Mavzu: kompyuterning mantiqiy qurilmasi va arxitekturasi

Markaziy protsessor- markaziy ishlov berish birligi.
Arifmetik mantiq birligi ( ALU) - arifmetik hisoblar va mantiqiy qaror qabul qilish uchun.
Xotira qurilmasi ( Xotira) ma'lumotlarni saqlashga xizmat qiladi.
Tekshirish moslamasi ( Uu) - har xil kompyuter birliklarini muvofiqlashtirish.
ALU, ZU, UU, kirish / chiqish qurilmalarini faqat apparat deb tasniflash mumkin emas, chunki ular tarkibida dasturiy ta'minot ham bor. Kompyuterning bunday komponentlari tizim deb ataladi.

Guruch. 1.2. Zamonaviy kompyuter arxitekturasi

Tizim- yagona funktsional talablarga javob beradigan elementlar to'plami.
Ochiq arxitektura printsipi- turli platformalar o'rtasida amaliy dasturlarni ko'chirish imkoniyatini ta'minlash va tizimlarning bir -biri bilan o'zaro ta'sirini ta'minlash. Bu qobiliyatga tizim komponentlari orasidagi barcha dasturiy va apparat interfeyslari uchun xalqaro standartlardan foydalanish orqali erishiladi. Bu, birinchi navbatda, shaxsiy kompyuterni yangilash (yangilash), uni yangi elementlar bilan to'ldirish va eskirgan bloklarni almashtirish imkonini beradi, ikkinchidan, foydalanuvchiga aniq maqsad va vazifalarga qarab, shaxsiy kompyuterining tuzilishini mustaqil ravishda tuzish imkonini beradi.
Kompyuter tuzilishi- uning tarkibiy qismlarining o'zaro ta'sirining tarkibi, tartibi va tamoyillarini o'rnatadigan ba'zi model.
"Arxitektura" so'zi asl ma'nosida shaharsozlikda ishlatiladi. Zamonaviy shahar ancha murakkab tuzilishga ega bo'lib, ma'lum tarzda joylashtirilgan tumanlar, maydonlar, ko'chalar, uylar va boshqalardan iborat.
Ko'chalar va maydonlarning murakkabliklarini o'rganish uchun har qanday shaharda tarixan o'rnatilgan nomlar tizimi, shuningdek, uylarning ma'lum bir raqamlanishi mavjud. Umumiy qabul qilingan manzillarning mavjudligi har qanday tuzilmaning o'rnini aniq aniqlashga va kerak bo'lganda uni tezda topishga imkon beradi. Ko'p hollarda ko'chalarning tartibi va nomlanishi tasodifiy bo'ladi. Shu bilan birga, shunday bo'ladiki, bu faoliyat puxta o'ylangan va shaharni umumiy rejalashtirishning davomi, ya'ni. aslida uning arxitekturasining bir qismi. Klassik misol-Nyu-York shahridagi o'zaro perpendikulyar ko'chalarning (xiyobonlar va ko'chalar) taniqli tizimi. Shahar me'morchiligi amaliy jihatdan qo'shimcha ravishda badiiy ahamiyatga ega bo'lishi mumkin (bu odatda tashrif buyuruvchilarni ko'proq qiziqtiradi). Ammo "arxitektura" kontseptsiyasining bu tomonini hisoblash uchun deyarli o'tkazish mumkin emas.
Shaharsozlik analogiyasidan foydalangan holda, kompyuterning arxitekturasi foydalanuvchilar uchun zarur bo'lgan ularning xususiyatlarini belgilashini tushunish tabiiydir. Bular, birinchi navbatda, kompyuterlarning asosiy qurilmalari va bloklari hamda ular orasidagi aloqalarning tuzilishi. Agar siz, masalan, "Hisoblash tizimlarining izohli lug'ati" ga qarasangiz, biz u erda "kompyuter arxitekturasi" atamasi "arxitektura" kompyuterining asosiy mantiqiy tugunlarining ishlash printsipi, konfiguratsiyasi va o'zaro bog'lanishini tasvirlash uchun ishlatilganini o'qiymiz. ".
Biroq, kompyuterning ichki tuzilishini tavsiflash o'z -o'zidan tugamaydi: arxitektura nuqtai nazaridan, faqat kompyuterlarning ko'plab o'ziga xos ilovalariga xos bo'lgan eng umumiy bo'lgan ulanishlar va printsiplar qiziqish uyg'otadi. Ular hatto ko'pincha kompyuter oilalari haqida gapirishadi, ya'ni. bir -biriga mos modellar guruhlari. Xuddi shu oilada mashinalarning dizayni va ishlashining asosiy tamoyillari bir xil, garchi individual modellar ishlash, narx va boshqa parametrlar bo'yicha sezilarli darajada farq qilishi mumkin. Yorqin misol - DEC PDP kompyuterlarining turli xil modifikatsiyalari (bizning foydalanuvchilarga o'z mahalliy hamkasblari tomonidan yaxshi ma'lum - DVK seriyasi), keng tarqalgan YAMAHA egalik qiladigan MSX mashinalari oilasi, shuningdek IBM -ga mos keladigan shaxsiy kompyuterlar. dunyo.
Bu arxitektura kontseptsiyasiga taalluqli bo'lgan kompyuter tuzilishida keng tarqalgan narsa. Shuni ta'kidlash kerakki, bunday umumiylikning maqsadi, oxir -oqibat, tushunarli bo'lgan istakdir: bitta oiladagi barcha mashinalar, ularning qurilmasi va ishlab chiqaruvchisidan qat'i nazar, bitta dasturni bajarishi kerak. Demak, muqarrar ravishda shunday xulosa kelib chiqadiki, arxitektura nuqtai nazaridan, kompyuterning qurilishi haqidagi barcha ma'lumotlar muhim emas, faqat qandaydir tarzda dasturlashda va "foydalanuvchi" da kompyuter bilan ishlashda ishlatilishi mumkin bo'lgan ma'lumotlargina muhim. Quyida arxitekturaga taalluqli kompyuter qurilishining eng umumiy tamoyillari ro'yxati keltirilgan.
Kompyuter xotirasining tuzilishi;
Xotira va tashqi qurilmalarga kirish usullari;
Kompyuter konfiguratsiyasini o'zgartirish qobiliyati;
Buyruqlar tizimi;
Ma'lumot formatlari;
Interfeysni tashkil qilish.
Yuqorida aytilganlarning barchasini umumlashtirib, biz arxitekturaning quyidagi ta'rifini olamiz:
"Arxitektura - bu ishning dasturiy boshqaruvini va uning asosiy funktsional birliklarining o'zaro ta'sirini amalga oshiradigan kompyuterni qurishning eng umumiy tamoyillari".
2. KOMPYUTERLARNING KLASIK ARXITEKTURASI II VON NEUMAN PRINSIPLARI
Kompyuter arxitekturasi nazariyasining asosini taniqli amerikalik matematik Jon von Neyman qo'ydi. U 1944 yilda, uning dizayni tanlanganidan so'ng, dunyodagi birinchi quvurli kompyuter ENIACni yaratishga qo'shildi. Ish paytida, uning hamkasblari G. Goldshteyn va A. Berks bilan o'tkazilgan ko'plab munozaralarda fon Neyman printsipial jihatdan yangi kompyuter haqida fikr bildirdi. 1946 yilda olimlar "Elektron hisoblash moslamasining mantiqiy dizaynini oldindan ko'rib chiqish" klassik maqolasida kompyuterlarni qurish printsiplarini bayon qilishdi. O'shandan beri yarim asr o'tdi, lekin unda keltirilgan qoidalar bugungi kunda ham o'z ahamiyatini yo'qotmaydi.
Ilgari, barcha kompyuterlar qayta ishlangan raqamlarni kasr shaklida saqlagan. Mualliflar texnik amalga oshirish uchun ikkilik tizimning afzalliklarini, undagi arifmetik va mantiqiy amallarni bajarishning qulayligi va soddaligini ishonchli tarzda namoyish etishdi. Kelgusida kompyuterlar axborotning sonli bo'lmagan turlarini - matnli, grafikli, tovushli va boshqalarni qayta ishlay boshladilar, lekin ma'lumotlarni ikkilik kodlash hali ham har qanday zamonaviy kompyuterning axborot asosini tashkil qiladi.
Yana bir haqiqiy inqilobiy g'oya, uning ahamiyatini ortiqcha baholash qiyin - bu Neyman taklif qilgan "saqlangan dastur" tamoyilidir. Dastlab, dastur maxsus patch panelga o'tish moslamalarini o'rnatish orqali o'rnatildi. Bu juda mashaqqatli vazifa edi: masalan, ENIAC mashinasining dasturini o'zgartirish uchun bir necha kun kerak bo'ldi (haqiqiy hisob bir necha daqiqadan oshmasligi mumkin edi - lampalar ishdan chiqqan). Neyman birinchi bo'lib, dasturni nol va birliklar to'plami sifatida va ishlov beradigan raqamlar bilan bir xil xotirada saqlash mumkinligini taxmin qilgan. Dastur va ma'lumotlar o'rtasida tub farqning yo'qligi hisob -kitoblar natijalariga muvofiq kompyuter uchun o'zi uchun dastur tuzishga imkon berdi.
Von Neyman nafaqat kompyuterning mantiqiy qurilmasining asosiy tamoyillarini ilgari surdi, balki uning tuzilishini ham taklif qildi, u kompyuterlarning dastlabki ikki avlodi davomida qayta ishlab chiqarildi. Neymanning fikricha, asosiy bloklar - boshqaruv bloki (CU) va arifmetik mantiq birligi (ALU) (odatda markaziy protsessorga birlashtirilgan), xotira, tashqi xotira, kirish va chiqish qurilmalari. Bunday kompyuterning diagrammasi 2.1 -rasmda ko'rsatilgan. Oklar bilan qattiq chiziqlar axborot oqimining yo'nalishini, kesilgan chiziqlar protsessordan kompyuter tugunlarining qolgan qismiga nazorat signallarini ko'rsatadi.
2.1 -rasm - Von Neyman tamoyillari asosida qurilgan kompyuter arxitekturasi
Zamonaviy kompyuterlardagi boshqaruv bloki va arifmetik -mantiqiy birlik bir birlikka birlashtirilgan - bu protsessor, bu xotira va tashqi qurilmalardan keladigan ma'lumotlarni o'zgartiruvchi (bu xotiradan ko'rsatmalar olish, kodlash va dekodlash, har xil, shu jumladan arifmetikani bajarish) , operatsiyalar, kompyuter tugunlarining ishini muvofiqlashtirish). Xotira (xotira) ma'lumotni (ma'lumotlarni) va dasturlarni saqlaydi. Zamonaviy kompyuterlardagi saqlash qurilmasi "ko'p bosqichli" bo'lib, u tezkor ishlaydigan xotira (RAM) ni o'z ichiga oladi, u kompyuter to'g'ridan-to'g'ri ma'lum bir vaqtda ishlaydigan ma'lumotlarni va tashqi xotira qurilmalarini (OVC) RAMdan ancha katta hajmda saqlaydi, lekin ancha sekin kirish bilan. Xotira qurilmalarining tasnifi RAM va VZU bilan tugamaydi-ba'zi funktsiyalarni SRAM (super operativ xotira), ROM (faqat o'qish uchun xotira) va kompyuter xotirasining boshqa kichik turlari bajaradi.
Ta'riflangan sxema bo'yicha qurilgan kompyuterda buyruqlar ketma -ket xotiradan o'qiladi va bajariladi. Keyingi dastur buyrug'i olinadigan keyingi xotira katakchasining raqami (manzili) maxsus qurilma - boshqaruv blokining buyruq hisoblagichi bilan ko'rsatiladi. Uning mavjudligi ham ko'rib chiqilayotgan arxitekturaning o'ziga xos xususiyatlaridan biridir.
Von Neyman tomonidan ishlab chiqilgan hisoblash qurilmalari arxitekturasining asoslari shu qadar fundamental ediki, ular adabiyotda "fon Neyman arxitekturasi" deb nomlangan. Hozirgi kompyuterlarning aksariyati fon Neumann mashinalari. Istisno faqat parallel hisob -kitoblar uchun ma'lum turdagi tizimlar bo'lib, ularda ko'rsatgich hisoblagichi yo'q, o'zgaruvchining klassik kontseptsiyasi amalga oshirilmagan va klassik modeldan boshqa muhim farqlar mavjud (misollar - oqim va reduktorli kompyuterlar).
Kirish
Zamonaviy kompyuterlar juda farq qiladi: katta, butun zallarni egallagan, kichkina, stolga, portfelga va hatto cho'ntagiga. Hozirgi vaqtda kompyuterlarning eng keng tarqalgan turi bu shaxsiy kompyuterlar.
Shaxsiy kompyuter (PC) ning yaratilishini XX asrning eng muhim ixtirolaridan biri deb atash mumkin. Kompyuter hisoblashning inson hayotidagi o'rni va ahamiyatini sezilarli darajada o'zgartirdi.
"Shaxsiy" ta'rifi odam kompyuter bilan mustaqil ravishda (shaxsan) professional dasturchining vositachiligisiz muloqot qila olgani uchun paydo bo'lgan.
Shaxsiy kompyuterlar hozir hamma joyda. Ularning asosiy maqsadi - muntazam ishlarni bajarish: ma'lumot qidirish, hujjatlarning standart shakllarini tuzish, tadqiqot natijalarini tuzatish, har xil turdagi matnlarni eng oddiy hujjatlardan nashr qilish tartibigacha tayyorlash va hk.
Shaxsiy kompyuterning umumiy mavjudligi va ko'p qirraliligi quyidagi xususiyatlarning mavjudligi bilan ta'minlanadi:
· Kompyuter sohasida maxsus tayyorgarliksiz ishlashga imkon beradigan, inson va kompyuter o'zaro ta'sirining "do'stligi".
Arzon
Kichik o'lchamlar va atrof -muhit sharoitlari uchun maxsus talablar yo'q
Arxitektura ochiqligi
Har xil sohalarda qo'llaniladigan dasturiy vositalarning ko'pligi
Yangi versiyalar va modellarning dasturiy ta'minoti va jismoniy darajadagi muvofiqligi
Ishning yuqori ishonchliligi