Kompyuterlarni ko'rib chiqishda ularning arxitekturasi va tuzilishini farqlash odat tusiga kiradi.

Ochiq me'morchilik tamoyilini amalga oshirish uchun kompyuterning qaysi xususiyatlari standartlashtirilgan?

Faqatgina kompyuterning ishlash tamoyilining tavsifi va uning konfiguratsiyasi (ma'lum bir texnik vositalar to'plami va ular orasidagi bog'lanishlar) tartibga solinadi va standartlashtiriladi. Shunday qilib, kompyuterni mustaqil ishlab chiqaruvchilar tomonidan ishlab chiqilgan va ishlab chiqarilgan alohida yig'ilishlar va qismlardan yig'ish mumkin. Kompyuter ichki kengaytiruvchi uyalar mavjudligi tufayli osongina kengaytirilishi va yangilanishi mumkin, bunda foydalanuvchi har xil moslamalarni o'rnatishi va shu tariqa o'z shaxsiy kompyuterining konfiguratsiyasini o'rnatishi mumkin.

Klassik me'morchilikning o'ziga xos xususiyatlarini ko'rsating ("fon Neyman")?

Fon Neyman me'morchiligi. Ma'lumotlar oqimi o'tadigan bitta arifmetik mantiqiy birlik (ALU) va ko'rsatma oqimi o'tadigan bitta boshqaruv bo'limi (CU) - dastur. Bu bitta protsessorli kompyuter. Ushbu turdagi arxitektura umumiy avtobusga ega bo'lgan shaxsiy kompyuterning arxitekturasini o'z ichiga oladi. Barcha funktsional bloklar bu erda tizim avtobusi deb ataladigan umumiy avtobus bilan bog'langan.

Jismoniy jihatdan, bu chiziq elektron simlarni ulash uchun rozetkalari bo'lgan ko'p simli chiziqdir. Magistral simlarni yig'ish alohida guruhlarga bo'linadi: manzil avtobusi, ma'lumotlar uzatish avtobusi va boshqaruv avtobusi.

Periferik qurilmalar (printer va boshqalar) kompyuter apparatlariga maxsus tekshirgichlar - periferik qurilmalarni boshqarish moslamalari orqali ulanadi.

Nazoratchi- tashqi protsessorni yoki aloqa kanallarini markaziy protsessor bilan bog'laydigan, protsessorni ushbu uskunaning ishlashini to'g'ridan-to'g'ri boshqarishdan ozod qiladigan qurilma.

Standart va nostandart kompyuter arxitekturalarining afzalliklari nimada?

Standart me'morchilik turli xil turli xil vazifalarni hal qiladi. Bundan tashqari, ko'p protsessorli va ko'p kompyuterli tizimlarning bir protsessorli tizimlarga nisbatan tezligi ustunligi aniq. Ba'zi bir aniq muammolarni hal qilishda nostandart arxitektura sizga yuqori ishlashga imkon beradi.

Standart va nostandart kompyuter arxitekturalarini qo'llashning eng keng tarqalgan yo'nalishlari qanday?

1. Klassik me'morchilik. Bu bitta protsessorli kompyuter. Ushbu turdagi arxitektura umumiy avtobus bilan shaxsiy kompyuterning arxitekturasini o'z ichiga oladi. Periferik qurilmalar (printer va boshqalar) kompyuter apparatlariga maxsus tekshirgichlar - periferik qurilmalarni boshqarish moslamalari orqali ulanadi.

2. Multiprotsessor arxitekturasi. Kompyuterda bir nechta protsessorlarning mavjudligi ko'plab ma'lumotlar oqimlari va ko'plab buyruqlar oqimlarini parallel ravishda tashkil qilish mumkinligini anglatadi. Shunday qilib, bitta topshiriqning bir nechta qismlari parallel ravishda bajarilishi mumkin.

3. Ko'p mashinali hisoblash tizimi. Bu erda hisoblash tizimiga kiritilgan bir nechta protsessorlar umumiy RAMga ega emas, ammo ularning har biri o'ziga xos (mahalliy) protsessorga ega. Ko'p mashinali tizimdagi har bir kompyuter klassik arxitekturaga ega va bunday tizim keng qo'llaniladi. Bunday hisoblash tizimidan foydalanish samarasini juda o'ziga xos tuzilishga ega bo'lgan masalalarni echishdagina olish mumkin: uni tizimda qancha kompyuter bo'lsa, shuncha erkin bog'langan kichik topshiriqlarga bo'lish kerak. Ko'p protsessorli va ko'p mashinali hisoblash tizimlarining bir protsessorga nisbatan tezligi ustunligi aniq.

4. Parallel protsessorlar bilan arxitektura. Bu erda bir nechta ALUlar bitta IB nazorati ostida ishlaydi. Bu shuni anglatadiki, ko'plab ma'lumotlarni bitta dastur - ya'ni bitta ko'rsatma oqimi bilan qayta ishlash mumkin. Bunday me'morchilikning yuqori ko'rsatkichlarini faqat bir xil hisoblash operatsiyalari bir xil turdagi har xil ma'lumotlar to'plamlarida bir vaqtning o'zida bajariladigan vazifalar bo'yicha olish mumkin. Zamonaviy mashinalarda ko'pincha turli xil me'moriy echimlarning elementlari mavjud. Yuqorida muhokama qilinganlardan tubdan farq qiladigan bunday me'moriy echimlar ham mavjud.

Ochiq va yopiq kompyuter arxitekturalarining afzalliklarini ko'rsating

Ochiq me'morchilikning afzalliklari:

Ishlab chiqaruvchilar o'rtasidagi raqobat kompyuter komponentlari narxining pasayishiga olib keldi va shu sababli kompyuterlarning o'zi.

Ko'p sonli kompyuter uskunalarining paydo bo'lishi xaridorlarga o'z tanlovini kengaytirishga imkon berdi, bu ham butlovchi qismlar narxining pasayishiga va sifatining yaxshilanishiga yordam berdi.

Kompyuterning modulli tuzilishi va yig'ilish qulayligi foydalanuvchilarga kerakli qurilmalarni mustaqil ravishda tanlash va ularni osongina o'rnatish imkonini berdi, shuningdek, uyda hech qanday maxsus qiyinchiliklarsiz kompyuterlarini yig'ish va yangilash imkoniyati paydo bo'ldi.

Yangilanishi shuni anglatadiki, foydalanuvchilar o'zlarining haqiqiy ehtiyojlari va cho'ntagining qalinligi asosida kompyuterni tanlashlari mumkin edi, bu esa yana shaxsiy kompyuterlarning mashhurligini oshirishga yordam berdi.

Yopiq me'morchilikning afzalliklari:

Yopiq me'morchilik boshqa ishlab chiqaruvchilarga kompyuterlar uchun qo'shimcha tashqi qurilmalarni chiqarishga imkon bermaydi, shuning uchun turli ishlab chiqaruvchilarning qurilmalari o'rtasida moslik muammosi yo'q.

Nima uchun kompyuterning apparat va dasturiy konfiguratsiyasi alohida ko'rib chiqiladi?

13-pozitsiya Shaxsiy kompyuterning asosiy apparat konfiguratsiyasi

O'z-o'ziga yordam berish bo'yicha savollar

Protsessorning vazifalarini aytib bering. Protsessorning asosiy xususiyatlarini va ularning odatiy qiymatlarini ko'rsating.

Asosiy protsessor funktsiyalari:

Bajariladigan buyruqlarni olish (o'qish);

Xotiradan yoki kirish / chiqish qurilmasidan ma'lumotlarni kiritish (o'qish);

Xotiraga yoki kirish / chiqarish qurilmalariga ma'lumotlarni chiqarish (yozish);

Ma'lumotlarni qayta ishlash (operandlar), shu jumladan ular bo'yicha arifmetik amallar;

Xotirani adreslash, ya'ni almashinuv amalga oshiriladigan xotira manzilini belgilash;

To'xtatishni boshqarish va to'g'ridan-to'g'ri kirish rejimi.

Protsessorning texnik xususiyatlari:

Ma'lumotlar shinasi bitlari

Uning manzili avtobusining bit soni

Boshqarish avtobusidagi boshqaruv signallarining soni.

Ma'lumotlar shinasining kengligi tizim tezligini aniqlaydi. Manzil shinasining kengligi ruxsat etilgan tizim murakkabligini aniqlaydi. Boshqarish liniyalari soni almashinuv rejimlarining xilma-xilligini va protsessor almashinuvining boshqa tizim qurilmalari bilan samaradorligini belgilaydi.

Uchta asosiy avtobus signallari uchun pimlardan tashqari, protsessor har doim tashqi soat signalini yoki kristalli rezonatorni (CLK) ulash uchun pim (yoki ikkita pim) ga ega, chunki protsessor har doim soat mexanizmidir. Protsessorning soat tezligi qanchalik yuqori bo'lsa, u shunchalik tez ishlaydi, ya'ni buyruqlarni tezroq bajaradi. Shu bilan birga, protsessorning tezligi nafaqat soat chastotasi, balki uning tuzilishining o'ziga xos xususiyatlari bilan ham belgilanadi. Zamonaviy protsessorlar ko'pgina ko'rsatmalarni bitta tsiklda bajaradilar va bir nechta ko'rsatmalarni parallel ravishda bajarish vositalariga ega. Protsessorning soat chastotasi magistral almashinuv kursi bilan to'g'ridan-to'g'ri va qat'iy bog'liq emas, chunki magistral almashinuv kursi signal tarqalishining kechikishi va magistraldagi signal buzilishlari bilan cheklangan. Ya'ni, protsessorning soat chastotasi tashqi emas, faqat uning ichki tezligini aniqlaydi. Ba'zan protsessorning soat tezligi pastki va yuqori chegaraga ega. Agar chastotaning yuqori chegarasi oshib ketgan bo'lsa, protsessor haddan tashqari qizib ketishi mumkin, shuningdek, nosozliklar va eng yoqimsiz narsa har doim ham va tartibsiz ravishda bo'lmaydi.

Dastlabki reset signal RESET. Quvvat yoqilganda, favqulodda vaziyatda yoki protsessor muzlab qolganda, bu signal protsessorni ishga tushiradi va uni ishga tushirish dasturini bajarishni boshlashga majbur qiladi. Favqulodda vaziyat elektr va yer zanjiridagi shovqin, xotiraning ishlamay qolishi, tashqi ionlashtiruvchi nurlanish va boshqa ko'plab sabablarga ko'ra yuzaga kelishi mumkin. Natijada, protsessor bajarilayotgan dastur ustidan boshqaruvni yo'qotishi va ba'zi manzillarda to'xtashi mumkin. Ushbu holatdan chiqish uchun dastlabki tiklash signalidan foydalaniladi. Ushbu dastlabki tiklash usuli protsessorga besleme zo'riqishida belgilangan chegaradan pastga tushganligi to'g'risida ogohlantirish uchun ham ishlatilishi mumkin. Bunday holda, protsessor muhim ma'lumotlarni saqlash dasturiga o'tadi. Aslida, bu kirish radial uzilishning o'ziga xos turi.

Ba'zan protsessor mikrosxemasida maxsus vaziyatlarni boshqarish uchun yana bitta yoki ikkita radial uzilish kiritish mavjud (masalan, tashqi taymerning uzilishi uchun).

Zamonaviy protsessorning quvvat avtobusi odatda bitta besleme zo'riqishida (+ 5V yoki + 3.3V) va umumiy simga ("tuproq") ega. Dastlabki protsessorlar ko'pincha bir nechta ta'minot kuchlanishlarini talab qilishdi. Ba'zi protsessorlar kam quvvatli rejim bilan jihozlangan. Umuman olganda, zamonaviy protsessor mikrosxemalari, ayniqsa yuqori soat tezligiga ega bo'lganlar juda ko'p quvvat sarflaydilar. Natijada, ishning normal ish haroratini ushlab turish uchun ko'pincha ularga radiatorlar, fanatlar yoki hatto maxsus mikro-muzlatgichlar o'rnatish kerak bo'ladi.

Protsessorni magistralga ulash uchun bufer mikrosxemalari signallarni demultiplekslashini va agar kerak bo'lsa magistral signallarining elektr buferlanishini ta'minlaydi. Ba'zan tizim avtobusidagi va protsessor avtobuslaridagi almashinuv protokollari bir-biriga to'g'ri kelmaydi, keyin bufer mikrosxemalar ham ushbu protokollarni bir-biri bilan muvofiqlashtiradi. Ba'zan mikroprotsessor tizimida bir nechta magistral yo'llar (tizim va mahalliy) ishlatiladi, keyin har bir magistral o'z bufer tugunidan foydalanadi. Ushbu tuzilma, masalan, shaxsiy kompyuterlar uchun odatiy hisoblanadi.

Quvvatni oshirgandan so'ng, protsessor ishga tushirish dasturining birinchi manziliga o'tadi va ushbu dasturni bajaradi. Ushbu dastur doimiy xotirada oldindan yozib olingan. Bootstrap dasturi tugagandan so'ng, protsessor doimiy yoki tasodifiy kirish xotirasida joylashgan asosiy dasturni bajarishni boshlaydi, buning uchun barcha buyruqlarni o'z navbatida tanlaydi. DMA uchun tashqi uzilishlar yoki so'rovlar tufayli protsessor ushbu dasturdan chalg'itishi mumkin. Protsessor chiziq bo'ylab o'qish tsikllari yordamida xotiradan ko'rsatmalarni tanlaydi. Agar kerak bo'lsa, protsessor yozish tsikllari yordamida ma'lumotlarni xotiraga yoki I / U qurilmalariga yozadi yoki o'qish davrlaridan foydalangan holda xotiradan yoki I / U qurilmalaridan ma'lumotlarni o'qiydi.

Kompyuter xotirasini ichki va tashqi qismlarga ajratish uchun nima asos ekanligini ko'rsating. Iltimos, ichki xotiraga nimalar kiradi?

Kompyuterning ichki xotirasi kompyuter yoqilganda protsessor bevosita ishlaydigan dasturlar va ma'lumotlarni saqlashga mo'ljallangan. Zamonaviy kompyuterlarda ichki xotira elementlari mikrosxemalarda yasaladi. Kompyuterning tashqi xotirasi katta hajmdagi ma'lumotlarni uzoq muddatli saqlashga mo'ljallangan. Kompyuterning quvvatini o'chirish tashqi xotiradagi ma'lumotlarning yo'qolishiga olib kelmaydi. Ichki xotiraga RAM, kesh va maxsus xotira kiradi.

Operativ xotira funktsiyalarini aytib bering. Operativ xotiraning asosiy xarakteristikalarini va ularning odatdagi qiymatlarini ko'rsating.

Tasodifiy kirish xotirasi - (RAM, inglizcha operativ xotira, tasodifiy kirish xotirasi - tasodifiy kirishga ega xotira) - bu juda katta hajmga ega bo'lmagan, to'g'ridan-to'g'ri protsessor bilan bog'langan va ushbu dasturlar tomonidan qayta ishlanadigan dasturlarni va bajariladigan dasturlarni yozish, o'qish va saqlash uchun mo'ljallangan.

Operativ xotira faqat ma'lumot va dasturlarni vaqtincha saqlash uchun ishlatiladi, chunki mashina o'chirilganida RAMdagi hamma narsa yo'qoladi. Operativ xotira elementlariga to'g'ridan-to'g'ri kirish - bu har bir bayt xotiraning o'ziga xos manziliga ega bo'lishini anglatadi.

RAM miqdori odatda 32 dan 512 MB gacha. Oddiy ma'muriy vazifalar uchun 32 Mb tezkor xotira etarli, ammo kompyuterni loyihalashtirish uchun murakkab vazifalar 512 Mb dan 2 Gbaytgacha operativ xotirani talab qilishi mumkin.

Odatda RAM SDRAM (Synchronous Dynamic RAM) xotirasining integral mikrosxemalaridan bajariladi. SDRAMdagi har bir bit ma'lumot yarimo'tkazgich kristalli tuzilishida hosil bo'lgan mayda kondansatördan elektr zaryadi shaklida saqlanadi. Noqonuniy oqimlari tufayli bunday kondansatörler tezda zaryadsizlanadi va ular vaqti-vaqti bilan (taxminan har 2 millisekundda) maxsus qurilmalar tomonidan quvvatlanadi. Ushbu jarayon Xotirani yangilash deb nomlanadi. SDRAM chiplari hajmi 16 - 256 Mbit yoki undan yuqori. Ular uylarga o'rnatiladi va xotira modullariga yig'iladi.

Tashqi xotiraning maqsadi nima? Tashqi xotira qurilmalarining turlarini sanab o'ting.

Tashqi xotira (OVC) dasturlar va ma'lumotlarni uzoq vaqt saqlash uchun mo'ljallangan va uning tarkibidagi yaxlitlik kompyuter yoqilgan yoki o'chirilganligiga bog'liq emas. RAMdan farqli o'laroq, tashqi xotira protsessor bilan bevosita aloqaga ega emas.

Kompyuterning tashqi xotirasiga quyidagilar kiradi.

Qattiq disklar;

Floppi-disklar;

Yilni kompakt-disklar;

Magneto-optik kompakt disklar;

Magnit lentali drayvlar (strimerlar) va boshqalar.

Qattiq disk qanday ishlashini tasvirlab bering. Qattiq diskning asosiy xususiyatlarini va ularning odatiy qiymatlarini ko'rsating.

Qattiq disk - (Inglizcha HDD - Qattiq disk) yoki qattiq disk - bu axborot tashuvchilar dumaloq alyuminiy plitalar bo'lgan katta hajmli eng ommaviy saqlash moslamasi - lagan, ikkala yuzasi magnit material qatlami bilan qoplangan. Axborotni doimiy saqlash uchun ishlatiladi - dasturlar va ma'lumotlar.

Floppi kabi, plotterlarning ishchi sirtlari dumaloq konsentrik yo'llarga, yo'llar esa sektorlarga bo'linadi. O'qish / yozish boshlari, ularning tashuvchisi tuzilishi va disklari bilan birga ma'lumotlar moduli deb nomlangan germetik muhrlangan muhofazada joylashgan. Ma'lumot moduli haydovchiga o'rnatilganda, u avtomatik ravishda tozalangan va sovutilgan havoni etkazib beradigan tizimga ulanadi. Plotterning yuzasi magnitlangan holda qalinligi atigi 1,1 mikron, shuningdek, tushayotganda va ko'tarishda boshni shikastlanishdan himoya qiladigan yog 'qatlami mavjud. Plotter aylanayotganda uning ustida havo qatlami hosil bo'ladi, bu esa boshning disk yuzasidan 0,5 mikron balandlikda osib qo'yishi uchun havo yostig'ini beradi.

Winchester disklari juda katta hajmga ega: 10 dan 100 Gb gacha. Zamonaviy modellarda shpindelning (aylanuvchi val) aylanish tezligi odatda 7200 rpm, ma'lumot olishning o'rtacha vaqti 9 ms, ma'lumot uzatishning o'rtacha tezligi 60 MB / s gacha. Disketdan farqli o'laroq, qattiq disk doimiy ravishda aylanadi. Barcha zamonaviy drayvlar o'rnatilgan kesh bilan jihozlangan (odatda 2 MB), bu ularning ish faoliyatini sezilarli darajada yaxshilaydi. Winchester drayveri qattiq disk tekshirgichi orqali protsessorga ulangan.

Qurilma portlari nima? Portlarning asosiy turlarini tavsiflab bering.

Hisoblash texnologiyasining asosiy xarakteristikalariga uning tezkorligi, xotira hajmi, hisoblash aniqligi va boshqalar kabi operatsion va texnik xususiyatlari kiradi.

Kompyuter tezligi ikki jihatdan ko'rib chiqiladi. Bir tomondan, bu markaziy protsessor tomonidan bir soniyada bajariladigan elementar operatsiyalar soni bilan tavsiflanadi. Boshlang'ich operatsiya deganda qo'shilish, uzatish, taqqoslash va boshqalar kabi eng oddiy operatsiyalar tushuniladi. Boshqa tomondan, ishlash

Kompyuter mohiyatan uning xotirasini tashkil qilinishiga bog'liq. Xotirada kerakli ma'lumotlarni izlashga sarflangan vaqt kompyuterning tezligiga sezilarli ta'sir qiladi.

Amaliy sohasiga qarab soniyasiga bir necha yuz mingdan milliardgacha operatsiyalar tezligi bilan kompyuterlar ishlab chiqariladi. Murakkab masalalarni echish uchun bir nechta kompyuterlarni kerakli umumiy tezlik bilan bitta kompyuter kompleksiga birlashtirish mumkin.

Ishlash bilan bir qatorda kontseptsiya tez-tez ishlatiladi ishlash . Agar birinchisi asosan kompyuterda ishlatiladigan elementlar tizimiga bog'liq bo'lsa, ikkinchisi uning arxitekturasi va echilayotgan muammolarning turlari bilan bog'liq. Hatto bitta kompyuter uchun ham tezlik kabi xususiyat doimiy qiymat emas. Shu munosabat bilan quyidagilar farqlanadi:

eng yuqori ko'rsatkich,rAMga kirishni hisobga olmasdan protsessorning soat chastotasi bilan belgilanadi;

nominal tezlik, aniqlanganrAMga kirish vaqtini hisobga olgan holda;

tizimning ishlashi,hisoblash jarayonini tashkil qilish uchun tizim xarajatlarini hisobga olgan holda aniqlanadi;

operatsion,hal qilinadigan vazifalarning xususiyatini (tarkibi, operatsiyalari yoki ularning "aralashmasi") hisobga olgan holda aniqlanadi.

Imkoniyatlar, yoki xotira hajmi kompyuter xotirasiga joylashtirilishi mumkin bo'lgan maksimal ma'lumot miqdori bilan belgilanadi. Xotira hajmi odatda bayt bilan o'lchanadi. Yuqorida ta'kidlab o'tilganidek, kompyuter xotirasi ichki va tashqi bo'linadi. Ichki yoki tasodifiy kirish xotirasi har xil sinfdagi mashinalar uchun hajmi jihatidan farq qiladi va kompyuterning adreslash tizimi bilan belgilanadi. Blok tuzilishi va olinadigan saqlash tuzilmalari tufayli tashqi xotira hajmi deyarli cheksizdir.

Hisoblashning aniqligi bitta raqamni ko'rsatish uchun ishlatiladigan raqamlar soniga bog'liq. Zamonaviy kompyuterlar 32 yoki 64 bitli mikroprotsessorlar bilan jihozlangan, bu turli xil dasturlarda hisob-kitoblarning yuqori aniqligini ta'minlash uchun etarli. Ammo, agar bu etarli bo'lmasa, er-xotin harbiy yoki uchta bitli tarmoqdan foydalanish mumkin.

Buyruqlar tizimi bu kompyuter protsessori bajarishi mumkin bo'lgan buyruqlar ro'yxati. Buyruqlar to'plami protsessor qanday aniq operatsiyalarni bajarishi mumkinligini, ko'rsatmada qancha operandni ko'rsatishi kerakligini, uni tanib olish uchun ko'rsatma qanday (format) bo'lishi kerakligini aniqlaydi. Buyruqlarning asosiy turlarining soni oz, ularning yordami bilan kompyuterlar qo'shish, ayirish, ko'paytirish, bo'lish, taqqoslash, xotiraga yozish, raqamni registrdan registrga o'tkazish, bitta sanoq tizimidan boshqasiga o'tkazish va hokazolarni bajarish imkoniyatiga ega. , hisob-kitoblarning o'ziga xos xususiyatlarini hisobga olgan holda. Odatda, kompyuter o'ndan yuzgacha buyruqlardan foydalanadi (ularning o'zgarishini hisobga olgan holda). Kompyuter texnologiyalari rivojlanishining hozirgi bosqichida protsessor ko'rsatmalar to'plamini shakllantirish uchun ikkita asosiy yondashuv qo'llaniladi. Bir tomondan, bu ko'rsatmalarning to'liq to'plami - arxitektura bilan protsessorlarning rivojlanishi bilan bog'liq an'anaviy yondashuv MDH(Complete Instruction Set Computer). Boshqa tomondan, bu kompyuterda eng sodda, lekin tez-tez ishlatib turiladigan ko'rsatmalar to'plamini amalga oshirish, bu protsessor apparatini soddalashtirish va ei tezligi - arxitekturasini oshirish imkonini beradi. RISC(Qisqartirilgan ko'rsatmalar to'plami kompyuter).

Kompyuter narxi ko'pgina omillarga, xususan tezlik, xotira hajmi, ko'rsatmalar to'plami va boshqalarga bog'liq bo'lib, xarajatlarga kompyuterning o'ziga xos konfiguratsiyasi va birinchi navbatda, mashinani tashkil etuvchi tashqi qurilmalar katta ta'sir ko'rsatadi. Va nihoyat, dasturiy ta'minot narxi kompyuterlarning narxiga sezilarli ta'sir qiladi.

Kompyuterning ishonchliligi bu ma'lum bir vaqt davomida mashinaning belgilangan ish sharoitida o'z xususiyatlarini saqlab turish qobiliyatidir. Quyidagi ko'rsatkichlar elementlarni o'z ichiga olgan kompyuterning ishonchliligini miqdoriy baholashi mumkin, uning ishlamay qolishi butun mashinaning ishdan chiqishiga olib keladi:

berilgan ish sharoitida ma'lum vaqt davomida ishlamay ishlash ehtimoli;

nosozliklar orasidagi kompyuter vaqti;

mashinani tiklashning o'rtacha vaqti va boshqalar.

Hisoblash kompleksi yoki tizim kabi murakkab tuzilmalar uchun "qobiliyatsizlik" tushunchasi mantiqiy emas. Bunday tizimlarda ayrim elementlarning nosozliklari ishlash samaradorligini umuman pasayishiga emas, balki ishlash samaradorligini biroz pasayishiga olib keladi.

Kompyuter texnologiyalarining boshqa xususiyatlari ham muhimdir, masalan: ko'p qirralilik, dasturiy ta'minotga muvofiqligi, vazni, o'lchamlari, quvvat sarfi va boshqalar. Ular kompyuterni qo'llashning aniq sohalarini baholashda hisobga olinadi.

Hisoblash tizimi tarkibi. Hisoblash tizimining tarkibi apparat va dasturiy ta'minot konfiguratsiyalarini ko'rib chiqing.Har qanday hisoblash tizimining interfeyslarini shartli ravishda ketma-ket va parallel ravishda bo'lish mumkin. Tizim darajasi - bu kompyuter tizimining boshqa dasturlari bilan ham asosiy darajadagi dasturlar bilan, ham to'g'ridan-to'g'ri apparat vositalari bilan, xususan markaziy protsessor bilan o'zaro aloqasini ta'minlaydigan o'tish davri.

Agar ushbu asar sahifaning pastki qismida sizga mos kelmasa, shunga o'xshash asarlarning ro'yxati mavjud. Siz shuningdek qidirish tugmachasidan foydalanishingiz mumkin

Ma'ruza 4. Kompyuter texnologiyalarining rivojlanish tarixi. Kompyuterlarning tasnifi. Hisoblash tizimi tarkibi. Uskuna va dasturiy ta'minot. Yordamchi va amaliy dasturlarning tasnifi

Hisoblashning rivojlanish tarixi

Birinchi hisoblash moslamalari mexanik qurilmalar edi. 1642 yilda frantsuz mexanigiBlez Paskal ixcham yig'ish moslamasini ishlab chiqdi -mexanik kalkulyator.

1673 yilda nemis matematikasi va faylasufiLeybnits qo'shish orqali yaxshilandiko'paytirish va bo'lish amallari... 18-asr davomida tishli, raftli va pinyonli, qo'l va boshqa mexanizmlarga asoslangan tobora rivojlangan, ammo baribir mexanik hisoblash moslamalari ishlab chiqildi.

Hisoblash operatsiyalarini dasturlash g'oyasi paydo bo'ldisoatiga sanoat. Bunday dasturlash qiyin bo'lgan: bir vaqtning o'zida xuddi shu operatsiya bajarilgan (masalan, nusxa ko'chirishda mashinaning ishlashi).

Moslashuvchanlik g'oyasi dasturlash hisoblash operatsiyalari ingliz matematikasi tomonidan ifoda etilganCharlz Babbig 1836-1848 yillarda Uning analitik dvigatelining xususiyati ma'lumotni bo'lish tamoyili edibuyruqlar va ma'lumotlar... Biroq, loyiha amalga oshirilmadi.

Shoir Bayronning qizi tomonidan tuzilgan Bebbining mashinasida hisoblash dasturlariAdoy Lovelace (1815-1852), keyinchalik birinchi kompyuterlar uchun tuzilgan dasturlarga juda o'xshash. Ushbu ajoyib ayolga ism berildidunyodagi birinchi dasturchi.

Ro'yxatdan o'tish rejimidan o'tish paytidaqoidalar rejimga mexanik moslamaro'yxatdan o'tish elektron qurilma elementlarining holatio'nlik tizim bo'ldinoqulay, chunki faqat element holatlariikkitasi : yoqish va o'chirish.

Har qanday narsani namoyish qilish imkoniyatiikkilik shaklda raqamlar birinchi bo'lib Leybnits tomonidan 1666 yilda ifoda etilgan.

Mantiqiy bayonotlarni matematik ifodalarga kodlash g'oyasi:

• true (True) yoki false (False);
• ikkilik kodda 0 yoki 1,

birinchi yarmida ingliz matematikasi Jorj Buol (1815-1864) tomonidan amalga oshirildiXIX asr.

Biroq, u tomonidan ishlab chiqilgan mantiqiy mantiq algebrasi faqat keyingi asrda, ikkilik sanoq tizimidan foydalangan holda kompyuter zanjirlarini loyihalash uchun matematik apparat zarur bo'lganda qo'llanilishini topdi. Amerikalik olim Klod Shennon o'zining mashhur dissertatsiyasida (1936) matematik mantiqni ikkilik sanoq tizimi va elektr zanjirlari bilan "bog'lagan".

Mantiqiy algebrada kompyuterlarni yaratishda ular ishlatiladiasosan 4 ta operatsiya:

• VA (kesishma yoki birikma - A^ B);
• Yoki (birlashma yoki ajratish -AvB);
• NOT (teskari - | A);
• MAQSADLI YOKI (A * | B + | A * B).

1936 yilda ingliz matematikasi A. Turing va undan mustaqil ravishda E. Post kontseptsiyasini ilgari surdi va ishlab chiqdimavhum hisoblash mashinasi... Ular har qanday muammoni algoritmlash imkoniyati bo'lgan taqdirda avtomatlar yordamida hal qilishning asosiy imkoniyatlarini isbotladilar.

1946 yilda Jon fon Neyman, Goldshteyn va Burks (Princeton Advanced Study Institute) tomonidan batafsil bayon qilingan ma'ruza tuzildi.raqamli kompyuterlarni yaratish tamoyillaribugungi kunda ham ishlatilgan.

1. Jon fon Neyman kompyuterlari arxitekturasiga quyidagilar kiradi.
   1. markaziy protsessor, boshqaruv bloki (CU) va arifmetik mantiqiy birlik (ALU) dan iborat;
   2. xotira : operatsion (RAM) va tashqi;
   3. kirish moslamalari;
   4. chiqish moslamalari.
2. Fon Neyman tomonidan taklif qilingan kompyuter printsiplari:
   1. xotiraning bir xilligi;
   2. dasturni boshqarish;
   3. nishonga olish.
3. Kompyuterlarning asosiy avlodlari va ularning xususiyatlarini ajratib ko'rsatish mumkin:

Hisoblash tizimlarining jadal rivojlanishi 20-asrning 60-yillarida rad etish bilan boshlandi elektron naychalar va rivojlanish yarim o'tkazgich,undan keyin lazer texnologiyasi.

Samaradorlik Kompyuterlar (kompyuterlar) 20-asrning 70-yillariga asoslangan protsessorlarning rivojlanishi bilan sezilarli darajada o'sdi integral mikrosxemalar.

Kompyuterlarning rivojlanishidagi kvant sakrashi 80-yillarda sodir bo'ldiXX ixtiro bilan asrlarshaxsiy kompyuter va butun dunyo bo'ylab axborot tarmog'ini rivojlantirish -internet.

Kompyuter tasnifi

1. Uchrashuv bo'yicha:
   • superkompyuterlar;
   • serverlar;
   • o'rnatilgan kompyuterlar (mikroprotsessorlar);
   • shaxsiy kompyuterlar (shaxsiy kompyuterlar).

Superkompyuterlar - hisoblash markazlari o'ta murakkab hisoblash masalalarini echish uchun yaratilgan (murakkab hodisalarni modellashtirish, o'ta katta hajmdagi ma'lumotlarni qayta ishlash, bashorat qilish va hk).

Serverlar (inglizcha xizmat qilish, boshqarish uchun xizmat qiladigan inglizcha so'zdan olingan) - bu mahalliy yoki global tarmoqning ishlashini ta'minlaydigan, axborot xizmatlarini ko'rsatish va yirik korxonalar, banklar, o'quv yurtlari kompyuterlariga texnik xizmat ko'rsatishga ixtisoslashgan kompyuterlar.

O'rnatilgan kompyuterlar (mikroprotsessorlar) ishlab chiqarish va maishiy texnika vositalarida keng tarqalib ketdi, bu erda boshqarish cheklangan buyruqlar ketma-ketligini (konveyer lentasidagi robotlar, maishiy texnika ichiga o'rnatilgan robotlar va boshqalarni) bajarishga kamaytirilishi mumkin.

Shaxsiy kompyuterlar (Kompyuter ) bir kishi uchun ishlashga mo'ljallangan, shuning uchun ular hamma joyda ishlatiladi. Ular 1981 yil 12 avgustda, IBM birinchi modelini taqdim etganida tug'ilgan. Shaxsiy kompyuterlar millionlab odamlar hayotida kompyuter inqilobini amalga oshirdi va insoniyat jamiyati rivojlanishiga juda katta ta'sir ko'rsatdi.

Kompyuter ommaviy, ishbilarmon, ko'chma, ko'ngilochar va ish joylariga bo'linadi.

Kompyuter standartlari:

• Iste'molchilar uchun shaxsiy kompyuter (asosiy oqim)
  • Office PC (biznes);
  • Ko'ngilochar kompyuter (o'yin-kulgi);
  • Workstation PC (ish stantsiyasi);
  • Mobil kompyuter (ko'chma).

Ko'pgina kompyuterlar ommaviy ishlab chiqarilmoqda.

Biznes (ofis)Kompyuter professional dasturlarni o'z ichiga oladi, ammo ular grafik va audio ijro etish vositalariga qo'yiladigan talablarni minimallashtiradi.

O'yin-kulgidaKompyuter mablag'lar keng namoyish etiladiMultimedia.

Ish stantsiyalari ma'lumotlarni saqlash talablarini oshirdi.

Portativ qurilmalar uchun kompyuter tarmog'iga kirish majburiydir.

1. Mutaxassislik darajasi bo'yicha:
   • universal;
   • ixtisoslashgan (misollar: fayl serveri,Internet -server, bosma server va boshqalar).
2. Standart o'lchamlar bo'yicha:
   • ish stoli (ish stoli);
   • kiyiladigan (daftar, iPad);
   • cho'ntak (palma tepasi);
   • mobil hisoblash moslamalari (PDA -p ersonal d igital a ssist a nt) palma va mobil telefonlarning funktsiyalarini birlashtirgan.
3. Uskuna mosligi:
   • IBM PC;
   • Apple Macintosh.
4. Protsessor turi bo'yicha:
   • Intel (IBM shaxsiy kompyuterlarida);
   • Motorola (Macintosh shaxsiy kompyuterlarida).

Hisoblash tizimi tarkibi

Uskuna va dasturiy ta'minot konfiguratsiyasini ko'rib chiqing, chunki ko'pincha bir xil muammolarning echimi ham apparat, ham dasturiy ta'minot tomonidan ta'minlanishi mumkin. Har bir holatdagi mezon - bu ish samaradorligi.

Uskunani rivojlantirish hisobiga ish samaradorligini oshirish o'rtacha o'rtacha narxga ega, ammo echimlarni dasturiy ta'minot bilan amalga oshirish uchun yuqori malakali kadrlar kerak.

Uskuna

Uskuna uchun hisoblash tizimlarini ta'minlash kiradiqurilmalar va qurilmalar (blok-modulli dizayn ishlatiladi).

Ichki va tashqi qurilmalar qurilmalarni markaziy protsessorga nisbatan joylashishi bilan ajralib turadi. Tashqi qurilmalar - bu kirish-chiqarish qurilmalari (periferik qurilmalar) va ma'lumotlarni uzoq muddatli saqlashga mo'ljallangan qo'shimcha qurilmalar.

Ayrim bloklar va tugunlar orasidagi muvofiqlashtirish o'tish davri apparat-mantiqiy qurilmalari - tasdiqlangan standartlarga muvofiq ishlaydigan apparat interfeyslari yordamida amalga oshiriladi.

Har qanday hisoblash tizimining interfeyslarini taxminan ajratish mumkinketma-ket va parallel.

Parallel interfeyslar ancha murakkab, uzatuvchi va qabul qiluvchi qurilmalarning sinxronizatsiyasini talab qiladi, lekin yuqori ko'rsatkichlarga egasoniyada bayt (bayt / s, KB / s, MB / s). Printerni ulashda ishlatiladi (endi kamdan-kam hollarda).

Ketma-ket - osonroq va sekinroq, ular deyiladiasenkron interfeyslar... Xabarlarning sinxronizatsiyasi yo'qligi sababli, foydali yuk ma'lumotlari oldin xizmat xabarlari (1 bayt uchun - 1-3 xizmat biti uchun) tomonidan o'chiriladi va ishlashni o'lchaydilar.soniyada bit (bit / s, kbps, Mbps).

Ular sichqoncha, klaviatura, flesh-xotira, datchiklar, ovoz yozish moslamalari, videokameralar, aloqa moslamalari, printerlar va boshqalarni kiritish, chiqarish va ma'lumotlarni saqlash qurilmalarini ulash uchun ishlatiladi.

Standartlar VT-dagi apparat interfeyslari chaqiriladi protokollar. Protokol - bu qurilmalarning ishlashini muvaffaqiyatli muvofiqlashtirish uchun kompyuter ishlab chiquvchilari tomonidan taqdim etilishi kerak bo'lgan texnik shartlar to'plami.

Dasturiy ta'minot

Dasturiy ta'minot (dasturiy ta'minot) yoki dastur konfiguratsiyasi bu dasturlar (buyruqlarning buyurtma qilingan ketma-ketliklari). Dasturlar o'rtasida munosabatlar mavjud: ba'zilari boshqalarga (pastki darajadagi) tayanib ishlaydi, ya'ni dasturlararo interfeys haqida gapirish kerak.

1. Asosiy daraja (BIOS) - eng past daraja. Asosiy uskuna asosiy apparat bilan ta'sir o'tkazish uchun javobgardir. Asosiy dastur mikrosxemada saqlanadidoimiy saqlash qurilmasi -ROM (Faqat o'qish uchun xotira (ROM)).

Agar ish paytida asosiy vositalarning parametrlarini o'zgartirish zarur bo'lsa, murojaat qilingqayta dasturlash mumkin O'chiriladigan va dasturlashtiriladigan faqat o'qiladigan xotira (EPROM) ). PROMni amalga oshirish "doimiy xotira" mikrosxemasi yoki yordamida amalga oshiriladiCMOS kompyuter ishga tushganda ham ishlaydi.

1. Tizim darajasi - o'tish davri, kompyuter tizimining boshqa dasturlari bilan ham, asosiy darajadagi dasturlar bilan ham, to'g'ridan-to'g'ri apparat vositalari bilan, xususan markaziy protsessor bilan o'zaro aloqasini ta'minlash.

Tizim yordamiga quyidagilar kiradi:

• qurilma drayverlari - kompyuterning ma'lum qurilmalar bilan o'zaro ta'sirini ta'minlaydigan dasturlar;
• o'rnatish vositalari dasturlar;
• standart foydalanuvchi interfeysi vositalari,foydalanuvchi bilan samarali o'zaro aloqani ta'minlash, tizimga ma'lumotlarni kiritish va natijani olish.

Tizim darajasidagi dasturlar to'plami operatsion tizim yadrosiKompyuter.

Agar kompyuter tizim darajasidagi dasturiy ta'minot bilan jihozlangan bo'lsa, u allaqachon tayyorlangan:

• dasturiy ta'minotning uskunalar bilan o'zaro ta'siriga;
• yuqori darajadagi dasturlarni o'rnatishga;
• va eng muhimi, foydalanuvchining o'zaro aloqasi.

majburiy va asosan etarli ta'minlash shartiish kompyuterdagi odam.

1. Xizmat darajasi dasturiy ta'minot ham asosiy darajadagi dasturlar, ham tizim darajasidagi dasturlar bilan ishlashga imkon beradi. Xizmat ko'rsatuvchi dasturlarning (kommunal xizmatlarning) asosiy maqsadi - kompyuterni tekshirish, sozlash va sozlash bo'yicha ishlarni avtomatlashtirish. Bundan tashqari, ular tizim dasturlarining funktsiyalarini kengaytirish va takomillashtirish uchun ishlatiladi. Xizmat darajasidagi ba'zi dasturlar operatsion tizimga standart sifatida kiritilgan.

Kommunal dasturlarni ishlab chiqish va ishlashda ikkita muqobil yo'nalish mavjud: operatsion tizim bilan integratsiya va avtonom ishlash.

Ikkinchi holda, ular foydalanuvchiga apparat va dasturiy ta'minot bilan o'zaro ta'sirini shaxsiylashtirish uchun ko'proq imkoniyatlarni taqdim etadi.

1. Dastur darajasi bu ma'lum bir ish joyida aniq vazifalar bajariladigan, amaliy dasturlarning kompleksidir. Ularning assortimenti juda keng (ishlab chiqarishdan o'yin-kulgiga qadar).

Dasturiy ta'minotning mavjudligi va funktsional imkoniyatlarning kengligiKompyuter to'g'ridan-to'g'ri ishlatilgan operatsion tizimga, ya'ni uning yadrosi qanday tizim vositalarini o'z ichiga olganligiga va shuning uchun o'zaro ta'sirni qanday ta'minlanishiga bog'liq: shaxs - dasturlar - apparat.

Yordamchi dasturlarning tasnifi

1. Fayl menejerlari (fayl menejerlari). Ular fayllarni nusxalash, ko'chirish va qayta nomlash, kataloglarni yaratish, fayllar va kataloglarni o'chirish, fayllarni qidirish va fayllar tuzilmasi uchun ishlatilishi mumkin (masalan, Explorer (Windows Explorer)).
2. Arxivchilar - fayllarni siqish vositalari
3. Tomoshabinlar va ijro etish vositalari... Oddiy va ko'p qirrali tomoshabinlar, ular tahrir qilishni ta'minlamaydilar, ammo har xil turdagi hujjatlarni ko'rish (ko'paytirish) imkonini beradi.
4. Diagnostika vositalari - dasturiy ta'minot va texnik vositalarning diagnostika jarayonlarini avtomatlashtirish. Ular nafaqat muammolarni bartaraf etish uchun, balki kompyuteringizning ish faoliyatini optimallashtirish uchun ham foydalaniladi.
5. Nazorat (monitoring)) yoki monitorlar - kompyuterda sodir bo'layotgan jarayonlarni kuzatishga imkon beradi. Ikkita rejimdan foydalaniladi: real vaqt rejimida monitoring va natijalarni protokol faylida qayd etish bilan monitoring (kuzatuv avtomatik va masofadan ta'minlanishi kerak bo'lganda ishlatiladi).
6. O'rnatish monitorlari - dasturiy ta'minotni o'rnatishni boshqarishni ta'minlash, atrofdagi dasturiy ta'minot muhitining holatini kuzatib borish, ilgari o'rnatilgan dasturlarni olib tashlash natijasida yo'qolgan ulanishlarni tiklashga imkon berish.

Eng oddiy monitorlar odatda operatsion tizimning bir qismidir va tizim darajasida joylashgan.

1. Aloqa vositalari (aloqa dasturlari) - masofaviy kompyuterlarga ulanish, elektron pochta xabarlarini uzatish xizmati va hk.
2. Kompyuter xavfsizligi vositalari (faol va passiv). Passiv himoya - bu zaxira dasturlari. Antivirus dasturi faol himoya vositasi sifatida ishlatiladi.
3. Elektron raqamli imzo vositalari (EDS).

Amaliy dasturlarning tasnifi

1. Matn muharrirlari (Bloknot, WordPad , Leksikon, muharririNorton qo'mondoni va boshqalar).
2. Matn protsessorlari (ular nafaqat matnlarni kiritish va tahrirlash, balki formatlash, shuningdek ularni formatlash imkoniyatini beradi). Shunday qilib, o'zaro aloqani ta'minlash vositalari so'z protsessorlari vositalaridan biridir.matn, grafikalar , jadvallar, shuningdek formatlash jarayonini avtomatlashtirish vositalari (Word).
3. Grafik muharriri... Bu raster (nuqta), vektor muharrirlar va yaratish vositalariuch o'lchovli grafikalar (3D muharrirlari).

Rastr muharrirlarida (Bo'yamoq ) grafik ob'ekt, har biri yorqinlik va rang xususiyatlariga ega bo'lgan nuqtalarning kombinatsiyasi sifatida ifodalanadi. Ushbu parametr tasvir juda ko'p yarim tonlarga ega bo'lgan hollarda samarali bo'ladi va ob'ekt elementlarining rangi haqidagi ma'lumotlar ularning shakli haqidagi ma'lumotlardan ko'ra muhimroqdir. Bitmap muharrirlari rasmlarni rötuşlashda, foto effektlarni yaratishda keng qo'llaniladi, ammo ular har doim ham yangi rasmlarni yaratish uchun qulay emas va iqtisodiy emas, chunki tasvirlar juda ko'p ortiqcha narsalarga ega.

Vektor muharrirlarida (CorelDraw ) tasvirning elementar ob'ekti nuqta emas, balki chiziq. Ushbu yondashuv chizilgan va grafik ishlarga xosdir, chunki chiziqlar shakli uni tashkil etuvchi alohida nuqtalarning rangi haqidagi ma'lumotlardan ko'ra muhimroqdir. Ushbu ko'rinish raster ko'rinishga qaraganda ancha ixchamdir. Vektorli muharrirlar rasmlarni yaratish uchun qulaydir, ammo ular deyarli tayyor chizmalarni qayta ishlash uchun ishlatilmaydi.

Uch o'lchovli grafik muharrirlari ob'ektlar yuzasi xususiyatlarining yorug'lik manbalarining xususiyatlari bilan o'zaro ta'sirini moslashuvchan boshqarishga imkon beradi, shuningdek, uch o'lchovli animatsiyani yaratadi, shuning uchun ham ularni shunday deyishadiD-animatorlar.

1. Ma'lumotlar bazasini boshqarish tizimlari (DBMS). Ularning asosiy funktsiyalari:

• bo'sh ma'lumotlar bazasini yaratish;
• ularni to'ldirish va boshqa ma'lumotlar bazasining jadvallaridan ma'lumotlarni import qilish uchun vositalarni taqdim etish;
• ma'lumotlarga, qidirish va filtrlash vositalariga kirishni ta'minlash.

1. Elektron jadvallar... Bu ma'lumotlarni saqlash va qayta ishlash uchun murakkab vositalar (Excel ). Raqamli ma'lumotlar bilan ishlashning turli xil usullarini taqdim etadi.
2. Kompyuter yordamida loyihalash tizimlari (SAPR tizimlari). Loyihalash ishlarini avtomatlashtirish uchun mo'ljallangan, shuningdek ma'lumotlar bazalaridan elementar hisob-kitoblarni va tarkibiy elementlarni tanlashni amalga oshirishi mumkin.
3. Ish stolida nashr etish tizimlari... Bosma nashrlarni joylashtirish jarayonini avtomatlashtirish uchun mo'ljallangan. Ular so'z protsessorlari va kompyuter yordamida loyihalash tizimlari o'rtasida oraliq pozitsiyani egallaydilar. Odatda foydalanish matn protsessorlari va grafik muharrirlarida oldindan qayta ishlangan hujjatlarga nisbatan qo'llaniladi.
4. Ekspert tizimlari (bilim bazalarida mavjud bo'lgan ma'lumotlarni tahlil qilish). Ularning xarakterli xususiyati - bu o'z-o'zini rivojlantirish qobiliyatidir (agar kerak bo'lsa, u mutaxassisga etarlicha savollar to'plamini yaratadi va sifatini avtomatik ravishda yaxshilaydi).
5. WEB - muharrirlar ... Matn va grafik muharrirlarning xususiyatlarini birlashtiring va yaratish va tahrirlash uchun mo'ljallanganWEB - hujjatlar.
6. Brauzerlar (tomoshabinlarWEB - hujjatlar).
7. Integratsiyalashgan ofis tizimlari. Asosiy funktsiyalar - eng oddiy hujjatlarni tahrirlash va formatlash, elektron pochta, faksimile va telefon aloqalari ishlarini markazlashtirish, korxona hujjatlarini jo'natish va monitoring qilish.
8. Buxgalteriya hisobi tizimlar - matnli va elektron jadvallar muharrirlarining funktsiyalarini birlashtiradi, dastlabki hujjatlarni tayyorlash va hisobga olishni avtomatlashtirishni, buxgalteriya rejasi hisobini yuritishni, muntazam hisobotlarni tayyorlashni ta'minlaydi.
9. Moliyaviy tahliliy tizimlar. Ular bank va valyuta tuzilmalarida qo'llaniladi. Ular moliya, fond va tovar bozorlaridagi vaziyatni boshqarish va bashorat qilish, tahlil qilish, hisobotlar tayyorlashga imkon beradi.
10. Geoinformatsiya tizimlar (GIS). Kartografik va geodezik ishlarni avtomatlashtirish uchun mo'ljallangan.
11. Video tahrirlash tizimlari - videoni qayta ishlash.
12. Ta'lim, rivojlantirish, ma'lumotnoma va ko'ngil ochish dasturlar. Ularning o'ziga xos xususiyati multimediya (musiqiy kompozitsiyalar, grafik animatsiya va video materiallar) ga talablarning ko'payishi.

Uskuna va dasturiy ta'minotdan tashqari, ular mavjudaxborotni qo'llab-quvvatlash (imlo tekshiruvi, lug'atlar, tezauri va boshqalar)

Ixtisoslashgan kompyuter tizimlarida (bortda) dasturiy ta'minot va axborot ta'minoti to'plami deyiladimatematik dasturiy ta'minot.

7-SAHIFA

Hisoblash tizimi tushunchasi

Bitta ish maydoniga xizmat ko'rsatishga mo'ljallangan o'zaro ta'sir qiluvchi qurilmalar va dasturlarning ma'lum bir to'plami deyiladi hisoblash tizimi.

Avtomatik yoki avtomatlashtirilgan ma'lumotlarni qayta ishlashga mo'ljallangan qurilmalar to'plami deyiladi hisoblash texnologiyasi yoki apparat... Hisoblash tizimining tarkibi deyiladi konfiguratsiya... Hisoblash tizimining apparat va dasturiy ta'minotini alohida ko'rib chiqish odatiy holdir.

Uskuna va dasturiy echimni tanlash mezonlari ishlash va samaradorlik.

Hisoblash tizimining markaziy qurilmasi bu kompyuter. Kompyuter Ma'lumotlarni yaratish, saqlash, qayta ishlash va tashishni avtomatlashtirish uchun mo'ljallangan elektron qurilma. Apparat va dasturiy ta'minot alohida ko'rib chiqilgan bo'lsa ham, shuni ta'kidlash kerakki, ushbu hisoblash tizimining vositalari ajralmas aloqada va uzluksiz o'zaro aloqada ishlaydi.

Kompyuter texnikasining rivojlanish tarixi. Kompyuterlarning avlodlari.

(Talabalar uchun o'z-o'zini o'rganish uchun tavsiya etiladi).

Kompyuter tasnifi

Shaxsiy kompyuterlardan tashqari, bundan ham ko'p marta kuchli hisoblash tizimlari mavjud bo'lganligi sababli, kompyuterlarning massiv ishlatilishini yashirmaslik kerak.

· Superkompyuterlar;

· Katta kompyuterlar (meynframlar);

· Kichik kompyuterlar;

· Mikrokompyuterlar (ularga shaxsiy kompyuterlar kiradi).

Ushbu kompyuterlar har xil:

· Samaradorlik;

· O'lchamlari;

· Funktsional maqsad.

Kompyuter arxitekturasi va tuzilishi

Kompyuter qurilmalarini ko'rib chiqishda ularning arxitekturasi va tuzilishini farqlash odat tusiga kiradi.

Arxitektura kompyuterni ba'zi bir umumiy darajadagi tavsifi, shu jumladan foydalanuvchi dasturlash imkoniyatlarini tavsifi, buyruqlar tizimi, adreslash tizimi, xotirani tashkil qilish va boshqalar deyiladi. Arxitektura ishlash printsiplari, axborot havolalari va kompyuterning asosiy mantiqiy tugunlari: protsessor, operativ xotira, tashqi xotira va tashqi qurilmalarning o'zaro bog'liqligini belgilaydi. Turli xil kompyuterlarning umumiy arxitekturasi foydalanuvchi nuqtai nazaridan ularning muvofiqligini ta'minlaydi.

Tuzilishi kompyuter bu uning funktsional elementlari va ular orasidagi bog'lanishlar to'plamidir. Elementlar turli xil qurilmalar bo'lishi mumkin - kompyuterning asosiy mantiqiy tugunlaridan eng oddiy sxemalariga qadar. Kompyuterning tuzilishi grafik ravishda strukturaviy diagrammalar shaklida aks ettirilgan bo'lib, ularning yordamida kompyuterni istalgan detal darajasida tavsiflash mumkin.

Klassik me'morchilik (fon Neyman arxitekturasi) - bitta arifmetik mantiqiy birlik (ALU), u orqali ma'lumotlar oqimi va bitta boshqaruv bo'limi (CU), u orqali buyruq oqimi o'tadi - dastur. u bitta protsessorli kompyuter... Ushbu arxitektura turi shaxsiy kompyuter arxitekturasini ham o'z ichiga oladi umumiy avtobus... Bu erda joylashgan barcha funktsional bloklar umumiy avtobus tomonidan bir-biriga bog'langan bo'lib, ular ham deyiladi tizim magistrali. Jismoniy jihatdan, bu chiziq elektron simlarni ulash uchun rozetkalari bo'lgan ko'p simli chiziqdir. Magistral simlarni yig'ish alohida guruhlarga bo'linadi: manzil avtobusi, ma'lumotlar uzatish avtobusi va boshqaruv avtobusi.

Kompyuter texnologiyalari tasnifi

1. Uskuna

Hisoblash tizimining tarkibi konfiguratsiya deb ataladi. Hisoblash texnologiyasining apparat va dasturiy ta'minotini alohida ko'rib chiqish odatiy holdir. Shunga ko'ra, hisoblash tizimlarining apparat konfiguratsiyasi va ularning dasturiy konfiguratsiyasi alohida ko'rib chiqiladi. Ushbu ajratish printsipi kompyuter fanlari uchun alohida ahamiyatga ega, chunki ko'pincha bir xil muammolarning echimi ham apparat, ham dasturiy ta'minot tomonidan ta'minlanishi mumkin. Uskuna yoki dasturiy ta'minot echimini tanlash mezonlari ishlash va samaradorlikdir. Odatda apparat echimlari o'rtacha narxga ega deb qabul qilinadi, ammo dasturiy echimlarni amalga oshirish xodimlarning yuqori malakasini talab qiladi.

Hisoblash tizimlari apparati apparat konfiguratsiyasini tashkil etuvchi qurilmalar va qurilmalarni o'z ichiga oladi. Zamonaviy kompyuterlar va hisoblash tizimlari blok-modulli dizaynga ega - bu aniq ish turlarini bajarish uchun zarur bo'lgan apparat konfiguratsiyasi, ularni tayyor yig'ilishlar va bloklardan yig'ish mumkin.

Hisoblash tizimining asosiy apparat qismlariga quyidagilar kiradi: xotira, markaziy protsessor va tizim shinasi bilan o'zaro bog'langan periferik qurilmalar (1-rasm). Asosiy xotira dasturlarni va ma'lumotlarni ikkilik shaklda saqlash uchun mo'ljallangan va ularning har biri hujayralarning tartiblangan massivi sifatida tashkil etilgan. noyob raqamli manzil. Odatda, hujayra hajmi 1 baytni tashkil qiladi. Asosiy xotiradagi odatiy operatsiyalar: ma'lum bir manzilga ega bo'lgan hujayra tarkibini o'qish va yozish.

2. Markaziy protsessor

Markaziy protsessor - bu ma'lumotlarni qayta ishlash operatsiyalarini bajaradigan va kompyuterning tashqi qurilmalarini boshqaradigan kompyuterning markaziy birligi. Markaziy protsessor quyidagilarni o'z ichiga oladi:

Boshqarish moslamasi - dasturlarni bajarish jarayonini tashkil qiladi va uning ishlashi davomida hisoblash tizimining barcha qurilmalarining o'zaro ta'sirini muvofiqlashtiradi;

Arifmetik mantiqiy birlik - ma'lumotlar bo'yicha arifmetik va mantiqiy operatsiyalarni bajaradi: qo'shish, ayirish, ko'paytirish, bo'lish, taqqoslash va hk.;

Xotira qurilmasi - bu protsessorning ichki xotirasi bo'lib, u registrlardan iborat bo'lib, foydalanilganda protsessor hisob-kitoblarni amalga oshiradi va oraliq natijalarni saqlaydi; operativ xotira bilan ishlashni tezlashtirish uchun kesh xotirasidan foydalaniladi, unga protsessor uchun keyingi operatsiyalar uchun zarur bo'lgan buyruqlar va operativ xotiradan ma'lumotlar oldindan yuboriladi;

Soat generatori - barcha kompyuter tugunlarining ishlashini sinxronlashtiradigan elektr impulslarini hosil qiladi.

Markaziy protsessor asosiy o'zgaruvchilar va vaqtinchalik natijalar - ichki registrlarni saqlash uchun ixtisoslashgan katakchalar yordamida ma'lumotlar bilan har xil operatsiyalarni bajaradi. Registrlar ikki turga bo'linadi (2.-rasm):

Umumiy foydalanish registrlari - asosiy mahalliy o'zgaruvchilarni va hisob-kitoblarning oraliq natijalarini vaqtincha saqlash uchun foydalaniladi, ma'lumotlar registrlari va ko'rsatkichlar registrlarini o'z ichiga oladi; asosiy funktsiya tez-tez ishlatiladigan ma'lumotlarga tezkor kirishni ta'minlash (odatda xotiraga kirish imkoniyatisiz).

Protsessorning ishlashini boshqarish uchun ixtisoslashgan registrlardan foydalaniladi, ulardan eng muhimi: buyruqlar registri, stek ko'rsatkichi, bayroqlar registri va dastur holati to'g'risidagi ma'lumotlarni o'z ichiga olgan registr.

Dasturchi har qanday moslamalarni (ma'lumotlarni yoki manzillarni) vaqtincha saqlash va ular bo'yicha kerakli operatsiyalarni bajarish uchun o'z xohishiga ko'ra ma'lumotlar registrlaridan foydalanishi mumkin. Ma'lumotlar registrlari kabi indeks registrlaridan har qanday usulda foydalanish mumkin; ularning asosiy maqsadi indekslarni yoki ma'lumotlar almashinuvini va ko'rsatmalarni tayanch manzilning boshidan boshlab saqlash (operandlarni xotiradan olishda). Asosiy manzil asosiy registrlarda bo'lishi mumkin.

Segment registrlari protsessor arxitekturasining muhim elementi bo'lib, 20 bitli manzil maydonini 16 bitli operandlar bilan ta'minlaydi. Asosiy segment registrlari: CS - segment segment registri; DS - ma'lumotlar segmentining registri; SS - stek segment registri, ES - qo'shimcha segment registri. Xotiraga segmentlar - fizik manzillar maydonining har qanday qismiga joylashtirilgan mantiqiy shakllanishlar orqali kirish mumkin. 16 ga bo'lingan segmentni boshlash manzili (kamida o'n oltinchi raqamsiz) segment registrlaridan birida saqlanadi; shundan so'ng belgilangan segment manzilidan boshlab xotira bo'limiga kirish ta'minlanadi.

Har qanday xotira katakchasining manzili ikkita so'zdan iborat bo'lib, ulardan biri tegishli segmentning xotirasida joylashishini belgilaydi, ikkinchisi - ushbu segment ichidagi ofset. Segmentning hajmi uning tarkibidagi ma'lumotlar miqdori bilan belgilanadi, lekin u hech qachon 64 KB dan oshmasligi mumkin, bu maksimal mumkin bo'lgan ofset bilan belgilanadi. Buyruq segmentining segment manzili CS registrida saqlanadi va manzil baytiga o'tish IP buyrug'i ko'rsatgich registrida bo'ladi.

Shakl.2. 32-bitli protsessor registrlari

Dasturni yuklagandan so'ng, dasturning birinchi buyrug'ining ofseti IP-ga kiritiladi. Protsessor uni xotiradan o'qiydi va IP tarkibini ushbu ko'rsatmaning to'liq uzunligiga oshiradi (Intel protsessorlarining ko'rsatmalari 1 dan 6 baytgacha bo'lishi mumkin), natijada IP dasturdagi ikkinchi ko'rsatmaga ishora qiladi. Birinchi buyruqni bajargandan so'ng, protsessor ikkinchisini xotiradan o'qiydi, yana IP qiymatini oshiradi. Natijada, IP har doim keyingi buyruqning ofsetini o'z ichiga oladi - bajarilayotgan buyruqdan keyingi buyruq. Ta'riflangan algoritm faqat filial ko'rsatmalarini bajarishda, subroutine qo'ng'iroqlarida va xizmatni to'xtatishda buziladi.

Ma'lumotlar segmentining segment manzili DS registrida saqlanadi, ofset umumiy registrlardan birida bo'lishi mumkin. Ixtiyoriy ES segment registri dasturga kirmaydigan ma'lumotlar maydonlariga, masalan, video buferga yoki tizim katakchalariga kirish uchun ishlatiladi. Ammo, agar kerak bo'lsa, uni dastur segmentlaridan biriga moslashtirish mumkin. Masalan, agar dastur katta hajmdagi ma'lumotlar bilan ishlasa, siz ular uchun ikkita segmentni taqdim etishingiz va ulardan biriga DS registri orqali, ikkinchisiga ES registri orqali kirishingiz mumkin.

Stack pointer SP to'plamning yuqori qismiga ko'rsatgich sifatida ishlatiladi. Stek - bu o'zboshimchalik bilan ma'lumotlarni vaqtincha saqlash uchun dastur maydoni. Stekning qulayligi shundaki, uning maydoni qayta ishlatiladi va ma'lumotlar stakda saqlanadi va nomlarni ko'rsatmasdan push va pop buyruqlari yordamida u erdan olinadi. Stek an'anaviy ravishda dastur tomonidan ishlatiladigan registrlar tarkibini subroutine-ni chaqirishdan oldin saqlash uchun ishlatiladi, bu esa o'z navbatida protsessor registrlarini o'z maqsadlari uchun ishlatadi. Registrlarning asl tarkibi pastki dasturdan qaytib kelgandan keyin stackdan chiqariladi. Yana bir keng tarqalgan usul - bu kerakli parametrlarni stack orqali pastki dasturga o'tkazish. Parametrlar stakka qanday tartibda surilishini bilgan holda, subroutine ularni o'sha erdan olib ketishi va ishlatilishi mumkin.

Stekning o'ziga xos xususiyati - bu o'z ichiga olgan ma'lumotlarning bir xil tartibda olinishi: har qanday vaqtda stakda faqat yuqori element mavjud bo'ladi, ya'ni stekka yuklangan oxirgi element. Stekdan yuqori elementni tushirish keyingi elementni mavjud qiladi. Stek elementlari stek uchun ajratilgan xotira maydonida, stakning pastki qismidan boshlab (maksimal manzilidan) ketma-ket kamayib boruvchi manzillarda joylashgan. Top kirish mumkin bo'lgan elementning manzili SP stack ko'rsatkich registrida saqlanadi.

Maxsus registrlar faqat imtiyozli rejimda mavjud va operatsion tizim tomonidan qo'llaniladi. Ular kesh xotirasining turli bloklarini, asosiy xotirani, kirish / chiqish moslamalarini va hisoblash tizimidagi boshqa qurilmalarni boshqaradilar.

Ham imtiyozli, ham foydalanuvchi rejimida mavjud bo'lgan bitta registr mavjud. Bu bayroq registri deb ataladigan PSW (Program State Word) registri. Bayroq registrida markaziy protsessor talab qiladigan har xil bitlar mavjud, eng muhimi taqqoslashda va shartli sakrashda ishlatiladigan shart kodlari.Ular protsessorning arifmetik mantiqiy birligining har bir tsiklida o'rnatiladi va oldingi operatsiya natijasi holatini aks ettiradi. Bayroq registrining tarkibi kompyuter tizimining turiga bog'liq va quyidagilarni ko'rsatadigan qo'shimcha maydonlarni o'z ichiga olishi mumkin: mashina rejimi (masalan, foydalanuvchi yoki imtiyozli); trace bit (bu disk raskadrovka uchun ishlatiladi); protsessorning ustuvor darajasi; to'xtatish yoqish holati. Bayroq registri odatda foydalanuvchi rejimida o'qiladi, lekin ba'zi maydonlarni faqat imtiyozli rejimda yozish mumkin (masalan, rejimni ko'rsatadigan bit).

Buyruqlar ko'rsatkichlari registrida bajarish uchun navbatdagi navbatdagi buyruqlar manzili mavjud. Xotiradan ko'rsatma tanlanganidan so'ng, ko'rsatmalar registri yangilanadi va ko'rsatgich keyingi buyruqqa o'tadi. Ko'rsatma ko'rsatgichi dasturning bajarilishini kuzatib boradi, har bir daqiqada bajariladigan qismdan keyin ko'rsatmaning nisbiy manzilini ko'rsatib beradi. Ro'yxatdan o'tish dasturiy jihatdan mavjud emas; undagi manzilni oshirish mikroprotsessor tomonidan joriy buyruqning uzunligini hisobga olgan holda amalga oshiriladi. O'tish, uzilishlar, pastki dasturlarni chaqirish va ulardan qaytish bo'yicha ko'rsatmalar ko'rsatgich tarkibini o'zgartiradi va shu bilan kerakli dastur punktlariga o'tishni amalga oshiradi.

Akkumulyator registri buyruqlarning katta qismida ishlatiladi. Ushbu registrdan foydalanadigan tez-tez ishlatiladigan buyruqlar qisqartirilgan formatga ega.

Axborotni qayta ishlash uchun odatda xotira yacheykalaridan ma'lumotlarni umumiy maqsadli registrlarga uzatish, markaziy protsessor tomonidan operatsiyani bajarish va natijalarni asosiy xotiraga uzatish tashkil etiladi. Dasturlar markaziy protsessor tomonidan bajarilishi kerak bo'lgan mashina ko'rsatmalarining ketma-ketligi sifatida saqlanadi. Har bir buyruq operatsiya maydoni va operand maydonlaridan iborat - bu operatsiya bajariladigan ma'lumotlar. Mashinada ko'rsatmalar to'plami mashina tili deb ataladi. Dasturlar quyidagicha bajariladi. Dastur hisoblagichi ko'rsatgan mashina buyrug'i xotiradan o'qiladi va ko'rsatmalar registriga ko'chiriladi, u erda u dekodlanadi va keyin bajariladi. Amalga oshirilgandan so'ng dastur hisoblagichi keyingi buyruqqa va boshqalarga ishora qiladi. Ushbu harakatlar mashina aylanishi deb ataladi.

Ko'pgina markaziy protsessorlarning ikkita ish tartibi mavjud: yadro rejimi va foydalanuvchi rejimi, protsessor holati so'zida (bayroq registri) bit bilan o'rnatiladi. Protsessor yadro rejimida ishlayotganida, barcha ko'rsatmalarni bir qator ko'rsatmalarda bajarishi va barcha apparat imkoniyatlaridan foydalanishi mumkin. Operatsion tizim yadro rejimida ishlaydi va barcha qo'shimcha qurilmalarga kirishni ta'minlaydi. Foydalanuvchi dasturlari foydalanuvchi rejimida ishlaydi, bu ko'plab buyruqlarni bajarishga imkon beradi, ammo qo'shimcha qurilmalarning faqat bir qismini beradi.

Operatsion tizim bilan aloqa qilish uchun foydalanuvchi dasturi yadro rejimiga o'tishni ta'minlaydigan va operatsion tizim funktsiyalarini faollashtiradigan tizim qo'ng'irog'ini tashkil qilishi kerak. Tuzoq buyrug'i (taqlid qilingan uzilish) protsessor rejimini foydalanuvchi rejimidan yadro holatiga o'tkazadi va boshqaruvni operatsion tizimga o'tkazadi. Ish tugagandan so'ng, boshqaruv foydalanuvchi dasturiga, tizim chaqiruvidan so'ng buyruqqa qaytadi.

Kompyuterlarda tizim qo'ng'iroqlarini bajarish bo'yicha ko'rsatmalarga qo'shimcha ravishda qo'shimcha holatlar to'g'risida ogohlantirish uchun apparat tomonidan chaqiriladigan uzilishlar mavjud, masalan, suzuvchi nuqta operatsiyalari paytida nolga bo'linish yoki to'lib toshish. Bunday holatlarning hammasida boshqarish operatsion tizimga o'tadi, u keyinchalik nima qilish kerakligini hal qilishi kerak. Ba'zan sizga xato xabari bilan dasturni bekor qilish kerak bo'ladi, ba'zida siz uni e'tiborsiz qoldirishingiz mumkin (masalan, raqamning ahamiyatini yo'qotib qo'ysangiz, uni nol deb qabul qilishingiz mumkin) yoki ba'zi bir shartlarni bajarish uchun boshqaruvni dasturning o'ziga o'tkazing.

Aytgancha, qurilmalar markaziy protsessorga nisbatan joylashgan bo'lib, ichki va tashqi qurilmalar farqlanadi. Tashqi qurilmalar odatda ko'pgina kiritish-chiqarish qurilmalari (atrof-muhit deb ham ataladi) va ma'lumotlarni uzoq muddatli saqlash uchun mo'ljallangan ba'zi qurilmalar.

Alohida tugunlar va bloklar o'rtasida muzokaralar apparat interfeyslari deb nomlangan o'tish davri apparat mantiqiy qurilmalari yordamida amalga oshiriladi. Hisoblashda apparat interfeyslari uchun standartlar protokollar deb nomlanadi - bu o'zlarining ishlarini boshqa qurilmalar bilan muvaffaqiyatli muvofiqlashtirish uchun qurilmalar ishlab chiqaruvchilari tomonidan ta'minlanishi kerak bo'lgan texnik shartlar to'plami.

Har qanday hisoblash tizimining arxitekturasida mavjud bo'lgan ko'plab interfeyslarni shartli ravishda ikkita katta guruhga bo'lish mumkin: ketma-ket va parallel. Ketma-ket interfeys orqali ma'lumotlar ketma-ket, bit-bit va parallel orqali - bir vaqtning o'zida bit guruhlarida uzatiladi. Bitta xabarga jalb qilingan bitlar soni interfeysning kengligi bilan belgilanadi, masalan, sakkiz bitli parallel interfeyslar bitta tsiklda bitta bayt (8 bit) uzatadi.

Parallel interfeyslar odatda ketma-ket interfeyslarga qaraganda ancha murakkab, ammo yaxshi ishlashni ta'minlaydi. Ular ma'lumotlar uzatish tezligi muhim bo'lgan joylarda qo'llaniladi: bosib chiqarish moslamalarini, grafik ma'lumotlarni kiritish moslamalarini, ma'lumotlarni tashqi muhitga yozish uchun moslamalarni va boshqalarni ulash uchun. Parallel interfeyslarning ishlashi sekundiga baytlar bilan o'lchanadi (bayt / s; KB / s; MB / s).

Ketma-ket interfeyslar oddiyroq; qoida tariqasida, ular uzatuvchi va qabul qiluvchi qurilmalarning ishlashini sinxronlashtirishga hojat yo'q (shuning uchun ular ko'pincha asenkron interfeyslar deb ataladi), lekin ularning o'tkazuvchanligi past va samaradorligi pastroq. Ketma-ket qurilmalar orqali ma'lumotlar almashinuvi baytlar bilan emas, balki bitlar orqali amalga oshirilganligi sababli ularning ishlashi soniyada bit (bps, kbit / s, Mbit / s) bilan o'lchanadi. 8-sonli mexanik bo'linish orqali ketma-ket uzatish tezligi birliklarini parallel ma'lumotlar tezligi birliklariga aylantirishning soddaligiga qaramay, bunday qayta hisoblash amalga oshirilmaydi, chunki havo ma'lumotlari mavjudligi sababli bu to'g'ri emas. Xizmat ma'lumotlari uchun tuzatilgan so'nggi chora sifatida, ba'zida ketma-ket qurilmalarning tezligi sekundiga yoki sekundiga (s / s) belgilar bilan ifodalanadi, ammo bu qiymat texnik emas, balki ma'lumotnoma, iste'molchining xarakteri.

Ketma-ket interfeyslar sekin qurilmalarni (eng oddiy past sifatli bosish moslamalari: imo-ishora ma'lumotlari uchun kirish va chiqish moslamalari, boshqarish datchiklari, past samaradorlikdagi aloqa moslamalari va boshqalarni) ulash uchun, shuningdek ma'lumotlar almashinuvi davomiyligi bo'yicha sezilarli cheklovlar bo'lmagan hollarda ishlatiladi. (raqamli kameralar).

Kompyuterning ikkinchi asosiy komponenti - bu xotira. Xotira tizimi qatlamlar iyerarxiyasi shaklida qurilgan (3.-rasm). Yuqori qavat protsessorning ichki registrlaridan iborat. Ichki registrlar 32 x 32 bitni 32 bitli protsessorda va 64 x 64 bitni 64 bitli protsessorda saqlash imkoniyatini beradi, bu ikkala holatda ham bir kilobaytdan kam. Dasturlarning o'zi registrlarni apparatning aralashuvisiz boshqarishi mumkin (ya'ni ularda nimani saqlash kerakligini hal qilish).

Shakl.3. Xotiraning tipik ierarxik tuzilishi

Keyingi qatlam kesh xotirasini o'z ichiga oladi, asosan apparat tomonidan boshqariladi. Operativ xotira kesh satrlariga bo'linadi, odatda 64 bayt, nol satrida 0 dan 63 gacha, birinchi satrda 64 dan 127 gacha va boshqalar. Eng tez-tez ishlatiladigan kesh satrlari CPU ichida yoki unga juda yaqin joylashgan yuqori tezlikda keshda saqlanadi. Dastur xotiradan so'zni o'qishi kerak bo'lganda, kesh chipi kerakli satr keshda ekanligini tekshiradi. Agar shunday bo'lsa, u holda keshga samarali kirish sodir bo'ladi, so'rov keshdan to'liq qondiriladi va avtobusdagi xotiraga so'rov o'rnatilmaydi. Muvaffaqiyatli keshga kirish, qoida tariqasida, taxminan ikki soat tsiklini oladi va muvaffaqiyatsiz esa vaqtni sezilarli yo'qotish bilan xotiraga kirishga olib keladi. Kesh xotirasi yuqori narxga ega bo'lganligi sababli hajmi cheklangan. Ba'zi mashinalarda keshning ikki yoki hatto uchta darajasi bor, ularning har biri keyingisiga nisbatan sekinroq va kattaroq.

Buning ortidan tasodifiy kirish xotirasi (RAM - tasodifiy kirish xotirasi, inglizcha RAM, tasodifiy kirish xotirasi - tasodifiy kirish xotirasi) keladi. Bu hisoblash tizimining asosiy saqlash maydoni. Kesh orqali bajarilishi mumkin bo'lmagan protsessorning barcha so'rovlari qayta ishlash uchun asosiy xotiraga yuboriladi. Kompyuterda bir nechta dastur ishlayotganda, operativ xotirada murakkab dasturlarni joylashtirish maqsadga muvofiqdir. Dasturlarni bir-biridan himoya qilish va ularning xotirada harakatlanishi ikkita ixtisoslashtirilgan registrga ega bo'lgan kompyuter uskunalari yordamida amalga oshiriladi: bazaviy registr va chegara registri.

Eng sodda holatda (4.a-rasm), dastur ishlay boshlaganda, dasturning bajariladigan moduli boshlanish manzili bazaviy registrga yuklanadi va chegara registri dasturning bajariladigan moduli ma'lumotlar bilan qancha olishini ko'rsatadi. Xotiradan buyruq olayotganda, apparat ko'rsatmalar hisoblagichini tekshiradi va agar u chegara registridan kichik bo'lsa, unga baz registrining qiymatini qo'shadi va yig'indisini xotiraga o'tkazadi. Agar dastur ma'lumotlar so'zini o'qishni xohlasa (masalan, 10000-manzildan), apparat avtomatik ravishda asosiy registr tarkibini (masalan, 50,000) ushbu manzilga qo'shadi va (60,000) xotira hajmini uzatadi. Asosiy registr dasturga xotiraning istalgan qismiga, unda saqlangan manzildan keyin murojaat qilishga imkon beradi. Bundan tashqari, limit registri dasturdan so'ng dasturning xotiraning istalgan qismiga kirishiga yo'l qo'ymaydi. Shunday qilib, ushbu sxema yordamida ikkala muammo ham hal qilinadi: dasturlarning himoyasi va harakati.

Ma'lumotlarni tekshirish va konvertatsiya qilish natijasida dastur tomonidan yaratilgan va virtual manzil deb nomlangan manzil fizik manzil deb nomlangan xotirada ishlatiladigan manzilga aylantiriladi. Tasdiqlash va konversiyani amalga oshiradigan qurilma xotirani boshqarish bo'limi yoki xotira menejeri (MMU) deb nomlanadi. Xotira menejeri protsessor sxemasida yoki unga yaqin joylashgan, ammo mantiqan protsessor va xotira o'rtasida joylashgan.

Keyinchalik murakkab xotira menejeri ikki juft asosiy va chegara registrlaridan iborat. Bir jufti dastur matni uchun, ikkinchisi ma'lumot uchun. Buyruqlar registri va barcha dastur matnli ma'lumotnomalari birinchi registrlar jufti bilan ishlaydi, ma'lumotlar ma'lumotnomalarida ikkinchi registrlar juftligi ishlatiladi. Ushbu mexanizm tufayli bir nechta foydalanuvchilar o'rtasida bitta dasturni bo'lishish mumkin, bu oddiy sxemada chiqarib tashlangan dasturning faqat bitta nusxasini operativ xotirada saqlaydi. №1 dastur ishlayotganda to'rtta registr chapda, shakl 4 (b) da ko'rsatilganidek, # 2 dastur ishlayotganda - o'ngda joylashgan. Xotira menejerini boshqarish bu operatsion tizimning funktsiyasidir.

Xotira tuzilishida keyingi o'rin magnit disk (qattiq disk). Disk xotirasi operativ xotiradan bittaga nisbatan ikki daraja arzonroq va hajmi jihatidan kattaroqdir, ammo diskda joylashgan ma'lumotlarga kirish taxminan uch buyurtma vaqtini oladi. Qattiq diskning past tezligi sababi, bu haydovchining mexanik tuzilish ekanligi. Qattiq disk 5400, 7200 yoki 10800 rpm tezlikda aylanadigan bir yoki bir nechta metall plitalardan iborat (5.-rasm). Ma'lumotlar konsentrik doiralar shaklida plitalarga yoziladi. Har bir berilgan holatdagi o'qish / yozish boshlari plastinkada trek deb nomlangan uzukni o'qishi mumkin. Birgalikda berilgan vilkalar pozitsiyasining izlari silindrni tashkil qiladi.

Har bir trek bir qator tarmoqlarga bo'linadi, odatda har bir tarmoq uchun 512 bayt. Zamonaviy disklarda tashqi tsilindrlarda ichki qismlarga qaraganda ko'proq sektorlar mavjud. Boshni bir silindrdan ikkinchisiga siljitish taxminan 1 milodiy, ixtiyoriy silindrga o'tish diskka qarab 5 dan 10 milodiygacha davom etadi. Boshcha kerakli trek ustida joylashganida, dvigatel diskni aylantirishini kutish kerak, shunda kerakli sektor bosh ostida bo'ladi. Bu diskning aylanish tezligiga qarab qo'shimcha 5 dan 10 msgacha davom etadi. Sektor bosh ostida bo'lganida, o'qish yoki yozish jarayoni 5 MB / s dan (past tezlikli drayvlar uchun) 160 MB / s gacha (yuqori tezlikda ishlaydigan disklar uchun) sodir bo'ladi.

Oxirgi qatlam magnit lenta. Ushbu vosita ko'pincha qattiq disk maydonini zaxiralash yoki katta hajmdagi ma'lumotlar to'plamini saqlash uchun ishlatilgan. Ma'lumotga kirish uchun lenta magnit lenta o'quvchisiga joylashtirilgan, keyin u so'ralgan axborot blokiga qaytarilgan. Butun jarayon bir necha daqiqa davom etdi. Ta'riflangan xotira iyerarxiyasi odatiy holdir, ammo ba'zi variantlarda barcha darajalar yoki ularning boshqa turlari mavjud bo'lmasligi mumkin (masalan, optik disk). Qanday bo'lmasin, yuqoridan pastgacha iyerarxiyani pastga siljitish, tasodifiy kirish vaqti qurilmadan qurilmaga sezilarli darajada oshadi va imkoniyat vaqtiga teng ravishda oshadi.

Yuqorida tavsiflangan turlardan tashqari, ko'plab kompyuterlarda tasodifiy kirish imkoniyatiga ega bo'lgan faqat o'qish uchun mo'ljallangan xotira mavjud (ROM - faqat o'qish uchun xotira, ROM, faqat o'qish uchun xotira - faqat o'qish uchun xotira), bu kompyuter tizimi o'chirilganida o'z tarkibini yo'qotmaydi. ROM ishlab chiqarish jarayonida dasturlashtiriladi va undan keyin uning tarkibini o'zgartirish mumkin emas. Ba'zi kompyuterlarda kompyuterni ishga tushirish uchun ishlatiladigan ROM-da bootstrap dasturlari va past darajadagi qurilmalarni boshqarish uchun ba'zi I / U kartalari mavjud.

Elektr bilan o'chiriladigan ROM (EEPROM) va flesh-xotira (flesh RAM) ham o'zgaruvchan emas, lekin ROMlardan farqli o'laroq, ularning tarkibi o'chirilishi va ustiga yozilishi mumkin. Biroq, ularga ma'lumotlarni yozish RAMga yozishdan ko'ra ko'proq vaqt talab etadi. Shuning uchun, ular ROM bilan bir xil tarzda ishlatiladi.

Xotiraning yana bir turi mavjud - u o'zgaruvchan bo'lib, joriy sana va joriy vaqtni saqlash uchun ishlatiladi. Xotira kompyuterga o'rnatilgan batareyadan ishlaydi va konfiguratsiya parametrlarini o'z ichiga olishi mumkin (masalan, qaysi qattiq diskni yuklash kerakligini belgilash).

3. Kirish-chiqarish qurilmalari

Operatsion tizim bilan yaqindan ishlaydigan boshqa qurilmalar - bu ikki qismdan iborat bo'lgan nazorat-chiqarish moslamalari: boshqaruvchi va qurilmaning o'zi. Tekshirgich - bu operatsion tizim buyruqlarini qabul qiladigan va bajaradigan ulagichga kiritilgan kartadagi mikrosxem (mikrosxem).

Masalan, kontroller diskdan ma'lum bir sektorni o'qish uchun buyruq oladi. Buyruqni bajarish uchun kontroller diskning chiziqli sektor raqamini silindr, sektor va bosh raqamiga o'zgartiradi. Transformatsiya jarayoni tashqi silindrlarning ichki qismiga qaraganda ko'proq sektorlarga ega bo'lishi bilan murakkablashadi. Shundan so'ng tekshirgich boshning qaysi tsilindr ustida bo'lganligini aniqlaydi va kallakni kerakli miqdordagi tsilindrni siljitish uchun impulslar ketma-ketligini beradi. Keyin boshqaruvchi kerakli sektorni bosh ostiga qo'yib, diskning aylanishini kutadi. Keyinchalik, bitlarni diskdan kelib chiqqan holda o'qish va saqlash jarayonlari, sarlavhani olib tashlash va summani hisoblash jarayonlari ketma-ketlikda amalga oshiriladi. Keyinchalik, nazoratchi olingan bitlarni so'zlarga to'playdi va ularni xotirada saqlaydi. Ushbu ishni bajarish uchun tekshirgichlarda o'rnatilgan dasturiy ta'minot mavjud.

Kiritish-chiqarish moslamasining o'zi oddiy interfeysga ega, u bitta IDE standartiga (IDE, Integrated Drive Electronics) mos kelishi kerak. Qurilma interfeysi tekshirgich tomonidan yashiringanligi sababli, operatsion tizim faqat boshqaruv interfeysini ko'radi, bu qurilma interfeysidan farq qilishi mumkin.

Turli xil I / U qurilmalari uchun tekshirgichlar bir-biridan farq qilganligi sababli ularni boshqarish uchun tegishli dasturiy ta'minot talab qilinadi - haydovchilar. Shuning uchun har bir tekshirgich ishlab chiqaruvchisi qo'llab-quvvatlaydigan operatsion tizimlar uchun drayverlarni etkazib berishi kerak. Operatsion tizimiga drayverni o'rnatishning uchta usuli mavjud:

Yadroni yangi drayver bilan qayta ulang va keyin tizimni qayta yoqing, shuncha UNIX tizim ishlaydi;

Operatsion tizimga kiritilgan faylda haydovchi kerak bo'lgan yozuvni yarating va tizimni qayta yoqing; yuklash paytida operatsion tizim kerakli drayverni topadi va uni yuklaydi; Windows operatsion tizimi shunday ishlaydi;

Yangi drayverlarni qabul qiling va operatsion tizimi yordamida ularni tezda o'rnating; usul olinadigan USB va IEEE 1394 avtobuslari tomonidan qo'llaniladi, ular doimo dinamik ravishda yuklangan drayverlarga muhtoj.

Har bir tekshirgich bilan aloqa qilish uchun ma'lum registrlar mavjud. Masalan, minimal disk boshqaruvchisi disk manzili, xotira manzili, sektor raqami va ishlash yo'nalishini (o'qish yoki yozish) aniqlash uchun registrlarga ega bo'lishi mumkin. Tekshirgichni faollashtirish uchun haydovchi operatsion tizimdan buyruq oladi, so'ngra uni qurilma registrlariga yozish uchun mos bo'lgan qiymatlarga aylantiradi.

Ba'zi bir kompyuterlarda kiritish-chiqarish qurilmalari registrlari operatsion tizimning manzil maydoniga tushiriladi, shuning uchun ularni xotirada oddiy so'zlar sifatida o'qish yoki yozish mumkin. Ro'yxatdan o'tish manzillari foydalanuvchi dasturlarini qo'shimcha qurilmalardan himoya qilish uchun (masalan, bazaviy va chegara registrlari yordamida) foydalanuvchi dasturlari tashqarisida RAMga joylashtiriladi.

Boshqa kompyuterlarda qurilmalar registrlari maxsus kiritish-chiqarish portlarida joylashgan bo'lib, har bir registrda turli xil port manzili mavjud. Bunday mashinalarda haydovchilar registrlarni o'qish va yozish imkoniyatini beruvchi imtiyozli rejimda IN va OUT buyruqlari mavjud. Birinchi sxema maxsus kiritish-chiqarish buyruqlariga ehtiyojni yo'q qiladi, ammo ba'zi manzil maydonlaridan foydalanadi. Ikkinchi sxema manzil maydoniga ta'sir qilmaydi, lekin maxsus buyruqlarni talab qiladi. Ikkala sxema ham keng qo'llaniladi. Ma'lumotlarni kiritish va chiqarish uch usulda amalga oshiriladi.

1. Foydalanuvchi dasturi tizim so'rovini chiqaradi, uni yadro protsessual chaqiruviga mos keladigan haydovchiga aylantiradi. Keyin haydovchi kiritish-chiqarish jarayonini boshlaydi. Shu vaqt ichida haydovchi juda qisqa dastur tsiklini bajaradi va u o'zi ishlaydigan qurilmaning tayyorligini doimiy ravishda so'rab turadi (odatda, qurilma hali ham bandligini bildiruvchi bir oz narsa bor). Kiritish-chiqarish jarayoni tugagandan so'ng, haydovchi ma'lumotlarni kerakli joyga joylashtiradi va asl holatiga qaytadi. Keyin operatsion tizim boshqaruvni chaqiruvchi dasturga qaytaradi. Ushbu usul kutishga tayyor yoki faol kutish deb nomlanadi va bitta kamchilikka ega: protsessor o'z ishini tugatguniga qadar qurilmani so'roq qilishi kerak.

2. Haydovchi qurilmani ishga tushiradi va I / O oxirida uzilish berilishini so'raydi. Shundan so'ng, haydovchi ma'lumotlarni qaytaradi, agar kerak bo'lsa operatsion tizim chaqiruv dasturini bloklaydi va boshqa vazifalarni bajarishni boshlaydi. Nazoratchi ma'lumotlar uzatilishining oxirini aniqlasa, operatsiya tugaganligini bildiruvchi uzilish hosil qiladi. I / U amalga oshirish mexanizmi quyidagicha (6.a-rasm):

1-qadam: haydovchi boshqaruvchiga buyruq yuboradi, ma'lumotni qurilma registrlariga yozadi; kontroller I / U qurilmasini ishga tushiradi.

2-qadam: o'qish yoki yozishni tugatgandan so'ng, tekshiruvchi uzilish tekshiruvi chipiga signal yuboradi.

3-qadam: agar uzilish tekshiruvi uzilishni qabul qilishga tayyor bo'lsa, u holda markaziy protsessorning ma'lum bir piniga signal yuboradi.

4-qadam: Interruptni boshqarish vositasi avtobusga I / U moslamasini o'rnatadi, shunda protsessor uni o'qiy oladi va qaysi qurilma o'chirilganligini bilib oladi. Interruptni markaziy protsessor qabul qilganda buyruq hisoblagichi (PC) va protsessor holati so'zi (PSW) tarkibidagi ma'lumotlar hozirgi stekka suriladi va protsessor imtiyozli ishlash rejimiga o'tadi (operatsion tizim yadrosi rejimi). Kiritish-chiqarish moslamasining raqami ushbu qurilma uchun uzilishlarni qayta ishlash manzilini topish uchun ishlatiladigan xotira qismining indekslari sifatida ishlatilishi mumkin. Xotiraning bu qismi uzilish vektori deb ataladi. Interrupt ishlov beruvchisi (uzilishni yuborgan qurilma drayverining qismi) ishlay boshlaganda, protsessorning buyruq hisoblagichini va stekdagi holat so'zini olib tashlaydi, ularni saqlaydi va qurilmadan holat haqida ma'lumot so'raydi. To'satdan ishlov berish tugagandan so'ng, boshqaruv avval ishlagan foydalanuvchi dasturiga, bajarilishi hali tugallanmagan buyruqqa qaytadi (6-rasm, b).

3. Kiritish-chiqarish ma'lumotlari uchun to'g'ridan-to'g'ri xotiraga kirish (DMA, Direct Memory Access) boshqaruvchisi ishlatiladi, bu markaziy protsessor doimiy aralashuvisiz operativ xotira va ba'zi kontrollerlar orasidagi bit oqimini boshqaradi. Protsessor DMA chipini chaqiradi, unga qancha bayt o'tkazish kerakligini, qurilma va xotira manzillarini va ma'lumotlarni uzatish yo'nalishini aytib beradi va chipning o'z-o'zidan ishlashiga imkon beradi. Tugatgandan so'ng, DMA uzilishni boshlaydi va unga mos ravishda ishlov beriladi.

Uzilishlar noo'rin daqiqalarda, masalan, boshqa uzilishni qayta ishlash paytida yuz berishi mumkin. Shu sababli, markaziy protsessor uzilishlarni o'chirib qo'yish va keyinchalik ularni yoqish qobiliyatiga ega. Uzilishlar o'chirilgan bo'lsa ham, barcha tugatilgan qurilmalar o'z signallarini yuborishda davom etadilar, ammo uzilishlar yoqilguncha protsessor to'xtatilmaydi. Agar uzilishlar o'chirilgan bo'lsa, bir nechta qurilmalar bir vaqtning o'zida o'chirilsa, uzilishlarni boshqarish vositasi odatda har bir qurilmaga berilgan statik ustuvorliklarga asoslanib, qaysi birini qayta ishlashni hal qiladi.

Pentium hisoblash tizimida sakkizta avtobus mavjud (kesh avtobusi, mahalliy avtobus, xotira avtobusi, PCI, SCSI, USB, IDE va \u200b\u200bISA). Har bir avtobusning uzatish tezligi va funktsiyasi mavjud. Operatsion tizimda kompyuterni va uning konfiguratsiyasini boshqarish uchun barcha avtobuslar haqida ma'lumot bo'lishi kerak.

ISA avtobusi (Industry Standard Architecture) - birinchi bo'lib IBM PC / AT kompyuterlarida paydo bo'ldi, 8,33 MGts da ishlaydi va soatiga ikki baytni maksimal tezligi 16,67 MB / s ga etkazishi mumkin; u eski sekinroq kiritish-chiqarish kartalari bilan orqaga qarab muvofiqligi uchun tizimga kiritilgan.

PCI shinasi (Periferik Component Interconnect, Periferik Device Interface) - Intel tomonidan ISA avtobusining vorisi sifatida yaratilgan, 66 MGts chastotada ishlashi va tsiklda 8 baytni 528 MB / s tezlikda uzatishi mumkin. Hozirgi vaqtda PCI avtobuslaridan ko'pgina yuqori tezkor kiritish-chiqarish qurilmalari, shuningdek Intel bo'lmagan protsessorli kompyuterlar foydalanadi, chunki ko'plab I / U kartalari unga mos keladi.

Pentium tizimidagi mahalliy avtobus markaziy protsessor tomonidan ma'lumotlarni tez-tez 100 MGts chastotada ishlaydigan, ajratilgan xotira avtobusi orqali kiradigan PCI ko'prigi chipiga uzatishda foydalaniladi.

Kesh avtobusi tashqi keshni ulash uchun ishlatiladi, chunki Pentium tizimlarida protsessorga o'rnatilgan L1 kesh va katta tashqi L2 kesh (L2 kesh) mavjud.

IDE shinasi tashqi qurilmalarni ulash uchun ishlatiladi: disklar va CD-ROM disklari. Shin PC / AT disk tekshiruvi interfeysining avlodi bo'lib, endi Pentium-ga asoslangan barcha tizimlarda standart hisoblanadi.

USB (Universal Serial Bus) shinasi sekin kiritish-chiqarish moslamalarini (klaviatura, sichqoncha) kompyuterga ulash uchun mo'ljallangan. Bunda kichik simli to'rtta simli ulagich ishlatiladi, ulardan ikkitasi USB qurilmalariga quvvat beradi.

USB-avtobus bu markazlashtirilgan avtobus bo'lib, u orqali kompyuter har millisekundada I / U qurilmalarini so'rov qiladi. U 1,5 MB / s tezlikda ma'lumotlarni yuklash bilan shug'ullanishi mumkin. Barcha USB qurilmalari bir xil drayverni ishlatadi, shuning uchun ular tizimga qayta yuklanmasdan ulanishi mumkin.

SCSI (kichik kompyuter tizimining interfeysi) tezkor disklar, skanerlar va boshqa tarmoqli kengligi talab qiladigan boshqa qurilmalar uchun ishlatiladigan yuqori samarali avtobus. Uning ishlashi 160 MB / s ga etadi. SCSI shinasi Macintosh tizimlarida ishlatiladi va UNIX tizimlarida va Intel protsessorga asoslangan boshqa tizimlarda mashhurdir.

IEEE 1394 (FireWire) avtobusi bitli ketma-ketlikli avtobus bo'lib, 50 MB / s gacha tezlikda ma'lumotlarni uzatishni qo'llab-quvvatlaydi. Ushbu xususiyat portativ raqamli videokameralarni va boshqa multimedia qurilmalarini kompyuteringizga ulash imkonini beradi. USB avtobusidan farqli o'laroq, IEEE 1394 avtobusida markaziy boshqaruv mavjud emas.

Operatsion tizim apparat tarkibiy qismlarini taniy olishi va ularni sozlashi kerak. Ushbu talab Intel va Microsoft-ni plagin va o'ynash deb nomlangan shaxsiy kompyuter tizimini ishlab chiqishiga olib keldi. Ushbu tizimdan oldin har bir I / O platada I / U registrlari aniqlangan va to'xtash so'rovlari darajasi bo'lgan. Masalan, klaviatura 1 ta uzilishni va 0x60 dan 0x64 gacha bo'lgan manzillarni ishlatgan; disket boshqaruvchisi 6-uzilishdan foydalangan va 0x3F0 dan 0x3F7 gacha bo'lgan manzillarni; printer 7 ta uzilishdan va 0x378 dan 0x37A gacha bo'lgan manzillardan foydalangan.

Agar foydalanuvchi ovoz kartasi va modem sotib olgan bo'lsa, bu qurilmalar tasodifan bir xil uzilishdan foydalangan. Mojaro kelib chiqdi, shuning uchun qurilmalar birgalikda ishlamay qoldi. Mumkin bo'lgan echim - har bir taxtada DIP kalitlari to'plamini (o'tish moslamalari, o'tish moslamalari - o'tish moslamalari) qurish va har bir panelni portlarning manzillari va turli xil qurilmalarning uzilish raqamlari bir-biriga zid bo'lmasligi uchun sozlash.

Plug and play operatsion tizimga avtomatik ravishda kiritish-chiqarish ma'lumotlarini yig'ish, uzilish darajalari va kirish-chiqarish manzillarini markaziy ravishda tayinlash, so'ngra har bir plataga ushbu ma'lumotlarni etkazish imkoniyatini beradi. Ushbu tizim Pentium kompyuterlarida ishlaydi. Pentium asosidagi har bir kompyuterda BIOS (Basic Input Output System) deb nomlangan dastur mavjud bo'lgan anakart mavjud. BIOS-da past darajadagi kiritish-chiqarish dasturlari, shu jumladan protseduralar mavjud: klaviaturadan o'qish, ma'lumotni ekranda aks ettirish, diskdan kirish-chiqarish ma'lumotlari va boshqalar.

Kompyuter yuklanganda BIOS ishga tushadi, bu tizimda o'rnatilgan RAM miqdorini, klaviatura va boshqa asosiy qurilmalarning ulanishini va to'g'ri ishlashini tekshiradi. Keyinchalik, BIOS ISA va PCI avtobuslarini va ularga biriktirilgan barcha qurilmalarni tekshiradi. Ushbu qurilmalarning ba'zilari an'anaviy (oldindan ulang va o'ynang). Ularda uzilishning belgilangan darajalari va kirish-chiqish portining manzili mavjud (masalan, operatsion tizim o'zgartira olmaydigan I / U platadagi kalitlar yoki o'tish moslamalari yordamida o'rnatiladi). Ushbu qurilmalar ro'yxatdan o'tkaziladi, so'ngra plagin va o'ynash qurilmalari ro'yxatdan o'tkaziladi. Agar mavjud bo'lgan qurilmalar so'nggi yuklashdan farq qiladigan bo'lsa, unda yangi qurilmalar tuzilgan.

Keyin BIOS har bir CMOS xotirasidagi har bir ro'yxatni sinab ko'rish orqali qurilmani yuklashni aniqlaydi. Foydalanuvchi ushbu ro'yxatni yuklashdan so'ng darhol BIOS konfiguratsiya dasturiga kiritish orqali o'zgartirishi mumkin. Odatda, avval floppi diskdan yuklashga harakat qilinadi. Agar bu bajarilmasa, CD sinab ko'riladi. Agar kompyuterda ham floppi, ham CD-ROM bo'lmasa, tizim qattiq diskdan yuklanadi. Birinchi sektor yuklash qurilmasidan xotiraga o'qiladi va bajariladi. Ushbu sektor qaysi bo'lim faolligini aniqlash uchun yuklash sektori oxirida bo'lim jadvalini tekshiradigan dasturni o'z ichiga oladi. Keyin o'sha bo'limdan ikkinchi darajali bootloader o'qiladi. U operatsion tizimni faol bo'limdan o'qiydi va ishga tushiradi.

Shundan so'ng operatsion tizim kompyuterning konfiguratsiyasi to'g'risida ma'lumot olish uchun BIOS-ni so'roq qiladi va har bir qurilma uchun drayverni tekshiradi. Agar haydovchi etishmayotgan bo'lsa, operatsion tizim foydalanuvchini haydovchini o'z ichiga olgan floppi yoki kompakt-disk joylashtirilishini so'raydi (ular qurilma ishlab chiqaruvchisi tomonidan ta'minlanadi). Agar barcha drayverlar joyida bo'lsa, operatsion tizim ularni yadroga yuklaydi. Keyin haydovchi jadvallarini ishga tushiradi, kerakli fon jarayonlarini yaratadi va har bir terminalda parol yoki GUI dasturini ishga tushiradi.

5. Kompyuter texnikasining rivojlanish tarixi

IBM-ga mos keladigan barcha shaxsiy kompyuterlar Intel-ga mos protsessorlar bilan jihozlangan. Intel oilasining mikroprotsessorlarining rivojlanish tarixi qisqacha quyidagicha. Intel-dan birinchi umumiy maqsadli mikroprotsessor 1970 yilda paydo bo'lgan. U Intel 4004 deb nomlangan, to'rt bitli va to'rt bitli so'zlarni kiritish / chiqarish va qayta ishlash qobiliyatiga ega edi. Uning ishlashi sekundiga 8000 ta operatsiyani tashkil etdi. Intel 4004 mikroprotsessori 4K xotiraga ega programlanadigan kalkulyatorlarda foydalanish uchun mo'ljallangan edi.

Uch yil o'tgach, Intel allaqachon 16-bitli arifmetik operatsiyalarni bajarishi mumkin bo'lgan, 1-bitli manzilli avtobusga ega bo'lgan va shuning uchun 64 KB xotiraga (2516 0 \u003d 65536) ega bo'lgan 8080 protsessorini chiqardi. 1978 yil so'z hajmi 16 bit (ikki bayt) bo'lgan 20 bitli avtobusli 8086 protsessor chiqarilishi bilan ajralib turdi va allaqachon 1 MB xotira (2 520 0 \u003d 1048576 yoki 1024 KB) bilan ishlaydi, 64 KB bloklarga (segmentlarga) bo'lingan. har biri. 8086 protsessori IBM PC va IBM PC / XT bilan mos kompyuterlar bilan jihozlangan. Yangi mikroprotsessorlarning rivojlanishidagi navbatdagi muhim qadam bu 1982 yilda paydo bo'lgan 8028b protsessori edi. U 24-bitli manzil avtobusiga ega edi, 16 megabayt manzil maydonini boshqarishi mumkin edi va IBM PC / AT bilan mos kompyuterlarga o'rnatildi. 1985 yil oktyabr oyida 80386DX 32-bitli manzil shinasi bilan chiqarildi (maksimal manzil maydoni 4 Gb) va 1988 yil iyun oyida 80386DX-dan arzonroq bo'lgan va 24-bitli manzil avtobusiga ega bo'lgan 80386SX chiqarildi. Keyinchalik, 1989 yil aprel oyida 80486DX mikroprotsessori paydo bo'ldi va 1993 yil may oyida Pentium protsessorining birinchi varianti (ikkalasi ham 32 bitli manzil shinasi bilan).

1995 yil may oyida Moskvada bo'lib o'tgan xalqaro Komtek-95 ko'rgazmasida Intel yangi protsessor - P6 ni taqdim etdi.

P6-ning dizayndagi eng muhim maqsadlaridan biri Pentium protsessorining ish faoliyatini ikki baravar oshirish edi. Shu bilan birga, P6 ning birinchi versiyalarini ishlab chiqarish allaqachon tuzatilgan "Intel" va Pentium (O, 6 mikron, Vt, ZV) so'nggi versiyalarini ishlab chiqarishda ishlatiladigan yarimo'tkazgich texnologiyasiga muvofiq amalga oshiriladi.

Xuddi shu ishlab chiqarish jarayonidan foydalanish P6-ni katta muammosiz ishlab chiqarilishini ta'minlaydi. Shu bilan birga, bu ko'rsatkichni ikki baravar oshirishga faqat protsessor mikroarxitekturasini har tomonlama takomillashtirish orqali erishilishini anglatadi. P6 mikroarxitekturasi turli xil me'moriy usullarning aniq va sozlangan kombinatsiyasi yordamida ishlab chiqilgan. Ularning ba'zilari ilgari "katta" kompyuterlarning protsessorlarida sinovdan o'tgan, ba'zilari akademik muassasalar tomonidan taklif qilingan, qolganlari Intel muhandislari tomonidan ishlab chiqilgan. Intel "dinamik ijro" deb ta'riflaydigan me'moriy xususiyatlarning ushbu noyob kombinatsiyasi birinchi P6 chiplarini dastlab rejalashtirilgan ishlash darajasidan yuqori bo'lishiga imkon berdi.

Muqobil Intel x86 protsessorlari bilan taqqoslaganda, P6 mikroarxitekturasining NexGen Nx586 va AMD K5 mikroarxitekturalari va oz bo'lsa-da, Cyrix M1 bilan ko'p o'xshashliklari bor ekan. Ushbu umumiylik to'rtta kompaniya muhandislari bir xil masalani hal qilishlari bilan izohlanadi: CISC Intel x86 arxitekturasi bilan mosligini saqlab RISC texnologiyasi elementlarini joriy etish.

Bitta paketdagi ikkita kristal

P6-ning asosiy afzalligi va o'ziga xos xususiyati joylashtirilgan protsessor bilan bir xil paketda, ajratilgan avtobus orqali protsessorga ulangan 256 kb bo'lgan ikkinchi darajali statik kesh xotirasi. Ushbu dizayn P6 asosidagi tizimlarning dizaynini sezilarli darajada soddalashtirishi kerak. P6 - bitta paketdagi ikkita chip bilan ommaviy ishlab chiqarilgan birinchi mikroprotsessor.

P6 protsessor kristalida 5,5 million tranzistor mavjud; L2 kesh kristall - 15,5 mln. Taqqoslash uchun, so'nggi Pentium modeli taxminan 3,3 million tranzistorni o'z ichiga olgan va L2 kesh tashqi xotira to'plami yordamida amalga oshirilgan.

Keshdagi tranzistorlarning ko'pligi uning harakatsizligi bilan bog'liq. P6-dagi statik xotira bitta bitni saqlash uchun oltita tranzistordan foydalanadi, yig'ma xotirada bitga bittagina tranzistor kerak bo'ladi. Statik xotira tezroq, ammo qimmatroq. Ikkilamchi keshli qolipdagi tranzistorlar soni protsessor o'limiga qaraganda uch baravar ko'p bo'lsa-da, keshning jismoniy hajmi kichikroq: protsessor uchun 306 ga nisbatan 202 kvadrat millimetr. Ikkala kristal ham birgalikda 387 ta kontaktli ("ikkita bo'shliqli pin-dray qatori") keramik korpusga yopilgan. Ikkala kristal ham bir xil texnologiya asosida ishlab chiqariladi (0,6 mm, 4 qavatli metall-BiCMOS, 2,9 V). Taxminan maksimal quvvat sarfi: 20 Vt @ 133 MGts.

Protsessor va ikkilamchi keshni bitta shassida birlashtirishning birinchi sababi P6-ga asoslangan yuqori samarali tizimlarni loyihalashtirish va ishlab chiqarishni engillashtirishdir. Tezkor protsessorda qurilgan hisoblash tizimining ishlashi protsessor atrof-muhit mikrosxemalarini, xususan, ikkilamchi keshni aniq sozlashiga juda bog'liq. Hamma kompyuter ishlab chiqaruvchilari ushbu tadqiqotni amalga oshirishga qodir emaslar. P6-da, ikkilamchi kesh allaqachon protsessorga optimal tarzda sozlangan bo'lib, anakartni loyihalashni osonlashtiradi.

Konsolidatsiyaning ikkinchi sababi - bu hosildorlikning oshishi. Ikkinchi darajali ksh protsessorga ajratilgan 64 bitli avtobus bilan ulangan va protsessor bilan bir xil soat tezligida ishlaydi.

Birinchi 60 va 66 MGts Pentium protsessorlari bir xil soat tezligida 64 bitli avtobus orqali ikkinchi darajali keshga kirishdi. Biroq, Pentium soat tezligining oshishi bilan dizaynerlar uchun ushbu chastotani anakartda saqlash juda qiyin va qimmatga tushdi. Shuning uchun chastotalarni ajratuvchi vositalardan foydalanila boshlandi. Masalan, 100 MGts Pentium uchun tashqi avtobus 66 MGts chastotada ishlaydi (90 MGts Pentium uchun - mos ravishda 60 MGts). Pentium ushbu avtobusdan ikkilamchi keshga kirish uchun ham, asosiy xotiraga va PCI chipseti kabi boshqa qurilmalarga kirish uchun ham foydalanadi.

Ikkilamchi keshga kirish uchun maxsus avtobusdan foydalanish hisoblash tizimining ish faoliyatini yaxshilaydi. Birinchidan, protsessor va avtobus tezligini to'liq sinxronlashtirishga erishiladi; ikkinchidan, u boshqa I / U operatsiyalari bilan tortishuv va kechikishni yo'q qiladi. L2 kesh-shinasi tashqi shinadan to'liq ajratilgan bo'lib, u orqali xotira va tashqi qurilmalarga kirish mumkin. 64 bitli tashqi avtobus protsessorning yarmida, uchdan birida yoki to'rtdan birida ishlashi mumkin, ikkilamchi kesh avtobusi esa mustaqil ravishda to'liq tezlikda ishlaydi.

Protsessor va ikkilamchi keshni bitta shassida birlashtirish va ularni ajratilgan avtobus orqali bog'lash - bu eng kuchli RISC protsessorlarida qo'llaniladigan ishlashni yaxshilash texnikasi uchun qadamdir. Shunday qilib, raqamli Alpha 21164 protsessorida 96 kb ikkinchi darajali kesh, asosiy kesh kabi protsessor yadrosida joylashgan. Bu chip uchun tranzistorlar sonini 9,3 milliongacha oshirish orqali keshning juda yuqori ishlashini ta'minlaydi. Alpha 21164 300 MGts da 330 SPECint92 ishlashiga ega. P6 ning ishlashi pastroq (Intel uning taxminiga ko'ra 200 SPECint92 @ 133 MGts), ammo P6 o'zining potentsial bozori uchun eng yaxshi narx / ishlash koeffitsientini taqdim etadi.

Narxlar / ishlash koeffitsientini baholashda, P6 raqobatchilariga qaraganda qimmatroq bo'lishiga qaramay, aksariyat boshqa protsessorlar qo'shimcha xotira chiplari to'plami va kesh boshqaruvchisi bilan o'ralgan bo'lishi kerakligini yodda tuting. Bundan tashqari, taqqoslanadigan kesh ishlashiga erishish uchun boshqa protsessorlar 256 KB dan kattaroq keshdan foydalanishlari kerak.

Intel odatda protsessorlarining ko'plab turlarini taklif qiladi. Bu tizim dizaynerlarining turli xil talablarini qondirish va raqobatdosh modellar uchun kamroq joy qoldirish uchun qilingan. Shuning uchun, biz P6 chiqarilgandan ko'p o'tmay, ikkilamchi kesh xotirasi hajmi ortgan ikkala modifikatsiya va ikkilamchi keshning tashqi joylashuvi bilan arzonroq modifikatsiyalar paydo bo'ladi, ammo ikkilamchi kesh va protsessor o'rtasida maxsus avtobus mavjud deb taxmin qilishimiz mumkin.

Pentium boshlang'ich nuqtasi sifatida

Pentium protsessori quvurli va superskalar bilan me'morchilik ta'sirchan ishlash darajalariga erishdi. Pentium ikkita 5 bosqichli quvurlarni o'z ichiga oladi, ular parallel ravishda harakatlana oladilar va bitta mashina tsikli uchun ikkita butun sonli ko'rsatmalarni bajaradilar. Bunday holda, dasturda birin-ketin ergashgan va ma'lum qoidalarni qondiradigan, masalan, "o'qishdan keyin yozish" turidagi registrga bog'liqliklarning yo'qligi bilan parallel ravishda faqat ikkita buyruq bajarilishi mumkin.

P6-da o'tkazuvchanlikni oshirish uchun bitta 12 bosqichli quvur liniyasiga o'tish amalga oshirildi. Bosqichlar sonining ko'payishi har bir bosqichda bajarilgan ishlarning pasayishiga va natijada har bir bosqichda ko'rsatma sarf qilingan vaqtni Pentiumga nisbatan 33 foizga kamayishiga olib keladi. Bu shuni anglatadiki, P6 ishlab chiqarishda 100 MGts Pentium ishlab chiqarishda bo'lgani kabi bir xil texnologiyadan foydalanish soat 133 MGts chastotali P6 ga olib keladi.

Superskalar Pentium me'morchiligining imkoniyatlari, har bir soat tsikli bo'yicha ikkita yo'riqnomani bajarish qobiliyatiga ega bo'lib, mutlaqo yangi yondashuvsiz engish qiyin bo'lar edi. P6-da qo'llanilgan yangi yondashuv an'anaviy "olish" va "bajarish" bosqichlari o'rtasidagi qat'iy munosabatlarni olib tashlaydi, bu erda ushbu ikki fazadan o'tadigan ko'rsatmalar ketma-ketligi dasturdagi ko'rsatmalar ketma-ketligiga mos keladi.

Yangi yondashuv buyruq havzasi deb nomlangan dasturdan va dasturning kelajakdagi xatti-harakatlarini bashorat qilishning yangi samarali usullari bilan bog'liq. Bu an'anaviy "bajarish" bosqichini ikkita: "jo'natish / bajarish" va "orqaga qaytarish" bilan almashtiradi. Natijada buyruqlar o'zboshimchalik bilan bajarilishini boshlashi mumkin, lekin har doim dasturdagi asl tartibiga muvofiq bajarilishini yakunlashi mumkin. P6 yadrosi buyruqlar havzasi orqali o'zaro ta'sir qiluvchi uchta mustaqil qurilma sifatida amalga oshiriladi (1-rasm).

Hosildorlikni oshirishdagi asosiy muammo

P6-ni buyruqlar havzasi orqali o'zaro ta'sir qiluvchi uchta mustaqil moslama sifatida tashkil etish to'g'risida qaror zamonaviy mikroprotsessorlarning ishlashini cheklaydigan omillarni sinchkovlik bilan tahlil qilgandan so'ng qabul qilindi. Pentium va boshqa ko'plab protsessorlar uchun amal qiladigan asosiy haqiqat shundaki, haqiqiy dasturlar bajarilganda protsessor kuchidan to'liq foydalanilmaydi.

So'nggi 10 yil ichida protsessorlarning tezligi kamida 10 baravar oshgan bo'lsa, asosiy xotiraga kirish vaqti atigi 60 foizga kamaydi. Ushbu protsessor tezligiga nisbatan ortib boruvchi xotiraning kechikishi P6-ni loyihalashda hal qilinishi kerak bo'lgan asosiy muammo edi.

Ushbu muammoni hal qilishning mumkin bo'lgan yondashuvlaridan biri uning tortishish markazini protsessorni o'rab turgan yuqori samarali komponentlarni ishlab chiqishga o'tkazishdir. Shu bilan birga, yuqori samarali protsessor va yuqori tezlikda atrof-muhit chiplarini o'z ichiga olgan tizimlarni ommaviy ishlab chiqarish juda qimmatga tushadi.

Muammoni qo'pol kuch yordamida hal qilishga urinish mumkin, ya'ni keshdagi etishmayotgan ma'lumotlarning foizini kamaytirish uchun L2 kesh hajmini oshirish.

Ushbu yechim samarali, ammo ayni paytda juda qimmat, ayniqsa, L2 kesh komponentlariga tezlikni talablarini hisobga olgan holda. P6 yaxlit hisoblash tizimini samarali amalga oshirish uchun ishlab chiqilgan va arzon xotira quyi tizimi yordamida tizimning yuqori ko'rsatkichlarini talab qilgan.

Shunday qilib, P6-da tatbiq etilgan me'morchilik texnikasi kombinatsiyasi, masalan, tarmoq prognozini takomillashtirish (ko'rsatmalarning kelgusi ketma-ketligi deyarli har doim aniq belgilanadi), ma'lumotlar oqimini tahlil qilish (ko'rsatmalarning bajarilishining optimal tartibi aniqlanadi) va oldindan bajarilishi (ko'rsatmalarning belgilangan ketma-ketligi optimal tartibda ishlamay turib bajariladi), ish faoliyatini ikki baravar oshirdi. xuddi shu ishlab chiqarish texnologiyasidan foydalangan holda Pentiumga nisbatan. Ushbu usullarning kombinatsiyasi dinamik ijro deb ataladi.

Hozirda Intel 0,35 mikron ishlab chiqarishning yangi texnologiyasini ishlab chiqmoqda, bu yadro soat tezligi 200 MGts dan yuqori bo'lgan P6 protsessorlarini ishlab chiqarishga imkon beradi.

P6 kuchli serverlarni yaratish uchun platforma sifatida

Eng muhimlari orasida So'nggi yillarda kompyuter rivojlanish tendentsiyalarini x86 protsessorlariga asoslangan tizimlardan dastur serverlari sifatida tobora ko'proq foydalanishni va Intelning avtobuslar, tarmoq texnologiyalari, video kompressorlar, flesh-xotira va protsessorsiz texnologiyalarni etkazib beruvchisi sifatida tobora ortib borishini ajratib ko'rsatish mumkin. tizim ma'muriyati.

P6 protsessorining chiqarilishi Intelning ilgari faqat qimmatroq kompyuterlarga ega bo'lgan imkoniyatlarni asosiy bozorga olib chiqish siyosatini davom ettiradi. Paritet ichki registrlar uchun tenglik ta'minlanadi va protsessor yadrosi va L2 keshini ulaydigan 64 bitli avtobus xatolarni aniqlash va tuzatish moslamalari bilan jihozlangan. P6-ga o'rnatilgan yangi diagnostika qobiliyatlari ishlab chiqaruvchilarga yanada ishonchli tizimlarni loyihalashtirishga imkon beradi. P6-da protsessor pinlari orqali yoki unda yuz beradigan 100 dan ortiq protsessor o'zgaruvchilari yoki voqealar haqida dasturiy ta'minot yordamida ma'lumot olish mumkin, masalan, keshda ma'lumotlar yo'qligi, registrlar tarkibi, o'z-o'zini o'zgartiradigan kodning ko'rinishi va boshqalar. Operatsion tizim va boshqa dasturlar ushbu ma'lumotlarni o'qib, protsessor holatini aniqlashlari mumkin. P6-da nazorat punktlarini qo'llab-quvvatlash yaxshilandi, ya'ni xato yuz berganda kompyuterni avval yozib olingan holatga qaytarish imkoniyati mavjud.

Shunga o'xshash hujjatlar

Kompyuter vositalari uzoq vaqt oldin paydo bo'lgan, chunki turli xil hisob-kitoblarga ehtiyoj tsivilizatsiya paydo bo'lishida paydo bo'lgan. Kompyuter texnologiyalarining jadal rivojlanishi. XX asrning 80-yillaridan boshlab birinchi shaxsiy kompyuterlar, mini-kompyuterlarning yaratilishi.

avtoreferat, 2008 yil 25-sentyabrda qo'shilgan


Kompyuter texnikasini texnik va profilaktik xizmat ko'rsatish tizimlarining xususiyatlari. Operatsion tizim diagnostikasi dasturlari. Avtomatlashtirilgan boshqaruv tizimlarining o'zaro aloqasi. Kompyuteringizni salbiy tashqi ta'sirlardan himoya qilish.

avtoreferat, 2015 yil 25-martda qo'shilgan


Kompyuter texnologiyalari konfiguratsiyasini tahlil qilish va optimallashtirish uchun axborot-tahlil tizimini ishlab chiqish. Kompyuter uskunalarini avtomatlashtirilgan boshqarish tuzilishi. Dasturiy ta'minot, loyihaning iqtisodiy samaradorligini asoslash.

tezis, 2013 yil 20-martda qo'shilgan


Hisoblashni rivojlantirishning qo'llanma bosqichi. Pozitsion sanoq tizimi. 17-asrda mexanikaning rivojlanishi. Kompyuter texnologiyalari rivojlanishining elektromexanik bosqichi. Beshinchi avlod kompyuterlari. Superkompyuterning parametrlari va o'ziga xos xususiyatlari.

muddatli qog'oz 18.04.2012 qo'shilgan


Shaxsiy kompyuter (ShK) qurilmasi va ishlash printsipi. Kompyuterning ishlash diagnostikasi va nosozliklarni aniqlash. Kompyuter texnikasini texnik xizmat ko'rsatish muammolari. Uskunani ish holatida saqlash texnikasini ishlab chiqish.

muddatli qog'oz, 2011 yil 13-iyunda qo'shilgan


Hisoblash texnologiyasini ishlab chiqishda xorijiy, mahalliy amaliyotni hamda yaqin kelajakda kompyuterlarning rivojlanish istiqbollarini o'rganish. Kompyuter texnologiyalari. Mamlakatimizda hisoblash sanoatining rivojlanish bosqichlari. Shaxsiy kompyuterlar va aloqa vositalarini birlashtirish.

muddatli qog'oz 27.04.2013 qo'shilgan


Dizayn protseduralarining tasnifi. Kompyuter texnologiyalari sintezi va muhandislik dizayni tarixi. Kompyuter yordamida loyihalash tizimlarining funktsiyalari, ularni dasturiy ta'minoti. Uch o'lchovli skanerlar, manipulyatorlar va printerlardan foydalanish xususiyatlari.

mavhum, 2012 yil 25-dekabrda qo'shilgan


Ma'lumotlarni qayta ishlashni avtomatlashtirish. Informatika va uning amaliy natijalari. Raqamli hisoblash texnologiyasini yaratish tarixi. Elektromexanik hisoblash mashinalari. Birinchi, uchinchi va to'rtinchi avlodlarning elektron naychalari va kompyuterlaridan foydalanish.

tezis, 23.06.2009 yil qo'shilgan


Shaxsiy kompyuter tushunchasi va xususiyatlari, uning asosiy qismlari va ularning maqsadi. Informatika bo'yicha o'qitish vositalari va kompyuter xonasida ishni tashkil etish xususiyatlari. Ish joyidagi uskunalar va dasturiy ta'minot.

avtoreferat, 2012 yil 9-sentyabrda qo'shilgan


Hisoblash tizimining tarkibi - kompyuterning konfiguratsiyasi, uning texnik va dasturiy ta'minoti. Shaxsiy kompyuterning apparat konfiguratsiyasini tashkil etadigan qurilmalar va qurilmalar. Asosiy xotira, I / U portlari, periferik adapter.