1. Kompyuter arxitekturasi

Kompyuter arxitekturasi
Kompyuter arxitekturasi shaxsiy kompyuter tarkibini aks ettiruvchi tuzilmani ham, dasturiy ta'minot va matematik dasturiy ta'minotni ham o'z ichiga oladi. Kompyuterning tuzilishi - bu elementlar va ular orasidagi bog'lanishlar to'plami. Barcha zamonaviy kompyuterlarni qurishning asosiy printsipi dasturiy ta'minotni boshqarishdir.
Kompyuter arxitekturasi nazariyasiga asos solgan Jon fon Neyman. Ushbu tamoyillarning kombinatsiyasi klassik (fon Neyman) kompyuter arxitekturasini keltirib chiqardi.
Fon Neyman nafaqat kompyuterning mantiqiy qurilmasining asosiy tamoyillarini ilgari surdi, balki uning 1-rasmda ko'rsatilgan tuzilishini ham taklif qildi.

Guruch. 1.

Von Neumannning bayonotlari:

1. 
   Kompyuter bir nechta asosiy qurilmalardan (arifmetik mantiq birligi, boshqaruv bloki, xotira, tashqi xotira, kiritish va chiqarish qurilmalari) iborat.
   
2. 
   Arifmetik mantiq birligi - xotirada saqlangan ma'lumotlarni qayta ishlash uchun zarur bo'lgan mantiqiy va arifmetik amallarni bajaradi.
   
3. 
   Boshqaruv qurilmasi - barcha kompyuter qurilmalarini boshqarish va monitoringini ta'minlaydi (boshqaruv signallari nuqtali o'qlar bilan ko'rsatilgan).
   
4. 
   Saqlash qurilmasida saqlanadigan ma'lumotlar ikkilik shaklda bo'ladi.
   
5. 
   Kompyuter va ma'lumotlarning ishlashini o'rnatadigan dastur bir xil xotira qurilmasida saqlanadi.
   
6. 
   Kirish va chiqarish qurilmalari axborotni kiritish va chiqarish uchun ishlatiladi.
   

Eng muhim tamoyillardan biri - saqlangan dastur printsipi - dasturning dastlabki ma'lumotlar qanday saqlangan bo'lsa, mashina xotirasida xuddi shunday saqlanishini talab qiladi.
Arifmetik mantiq birligi va boshqaruv bloki zamonaviy kompyuterlar kompyuter protsessorini hosil qiladi. Bir yoki bir nechta yirik integral mikrosxemalardan tashkil topgan protsessor mikroprotsessor yoki mikroprotsessor paketi deyiladi.
Protsessor - bu ma'lumotlarni qayta ishlash va boshqa bloklarning ishlashini boshqarish bo'yicha asosiy operatsiyalarni bajaradigan kompyuterning funktsional qismi. Protsessor xotiradan va tashqi qurilmalardan keladigan ma'lumotlarni o'zgartiruvchidir.
Xotira qurilmalari boshlang'ich va oraliq ma'lumotlarni, hisoblash natijalarini, shuningdek, dasturlarni saqlashni ta'minlaydi.
Ularga quyidagilar kiradi:

1. 
   tasodifiy kirish xotirasi (RAM),
   
2. 
   skretchpad SRAM),
   
3. 
   faqat o'qiladigan xotira (ROM)
   
4. 
   tashqi xotira (OVD).
   

RAM ma'lum bir vaqtda kompyuter to'g'ridan-to'g'ri ishlaydigan ma'lumotlarni saqlaydi (operatsion tizimning doimiy qismi, amaliy dastur qayta ishlangan ma'lumotlar). SRAM protsessor tomonidan eng ko'p ishlatiladigan ma'lumotlarni saqlaydi. Faqat SRAM va RAMda saqlangan ma'lumotlar protsessorga bevosita mavjud.
Tashqi xotira qurilmalari (magnit disklar, masalan. qattiq disk yoki qattiq disk) sig'imi RAMdan ancha katta, lekin sezilarli darajada sekinroq kirish imkoniyati katta hajmdagi ma'lumotlarni uzoq muddatli saqlash uchun ishlatiladi. Masalan, operatsion tizim(OS) qattiq diskda saqlanadi, lekin kompyuter ishga tushganda OTning rezident qismi operativ xotiraga yuklanadi va kompyuter seansi tugaguniga qadar u yerda qoladi.
ROM (Faqat o'qish xotirasi) va PROM (Reprogrammable Read Only Memory) BIOS PROM kabi ishlab chiqarilganda u erda yozilgan ma'lumotlarni doimiy saqlash uchun mo'ljallangan.
Kirish qurilmasi, masalan, klaviatura. Chiqish qurilmasi sifatida - displey, printer va boshqalar.
Fon Neyman sxemasi bo'yicha qurilgan kompyuterda buyruqlar xotiradan ketma-ket o'qiladi va bajariladi. Keyingi dastur buyrug'i olinadigan keyingi xotira katakchasining raqami (manzili) maxsus qurilma - boshqaruv qurilmasidagi buyruq hisoblagichi tomonidan ko'rsatiladi.
Uy xo'jaligi darajasida ko'pchilik odamlarda "arxitektura" atamasi turli binolar va boshqa muhandislik inshootlari bilan qattiq bog'langan. Shunday qilib, biz Gothic sobori, Eyfel minorasi yoki opera uyi arxitekturasi haqida gapirishimiz mumkin. Boshqa sohalarda bu atama juda kam qo'llaniladi, ammo kompyuterlar uchun "kompyuter arxitekturasi" (elektron kompyuter) tushunchasi allaqachon mustahkam o'rnatilgan va o'tgan asrning 70-yillaridan boshlab keng qo'llanila boshlandi. Dasturlar va skriptlar kompyuterda qanday bajarilishini tushunish uchun avvalo uning har bir komponenti qanday ishlashini bilish kerak. Darsda muhokama qilinadigan kompyuterlar arxitekturasi haqidagi ta’limotning asoslari Jon fon Neyman tomonidan qo‘yilgan. Mantiqiy tugunlar, shuningdek, zamonaviy arxitekturaning magistral-modul printsipi haqida batafsilroq shaxsiy kompyuterlar ushbu darsda o'rganish mumkin.
Kompyuter arxitekturasining asosini tashkil etuvchi printsiplar 1945 yilda Jon fon Neyman tomonidan ishlab chiqilgan bo'lib, u Charlz Bebbijning g'oyalarini ishlab chiqdi, u kompyuterning ishlashini qurilmalar to'plamining ishlashi sifatida ifodaladi: ishlov berish, boshqarish, xotira, kiritish-chiqarish.
Fon Neyman tamoyillari.
1. Xotiraning bir xilligi printsipi. Siz ma'lumotlardagi kabi buyruqlarda bir xil amallarni bajarishingiz mumkin.
2. Xotiraning manzillilik printsipi. Asosiy xotira tizimli ravishda raqamlangan katakchalardan tashkil topgan; har qanday hujayra istalgan vaqtda protsessor uchun mavjud. Bu xotira sohalariga nom berish qobiliyatini nazarda tutadi, shunda ularda saqlangan qiymatlarga keyinchalik kirish yoki belgilangan nomlar yordamida dasturni bajarish paytida o'zgartirish mumkin bo'ladi.
3. Izchillik tamoyili dastur nazorati. Bu dastur protsessor tomonidan ma'lum ketma-ketlikda birin-ketin avtomatik ravishda bajariladigan ko'rsatmalar to'plamidan iborat deb taxmin qiladi.
4. Arxitekturaning qat'iyligi printsipi. Topologiya, arxitektura, buyruqlar ro'yxati jarayonida o'zgarmaslik.
Fon Neyman tamoyillari asosida qurilgan kompyuterlar klassik arxitekturaga ega, ammo undan tashqari boshqa arxitektura turlari ham mavjud. Masalan, Garvard. Uning ajralib turadigan xususiyatlari quyidagilardir:

• 
  ko'rsatmalar do'koni va ma'lumotlar ombori turli xil jismoniy qurilmalardir;
  
• 
  ko'rsatma kanali va ma'lumotlar kanali ham jismoniy jihatdan ajratilgan.
  

Rivojlanish tarixida Kompyuter fanlari sifat sakrashi taxminan har 10 yilda sodir bo'ldi. Bunday sakrash kompyuterlarning yangi avlodining paydo bo'lishi bilan bog'liq. Mashinalarni bo'lish g'oyasi o'zining qisqa rivojlanish tarixi davomida kompyuter texnologiyalari ma'noda ham katta evolyutsiyani boshdan kechirganligi sababli paydo bo'ldi. element bazasi(lampalar, tranzistorlar, mikrosxemalar va boshqalar) va uning tuzilishini o'zgartirish nuqtai nazaridan yangi imkoniyatlarning paydo bo'lishi, qo'llash sohalari va foydalanish xarakterining kengayishi. Hammasi batafsilroq kompyuterning rivojlanish bosqichlari shaklda ko'rsatilgan. 2. Qanday qilib va ​​nima uchun bir avlod ikkinchi avlod bilan almashtirilganligini tushunish uchun xotira, tezlik, integratsiya darajasi va boshqalar kabi tushunchalarning ma'nosini bilish kerak.