proqram dövrəsini yerinə yetirir (adətən cihazın hələ də məşğul olduğunu göstərən bəzi bit var). I/O əməliyyatı başa çatdıqda, sürücü məlumatları lazım olan yerə yerləşdirir və orijinal vəziyyətinə qayıdır. Bundan sonra əməliyyat sistemi nəzarəti zəng edən proqrama qaytarır. Bu üsul hazır gözləmə və ya aktiv gözləmə adlanır və bir mənfi cəhətə malikdir: prosessor işini tamamlayana qədər cihazı sorğulamalıdır.
2. Sürücü cihazı işə salır və I/O başa çatdıqdan sonra ondan kəsilmə verməsini xahiş edir. Bundan sonra sürücü məlumatları qaytarır, əməliyyat sistemi zəruri hallarda çağıran proqramı bloklayır və digər vəzifələri yerinə yetirməyə başlayır. Nəzarətçi məlumat ötürülməsinin sonunu aşkar etdikdə, əməliyyatın tamamlandığını bildirmək üçün fasilə yaradır. Giriş-çıxışın həyata keçirilməsi mexanizmi aşağıdakı kimi baş verir (Şəkil 6.a):
Addım 1: sürücü əmri nəzarətçiyə ötürür, cihazın registrlərinə məlumat yazır; Nəzarətçi I/O cihazını işə salır.
Addım 2: Oxumağı və ya yazmağı bitirdikdən sonra nəzarətçi kəsmə nəzarətçi çipinə siqnal göndərir.
Addım 3: Əgər kəsmə nəzarətçisi fasiləni qəbul etməyə hazırdırsa, o zaman CPU-nun müəyyən pininə siqnal göndərir.
Addım 4: Kəsmə nəzarətçisi I/O cihazının nömrəsini avtobusa yerləşdirir ki, CPU onu oxuya bilsin və hansı cihazın işini başa vurduğunu bilsin. CPU kəsilmə aldıqda, proqram sayğacının (PC) və prosessor status sözünün (PSW) məzmunu cari yığına itələnir və prosessor imtiyazlı rejimə keçir (əməliyyat sisteminin nüvəsi rejimi). Giriş/çıxış cihazının nömrəsi kəsmə idarəçisinin ünvanını tapmaq üçün istifadə olunan yaddaşın bir hissəsi üçün indeks kimi istifadə edilə bilər. bu cihazın. Yaddaşın bu hissəsi kəsilmə vektoru adlanır. Kəsmə idarəedicisi (qurğu drayverinin fasiləni göndərən hissəsi) işə başlayanda o, stekdə yerləşən proqram sayğacını və prosessor status sözünü çıxarır, onları saxlayır və onun vəziyyəti haqqında məlumat almaq üçün cihazdan sorğu keçirir. Fasilə emalı başa çatdıqdan sonra idarəetmə əvvəllər işləyən istifadəçi proqramına, icrası hələ tamamlanmamış komandaya qayıdır (şək. 6 b).
3.İnformasiyanın daxil edilməsi və çıxarılması üçün mərkəzi prosessorun daimi müdaxiləsi olmadan operativ yaddaş və bəzi kontrollerlər arasında bit axınına nəzarət edən birbaşa yaddaşa giriş nəzarətçisindən (DMA, Direct Memory Access) istifadə olunur. Prosessor DMA çipini çağırır, ona neçə bayt ötürmək lazım olduğunu söyləyir, cihaz və yaddaş ünvanlarını və məlumatların ötürülmə istiqamətini təmin edir və çipin öz işini etməyə imkan verir. Tamamlandıqdan sonra DMA müvafiq olaraq idarə olunan kəsmə verir.
Kesintilər qeyri-münasib vaxtlarda, məsələn, başqa bir kəsmə işlənərkən baş verə bilər. Bu səbəbdən CPU fasilələri söndürmək və sonradan aktivləşdirmək imkanına malikdir. Kesintilər söndürüldükdə, işlərini tamamlamış bütün qurğular öz siqnallarını göndərməyə davam edir, lakin fasilələr işə salınana qədər prosessor dayandırılmır. Kesintilər söndürüldükdə birdən çox cihaz eyni vaxtda çıxırsa, kəsmə nəzarətçisi adətən hər bir cihaza təyin edilmiş statik prioritetlərə əsaslanaraq hansının birinci emal olunacağına qərar verir.
Pentium hesablama sistemində səkkiz avtobus (kesh avtobusu, lokal şin, yaddaş avtobusu, PCI, SCSI, USB, IDE və ISA) var. Hər bir avtobusun öz məlumat ötürmə sürəti və funksiyaları var. Əməliyyat sistemində kompüteri idarə etmək və onu konfiqurasiya etmək üçün bütün avtobuslar haqqında məlumat olmalıdır.
ISA avtobusu (Industry Standard Architecture) - ilk dəfə IBM PC/AT kompüterlərində peyda olub, 8,33 MHz tezliyində işləyir və maksimum 16,67 MB/s sürətlə hər taktda iki bayt ötürə bilir; köhnə yavaş I/O kartları ilə geriyə uyğunluq üçün sistemə daxil edilmişdir.
PCI avtobusu (Peripheral Component Interconnect) - Intel tərəfindən ISA avtobusunun davamçısı kimi yaradılmış, 66 MHz tezliyində işləyə və 528 MB/s sürətlə saatda 8 bayt ötürə bilər. Hal-hazırda PCI avtobuslarıəksər yüksək sürətli I/O cihazlarından, eləcə də qeyri-Intel prosessorları olan kompüterlərdən istifadə edin, çünki bir çox giriş/çıxış kartları onunla uyğun gəlir.
Pentium sistemindəki lokal şin CPU tərəfindən məlumatları çox vaxt 100 MHz-də işləyən xüsusi yaddaş avtobusunda yaddaşa daxil olan PCI körpü çipinə ötürmək üçün istifadə olunur.
Pentium sistemlərində prosessorda quraşdırılmış birinci səviyyəli keş (L1 keş) və böyük xarici ikinci səviyyəli keş (L2 keş) olduğundan, keş avtobusu xarici keşi birləşdirmək üçün istifadə olunur.
IDE avtobusu periferik cihazları birləşdirmək üçün istifadə olunur: disklər və CD-ROM oxuyucuları. Avtobus PC/AT disk nəzarətçi interfeysinin nəslindəndir və hazırda Pentium prosessorlarına əsaslanan bütün sistemlərdə standartdır.
USB avtobus (Universal Serial Bus, universal serial avtobus) yavaş giriş/çıxış qurğularını (klaviatura, siçan) kompüterə qoşmaq üçün nəzərdə tutulub. USB cihazlarına enerji verən iki naqilli kiçik dörd telli konnektordan istifadə edir.
USB avtobusu mərkəzləşdirilmiş avtobusdur ki, onun üzərində host cihaz hər millisaniyədə I/O cihazlarında məlumat olub-olmadığını yoxlayır. O, məlumatların endirilməsini 1,5 MB/s sürətlə idarə edə bilir. Bütün USB cihazları eyni sürücüdən istifadə edir, buna görə də onu yenidən yükləmədən sistemə qoşula bilərlər.
SCSI avtobusu (Kiçik Kompüter Sistemi İnterfeysi) sürətli disklər, skanerlər və əhəmiyyətli bant genişliyi tələb edən digər cihazlar üçün istifadə edilən yüksək performanslı avtobusdur. Onun performansı 160 MB/s-ə çatır. SCSI avtobusu Macintosh sistemlərində istifadə olunur və UNIX sistemlərində və Intel prosessorlarına əsaslanan digər sistemlərdə populyardır.
IEEE 1394 avtobusu (FireWire) bit seriyalı avtobusdur və 50 MB/s sürətlə paket məlumat ötürülməsini dəstəkləyir. Bu xüsusiyyət portativ rəqəmsal video kameraları və digər multimedia cihazlarını kompüterinizə qoşmağa imkan verir. Təkərdən fərqli olaraq USB avtobus IEEE 1394-də mərkəzi nəzarətçi yoxdur.
Əməliyyat sistemi aparat komponentlərini tanımalı və onları konfiqurasiya edə bilməlidir. Bu tələb səbəb oldu Intel və Microsoft, plug and play adlı fərdi kompüter sistemini inkişaf etdirmək üçün. Bu sistemdən əvvəl hər bir giriş/çıxış lövhəsində sabit I/O registr ünvanları və kəsilmə sorğusu səviyyəsi var idi. Məsələn, klaviatura 0x60-dan 0x64 diapazonunda kəsilmə 1 və ünvanlardan istifadə etdi; Floppy disk nəzarətçisi 6 fasilədən istifadə etdi və 0x3F0-dan 0x3F7-yə ünvanlandı; printer fasilə 7 və 0x378-dən 0x37A-a qədər ünvanlardan istifadə etdi.
Əgər istifadəçi səs kartı və modem alıbsa, bu cihazların təsadüfən eyni fasilədən istifadə etməsi baş verib. Münaqişə yaranıb, ona görə də cihazlar bir yerdə işləyə bilməyib. Mümkün həll Bu, hər bir lövhədə bir sıra DIP açarları (jumperlər) qurmaq və müxtəlif cihazların port ünvanları və kəsmə nömrələrinin bir-biri ilə ziddiyyət təşkil etməməsi üçün hər bir lövhəni konfiqurasiya etmək idi.
Plug and play əməliyyat sisteminə I/O cihazları haqqında məlumatı avtomatik toplamaq, kəsmə səviyyələrini və I/O ünvanlarını mərkəzləşdirilmiş şəkildə təyin etmək və sonra bu məlumatı hər bir lövhəyə çatdırmaq imkanı verir. Bu sistem Pentium kompüterlərində işləyir. Hər bir kompüter ilə Pentium prosessoru proqramın yerləşdiyi anakartı - BIOS sistemini (Əsas Giriş Çıxış Sistemi) ehtiva edir. BIOS aşağı səviyyəli giriş/çıxış proqramlarını, o cümlədən klaviaturadan oxumaq, ekranda məlumatı göstərmək, diskdən giriş/çıxış məlumatları və s.
Kompüter açıldıqda, sistemdə quraşdırılmış RAM miqdarını, klaviatura və digər əsas cihazların əlaqəsini və düzgün işləməsini yoxlayan BIOS sistemi işə düşür. Sonra, BIOS ISA və PCI avtobuslarını və onlara qoşulmuş bütün cihazları yoxlayır. Bu cihazlardan bəziləri ənənəvidir (qabaqcadan əlavə et və oynat). Onların sabit kəsilmə səviyyələri və I/O port ünvanları var (məsələn, I/O lövhəsində açarlar və ya keçidlərdən istifadə etməklə qurulur və əməliyyat sistemi tərəfindən dəyişdirilə bilməz). Bu cihazlar qeydiyyata alınır, sonra isə qoş və istifadə cihazları qeydiyyata alınır. Mövcud cihazlar son yükləmə zamanı mövcud olanlardan fərqlidirsə, yeni qurğular konfiqurasiya edilir.
Daha sonra BIOS CMOS yaddaşında saxlanılan siyahıların hər birini növbə ilə sınayaraq hansı cihazın yüklənəcəyini müəyyən edir. İstifadəçi yükləndikdən dərhal sonra BIOS konfiqurasiya proqramına daxil olaraq bu siyahını dəyişə bilər. Tipik olaraq, əvvəlcə disketdən yükləməyə cəhd edəcək. Bu uğursuz olarsa, CD sınaqdan keçirilir. Əgər kompüterinizdə həm disket, həm də CD yoxdursa, sistem sabit diskdən yüklənir. Birinci sektor yükləmə qurğusundan yaddaşa oxunur və icra olunur. Bu sektorda hansı bölmənin aktiv olduğunu müəyyən etmək üçün açılış sektorunun sonundakı bölmə cədvəlini yoxlayan proqram var. İkinci yükləyici daha sonra eyni bölmədən oxunur. O, əməliyyat sistemini aktiv bölmədən oxuyur və onu işə salır.
Bundan sonra əməliyyat sistemi kompüterin konfiqurasiyası haqqında məlumat əldə etmək üçün BIOS-da sorğu keçirir və hər bir cihaz üçün sürücünün mövcudluğunu yoxlayır. Sürücü yoxdursa, əməliyyat sistemi istifadəçidən disket və ya sürücünün olduğu CD-ni daxil etməyi xahiş edir (bu disklər cihazın istehsalçısı tərəfindən verilir). Bütün drayverlər yerindədirsə, əməliyyat sistemi onları nüvəyə yükləyir. Daha sonra o, sürücü cədvəllərini işə salır, lazımi fon proseslərini yaradır və parol daxiletmə proqramını və ya GUI hər terminalda.
5. Kompüter texnologiyasının inkişaf tarixi
IBM-ə uyğun gələn bütün fərdi kompüterlər Intel-ə uyğun prosessorlarla təchiz edilmişdir. Intel ailəsinin mikroprosessorlarının inkişaf tarixi qısaca belədir. Intel-in ilk universal mikroprosessoru 1970-ci ildə ortaya çıxdı. O, Intel 4004 adlanırdı, dörd bitlik idi və dörd bitlik sözləri daxil etmək/çıxmaq və emal etmək qabiliyyətinə malik idi. Onun sürəti saniyədə 8000 əməliyyat idi. Intel 4004 mikroprosessoru yaddaş həcmi 4 KB olan proqramlaşdırıla bilən kalkulyatorlarda istifadə üçün nəzərdə tutulmuşdur.
Üç il sonra Intel artıq 16 bitlik hesab əməliyyatlarını yerinə yetirə bilən, 16 bitlik ünvan avtobusuna malik olan və buna görə də 64 KB yaddaşa (2,516 0 = 65536) ünvanlaya bilən 8080 prosessorunu buraxdı. 1978-ci il söz ölçüsü 16 bit (iki bayt), 20 bitlik avtobus olan və bloklara bölünmüş 1 MB yaddaşla (2 520 0 = 1048576 və ya 1024 KB) işləyə bilən 8086 prosessorunun buraxılması ilə əlamətdar oldu. (seqmentlər) hər biri 64 KB. 8086 prosessoru IBM PC və IBM PC/XT ilə uyğun gələn kompüterlərə daxil edilmişdir. Yeni mikroprosessorların hazırlanmasında növbəti mühüm addım 1982-ci ildə ortaya çıxan 8028b prosessoru oldu. Onun 24 bitlik ünvan avtobusu var idi, 16 meqabayt ünvan sahəsini idarə edə bilirdi və IBM PC/AT ilə uyğun gələn kompüterlərdə quraşdırılırdı. 1985-ci ilin oktyabrında 80386DX 32 bitlik ünvan avtobusu ilə (maksimum ünvan sahəsi 4 GB), 1988-ci ilin iyununda isə 80386DX-dən daha ucuz olan və 24 bitlik ünvan avtobusu olan 80386SX buraxıldı. Sonra 1989-cu ilin aprelində 80486DX mikroprosessoru, 1993-cü ilin mayında isə Pentium prosessorunun ilk versiyası (hər ikisi 32 bitlik ünvan avtobusu ilə) peyda oldu.
1995-ci ilin may ayında Moskvada Comtec-95 beynəlxalq sərgisində Intel təqdim etdi yeni prosessor- P6.
P6-nın inkişafı zamanı qarşıya qoyulan ən mühüm məqsədlərdən biri Pentium prosessorunun məhsuldarlığını ikiqat artırmaq idi. Eyni zamanda, P6-nın ilk versiyalarının istehsalı artıq düzəldilmiş "Intel" əsasında həyata keçiriləcək və istehsalda istifadə ediləcək. son versiyalar Pentium yarımkeçirici texnologiyası (O.6 mikron, 3.3 V).
Eyni istehsal prosesindən istifadə P6-nın böyük problem olmadan kütləvi istehsalına zəmanət verir. Bununla belə, bu o deməkdir ki, ikiqat performans yalnız prosessorun mikroarxitekturasında hərtərəfli təkmilləşdirmə yolu ilə əldə edilir. P6 mikroarxitekturası müxtəlif memarlıq texnikalarının diqqətlə düşünülmüş və köklənmiş birləşməsindən istifadə etməklə hazırlanmışdır. Onların bəziləri əvvəllər böyük kompüterlərin prosessorlarında sınaqdan keçirilmiş, bəziləri akademik institutlar tərəfindən təklif edilmiş, qalanları isə Intel mühəndisləri tərəfindən hazırlanmışdır. İntel-in "dinamik icra" adlandırdığı bu unikal memarlıq xüsusiyyətləri kombinasiyası ilk P6-nın ilkin planlaşdırılmış performans səviyyələrini keçməsinə imkan verdi.
X86 ailəsinin alternativ Intel prosessorları ilə müqayisə etdikdə məlum olur ki, P6 mikroarxitekturasının NexGen-in Nx586 və AMD-nin K5 prosessorlarının mikroarxitekturası və daha az dərəcədə olsa da, Cyrix-in M1-i ilə çoxlu ümumi cəhətlər var. Bu ümumilik onunla izah olunur ki, dörd şirkətin mühəndisləri eyni problemi həll edirdilər: Intel x86 CISC arxitekturası ilə uyğunluğu qoruyarkən RISC texnologiyasının elementlərini tətbiq etməklə.
Bir paketdə iki kristal
P6-nın əsas üstünlüyü və unikal xüsusiyyəti onun yerləşməsidir prosessorla eyni paketdə 256 KB ölçülü ikinci dərəcəli statik keş yaddaşı var, prosessorla xüsusi ayrılmış avtobusla birləşdirilir. Bu dizayn P6 əsaslı sistemlərin dizaynını əhəmiyyətli dərəcədə sadələşdirməlidir. P6, bir paketdə iki çipi ehtiva edən kütləvi istehsal üçün nəzərdə tutulmuş ilk mikroprosessordur.
P6-da CPU matrisində 5,5 milyon tranzistor var; L2 keş kristalı - 15,5 milyon. Müqayisə üçün qeyd edək ki, ən son Pentium modeli təxminən 3,3 milyon tranzistoru əhatə edirdi və L2 keş yaddaşı xarici yaddaş dəstindən istifadə etməklə həyata keçirilirdi.
Keş yaddaşında belə çox sayda tranzistor onun statik təbiəti ilə izah olunur. P6-nın statik yaddaşı bir bit saxlamaq üçün altı tranzistordan istifadə edir, dinamik yaddaşa isə hər bit üçün yalnız bir tranzistor lazımdır. Statik yaddaş daha sürətli, lakin daha bahalıdır. Baxmayaraq ki, ikincil keşi olan çipdəki tranzistorların sayı prosessor çipindən üç dəfə çox olsa da, keşin fiziki ölçüləri daha kiçikdir: prosessor üçün 306-ya qarşı 202 kvadrat millimetr. Hər iki kristal 387 kontaktlı keramika qablaşdırmada ("iki boşluqlu pin-drid massivi") birlikdə bağlanır. Hər iki kalıp eyni texnologiya ilə istehsal olunur (0,6 µm, 4 qatlı metal-BiCMOS, 2,9 V). Təxmini maksimum enerji istehlakı: 133 MHz-də 20 Vt.
Prosessor və ikincil keşin bir paketdə birləşdirilməsinin birinci səbəbi yüksək performanslı P6 əsaslı sistemlərin dizaynını və istehsalını asanlaşdırmaqdır. Üzərində qurulmuş hesablama sisteminin performansı sürətli prosessor, çox şey prosessor mühitinin çiplərinin, xüsusən də ikincil keşin incə tənzimlənməsindən asılıdır. Bütün kompüter istehsal edən şirkətlər müvafiq araşdırma apara bilmir. P6-da ikincil keş artıq prosessor üçün optimal şəkildə konfiqurasiya olunub ki, bu da anakartın dizaynını asanlaşdırır.
Birləşmənin ikinci səbəbi məhsuldarlığı artırmaqdır. İkinci səviyyəli CPU prosessora xüsusi ayrılmış 64 bitlik geniş avtobusla qoşulur və prosessor ilə eyni takt tezliyində işləyir.
60 və 66 MHz tezliyində olan ilk Pentium prosessorları eyni saat sürətində 64 bitlik avtobus üzərindən ikincil yaddaşa daxil oldu. Lakin Pentium-un saat sürətləri artdıqca ana platada belə takt sürətlərini saxlamaq dizaynerlər üçün çox çətin və bahalı oldu. Buna görə də tezlik bölücülərdən istifadə edilməyə başlandı. Məsələn, 100 MHz Pentium üçün xarici avtobus 66 MHz tezliyində işləyir (90 MHz Pentium üçün bu, müvafiq olaraq 60 MHz-dir). Pentium bu avtobusdan həm ikincil keşə daxil olmaq, həm də əsas yaddaşa və PCI çipset kimi digər cihazlara daxil olmaq üçün istifadə edir.
İkincil keşə daxil olmaq üçün xüsusi avtobusdan istifadə sistemin işini yaxşılaşdırır. Birincisi, bu prosessor və avtobus sürətlərinin tam sinxronlaşdırılmasına nail olur; ikincisi, digər I/O əməliyyatları ilə rəqabət və əlaqədar gecikmələr aradan qaldırılır. L2 cache avtobusu xarici avtobusdan tamamilə ayrıdır, onun vasitəsilə yaddaş və xarici cihazlar. 64 bitlik xarici avtobus prosessorun sürətinin yarısı, üçdə biri və ya dörddə biri ilə işləyə bilər, ikincil keş şin isə tam sürətlə müstəqil işləyir.
Prosessoru və ikincil keşin vahid paketdə birləşdirilməsi və onların xüsusi avtobus vasitəsilə kommunikasiyası ən güclü RISC prosessorlarında istifadə olunan performansı artıran üsullara doğru bir addımdır. Beləliklə, Digital-dən olan Alpha 21164 prosessorunda 96 kB-lik ikinci səviyyəli keş, əsas keş kimi prosessorun nüvəsində yerləşir. Bu, çipdəki tranzistorların sayını 9,3 milyona çatdırmaqla çox yüksək keş performansını təmin edir. Alpha 21164-ün performansı 300 MHz-də 330 SPECint92-dir. P6-nın performansı daha aşağıdır (Intel 133 MHz-də 200 SPECint92-ni təxmin edir), lakin P6 potensial bazarı üçün ən yaxşı xərc/performans nisbətini təmin edir.
Xərc/performans nisbətini qiymətləndirərkən nəzərə almaq lazımdır ki, P6 rəqiblərindən daha bahalı olsa da, əksər digər prosessorlar əlavə yaddaş çipləri və keş nəzarətçisi ilə əhatə olunmalıdır. Bundan əlavə, müqayisə edilə bilən keş performansına nail olmaq üçün digər prosessorlar 256 KB-dan daha böyük keşlərdən istifadə etməlidirlər.
Intel adətən öz prosessorlarının çoxsaylı variantlarını təklif edir. Bu, sistem dizaynerlərinin müxtəlif tələblərini ödəmək və rəqib modellər üçün daha az yer buraxmaq üçün edilir. Buna görə də, güman edə bilərik ki, P6-nın istehsalına başlandıqdan qısa müddət sonra, həm ikincili keş yaddaşının həcmi artırılmış modifikasiyalar, həm də ikincil keş yaddaşın xarici yeri ilə daha ucuz modifikasiyalar, lakin ikincil keş ilə yaddaş arasında saxlanılan xüsusi avtobus ilə. prosessor görünəcək.
Pentium başlanğıc nöqtəsi kimi
Boru kəməri və superskalar ilə Pentium prosessoru memarlıq təsirli performans səviyyəsinə nail olmuşdur. Pentium iki 5-mərhələli boru kəmərindən ibarətdir ki, onlar paralel olaraq işləyə və hər bir maşın takt dövrü üçün iki tam ədəd əmrini yerinə yetirə bilər. Bu vəziyyətdə, proqramda bir-birini izləyən və müəyyən qaydaları təmin edən, məsələn, "oxuduqdan sonra yaz" tipli registr asılılığının olmaması ilə paralel olaraq yalnız bir cüt əmr yerinə yetirilə bilər.
P6-da ötürmə qabiliyyətini artırmaq üçün tək 12 mərhələli boru kəmərinə keçid edildi. Mərhələlərin sayının artırılması hər mərhələdə yerinə yetirilən işlərin azalmasına və nəticədə Pentium ilə müqayisədə komandanın hər mərhələdə sərf etdiyi vaxtın 33 faiz azalmasına gətirib çıxarır. Bu o deməkdir ki, P6-nı 100 MHz Pentium kimi istehsal etmək üçün istifadə edilən eyni texnologiyadan istifadə P6-nın 133 MHz tezliyi ilə nəticələnəcək.
Pentium-un superskalar arxitekturasının gücü, hər saatda iki təlimatı yerinə yetirmək qabiliyyəti ilə tamamilə yeni bir yanaşma olmadan məğlub etmək çətin olardı. P6-nın yeni yanaşması ənənəvi "gətirmə" və "icra etmə" mərhələləri arasındakı sərt əlaqəni aradan qaldırır, burada bu iki faza vasitəsilə əmrlərin ardıcıllığı proqramdakı əmrlərin ardıcıllığına uyğun gəlir.
Yeni yanaşma sözdə komanda hovuzunun və yeninin istifadəsini nəzərdə tutur təsirli üsullar proqramın gələcək davranışını proqnozlaşdırmaq. Bu halda ənənəvi “icra” mərhələsi iki ilə əvəz olunur: “göndərmə/icra” və “geri qaytarma”. Nəticədə, əmrlər istənilən ardıcıllıqla icra etməyə başlaya bilər, lakin həmişə proqramdakı ilkin sıraya uyğun olaraq icrasını tamamlayır. P6 nüvəsi komanda hovuzu vasitəsilə qarşılıqlı əlaqədə olan üç müstəqil cihaz kimi həyata keçirilir (Şəkil 1).
Məhsuldarlığın artırılmasında əsas problem
P6-nı təlimat hovuzu vasitəsilə qarşılıqlı əlaqədə olan üç müstəqil cihaz kimi təşkil etmək qərarı müasir mikroprosessorların işini məhdudlaşdıran amillərin hərtərəfli təhlilindən sonra qəbul edildi. Pentium və bir çox digər prosessorlara aid olan əsas fakt ondan ibarətdir ki, real proqramların icrası zamanı prosessorun gücündən tam istifadə olunmur.
Son 10 il ərzində prosessorun sürəti ən azı 10 dəfə artdığı halda, əsas yaddaşa giriş vaxtları cəmi 60 faiz azalıb. Yaddaş sürətində prosessor sürətinə nisbətən bu artan geriləmə P6 dizaynı zamanı həll edilməli olan əsas problem idi.
Bu problemi həll etmək üçün mümkün yanaşmalardan biri onun diqqətini prosessoru əhatə edən yüksək performanslı komponentlərin inkişafına yönəltməkdir. Bununla belə, həm yüksək performanslı prosessoru, həm də yüksək sürətli ixtisaslaşmış mühit çiplərini özündə cəmləşdirən sistemlərin kütləvi istehsalı çox bahalı olardı.
Mümkün bir kobud güc həlli, keşin tələb olunan məlumatları qaçırma faizini azaltmaq üçün L2 önbelleğinin ölçüsünü artırmaq ola bilər.
Bu həll effektivdir, lakin həm də son dərəcə bahalıdır, xüsusən də L2 keş komponentləri üçün bugünkü sürət tələblərini nəzərə alsaq. P6 tam hesablama sisteminin səmərəli tətbiqi nöqteyi-nəzərindən hazırlanmışdır və aşağı qiymətli yaddaş alt sistemindən istifadə etməklə bütün sistemin yüksək performansına nail olmaq tələb olunurdu.
Beləliklə, P6-nın təkmilləşdirilmiş filial proqnozu (əmrlərin növbəti ardıcıllığı demək olar ki, həmişə düzgün müəyyən edilir), məlumat axınının təhlili (əmrlərin icrasının optimal ardıcıllığı müəyyən edilir) və qabaqcadan icra (əmrlərin proqnozlaşdırılan ardıcıllığı fasiləsiz yerinə yetirilir) kimi memarlıq üsullarının birləşməsi optimal qaydada) eyni istehsal texnologiyasından istifadə edərək Pentium ilə müqayisədə ikiqat performans. Metodların bu kombinasiyası dinamik icra adlanır.
Hazırda Intel 200 MHz-dən çox nüvə takt tezliyi ilə P6 prosessorları istehsal etməyə imkan verəcək yeni 0,35 mikron istehsal texnologiyası hazırlayır.
P6 güclü serverlər qurmaq üçün platforma kimi
Ən əhəmiyyətliləri arasında Son illərdə kompüter inkişafındakı tendensiyaları x86 ailəsi prosessorlarına əsaslanan sistemlərin tətbiq serverləri kimi istifadəsinin artması və Intel-in avtobuslar kimi qeyri-prosessor texnologiyalarının təchizatçısı kimi artan rolu kimi qeyd etmək olar. şəbəkə texnologiyaları, video sıxılma, flash yaddaş və sistem idarəetmə vasitələri.
P6 prosessorunun buraxılması Intel-in əvvəllər yalnız daha bahalı kompüterlərdə tapılan imkanları kütləvi bazara çıxarmaq siyasətini davam etdirir. Daxili P6 registrləri üçün paritet nəzarəti təmin edilir və prosessorun nüvəsi ilə ikinci səviyyəli keşi birləşdirən 64 bitlik avtobus xətaların aşkarlanması və düzəldilməsi vasitələri ilə təchiz olunub. P6-da quraşdırılmış yeni diaqnostika imkanları istehsalçılara daha etibarlı sistemlər hazırlamağa imkan verir. P6 prosessor kontaktları vasitəsilə və ya proqram təminatından istifadə etməklə 100-dən çox prosessor dəyişəni və ya orada baş verən hadisələr haqqında məlumat əldə etmək imkanı verir, məsələn, keşdə məlumatların olmaması, registrlərin məzmunu, özünü dəyişdirən kodun görünüşü və s. Əməliyyat sistemi və digər proqramlar prosessorun vəziyyətini müəyyən etmək üçün bu məlumatı oxuya bilər. P6, həmçinin yoxlama nöqtələri üçün təkmilləşdirilmiş dəstəyi təqdim edir, yəni səhv baş verərsə, kompüter əvvəllər qeydə alınmış vəziyyətə qaytarıla bilər.
Oxşar sənədlər
Kompüter texnologiyası çoxdan yaranmışdır, çünki müxtəlif növ hesablamalara ehtiyac sivilizasiyanın inkişafının başlanğıcında mövcud idi. Kompüter texnologiyasının sürətli inkişafı. XX əsrin 80-ci illərindən başlayaraq ilk fərdi kompüterlərin, mini-kompüterlərin yaradılması.
avtoreferat, 25.09.2008-ci il tarixində əlavə edilmişdir
Kompüter avadanlıqlarına texniki və profilaktik xidmət sistemlərinin xüsusiyyətləri. Əməliyyat sistemləri üçün diaqnostik proqramlar. Avtomatlaşdırılmış idarəetmə sistemlərinin qarşılıqlı əlaqəsi. Kompüterinizi xarici mənfi təsirlərdən qorumaq.
mücərrəd, 25/03/2015 əlavə edildi
Kompüter avadanlığının konfiqurasiyasının təhlili və optimallaşdırılması üçün informasiya-analitik sistemin işlənib hazırlanması. Kompüter avadanlığının avtomatlaşdırılmış idarə edilməsinin strukturu. Proqram təminatı, layihənin iqtisadi səmərəliliyinin əsaslandırılması.
dissertasiya, 20/05/2013 əlavə edildi
Kompüter texnologiyasının inkişafının əl mərhələsi. Mövqe say sistemi. 17-ci əsrdə mexanikanın inkişafı. Kompüter texnikasının inkişafının elektromexaniki mərhələsi. Beşinci nəsil kompüterlər. Seçimlər və fərqləndirici xüsusiyyətlər superkompüter.
kurs işi, 04/18/2012 əlavə edildi
Fərdi kompüterin (FK) quruluşu və iş prinsipi. PC performansının diaqnostikası və nasazlıqların müəyyən edilməsi. Tapşırıqlar Baxım kompüter vasitələri. Avadanlıqların işlək vəziyyətdə saxlanılması üsullarının işlənib hazırlanması.
kurs işi, 07/13/2011 əlavə edildi
Kompyuter texnikasının inkişafı sahəsində xarici və yerli təcrübənin, eləcə də yaxın gələcəkdə kompüterlərin inkişaf perspektivlərinin öyrənilməsi. Kompüterlərdən istifadə texnologiyaları. Ölkəmizdə hesablama sənayesinin inkişaf mərhələləri. PC və kommunikasiyaların birləşdirilməsi.
kurs işi, 27/04/2013 əlavə edildi
Dizayn prosedurlarının təsnifatı. Kompüter texnologiyası və mühəndis dizaynının sintezinin tarixi. Kompüter dəstəkli dizayn sistemlərinin funksiyaları, onların proqram təminatı. Üçölçülü skanerlərin, manipulyatorların və printerlərin istifadəsinin xüsusiyyətləri.
mücərrəd, 25/12/2012 əlavə edildi
Məlumatların emalının avtomatlaşdırılması. Kompüter elmi və onun praktiki nəticələri. Rəqəmsal kompüter texnologiyasının yaranma tarixi. Elektromexaniki kompüterlər. İstifadəsi vakuum boruları və birinci, üçüncü və dördüncü nəsil kompüterləri.
dissertasiya, 23/06/2009 əlavə edildi
Fərdi kompüterin anlayışı və xüsusiyyətləri, onun əsas hissələri və təyinatı. İnformatika fənninin tədrisi vasitələri və informatika sinfində işin təşkili xüsusiyyətləri. İş yerlərinin avadanlığı və proqram təminatının tətbiqi.
xülasə, 07/09/2012 əlavə edildi
Kompüter sisteminin tərkibi kompüterin konfiqurasiyası, onun aparat və proqram təminatıdır. Fərdi kompüterin aparat konfiqurasiyasını təşkil edən qurğular və alətlər. Əsas yaddaş, giriş/çıxış portları, periferik adapter.
