ҚАЗАҚСТАН РЕПУБЛИКАСЫНЫҢ ҒЫЛЫМ ЖӘНЕ БІЛІМ МИНИСТІРЛІГІ
ТҰРАР РЫСКҰЛОВ АТЫНДАҒЫ ҚАЗАҚ ЭКОНОМИКАЛЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ
«Қолданбалы информатика» кафедрасы
Тақырыбы:Дербес компьютердің архитектурасы
Тексерген аға оқытушы: Батырхан С.К.
Орындаған: Акимжанова Б.Б
Топ: АЖ-304А
Алматы-2008
Мазмұны
І. Кіріспe
ІІ. Негізгі бөлім:
2.1 Дербес компьютердің негізгі блоктары.
2.2 Қосымша құрылғылары.
2.3 Компьютердің логикалық құрылғылары
ІІІ. Қорытынды:
ІV.Қолданған әдебиттер
Дербес компьютер- бұл информациялық технологияның негізгі техникалық базасы.Компьютер саласынан тыс жерде жұмыс істейтін мамандар өздерін компьютердің аппараттық бөлігін білуде оның толық жиынын , тіпті болмағанда оның негізгі техникалық сипаттамасын тікелей құрастырушымыз деп есептейді.Компьютерлік техниканың осы заманғы нарығы әрқилы болғандықтан қажетті сипаттамадағы дербес компьютердің конфигурациясын анықтау қиын.
Дербес компьютер- бұл электрондық аспаппен орындалатын , программамен басқару арқылы информацияны автоматты түрде түрлендіруге арналған құрылғы.
Компьютердің синонимі – есептеуіш машина, электрондық есептеу машинасының (ЭЕМ) бұйымы. Дербес компьютердің негізгі элементтері мен олардың арасындағы байланыс.
Дербес компьютерлер тұрмыстық,оқу жүйесіне арналған және кәсіби деп аталатын үш түрге бөлінеді.Тұрмыстық компьютерлер- компьютерлердің қарапайым түрлері(70-жылдары дайындалған, қазіргі кезде өндірістен алып тасталған БК-0010,Ириша,Apple II,т.б).Олардың жадтарының сыйымдылығы үлкен емес,орындайтын іс-әрекеттері де шамалы болатын.
70 жылдардың дамуы ЭВМ-ның сұранысын және мини ЭВМ-ның сұранысын төмендетті.Бұл IBM фирмасының қатты уайым құралы болды. IBM(International Bussines Machines Corporation)-бұл үлкен ЭВМ машинасын шығару компаниясы 1979жылы IBM фирмасы өзінің күшін дербес компьютер нарығында сынап көргісі келді.
Бірақ фирманың басқарушысы нарықтың болашағын бағаламады және компьютердің құрылуын кішкентай экспремент түрінде көрді.Ол дегеніміз фирма жұмысының жаңа құралдарының құрылуының оннан бірі деген сөз.Фирма басқарушысы үшін бұл экспрементке көп ақша жұмсамас үшін берілген проектке жауапты бөлімдерге бөлді.Көбіне оған дербес компьютер дербес компьютер 0-ден құрастыру етуге рұқсат етілді ,басқа фирмалар дайындаған блокты қолданды.Бұл бөлім берілген мүмкіндікті толығымен қолданды.Бәрінен бұрын компьютердің ең негізгі микропроцессоры болып жаңа 16-разрядты Intel 8088 болып таңдалды.Оны пайдалану компьютердің потенциалды ұлғаю мүмкіндігін анағұрлым үлкейтті, сондай-ақ компьютер 1 мбайттық жадымен жұмыс істтеуге мүмкіндік берді, ал барлық компьютерлер 64 байттық жадымен шектелген болатын.
80-жылдардың бас кезінен бастап 90-жылдардың бас кзіне дейін оқу орындарында информатика мен есептеуіш техника негіздері пәнін щқып-үйрену үшін жад көлемі 64,128Кбайт шамасындағы Корвет,Укнц,ямаха MSX-2,т.б оқулық компьютерлер пайдаланып келді.
1981 жылы тамыз айында IBM PC атты компьютер қолданушыларға арнайы таныстырылды.Осыдан кейін дербес компьютерлер қолданушылар арасында өте танымал болды.Бір,екі жылдан кейін IBM PC компьютер нарықта алдыңғы орынды алды.Ол 8 биттік компьютер IBM PC стандартты дербес компьютер болды.
Халық шаруашылық түрлі салаларында пайдалануға болатын, қазіргі кезде оқу орындары толық қамтамасыз етілген,жұмыс істеу мүмкіндігі жоғары және әрекет жылдамдығыүлкен дербес компьютерлер әмбебап немесе кәсіби дербес компьютерлер деп аталады.Мұндай машиналарды және олардың негізгі құрылғысы- процессорларды шығаруды алғаш рет дүние жүзінде Apple,IBM,Intel,т.б фирмалар айналысқан болатын.ДК-де процессор үшін YUC,AYUC пайдалатындықтан,оны микропрцессор деп атайды.Бұл жұмыста,әсіресе, IBM,Intel фирмаларының еңбегі көп. Intel фирмаларының жасап шығарған түрлі үлгілі микропрцессорларын пайдаланып, IBM фирмасы компьютердің түрлі сапалы түрлерін дүниеге келтірді. Фирманың
компьютерлеріне,типтеріне қарай,ретімен IBM PC,IBM PC XT, IBM PC AT,IBM PS/2,Pentium(пентиум),т.б аттар берілген . Pentium сияқты жаңа жетілдірілген нұсқалары пайдалануда. Қазір бұндай компьютерлер бүкіл дүние жүзі бойынша шығарылатын дербес компьютердің 90%-н алады
Негізгі блоктар
Дербес компьютерлер 3 блоктан тұрады :
- Жүйелік блок
- Клавиатура- компьютерге символдар енгізу үшін
- Монитор –текстік сурет пен графикалық ақпарат үшін
Компьюторлар 2 нұсқада шығарылады : лекторлы және ноутбук болып.Бұл жерде жүйелік блок клавиатураның астында тұрады, ал монитор клавиатураның беті ретінде жасалған.Осы компьютерлік бөліктердің ең бастысы жүйелік блок болғандықтан жоғарғы құрал болып саналады.Онда компьютердің ең басты құрылғылары болады.
- Электронды сызба, компьютердің жұмысын жүргізуші
- Блок питания. Электроқоректі желі төменгі тоқ күшінде болады компьтердің электронды схемасында.
- Майысқақ магниттік дсикілер оқуға, жазуға қолданылады.
Қосымша құрылғылар
Дербес компьютердың жүйелік блогына енгізу және шығару ақпараттарын сонымен қатар функционалдық кеңейтуді орнатуға болады.
Көптеген құрылғылар арнайы ұяшықтардан құрылады,жай уақытта жүйелік блоктың артында орналасады. Манитормен клавиатурадан басқа құрылғыларды қамтиды:
- ПРИНТЕР-графикалық және текстік ақпаратты шығару үшін қолданылады.
- ТЫШҚАН- компьютерге ақпаратты енгізуді жеңілдететін құрылғы.
- ДЖОСТИК- компьютор ойындарына арналған құрылғы.
- Және тағы басқа құрылғылар.
Көптеген құрылғылар жүйелік блоктың ішінде орналасуы мүмкін, мысалы:
- Модем-телефон желісі арқылы компьютормен басқа ақпаратты алмастыру.
- Факс- модем -модем мен телефакстың мүмкіншіліктерін тіркейді.
- Стример-керекті құжаттарды магнитті лентаға сақтайды.
Көптеген құралдар мысал ретінде әр- түрлі сканерлер (суреттерді тексттерді компьютерге енгізу аралас тәсілмен қосуға қолданылады: компьютердің жүйелік блогында тек қана электрондық плата орналатылады, жұмыстың басқару құрылғысы бұл платаға кабель арқылы жалғанады.
Компьютердің логикалық құрылғылары.
Процессор логикалық және арифметикалық операцияларды орындайды, операциялардың орындалу тәртібін анықтайды, дерек көздері мен нәтижелері қабылдаушыларды көрсетіп береді.
Процессор жұмысы программалардың басқарумен жүзеге асады. Дербес компьютермен алғаш танысқанда процессордың төрт құрылғы (АЛҚ) басқару құрылғысы, жалпы тағайындалуының рнгистрлері және бүркеме жад (АЛҚ) деректеріндегі арифметикалы – логикалық операцияны орындайды. Аралық нәтижелер ЖТР-да сақталады.Бүркеме –жад(кэш-память)жұмыссыз бос қалып тұрудың уақытын қысқарту жолымен процессордың жылдам әрекет етуін арттыруға қызмет етеді.БҚ кезекті команда адресінің қалыптасуына,яғни программадан тұратын команданыңорындалу тәртібіне жауап береді.
Программа- бұл команданың ықпалымен,яғни әрекетімен процессор элементар операцияны орындацтын команда жиыны.
Жүйелік шинаның негізгі қызметі процессорлар арасында және дербес компьютердің қалған басқа да құрылғыларының арасында информацияны жіберу болып табылады. Жүйелік шинасы үш шинадан тұрады:басқару шинасы,дерек шинасы және адрес шинасы.Шиналар бойынша басқару сигналдарын, деректерді(сан,символдар), жадтың ұяшық адресін және енгізу-шығару құрылғысының нөмірін айналдырады.
Есте сақтау өңделген деректер мен команда беруге,жазуға,сақтауға арналған.Жадтың ьірнеше әр түрі болады: оперативтік, тұрақты,сыртқы,кэш, CHOS(КМОП),регистірлік.
Микропроцессорлар интегралдық схема түрінде іске асырылады.Негізгі кремний кристалы болып табылған,олар өз-ара алюминний және мыс сымдарымен байланыстырылған, алғаш рет колькюляторларда қолданылған.Барлығында бірнеше деңгейлі кэш жады болады.
микропроцессор- микропроцессордың негізгі қасиеттеріне регистрлердің разрядтылығы, ядроның архитиктурасы, жасалу техналогиясы, тактілік жиілігі, разион типі, шинаның разрядтылығы, кодтың атауы т.б.
Микропроцессорлар өте жоғарғы жылдамдықпен жұмыс атқарады,негізгі өндіруші фирмалар: IBM,AMD,CEDEROM,ADREN , Pentium.
Жұмыс істеу режиміне қарай реалды және қорғалған болып бөлінеді.
Реалды режим- бір есептік болып табылады.Тек бір бағдарлама орындалады.Тікелей адрестеу кеңістігі 1024-64 кбайтты құрайды.Қалған бөлігін тек арнайы драйвер орвндалғаннан кейін қолдануға болады.
Қорғалған режим- бірнеше бағдарлама іске асырылады,өзара параллельді көп режимдік жұмыс деңгейінде.
Ядро архитектурасы деп- жұмыс істеу принциптерімен командаларды жатқызады.Олардың қосымша 3 режимі белгілі :
- реалды адресациялау
- қорғалған
- эмулься
Олардың разрятылығы 8-64 аралығында.Қазіргі ядроларда конвейрлер қолданылады.
Конвейр- бір микропроцессорда бірнеше операцияны параллельді орындауға мүмкіндік береді.Қазіргі кезде разрядтың типтелуі электромагниттік толқындардың жасалу технологиясына қолданылатын бөлшектердің өлшемдеріне байланысты.
Дербес компьютер жадын негізінен 4 деңгейге бөледі:
- микропроцессорлық жад
- регистірлік кэш жад
- негізгі жад
- сыртқы жад
Микропроцессорлық жад- ондаған кбайт болады, Pentium 8кбайт, Pentium MMX 16 кбайт.
Регистірлік кэш жады- оперативті жад пен микропроцессор арасында буферлік жадболып табылады.Оның бірнеше деңгейі белгілі,IMD платаларының сыртында болады,оларды арнайы джамперлермен баптайды. кэш жадтың көлемі микропроцессор жылдамдығын арттырады, бірнеше мбайт шамасына дейін.Қазіргі кезде 2мбайт шамасында арнайы программалық жабдықтамалармен.
Сыртқы жад- жад түрлерінің сипаттамалары,қатынау уақыты,ақпаратты оқу жылдамдығы,ақпаратты өткізу қабілеті,тасымалдаушы көлемі,реттелген байтты оқу жылдамдығы.
Негізгі жад- матрица түрінде ұйымдасқан,олардың адрестері дешифратор арқылы x,y осьтері бойынша қарым-қатынаста болады.
Дербес компьютердің негізгі құрылғылары классикалық Нейман архитектурасына негізделген:
- Жүйелік блок (микропроцессор, жад, қоректену блогы, енгізу/шығару порттар, сағат таймер);
- Пернетақта
- Монитор
- Принтер
- Магниттік дискіде жинақтауыш (дискжетек, CD-ROM).
Енгізу/шығару порттары (қосқыш тарақшасы, ағытпа) компьютерді сыртқы баспа, модем сияқты құрылғылармен жағастыру үшін арналған. Порттар жалпы мақсаттық параллель және ассинхронды (бір уақтылы емес) тізбекті болып екі түрге бөлінеді. Олардың сәйкес түрде белгіленуі:LTP1-LTP3,COM-COM3.
Таймер— кәдімгі сағат рөлін атқаратын интегралдық схема. Оның қызметінің бірі- монитор экранындағы кескіндерді қалпына келтірудің уақытша аралықтарын беру, яғни синхрондау, т.б.
Информацияны жазу және сақтау компьютерлердің жеке дискілерінде не қатты магниттік дискіде (винчестерде) орындалады. Жазу құрылғыларын дискжетек не дискті жүргізуші деп, жинақты (компакт) дискілерге жазатын не олардан оқитын құрылғыны CD-ROM деп атайды. Винчестер компьютердің ішіне орналастырылған дискіжетекке бекітіліп қойылған, сондықтан ол дискіжетектен алынып салынбайды.
Дербес компьютерлердің құрамында бұларға қоса тышқан құрылғысы да бар. Тышқан— көрсеткіші (курсор) екі не үш түймесі бар, компьютерге электр өткізгіш сым арқылы жалғастырылатын төрт бұрышты кішкене пластмассалық қорап
Магниттік дискіде жинақтауыш (дискжетек)- информацияны қатты дискіге (винчестерге) немесе иілгіш магниттік дискіге (дискетке) жазу не онда жазылған информацияны машина жадына енгізу құрылғылары. (Винчестермен дискетті сыртқы есте сақтау құрылғылары деп те атайды.)
Компьютер құрамында сызбаны қағазға басып шығару (сызба сызушы), суреттерді және графикалық информацияны компьютерге енгізу (сканер), компьютерді бір-бірімен телефон жүйесі арқылы жалғастыру (модем) құрылғыларының болуы да мүмкін. (Бұдан әрі арнайы айтылмаса, тек әмбебеп дербес кеомпьютерлерді қарастырамыз да, дербес не әмбебап сөзін компьютер сөзіне жалғастырмай, тастап кетеміз.)
Пернетақта арқылы компьютер жадына берілген түрлі программа, мәтіндер жене т.б.енгізіледі.
Жад оларды және өндеу кезіндегі аралық мәндер мен өңдеу нәтижесін уақытша сақтап тұрады.
Монитор жүйелік блоктан келген информацияны электорндық экран бетіне, ал принтер оны қағазға басып шығарады. Монитор құрылғысын дисплей деп, ал ноы пернетақтамен бірге терминал деп те атайды (display-көрсеткіш, бейнелеуші).
Кәсіби компьютердің жұмысын басқарушы операциялық жүйенің түрлері көп. Олардың ішіне IBM PC компьютерлерінде пайдаланатын жүйелердің бірін MS DOS деп атайды. Оның да бірнеше нұсқалары бар, олардың ішінде соңғы шыққандары- мүкіндігі мол MS DOS 5.02,6.0 т.б. Соңғы жылдары MS DOS-тан мүмкіндігі жүздеген есе артық Microsoft Windows атаулы операциялық жүйелер де жарыққа шықты. Компьютермен жұмыс істеуді жеңілдету үшін оларда тышқан құрылғысы пайдаланылады.
Жүйелік блок- процесор, жад, адаптер, жүйелік шина, таймер, қоректену блогы мен енгізу/шығару порттары орналастырылған компьютердің негізгі бөлімі. Олар орналастырылатын тақшаны аналық тақша не жүйелік тақша деп атайды.
Жүйелі блоктың ішіне орналасқан құрылғылар компьютердің ішкі құрылғылары деп, ал басқалары (пернетақта, монитор принтер,…)сыртқы құрылғылар деп атайды.
Пернетақтаны енгізу құрылғысы деп, монитор мен принтерді шығару деп те атайды.
Енгізу/шығару құрылғылары мен процессор арасында алмастырылатын информация алмасу алдында адаптер деп аталатын осы құрылғылардың жұмысын үйлестіруші интегралдық схемаға келіп түседі. (лат-adapter-лайықтауыш, үйлестіруші; оны түсіну үшін магнитафон адаптерін көзге елестетсе болғаны). Адаптердің жұмысына мысал: екілік кодтарды жадтан мониторға жіберу кезінде сәйкес адаптер (бейне адаптер) алдымен оларды түрлі символдарға аударатын сигналдарға айналдырады; кез-келген пернені басып, қоя берген кезде пернетақта сәйкес екілік кодтың сигналдарын процессорға, жадқа бірінен соң бірін ретімен жібере бастайды. Бұл кодты алдымен пернетақта адаптарі қабылдайды да, оны процессор жұмыс істей алатын параллель кодқа айналдырады.
Адаптердің өздері қабылдаған ағымдық комманданы не деректерді жазып қоятын ұяшықтары бар. Оларды порт регистірлері деп атайды.
Адаптерлер процессор, жад және басқа құрылғылармен жүйелік шина не магистраль деп аталатын көп қабатты платаның (тақшаның) тоқ өткізгіш желісі арқылы байланыстырылып қойылған. Байланыстыру шинаға дәнекерленіп қосылған порттар деп аталатын ажыратып қосқыштар арқылы орындалады.(1.3 сурет).
Шина 3 бөлімді: адрестік шина берілгендер(деректер, мәләметтер) шинасы және басқару шинасы (әр шина сандары бірдей емес көптеген а,б,в…-сыртқы құрылғыларға жалғастырылған кабельдер өткізгішті сымдар тобынан тұрады).
а б в
1.3 сурет Жүйелік шинаның схемалық түрі:
1-ажыратып қосқыштар;2-адаптерлер;а,б,в…сыртқы құрылғыларға жалғастырылған кабельдер.
Адрестік шина арқылы информация жазылатын ұяшықтың адресі жіберіледі. Берілгендер шина арқылы информация, ал басқару шинасы арқылы «информацияны жазу », «информацияны оқу» сияқты түрлі командалары жіберіледі.
Әдетте процессордың, адрестік шинаның және берілгендер шинасаның разрядтығы (мысалы, бір уақытта өңделетін не өңделетін не жіберілетін биттер саны) бірдей емес. Мысалы, 8088 IBM PC компьютерінің процессоры 16 разрядты, адрестік шинасы 20 разрядты, берілгендер шинасы 8 разрядты. Осы себепті процессор бір уақытта өңделетін берілгендердің 16 разрядын алу үшін, ол жадқа екі рет айналым жасауы тиіс
Құрылғыларды бір-бірімен байланыстыратын жүйелер мен сигналдарды, пайдаланушы адам мен компьютердің қарым-қатынасын, техникалық, программалық құралдар жиынтығын және техникалық өзара келісімдер интерфейс деп аталады.(inter-өзара faсe-бет жағы). Мысалы, адаптерлер, жүйелік шина және құрылғылардың әрекеттері байланыстыру-интерфейстер.
Компьютердің ішкі/сыртқы құрылғыларының арасында мәліметтерді алмастыру драйверлер деп аталатын арнайы программалар арқылы орындалады (driver-жүргізуші, басқарушы).Әр сыртқы құрылғының өз жұмысының басқаратын арнайы программасы бар.
Қорытынды
Қорыта келгенде дербес компьютер– есептеуіш техниканың адам өміріндегі мәні мен рөлі.Әрине, іздену жұмыстарынан кейін мұндай дербес компьютердің архитектурасы сияқты тақырыптарды толығымен түсініп алу өте қиын. Электронды жүйенің жылдам дамуы 1-2 жыл бұрын шыққан ақпараттар, мағлұматтар ескіріп қалуда,сол үшін функционалды талдаулар жасап отыру керек.
Мен бұл жұмысты қорыта келгенде дербес компьютердің архитектурасын қарастырдым. Бұл тақырыпта біз компьютердің құрылғыларын және көп теген функцияларын өңдеуді қарастырамыз. Бұл тақырыпта ішкі жад, процессор, монитор, пернетақта, магниттік дисктер туралы қарастырдым. Қазіргі кезде компьютерлік архитектура шексіз ортаны қамтамасыз етеді.
Пайдаланған әдебиеттер
- А.В.Кузин Архитектура ЭВМ – Москва Форум- Инфрам-М 2006
- Савета Н.Н Периферийные устройства ЭВМ. – М.: Высш.шк.,1987
- Беркінбаев К.М-Информатика
- Камардинов О.-Информатика
- Лекция.
- Жапарова Г.Ә- инфорорматика негіздері
- Интернет:
- Internet.Сайт:www.google.ru
- Сайт:www.kurs.lab.ru
- Internet.Сайт:www.yandex.ru
- Internet.Сайт:www.geogle.ru
