1. Shaxsiy kompyuter bilan tanishish Mavzu: Kompyuter arxitekturasi va tizim blogi bilan tanishish. Kirish

3. Kompyuterning ichki tuzilishini takomillashtirish va rivojlantirish.
Oldingi bo'limda birinchi va ikkinchi avlod kompyuterlariga mos keladigan kompyuterning klassik tuzilishi tasvirlangan. Tabiiyki, kompyuter uskunalarini ishlab chiqarish texnologiyasining jadal rivojlanishi natijasida bunday struktura ma'lum progressiv o'zgarishlarga duch kela olmasdi.
Yuqorida ta'kidlab o'tilganidek, uchinchi avlod kompyuterlarining paydo bo'lishi tranzistorlardan integral mikrosxemalarga o'tishga bog'liq edi. Elektron sxemalarni miniatyuralashdagi sezilarli yutuqlar nafaqat kompyuterlarning asosiy funktsional birliklari hajmini kamayishiga, balki protsessor tezligining sezilarli darajada oshishiga zamin yaratdi. Mashinada ma'lumotlarni qayta ishlashning yuqori tezligi va ularning aksariyati mexanik harakatlanuvchi qismlarni o'z ichiga olgan kirish-chiqish qurilmalarining sekin ishlashi o'rtasida jiddiy qarama-qarshilik paydo bo'ldi. Tashqi qurilmalarning ishlashini boshqaradigan protsessor, "tashqi dunyodan" ma'lumot kutib, bir muncha vaqt bo'sh turishi kerak edi, bu butun kompyuterning samaradorligini sezilarli darajada pasaytiradi. Ushbu muammoni hal qilish uchun markaziy protsessorni almashish funktsiyalaridan ozod qilish va ularni tashqi qurilmalarning ishlashini boshqarish uchun maxsus elektron sxemalarga o'tkazish tendentsiyasi paydo bo'ldi. Bunday sxemalarning har xil nomlari bor edi: almashinuv kanallari, kirish-chiqish protsessorlari, periferik protsessorlar. So'nggi paytlarda "tashqi qurilma boshqaruvchisi" (yoki oddiygina boshqaruvchi) atamasi tobora ko'proq qo'llanilmoqda.
Tashqi qurilmalar uchun aqlli boshqaruvchilarning mavjudligi uchinchi va to'rtinchi avlod mashinalarining muhim farqlash xususiyatiga aylandi.
Tekshirgichni maxsus o'rnatilgan almashinuv dasturlari yordamida "unga ishonib topshirilgan" tashqi qurilmaning ishlashini boshqaruvchi maxsus protsessor sifatida qarash mumkin. Bunday protsessorning o'ziga xos ko'rsatmalar to'plami mavjud. Masalan, floppi diskni boshqaruvchisi (disk drayveri) boshni diskning kerakli yo'lida joylashtirish, sektorni o'qish yoki yozish, trekni formatlash va h.k. Har bir operatsiyaning natijalari nazoratchi xotirasining ichki registrlarida qayd etiladi va ularni markaziy protsessor o'qishi mumkin.
Shunday qilib, aqlli tashqi qurilmalarning mavjudligi almashinuv mafkurasini sezilarli darajada o'zgartirishi mumkin. Markaziy protsessor, agar kerak bo'lsa, almashishni amalga oshirish uchun uni boshqaruvchiga topshiradi. Qo'shimcha ma'lumot almashish nazoratchi rahbarligida markaziy protsessor ishtirokisiz davom etishi mumkin. Ikkinchisi "o'z ishi bilan shug'ullanish" imkoniyatiga ega bo'ladi, ya'ni. dasturni keyinroq bajaring (agar almashish tugaguniga qadar bu vazifada hech narsa qilish mumkin bo'lmasa, o'shanda boshqasini hal qilish mumkin).
Endi biz rasmda ko'rsatilgan aqlli boshqaruvchilarni o'z ichiga olgan kompyuterning ichki tuzilishi haqidagi savolni muhokama qilishga o'tamiz. 3.1. Rasmdan ko'rinib turibdiki, oddiy avtobus kompyuterning individual funktsional birliklari (ko'pincha magistral deb ataladi) o'rtasidagi aloqa uchun ishlatiladi. Avtobus uch qismdan iborat:
Ma'lumot uzatiladigan ma'lumotlar shinasi;
Ma'lumotlar qayerga yuborilishini aniqlaydigan manzil shinasi;
Ma'lumot almashish jarayonini tartibga soluvchi boshqaruv avtobusi.
Ma'lumot avtobuslari va manzillar iqtisodiyot uchun birlashtirilgan kompyuter modellari mavjud. Bunday mashinalar uchun manzil birinchi navbatda avtobusga o'rnatiladi, keyin esa bir muncha vaqt o'tgach, ma'lumotlar; avtobusning qaysi maqsadda ishlatilayotgani boshqaruv avtobusidagi signallar bilan aniqlanadi.
Ta'riflangan sxemani yangi qurilmalar bilan to'ldirish oson - bu xususiyat arxitekturaning ochiqligi deb ataladi. Foydalanuvchi uchun ochiq arxitektura uning kompyuteri uchun tashqi qurilmalar tarkibini erkin tanlash imkoniyatini anglatadi. uni hal qilinadigan vazifalar doirasiga qarab sozlang.
Fig. 3.1 rasmga qaraganda yangisini taqdim etadi. 2.1 xotira turi - video - RAM (video xotira). Uning tashqi ko'rinishi maxsus chiqish qurilmasi - displeyning rivojlanishi bilan bog'liq. Displeyning asosiy qismi-katod-nurli naycha bo'lib, u ma'lumotni televizorda ko'rsatilgandek aks ettiradi (ba'zi uy kompyuterlarining arzon modellari oddiy televizorga ulanadi). Shubhasiz, mexanik harakatlanuvchi qismlarga ega bo'lmagan displey "juda tez" displey qurilmasi. Shuning uchun, uchinchi va to'rtinchi avlod kompyuterlari uchun bu ajralmas qismdir (garchi birinchi marta displey ikkinchi avlodning ba'zi kompyuterlarida, masalan, "MIR -2" da - juda qiziqarli mahalliy rivojlanish) ko'p hurmat).


3.1 -rasm - Kompyuterning avtobus arxitekturasi

Monitor ekranida barqaror tasvirni olish uchun uni biror joyda saqlash kerak. Video xotira aynan shu maqsadda. Birinchidan, video xotira tarkibini kompyuter yaratadi, keyin displey boshqaruvchisi tasvirni ekranda aks ettiradi. Video xotira hajmi, asosan, ma'lumotning xususiyatiga (matn yoki grafik) va tasvirdagi ranglar soniga bog'liq. Strukturaviy ravishda, u oddiy RAM sifatida bajarilishi yoki to'g'ridan -to'g'ri displey boshqaruvchisida bo'lishi mumkin (shuning uchun u 3.1 -rasmda nuqta chiziqlarda ko'rsatilgan).

Keling, zamonaviy kompyuterlar tuzilishining yana bir muhim xususiyati haqida to'xtalib o'tamiz. Protsessor endi dizayn markazi bo'lishni to'xtatganligi sababli, kompyuter qurilmalari o'rtasida to'g'ridan -to'g'ri ulanishni amalga oshirish mumkin bo'ldi. Amalda, tashqi qurilmalardan RAMga va aksincha ma'lumotlarni uzatish ko'pincha ishlatiladi. Tashqi qurilmani RAM bilan markaziy protsessor ishtirokisiz to'g'ridan -to'g'ri almashish rejimi xotiraga to'g'ridan -to'g'ri kirish (DMA) deb ataladi. Uni amalga oshirish uchun sizga maxsus nazoratchi kerak. Shuni ta'kidlash joizki, RAP rejimi birinchi va ikkinchi avlod mashinalarida bo'lmagan. Shu sababli, kirish qurilmalaridagi ma'lumotlar to'g'ridan -to'g'ri operativ xotiraga kiradigan, ba'zida uchraydigan kompyuter sxemasi haqiqatga to'g'ri kelmaydi: PDP boshqaruvchisi bo'lmagan ma'lumotlar har doim protsessorning ichki registrlariga, keyin esa xotiraga qabul qilinadi.
Orqa miya tuzilishini tavsiflayotganda, biz barcha qurilmalar umumiy avtobus orqali o'zaro ta'sir qiladi deb taxmin qildik. Arxitektura nuqtai nazaridan, bu etarli. Ammo shuni eslatib o'tamizki, amalda bunday tuzilma faqat tashqi qurilmalari kam bo'lgan kompyuterlar uchun ishlatiladi. Kompyuter qurilmalari o'rtasida axborot oqimining ko'payishi bilan yagona magistral yo'lning haddan tashqari yuklanishi, bu kompyuterning ishlashini sezilarli darajada sekinlashtiradi. Shuning uchun, kompyuterga bir yoki bir nechta qo'shimcha avtobus qo'shilishi mumkin. Masalan, bitta avtobus xotira almashish uchun, ikkinchisi - "tez" bilan aloqa uchun, uchinchisi - "sekin" tashqi qurilmalar bilan ishlatilishi mumkin. E'tibor bering, DMA rejimi mavjud bo'lganda tezkor ma'lumotlarni uzatish tezligi talab qilinadi.
Zamonaviy kompyuterlarning ichki tuzilishining xususiyatlari haqida munozarani yakunlab, biz uning rivojlanishining bir nechta xarakterli tendentsiyalarini ko'rsatamiz. Birinchidan, tashqi qurilmalar to'plami doimiy ravishda kengayib, takomillashib bormoqda, bu esa, yuqorida aytib o'tilganidek, kompyuter tugunlari orasidagi ulanish tizimining murakkablashishiga olib keladi. Ikkinchidan, kompyuterlar endi bitta protsessor emas. Markaziy kompyuterdan tashqari, kompyuterda suzuvchi nuqta hisoblari uchun maxsus protsessorlar (matematik soprosessorlar deb ataladi), displey ekranida ma'lumotni tezlashtirish uchun video protsessorlar bo'lishi mumkin. Parallel hisoblash usullarining rivojlanishi, shuningdek, bir vaqtning o'zida bir nechta protsessorlar tomonidan bajariladigan, juda murakkab tuzilishga ega bo'lgan hisoblash tizimlarini vujudga keltiradi. Uchinchidan, nafaqat hisoblash uchun, balki ma'lumotni mantiqiy tahlil qilish uchun yuqori tezlikda ishlaydigan mashinalarga ega bo'lish istagi yaqin yillar davomida an'anaviy fon Neyman arxitekturasini jiddiy qayta ko'rib chiqishga olib kelishi mumkin.
Zamonaviy kompyuterlar rivojlanishining yana bir xususiyati-bu kompyuterlararo aloqa rolining tobora tezlashib borishi. Kompyuterlar soni tobora ko'payib bormoqda va ular mavjud ma'lumotlarni birgalikda qayta ishlaydilar.
Shunday qilib, hisoblash texnologiyalarining ichki tuzilishi doimiy ravishda takomillashib bordi va takomillashib boraveradi.
Shu bilan birga, hozirgi vaqtda mavjud bo'lgan kompyuterlarning aksariyati, mavjud farqlarga qaramay, baribir bir xil birliklardan iborat va fon Neyman arxitekturasining umumiy tamoyillariga asoslangan.