Kompyuterning ko'p bosqichli tuzilishini tasvirlaydigan sxema

Kompyuter arxitekturasi
Kompyuter arxitekturasi-har bir alohida darajadagi ma'lumotlar, operatsiyalar va xususiyatlar to'plami. Arxitektura kompyuterning umumiy modelini tasvirlaydi. (Masalan, xotira amalga oshirishda ishlatiladigan texnologiya) amalga oshirish jihatlari me'moriy bir qismi emas[1].

Ikki yoki undan ortiq kompyuter tashkiloti (kompyuter arxitekturasi) ning bir necha darajalari mavjud: [1]

Kompyuterning ko'p bosqichli tuzilishini tasvirlaydigan sxema
0 darajasi
Raqamli mantiqiy daraja, bu valflardan tashkil topgan mashina apparatidir. Shuningdek qarang: mantiqiy elementlar( mandallar), tetikler, registrlar
1 darajali
Mikroarxitektura darajasi, talqin (mikrogramlar) yoki to'g'ridan-to'g'ri bajarilishi. Elektron sxemalar mashinaga bog'liq dasturlarni amalga oshiradi. CPU registrlari to'plami mahalliy xotirani hosil qiladi. Shuningdek qarang: arifmetik-mantiqiy qurilma.
2 darajali
Buyruq tizimi me'morchiligi darajasi, efirga uzatish (assembler).
3 darajasi
Operatsion tizim darajasi, efir (assembler). Bu gibrid darajadir: buyruqlarning bir qismi operatsion tizim tomonidan talqin etiladi,ikkinchisi esa dasturiy ta'minot. Shuningdek qarang: virtual xotira, fayllar.
4 darajali
Assembler tilining darajasi, tarjima (derleyici). To'rtinchi daraja va undan yuqori dastur dasturlarini yozish uchun ishlatiladi, birinchi va uchinchi tizim dasturlari. Odamlar uchun qulay bo'lgan dasturlar 1-3 darajadagi tilga tarjima qilinadi.
5 darajali
Yuqori darajadagi til. Yuqori darajadagi tillardagi dasturlar odatda 3 va 4 darajalarida efirga uzatiladi.

Tarkib
1 tarixi

2 tasnifi
2.1 qo'llaniladigan protsessor turiga qarab
2.2 xotirani ajratish printsipi bo'yicha
3 shuningdek qarang
4 ta Eslatma
5 adabiyot
Tarix

Ushbu maqolaning uslubi ensiklopediyadir yoki rus tilining me'yorlarini buzadi.

Maqola Vikipediyaning uslubiy qoidalariga muvofiq tuzatilishi kerak.
Birinchi hujjatlashtirilgan kompyuter arxitekturasi tahlil mexanizmini tasvirlaydigan Charlz Babbage va Ada Lovelace o'rtasidagi yozishmalarda edi. 1936 yilda Z1 kompyuterini yaratishda Konrad Zuse o'zining kelajakdagi loyihalarini ikkita patent arizasida tasvirlab berdi.[2] boshqa ikkita erta va muhim misol:

Jon von Neumannning 1945 maqolasi, mantiqiy elementlarni tashkil etishni tasvirlaydigan EDVAC hisobotining birinchi loyihasi;

Avtomatik hisoblash vositasi uchun Alan turing elektron kalkulyatori, shuningdek, 1945 va jon von Neumanning maqolasini keltirdi.

Kompyuter adabiyotida "arxitektura" atamasi Lyle R. Jonson, Fridrix P. Bruks Jr va Muhammad Usmon xonning ishiga kuzatilishi mumkin. Ularning barchasi 1959 yilda IBM tadqiqot markazida mashinasozlik tashkiloti bo'limi a'zolari bo'lgan. Jonson IBMning Los Alamos milliy laboratoriyasida (Los Alamos ilmiy laboratoriyasi deb nomlanuvchi) ishlab chiqilgan Stretch superkompyuterining o'z tadqiqot hisobotini yozish imkoniyatiga ega edi. Hashamatli bezatilgan kompyuterni muhokama qilish uchun batafsil ma'lumot darajasini tavsiflash uchun uning formatlari, buyruqlar turlari, apparat parametrlari va tezlikni yaxshilash "tizim arxitekturasi" darajasida ekanligini ta'kidladi — "mashina tashkiloti"dan ko'ra foydali bo'lgan atama.

Keyinchalik, Brooks, Stretch dizayner, kitobning 2 qismini ("kompyuter tizimini rejalashtirish: Stretch loyihasi", ad. O'tish: saytda harakatlanish, qidiruv:

"Kompyuter arxitekturasi, boshqa arxitektura kabi, strukturaning foydalanuvchi ehtiyojlarini aniqlash va keyinchalik iqtisodiy va texnologik cheklovlar doirasida ushbu ehtiyojlarni maksimal darajada qondirish uchun mo'ljallangan."

Brooks IBM System / 360 (hozirgi IBM zSeries deb ataladi) kompyuterlarini ishlab chiqishda yordam berishni davom ettirdi, unda "arxitektura" "foydalanuvchi bilishi kerak bo'lgan"ismga aylandi.[3]

Eng qadimgi kompyuter arxitekturasi qog'ozda ishlab chiqilgan va keyinchalik to'g'ridan-to'g'ri yakuniy apparat shaklida qurilgan. Keyinchalik, kompyuter arxitekturasining prototiplari 6800 protetiblari va PA-RISC testlari kabi tranzistor-tranzistor mantiqiy tizim (TTL) shaklida qurilgan va yakuniy apparat shakliga o'tishdan oldin aniqlangan. 1990-lardan boshlab, yangi kompyuter arxitekturasi odatda "qurilgan", kompyuter arxitekturasi simulyatorida boshqa kompyuter arxitekturasining ichida sinovdan o'tkaziladi va o'rnatiladi; yoki plis ichida yumshoq mikroprosessor sifatida; yoki har ikkisi ham oxirgi apparat shaklini olishdan oldin.[4]

Tasnifi
Qo'llaniladigan protsessor turiga qarab

CISC (ingliz tili. complex instruction set computing) - barcha buyruqlar to'plami bilan arxitektura. Bunday protsessorlar oddiy va murakkab barcha buyruqlarni bajaradi, ko'p sonli soat uchun. Bunday protsessorlarda ko'plab buyruqlar mavjud va yuqori darajali kompilyatorlar kamdan-kam hollarda barcha buyruqlardan foydalanadilar.
RISC (eng. kam qo'llaniladigan asbob-uskunalarni hisoblash) - qisqartirilgan buyruqlar to'plami bilan arxitektura. Bunday protsessorlar arxitekturani soddalashtirish va buyruqlar sonini kamaytirish orqali CISC arxitekturasiga qaraganda tezroq ishlaydi, ammo murakkab buyruqni bajarish uchun u oddiy buyruqlar to'plamidan iborat bo'lib, bu buyruqning ishlash muddatini oshiradi (ko'proq soat uchun).
O'tish: saytda harakatlanish, qidiruv minimal instrument set computing) - minimal buyruqlar to'plami bilan arxitektura. Bunday protsessorlar buyruqlarning minimal soniga ega, barcha buyruqlar oddiy va bajarish uchun juda oz sonli soat talab qiladi, ammo murakkab hisob-kitoblar bajarilsa, masalan, suzuvchi nuqta raqamlari bilan, bunday buyruqlar CISC - va RISC arxitekturasidan kattaroq ko'p sonli soat uchun amalga oshiriladi.
O'tish: saytda harakatlanish, qidiruv juda uzoq instrument word - "juda uzoq mashina jamoasi") — uzoq kompyuter buyrug'i bilan arxitektura, bu hisob-kitoblarning parallelligini ko'rsatadi. Bunday protsessorlar raqamli signallarni qayta ishlashda keng qo'llaniladi.
Operatsion tizimlar

Operatsion tizimi, CR. OS (ingliz tili. operatsion tizim, OS) - bir tomondan, hisoblash tizimi qurilmalari va dastur dasturlari o'rtasidagi interfeys bo'lib xizmat qiluvchi boshqaruv va ishlab chiqarish dasturlari majmuasi, boshqa tomondan-qurilmalarni boshqarish, hisoblash jarayonlarini boshqarish, hisoblash jarayonlarini samarali taqsimlash uchun mo'ljallangan hisoblash jarayonlari va ishonchli hisob-kitoblarni tashkil qilish. Ushbu ta'rif ko'plab zamonaviy umumiy maqsadli operatsion tizimlarga nisbatan qo'llaniladi.

Ko'pgina hisoblash tizimlarida operatsion tizim tizim dasturiy ta'minotning asosiy, eng muhim( va ba'zan yagona) qismidir. 1990 yildan buyon eng keng tarqalgan operatsion tizimlar Windows oilasi tizimlari va UNIX sinf tizimlari (ayniqsa Linux va Mac OS). 2000dan beri mobil kompyuterlar (smartfon va planshetlar) va ular bilan Android va iOS operatsion tizimlari keng tarqalgan.

OS kompyuter uchun zarur komponent bo'lib, u holda kompyuter printsipial ravishda ishlamaydi.

OS asosiy vazifalarni bajaradi:

fayl tizimini boshqaradi (ko'rish, o'chirish, nusxalash, ko'chirish, nomini o'zgartirish);

dastur dasturlarini ishga tushirish va tugatish;
barcha turdagi xizmatlar (parametrlar haqida ma'lumot, ularni sozlash, ishni optimallashtirish va boshqalar)
Operatsion tizimning dastur dasturlarini ishlab chiquvchilar qurilmalarni amalga oshirish va ishlash tafsilotlari haqida o'ylamaslikka imkon beradi, bu bilan ishlash uchun minimal zarur funktsiyalar to'plamini taqdim etadi.

Operatsion tizimning dastur dasturlarini ishlab chiquvchilar qurilmalarni amalga oshirish va ishlash tafsilotlari haqida o'ylamaslikka imkon beradi, bu bilan ishlash uchun minimal zarur funktsiyalar to'plamini taqdim etadi.

OS asosiy vazifalari:

Ko'pchilik dasturlar uchun keng tarqalgan va tez-tez deyarli barcha dasturlarda (ma'lumotlarni kiritish va chiqarish, boshqa dasturlarni ishga tushirish va to'xtatish, qo'shimcha xotirani ajratish va ozod qilish va h.k.) keng tarqalgan juda oddiy (past darajadagi) harakatlarning dasturlarini bajarish.

Dasturlarni Ramga yuklash va ularni bajarish.
Atrof-muhitga (i / u qurilmalari)standartlashtirilgan kirish.
Ramni boshqarish (jarayonlarni taqsimlash, virtual xotirani tashkil qilish).
Muayyan fayl tizimida tashkil etilgan doimiy bo'lmagan ommaviy axborot vositalarida (masalan, qattiq disk, optik disklar va boshqalar) ma'lumotlarga kirishni boshqarish.
Foydalanuvchi interfeysi bilan ta'minlash.
Tarmoq operatsiyalari, tarmoq protokollari to'plamini qo'llab-quvvatlash.
Qo'shimcha funktsiyalar:

Parallel yoki Pseudo-parallel vazifalarni bajarish (multitasking).

Hisoblash tizimining resurslarini jarayonlar o'rtasida samarali taqsimlash.
Turli jarayonlarning resurslarga kirishini farqlash.
Ishonchli hisob-kitoblarni tashkil qilish (bir hisoblash jarayonining boshqa jarayonda hisob-kitoblarga ataylab yoki noto'g'ri ta'sir qilishi mumkin emasligi) resurslarga kirishni farqlashga asoslangan.
Jarayonlar o'rtasidagi o'zaro aloqalar: ma'lumotlar almashinuvi, o'zaro sinxronizatsiya.
Tizimning o'zi, shuningdek foydalanuvchi ma'lumotlari va dasturlarini foydalanuvchilarning harakatlaridan (zararli yoki johil) yoki ilovalardan himoya qilish.
Multiplayer ish tartibi va kirish huquqlarini ajratish.
Yadro operatsion tizimning Markaziy qismi bo'lib, jarayonlarning bajarilishini, hisoblash tizimining resurslarini boshqaradi va jarayonlarni ushbu resurslarga muvofiqlashtirilgan kirish imkonini beradi. Asosiy resurslar-protsessor vaqti, xotira va i / u qurilmalari. Fayl tizimiga kirish va tarmoq ishlashi yadro darajasida ham amalga oshirilishi mumkin.

OS tarkibiga quyidagilar kiradi:

Fayl tizimini boshqaruvchi dasturiy modul: kompyuterning ishlash jarayoni qurilmalar orasidagi fayllarni almashish uchun kamayadi
Buyruq protsessor-foydalanuvchi buyruq so'raydi va ularni amalga oshiradi maxsus dastur. Foydalanuvchi dasturni ishga tushirish buyrug'ini berishi mumkin, fayllar (nusxa ko'chirish, o'chirish, qayta nomlash), hujjatning chop etilishi va boshqalar. Operatsion tizim ushbu buyruqni bajarishi kerak
Drayvlar qurilmalarning ishlashini boshqaradigan dasturlardir. Har bir qurilma o'z haydovchisiga mos keladi. "Plug and Play" texnologiyasi (plug va ishga tushirish) yangi qurilmalar ulanishini avtomatlashtirish imkonini beradi. O'rnatish jarayonida Windows o'rnatilgan qurilmaning turini va o'ziga xos modelini aniqlaydi va uning ishlashi uchun zarur bo'lgan drayverni ulaydi. Kompyuterni yoqsangiz, drayverlarni Ramga yuklash tasodifiy beriladi. Foydalanuvchi drayverlarni qo'lda o'rnatish yoki qayta o'rnatish qobiliyatiga ega.
Grafik interfeysning dasturiy modullari-foydalanuvchi sichqoncha bilan buyruqlarni kiritish imkonini beruvchi dasturlar.
Grafik foydalanuvchi interfeysi (GIP, GPI) — ekranda foydalanuvchiga taqdim etilgan interfeys elementlari (menyular, tugmalar, piktogramma, ro'yxatlar va boshqalar) grafik tasvirlar shaklida ijro etiladigan foydalanuvchi interfeysi.

Buyruq qatori interfeysidan farqli o'laroq, foydalanuvchi GPI — da o'zboshimchalik bilan kirishga (kirish-klaviatura, sichqonchani, joystick va boshqalar yordamida) barcha ko'rinadigan ekran ob'ektlariga (interfeys elementlariga) ega va ularni to'g'ridan-to'g'ri manipulyatsiya qiladi. Ko'pincha, gi interfeysi elementlari metafora asosida amalga oshiriladi va ularning maqsadi va xususiyatlarini aks ettiradi, bu esa o'qimagan foydalanuvchilar tomonidan dasturlarni tushunish va rivojlantirishni osonlashtiradi.

Dasturiy ta'minot tizimining yaxshi grafik interfeysi uchun talablardan biri "men nimani nazarda tutyapman" yoki "DWIM" (ingliz tili. Do What I Mean). DWIM tizimni oldindan ishlashni talab qiladi, shuning uchun foydalanuvchi o'z buyrug'ini olganidan so'ng dasturning qanday ishlashini oldindan intuitiv ravishda tushunadi.

Kommunal xizmatlar-disklarga xizmat ko'rsatish uchun xizmat dasturlari (tekshirish, siqish, birlashtirish va h. k.), fayllar bilan operatsiyalarni bajarish (arxivlash ,nusxalash va h. k.) va kompyuter tarmoqlarida ishlash

Malumot tizimi-umumiy operatsion tizimning ishlashi va uning alohida modullarining ishlashi haqida ma'lumot olish
OS fayllari tashqi, uzoq muddatli xotirada (qattiq, moslashuvchan yoki lazer diskida) saqlanadi. Ammo dasturlar faqat ramda bo'lsa, amalga oshirilishi mumkin, shuning uchun OS fayllari Ramga yuklab olinishi kerak.
Osni yuklab olish:
- Operatsion tizim fayllari joylashgan va yuklab olinadigan disk (qattiq, moslashuvchan yoki lazer) tizim deb ataladi.
- Kompyuter yoqilgandan so'ng, operatsion tizimni tizim diskidan Ramga yuklash amalga oshiriladi. Yuklab olish dasturi yuklab olish dasturiga muvofiq amalga oshirilishi kerak. Biroq, kompyuterning har qanday dasturni amalga oshirishi uchun ushbu dastur allaqachon ramda bo'lishi kerak. Ushbu qarama-qarshilikning echimi operatsion tizimning ketma-ket, bosqichma-bosqich yuklanishidan iborat.
- Rom kompyuter sinov dasturlarini va Osni yuklab olishning birinchi bosqichini o'z ichiga oladi — bu BIOS (asosiy kirish/chiqish tizimi — asosiy i/u tizimi).
- Quvvat yoqilgandan so'ng, protsessor POST (Power-on Self Test) kompyuterini o'z-o'zini sinab ko'rish dasturini ishga tushiradi. Protsessor, xotira va boshqa kompyuter apparatlarining ishlashi sinovdan o'tkaziladi
O'z-o'zini sinab ko'rgandan so'ng, BIOS-da maxsus dastur, bootloader OS-ni qidirishni boshlaydi. Mavjud disklarga muqobil murojaat qilish va ma'lum bir joyda (diskning birinchi boot sektorida) maxsus Master Boot dasturi (OS bootloader dasturi) mavjudligi mavjud.
- Master Boot OS-ga yuklanadi va kompyuterning ishlashini nazorat qiladi. Dastur tizim diskida operatsion tizim fayllarini qidiradi va ularni dasturiy modul sifatida Ramga yuklaydi
Dasturlarni o'rnatish-maxsus tarqatish nusxasi ishlatiladigan ko'plab dasturiy mahsulotlarni o'rnatish tartibi.

Dasturiy mahsulotni qattiq diskka nusxalash o'rnatish deb ataladi. Dastur bilan fayl kengaytmasi mavjud .EXE .COM .BAT u mustaqil ravishda yoki xizmat fayllari bilan birga ishlaydi. Dasturni ishga tushirish uning ishini boshlash demakdir. Lekin, bu dasturiy mahsulot apparat bilan mos bo'lishi kerak

Shunday qilib, OS ikkita vazifani bajaradi:

foydalanuvchi yoki dasturchini haqiqiy kompyuter uskunalari o'rniga ishlash qulayroq bo'lgan va dasturlash osonroq bo'lgan rivojlangan virtual mashinani taqdim eting;

ba'zi mezonlarga muvofiq resurslarini oqilona boshqarish orqali kompyuterdan foydalanish samaradorligini oshirish.
Agar ko'proq gapiradigan bo'lsak, OS funksiyasi kiritiladi:

Jarayonni boshqarish

Xotira boshqaruvi
Fayllarni va tashqi qurilmalarni boshqarish
Ma'lumotlarni muhofaza qilish va boshqarish
Amaliy dasturlash interfeysi
Foydalanuvchi interfeysi
va hokazo.
Agar foydalanuvchi interfeysi haqida gapiradigan bo'lsak, operatsion tizim nafaqat dastur dasturlari uchun, balki terminalda ishlaydigan kishi uchun ham qulay interfeysni ta'minlashi kerak.

Paket rejimining dastlabki operatsion tizimlarida foydalanuvchi interfeysi vazifalari minimallashtirildi va terminalning mavjudligini talab qilmadi. Vazifalarni boshqarish tili komandalari Punch kartalariga to'ldirilgan va natijalar bosma qurilmaga chiqarilgan.

Zamonaviy OS ikki turdagi terminallar orqasida interaktiv ishlash uchun rivojlangan foydalanuvchi interfeysi funktsiyalarini qo'llab-quvvatlaydi: alfavit-raqamli va grafik.

Alfavit-raqamli terminalda ishlashda foydalanuvchi o'z ixtiyorida ushbu operatsion tizimning funksiyalarini aks ettiruvchi buyruq tizimiga ega. Odatda OS buyruq tili sizga ilovalarni ishga tushirish va to'xtatish, fayllar va kataloglar bilan turli operatsiyalarni amalga oshirish, OS holati haqida ma'lumot olish (ish jarayonlari soni, disklarda bo'sh joy miqdori va boshqalar), tizimni boshqarish imkonini beradi. Buyruqlar terminaldan interaktiv rejimda emas, balki ba'zi buyruqlar ketma-ketligini o'z ichiga olgan buyruq faylidan ham o'qilishi mumkin.

Kompyuter grafikasi