1 amaliy ish Mavzu: Kompyuter tizimining tuzilishini tashkil etish Maqsad: Kompyuterni qurish tamoyillari, kompyuter arxitekturasi va tuzilishi, kompyuter tuzilishi Nazariy qism

№1 amaliy ish
Mavzu: Kompyuter tizimining tuzilishini tashkil etish
Maqsad: Kompyuterni qurish tamoyillari, kompyuter arxitekturasi va tuzilishi, kompyuter tuzilishi


Nazariy qism
Adres printsipi: kompyuter xotirasi elementlari ketma-ket Kompyuterlarda ikkilik sanoq tizimidan foydalanish. O'nli sanoq tizimidan ustunligi shundaki, qurilmalar juda sodda bo'lishi mumkin, ikkilik sanoq tizimida arifmetik va mantiqiy amallar ham juda oddiy.
Kompyuter dasturlarini boshqarish. Kompyuterning ishlashi buyruqlar to'plamidan tashkil topgan dastur tomonidan boshqariladi. Buyruqlar ketma-ket birma-bir bajariladi. Xotirada saqlanadigan dasturga ega bo'lgan mashinaning yaratilishi bugungi kunda biz dasturlash deb ataydigan narsaga asos bo'ldi.
Buyruqlar hisoblagichi yordamida dastur xotiradan olinadi. Ushbu protsessor registri ketma-ket unda saqlanadigan keyingi buyruqning manzilini ko'rsatma uzunligiga ko'paytiradi. Va dastur ko'rsatmalari xotirada birma-bir joylashganligi sababli, u ketma-ket joylashgan xotira elementlaridan ko'rsatmalar zanjirini tanlashni tashkil qiladi.
Agar buyruqni bajargandan so'ng keyingisiga emas, balki boshqasiga o'tish zarur bo'lsa, shartli yoki shartsiz sakrash buyruqlaridan foydalaniladi, ular navbatdagi buyruqni o'z ichiga olgan xotira elementining sonini buyruqlar hisoblagichiga kiritadilar. Buyruqlarni xotiradan olish "to'xtatish" buyrug'iga etib borgandan va bajarilgandan so'ng to'xtaydi. Shunday qilib, protsessor dasturni avtomatik ravishda inson aralashuvisiz bajaradi.
Kompyuter xotirasi nafaqat ma'lumotlarni saqlash uchun, balki dasturlar uchun ham qo'llaniladi. Bunday holda, ikkala dastur buyruqlari va ma'lumotlar hisoblashning ikkilik tizimida kodlanadi, ya'ni ularning yozib olish tasviri bir xil bo'ladi. Shuning uchun, ma'lum holatlarda, buyruqlar bo'yicha xuddi shu amallarni ma'lumotlardagi kabi bajarishingiz mumkin.
Bu butun imkoniyatlarni ochib beradi. Masalan, dastur bajarilish jarayonida dasturning o'zida ba'zi qismlarini olish qoidalarini belgilashga imkon beradigan qayta ishlash jarayonidan o'tishi ham mumkin (dasturda tsikl va pastki dasturlarning bajarilishi shunday tashkil qilingan). Bundan tashqari, bitta dasturning ko'rsatmalari boshqa dasturning bajarilishi natijalari sifatida qabul qilinishi mumkin.
Ushbu printsipga asoslanib tarjima usullari asoslanadi - dastur matnini yuqori darajadagi dasturlash tillarida ma'lum bir mashina tiliga tarjima qilish
3.2-rasm - Fon Neyman mashinasining sxemasi
Buyruq qaysi operatsiyani bajarish kerakligini (ma'lum bir apparatdagi mumkin bo'lgan operatsiyalardan) va ko'rsatilgan operatsiyani bajarish kerak bo'lgan ma'lumotlar saqlanadigan xotira elementlarining manzillaridan, shuningdek, natija yozilishi kerak bo'lgan kataklarning manzillaridan (agar uni saqlash kerak bo'lsa)iborat Xotira).
Arifmetik mantiqiy birlik ko'rsatilgan ma'lumotlarga buyruqlar bilan ko'rsatilgan operatsiyalarni bajaradi.
Arifmetik mantiqiy birlikdan natijalar xotira yoki chiqish qurilmasiga chiqariladi. Xotira va chiqish moslamasining tub farqi shundaki, ma'lumotlar xotirada kompyuter tomonidan ishlov berish uchun qulay bo'lgan shaklda saqlanadi va chiqadigan qurilmada (printer, monitor va boshqalar) ular buni odam uchun qulay bo'lgan tarzda bajaradi.
UU kompyuterning barcha qismlarini boshqaradi. Boshqaruvchi qurilmadan "nima qilish kerak" degan signal boshqa qurilmalarga yuboriladi va boshqa qurilmalardan CU ularning holati to'g'risida ma'lumot oladi.
Boshqaruv moslamasida "Buyruqlar hisoblagichi" deb nomlangan maxsus registr mavjud. Dastur va ma'lumotlarni xotiraga yuklagandan so'ng, buyruqlar hisoblagichiga dasturning birinchi buyrug'ining manzili yoziladi. UU xotira elementining mazmunini xotiradan o'qiydi, uning manzili buyruqlar hisoblagichida joylashgan bo'lib, uni maxsus moslama - "Buyruqlar registri" ga joylashtiradi. UU buyruqning ishlashini belgilaydi, manzillari buyruqda ko'rsatilgan xotiradagi ma'lumotlarni "belgilaydi" va buyruqning bajarilishini nazorat qiladi. Amaliyot ALU yoki kompyuter texnikasi tomonidan amalga oshiriladi.
Har qanday buyruqning bajarilishi natijasida buyruq hisoblagichi bittaga o'zgaradi va shu bilan dasturning keyingi buyrug'iga ishora qiladi. Amaldagi buyrug'i uchun keyingi emas, balki berilganlardan manzillarning ma'lum soni bo'yicha masofada joylashgan buyruqni bajarish zarur bo'lganda, maxsus o'tish buyrug'i boshqaruvni uzatmoqchi bo'lgan katakning manzilini o'z ichiga oladi.
Kompyuter arxitekturasi va tuzilishi
Kompyuter qurilmalarini ko'rib chiqishda ularning arxitekturasi va tuzilishini farqlash odat tusiga kiradi.
Kompyuterning arxitekturasi - bu foydalanuvchi uchun mo'ljallangan dasturlash imkoniyatlari, ko'rsatmalar to'plami, adreslash tizimi, xotirani tashkil qilish va boshqalarni o'z ichiga olgan ba'zi bir umumiy darajadagi tavsifidir. 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.
Kompyuterning tuzilishi bu uning funktsional elementlari va ular orasidagi bog'lanishlar to'plamidir. Elementlar turli xil qurilmalar bo'lishi mumkin - kompyuterning asosiy mantiqiy tugunlaridan tortib oddiy sxemalarga qadar. Kompyuterning tuzilishi grafik ravishda strukturaviy diagrammalar shaklida aks ettirilgan bo'lib, ularning yordamida kompyuterni istalgan detal darajasida tavsiflash mumkin.
Eng keng tarqalgan quyidagi me'moriy echimlar (3.3-rasm):
Shakl 3.3 - Kompyuter arxitekturasining mavjud turlari
Klassik arxitektura (fon Neyman arxitekturasi) - bu ma'lumotlar oqimi o'tadigan bitta arifmetik mantiqiy birlik (ALU) va ko'rsatmalar 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 shinasi deb ataladigan umumiy avtobus bilan bog'langan.
Jismoniy jihatdan magistral - bu elektron simlarni ulash uchun rozetkalari bo'lgan ko'p simli chiziq. 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 - bu periferik uskunalarni yoki aloqa kanallarini markaziy protsessor bilan bog'laydigan, protsessorni ushbu uskunaning ishlashini to'g'ridan-to'g'ri boshqarishdan ozod qiladigan qurilma.
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. Umumiy operativ xotira va bir nechta protsessorlarga ega bo'lgan bunday mashinaning tuzilishi 1.3-rasmda keltirilgan.
Ko'p mashinali hisoblash tizimi - hisoblash tizimiga kiritilgan bir nechta protsessorlar umumiy RAMga ega emas, ammo ularning har biri o'ziga xos (mahalliy). Ko'p mashinali tizimdagi har bir kompyuter klassik arxitekturaga ega va bunday tizim juda keng qo'llaniladi. Ammo, bunday hisoblash tizimidan foydalanish samarasini faqat o'ta maxsus tuzilishga ega bo'lgan masalalarni echishda olish mumkin: uni tizimda qancha kompyuter bo'lsa, shuncha erkin bog'langan kichik topshiriqlarga ajratish kerak. Ko'p protsessorli va ko'p mashinali hisoblash tizimlarining bir protsessorga nisbatan tezligi ustunligi aniq.
Parallel protsessor arxitekturasi. Bu erda bir nechta ALUlar bitta CU nazorati ostida ishlaydi. Bu shuni anglatadiki, ko'plab ma'lumotlarni bitta dastur - ya'ni bir vaqtning o'zida 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 vazifalardagina olish mumkin.
Kompyuter tuzilishi
Eng keng tarqalgan kompyuter tizimi - shaxsiy kompyuter misolida kompyuter qurilmasini ko'rib chiqamiz. Shaxsiy kompyuter (shaxsiy kompyuter) - bu bitta foydalanuvchiga mo'ljallangan nisbatan arzon universal mikrokompyuter. Shaxsiy kompyuterlar odatda ochiq arxitektura printsipi asosida loyihalashtiriladi.
Ochiq me'morchilik printsipi quyidagicha:
• faqat kompyuterning ishlash printsipi va uning konfiguratsiyasining tavsifi (texnik vositalarning ma'lum bir to'plami va ular orasidagi bog'lanishlar) tartibga solinadi va standartlashtiriladi. Shunday qilib, kompyuterni alohida ishlab chiqaruvchilar tomonidan ishlab chiqilgan va ishlab chiqarilgan alohida qismlar va qismlardan yig'ish mumkin;
• Kompyuterni ichki kengaytiruvchi uyalar mavjudligi tufayli osongina kengaytirilishi va yangilanishi mumkin, unga foydalanuvchi ma'lum bir standartga mos keladigan har qanday moslamalarni kiritishi va shu bilan shaxsiy afzalliklariga qarab o'z mashinasining konfiguratsiyasini o'rnatishi mumkin.
Kompyuter tizimining asosiy funktsional tarkibiy qismlarini o'zaro munosabatlarida aks ettiradigan soddalashtirilgan blok diagrammasi 3.4-rasmda keltirilgan.
Рисунок 3.4 – Общая структура персонального компьютера
Turli xil kompyuter qurilmalarini bir-biriga ulash uchun ular bir xil interfeysga ega bo'lishi kerak (inglizcha interfeys inter-between va face-face).
Interfeys - bu ikkita fizik va mantiqiy parametrlar bir-biriga mos keladigan ikkita moslamani moslashtirish vositasi.
Agar interfeys odatda qabul qilingan bo'lsa, masalan, xalqaro shartnomalar darajasida tasdiqlangan bo'lsa, unda u standart deb nomlanadi. Funktsional elementlarning har biri (xotira, monitor yoki boshqa qurilma) ma'lum bir avtobus turi bilan bog'liq - manzil, boshqarish yoki ma'lumotlar shinasi. Interfeyslarni moslashtirish uchun periferik qurilmalar to'g'ridan-to'g'ri avtobusga emas, balki ularning qo'mondonlari (adapterlari) va portlari orqali, taxminan quyidagi sxema bo'yicha ulanadi (3.5-rasm):
3.5-rasm - Qurilmani avtobusga ulash sxemasi
Tekshirgichlar va adapterlar - bu kompyuter interfeyslarini o'zlarining interfeyslariga mosligi uchun ta'minlaydigan elektron sxemalar to'plami. Bundan tashqari, kontrollerlar mikroprotsessorning iltimosiga binoan periferik qurilmalarni bevosita boshqaradilar.
Qurilma portlari - bu bir yoki bir nechta kiritish-chiqarish registrlarini o'z ichiga olgan va kompyuter atrof-muhit moslamalarini mikroprotsessorning tashqi avtobuslariga ulashga imkon beradigan ba'zi bir elektron sxemalar.
Portlar shuningdek standart interfeys qurilmalariga murojaat qiladi: ketma-ket, parallel va o'yin portlari (yoki interfeyslar). Ketma-ket port ma'lumotlar almashinuvi protsessor bayt bayt bilan, tashqi qurilmalar bilan bayt. Parallel port ma'lumotlar baytlarini qabul qiladi va yuboradi.
Ketma-ket port odatda sekin yoki ancha uzoqroq bo'lgan qurilmalarni, masalan, sichqonchani va modemni ulash uchun ishlatiladi. Parallel port "tezroq" qurilmalarga - printer va skanerga ulangan. Joystick o'yin porti orqali ulanadi. Klaviatura va monitor faqat ulagichlar bo'lgan maxsus portlarga ulanadi.
Protsessor arxitekturasini aniqlaydigan asosiy elektron komponentlar kompyuter yoki tizim yoki anakart (Motherboard) deb nomlangan asosiy platada joylashgan. Va qo'shimcha qurilmalarning tekshirgichlari va adapterlari yoki ushbu qurilmalarning o'zi kengayish kartalari (Daughterboard - qizi taxtasi) shaklida ishlab chiqarilgan va kengaytiruvchi ulagichlar yordamida avtobusga ulangan (inglizcha slot - slot, slot).

NAZORAT SAVOLLARI

1) Ochiq me'morchilik tamoyili qanday?
2) Tekshirgichni nima bog'laydi?
3) Ikkilik tizimning o'nlikdan ustunligi nimada?
4) Ikkita kompyuter qurilmasini ulash uchun nima kerak?
5) kompyuter arxitekturasiga izoh bering?