Компьютердің негізгі блоктарын архитектуралық ұйымдастыру

Компьютердің  негізгі блоктарын  архитектуралық ұйымдастыру 

Жоспар:1 Аппараттық жабдықтар 

2 Дербес ЭЕМ 

3 ІВМ дербес  компьютерінің негізгі блоктары 

4 ЭЕМ-нің   жедел  жадысы 

5 Графиктік   адаптерлер 

6 Дискідегі   ақпарат  жинақтауыштар. 
 

Аппараттық  жабдықтар  

Біз үлкен ЭЕМ-ді немесе дербес компьютерді алсақ та, олар бір-біріне ұқсас принципіне жұмыс істейтін мынадай құрамнан тұрады: 

1.  орталық  процессор; 

2. енгізу құрылғысы; 

3.  есте сақтау  құрылғысы; 

4.  шығару  құрылғысы. 

Орталық процессор  барлық есептеу және информация өңдеу істерін орындайды. Бір интегралдық схемадан тұратын процессор микропроцессор деп аталады. Күрделі машиналарда процессор бір-бірімен өзара байланысты бірнеше ннтегралдық схемалар жиынынан тұрады.

Енгізу құрылғысы  информацияны компьютерге енгізу қызметін атқарады.

Есте сақтау құрылғысы программаларды, мәліметтерді және жұмыс нәтижелерін компьютер  жадына сақтауға арналған.

Шығару құрылғысы  компьютердің жұмыс нәтижесін адамдарға  жеткізу үшін қолданылады.   

Дербес  ЭЕМ-нің элементтік базасы 

Дербес ЭЕМ-нің (ДЭЕМ) элементтік базасы болатын электрондық  компоненттері информация өңдеудің белгілі бір қызметін немесе оны  сақтау ісін атқарады. Мұндай компоненттер интегралдық схемалар деп аталады. Интегралдық схема металдан не пластмассадан жасалған қорапқа салынған жартылай өткізгішті кристалдардан тұрады. Жіңішке жіп секілді арнайы сымдар осы кристалды кораптың шеткі тақташаларымен жалғастырады.

Жартылай өткізгішті кристалл көбінесе өте таза кремнийден жасалады, оны жасауда вакуумдық  бүрку, тырналау, қоспаларды нондық түрде енгізу, дәлме-дәл фотолитография тәрізді және де басқа жоғары сапалы технологиялар қолданылады.

Осындай күрделі  технология нәтижесінде кристалда  электр схемасына біріктірілген  “электрондық молекулалар” жасалады. Олар бір кристалл көлемінде (5×5 мм) жүз мыңнан аса бір-бірімен байланысқан “электрондық молекулаларды” құрастырып, өте күрделі информацияны түрлендіру жұмыстарын орындай алады. Мүмкін болашақта осындай схемалар элементтері рөлін тікелей ұғымдағы заттардың молекулалары атқаратын шығар.

Интегралдық схемаларды жасау, тексеру, олардың сапаларын  бақылау – барлығы да автоматтандырылған, оның үстіне оларды сериялық түрде  шығару да меңгерілген. Интегралдық  схемаларды шығаруды баспаханалардағы кітапты көбейтіп шығарумен салыстыруға болады. Олар өздерінің атқаратын функцияларына қарай ЭЕМ-нің әр түрлі тетіктерінің – шифраторлардың, сумматорлардың, күшейткішердің түрлеріне байланысты бөлек-бөлек топтарға жіктеліп, серияларға бөлініп шығарылады.

Бұл схемалардың  интегралдық (біріктірілген) деп аталу себебі, олардың бір кристалы күрделі логикалық функциялардың белгілі біреуін орындай алады, сосын олардан транзисторлар мен диодтардан құрастырылатын сияқты машина қондырғылары оңай жасалады.

ДЭЕМ бірыңғай аппараттық жүйеге біріктірілген техникалық электрондық құрылғылар жиынынан тұрады. ДЭЕМ құрамына кіретін барлық құрылғыларды олардың функционалдық белгілеріне қарай екіге бөлу қалыптасқан, олар: жүйелік блок және сыртқы құрылғылар. 

Жүйелік блок мыналардан тұрады: 

-  микропроцессор; 

-  оперативті  есте сақтаушы құрылғы немесе  жедел жады: 

-  тұрақты  есте сақтаушы құрылғы; 

-  қоректену  блогы мен мәлімет енгізу-шығару  порттары. 

Ал, сыртқы құрылғылар былайша бөлінеді: 

- информация  енгізу құрылғылары; 

- информация  шығару құрылғылары; 

- информация  жинақтауыштар. 

ДЭЕМ-нің құрамында  ең аз дегенде жүйелік блок, бір-бірден енгізу, шығару құрылғылары және ең аз дегенде бір информация жинақтауыш құрылғы кіреді. ДЭЕМ-де шешілетін  мәселеге байланысты пайдаланушы адам оның минималды конфигурациясына қосымша шеткері құрылғыларды қосу арқылы кеңейтуіне болады.

Информация мен  басқару командаларын негізгі құрылғыларға пернетақта (клавиатура), “тышқан” тәрізді  тетік және сканер (із кескіш) жатады. Осындай функцияларды бұлардан өзге жарық қаламұштары, жарық сезгіш планшеттер, джойстиктер және басқа да мәселелерді шешуге қолданылатын құралдар орындайды. Мысалы, осылардың кейбіреуін жобалау жұмыстарын автоматтандыруда қолдануға болады. 

ІВМ дербес компьютерінің негізгі блоктары  

Әдетте     ІВМ   дербес     компьютерлері мынадай бөліктерден (блоктардан) тұрады: 

-  жүйелік  блок (тік немесе жатық қорапта  орналасқан) 

-  мәтіндік  және графикалык информацияны  кескіндеуге арналған монитор  немесе дисплей 

- әр түрлі  символдарды компьютерге енгізуге  арналған перне тақта немесе пернелік 

Компьютердегі ең негізгі құрылғы – жүйелік  блок, оның ішіне ДЭЕМ-нің басты  құрылғылары орналасқан. Жүйелік  блогы құрамында микропроцессор, жедел жады, тұрақты есте сақтаушы құрылғы, қоректену блогы мен  енгізу-шығару порттары  мәлімет жинақтауыштары бар. 

Бұлардан басқа  компыютердің жүйелік блогына мынадай құрылғыларды қосуға болады: 

-  мәтіндік  және графикалық информацияларды басып шығаруға арналған принтер; 

-   графикалық   курсормен   басқарылатын   құрылғы   -”тышқан” графикалық қолтетігі. 

-  джойстик  – компьютерлік ойындарда колданылатын  қолмен баскарылатын тетік; 

-   графиксызғыш   немесе   плоттер   -   сызбаларды (графиктерді) кағазға шығаруға арналған кұрылғы; 

-   сканер (ізкескіш) – графикалық немесе мәтінді информацияларды окуға арналған оптикалық құрылғы; 

-  СD-КОМ - компакт-дискілерді оқуға арналған құрылғы, ол қозғалатын бейнелерді, мәтіндерді және дыбыстарды енгізу үшін кеңінен пайдаланылады; 

-  модем —  телефон желісі арқылы баска  компыотерлермен информация алмасуға арналған құрылғы; 

- стример –  мәліметтерді магниттік таспада  сақтауға арналған құрылғы; 

-  желілік  адаптер компьютерді жергілікті  желіде (торапта) қолдануға мүмкіндік  береді. 

Дербес компыотердің сыртқы түрі: 1 – жүйелік блок,  2 – дисплей,   3 - пернелік, 4—тышқан тетігі, 5 – дискіжетек, 6 — динамиктер, 7 — микрофон

Сонымен, ДЭЕМ-нің  негізгі құрылғыларына процессор, жады (жедел және сыртқы), сыртқы құрылғыларды қосу және мәліметтерді жеткізу құрылғылары  жатады. Енді компьютерге кіретін  немесе оған қосылатын әр түрлі құрылғылардың сипаттамаларын  қарастырайық. 

Микропроцессор  

Микропроцессор  бір кристалда дайындалған (үлкен) интегралдық схемалар – БИС, олар әртүрлі типтегі ЭЕМ жасауға  керекті элемент болып табылады. Оны әр түрлі логикалық функцияны орындайтын етіп, программалауға болады,     сондықтан     программаны     өзгерту     арқылы микропроцессорды арифметикалық құрылғы немесе енгізу-шығару жұмыстарын басқарушы рөлінде қолдануға болады. Микропроцессорге жедел жәнс тұрақты жады, енгізу-шығару құрылғыларын қосуға болады.

ІВМ тәрізді  компьютерлерде INTEL фирмасының және басқа  да фирмалардың бір-біріне үйлесімді  микропроцессорлары пайдаланылады.

Микропроцессорлардың  бір-бірінен өзгешелігі олардың  типтерінде (модельдерінде), яғни оның қарапайым амалдарды орындайтын жұмыс жылдамдығының көрсеткіші – мегагерц – МГц бірлігімен берілген тактылық (қадамдық) жиілігінде жатыр.

Бұған дейін  кең тараған модельдерге Іntel-8088 (~5МГц), 80286 (~20МГц), 80386SХ (-25 МГц), 80386DХ (~40МГц), 80486 (100МГц-ке дейін), Реntium (75МГц-тен жоғары) және Реntium-Рго (~200 МГц-тен жоғары) жатады, бұл тізім олардың жұмыс өнімділігі мен соған сәйкес бағасының өсуі бойынша реттеліп келтірілген. Кейде конструкциялық ерекшеліктеріне қарай бір модельге кіретін процессорлардың жиіліктері әртүрлі бола береді – жиілігі артқан сайын оның жүмыс жылдамдығы да өсе түседі.

Intel 8088, 80286, 80386 тәрізді  бұрын шыққан микропроцессорларда  аралас сандар мен амалдарды  жылдам орындайтын арнаулы командалары  жоқ, сондықтан олар жұмыс өнімділіктерін арттыратын қосымша математикалық сопроцессорлармен (Тurbо режимі) жабдықталады.

Компьютерлер  алып жүруге ыңғайлы вариантта да жасалады. Мұндай ЭЕМ-дерде жүйелік  блок, монитор және пернелік бір  қорапта жасалған: жуйелік блок пернелік астында, ал монитор пернеліктің қақпағы түрінде    жасалған. 

ЭЕМ-нің  жедел  жадысы 

Оперативті есте сақтау құрылғысы немесе ЭЕМ-нің  жедел жадысы (RАМ), сондай-ақ тұрақты  есте сақтау құрылғысы (RОМ), компыотердің ішкі жадысын құрайды, осы екеуімен процессор жұмыс кезінде мәлімет алмасып отырады. Өңделуге тиісті кез-келген мәлімет алдымен компьютердің сыртқы жадынан (магниттік дискілерден) жедел жадына жазылады.

Компыотердің  жедел жадында осы мезетте  дереу өнделуге тиіс мәліметтер мен  программалар ғана сақталады. Информация керек кезінде магниттік дискіден жедел жадына көшіріліп, өнделген соң олар қайта сыртқы жадыға жазылып қойылады. Жедел жадта информация тек жұмыс сеансы кезінде сақталып, ойдағы мәлімет ЭЕМ сөндірілгенде немесе электр торабында ақау болып, ток өшкен шақтарда ізсіз жоғалады. Осыған байланысты әрбір адам өзіне ұзақ уақыт керек болатын информацияны жоғалтып алмауы ушін оны оқтын-оқтын магниттік дискіге жазып отыруы керек. Компыотердің жедел жадысы көлемі өскен сайын оның есептеу жылдамдығы да артады. Информация көлемін өлшеуде сегіз биттен (бір мен нөл тізбегі) тұратын байт бірлігі қолданылатыны белгілі. Осы өлшем бірлігі арқылы жедел жадтағы не магниттік дискеттегі сақталатын информация, 720кб немесе 1,44 Мб болып жазылуы мүмкін. Мұнда 1 кб (1 килобайт)= 1024 байт, ІМб (1 мегабайт)= 1024 кб, ал винчестер деп аталып жүрген қатты дискіде, 1000-10 000 Мб (1-4 Гигабайт) және одан да көлемді информация жазылып сақталады.

Әдетте ІВМ  РС ХТ (бұрынғы модель) компьютерлерінің жедел жадының көлемі 640 кб, ІВМ  РС АТ үшін – ІМб-тап жоғары, ал олардың жоғарғы модельдері 1-ден 16 Мб-қа дейін, бірақ оның көлемі 32 Мб не одан да жоғары бола береді – жедел жадтың көлемін оның негізгі тақшасына микросхема қоса отырып үлкейтуге болады.

Компьютердің  жедел жадынан өзгеше оның тұрақты жадысы бар, ол өзгертілмейтін информацияны сақтайды, ешкім оны өшіріп қайта жаза алмайды, оны тек оқуға болады. Әдетте тұрақты жадтын көлемі шағын 32 – 64 Кб шамасында. Тұрақты жадқа керекті программалар оны шығаратын заводта жазылады, олар көбінесе компьютерді ток көзіне жалғаған кезде оны тексеріп, іске   косу   үшін   қажет.

Сыйымдылығы 1 Мб немесе оған жоғары болып келетін компьютерлердің жедел жады екі бөлімнен тұрады – алғашкы 640 Кб қолданбалы программалар мен операциялық жүйе үшін, ал қалғаны төмендегідей мақсаттарға пайдаланылады: 

-    операциялық  жүйенің алғашқы жүктемесін және  компьютердің жұмысқа жарамдылығын  тексеретін операциялық жүйенің  бөлігін сақтауға, сондай-ақ төменгі  деңгейдегі қарапайым енгізу-шығару  жұмыстарын орындау үшін; 

-  экранға  кескіндерді беру үшін; 

-    компыотердің  қосымша құрылығыларымен бірге  жүктелетін операциялық жүйелердің  әр түрлі кеңейтілген мәліметтерін  сақтау үшін қажет болады. 

Жедел жадтың көлемі туралы сөз болғанда, оның бірінші  бөлігі туралы айтылады, ал ол кейбір программаларды орындауға жеткіліксіз болып қалады. Міне, осындай сәттерде компыотердің жедел жадының кеңейтілген бөлігі  мен қосымшасы  пайдаланылады.

Intel фирмасының 80286, 803863Х и 804865Х сияқты процессорлары 1-4 Мб жедел жад көлемімен, 80386 и 80486 процессорлар – 4-8 М6 көлемімен жұмыс істей алады. Бірақ операциялық жүйе үлкен көлемді жадты толық пайдалана алмайды. Қосымша жадты пайдалану үшін арнаулы программалар – драйверлер жасалынады, олар қолданбалы программадан тапсырма алады да, процессордың қорғалған режим жүйесіне көшеді. Тапсырманы орындаған соң, драйвер алғашқы режимге көшуді қамтамасыз етеді де, процессор жұмыстың қалыпты режиміне ауысады.

Процессордың  өте жылдам істейтін тағы бір шағын  көлемді жады бар, оны  бүркеме-жады деп атайды.   Ол   жедел   жад   пен   процессордың   жұмысын жылдамдату үшін аралық дәнекер жады ретінде пайдаланылады. 

Процессордан  бөлек компьютер құрамында: