ЭҳМ нинг қисқача ривожланиш тарихи

Ҳисоблаш қурилмаларда информацион жараёнларни ташкиллаштириш тамоиллари
Информацияни қайта ишлаш ва инсон учун қулай кўринишда қайта ишлов натижаларини тасвирлаш ҳисоблаш воситалари ёрдамида бажарилади. Илмий – техникавий тараққиёт турли ҳисоблаш воситалрни: элецтрон ҳисобловчи машиналар, ҳисоблаш тизимлар, ҳисоблаш тўрларни яратишга олиб келтирди. Улар бир биридан ташкил қилинган тузилишлардан ва функционал имкониятлардан фарқланади.
Ишлашига қараганда ЭҲМни таърифлаш ўринли деб ўйлаймиз. Бу ҳолда ихтиёрий ЭҲМ таркибига кирувчи қурилмаларнинг минимал йиғиндисига таъриф бериш. Бу билан ЭҲМ нинг минимал таркибини таърифлаш мумкин ва ҳамда ЭҲМ нинг айрим блокларини ишлаш принципини таърифлаш ва бир-бири билан боғланган функционал блоклардан ташкил топган тизим шаклида ЭҲМ нинг ташкилий тамоили.
Агар ЭҲМ ни маълум бир информацион – ҳисоблаш тизим ядроси сифатида кўрилса унда ЭҲМ нинг информациён моделини кўриш фойдали бўлиш мумкин. Яъни уни информацияни қайта ишловчи блоклар йиғиндиси ва бу блоклар орасида информацияни қайта ишловчи блоклар йиғиндиси ва бу блоклар орасидаги информациён оқимларнинг кўплиги.
Фон-нейман тамоиллари
Кўпчилик замонавий ЭХМ лар америкалик олим кибернетиканинг “атамалари” дан бўлмиш Ж.Фон Нейман (бир шинали ёки кристал) тамоиллари базасида қурилади мазкур тамоил Фон нейман томонидан EDVAC машинаси учун дастлаб 1945 йилда чоп этилган.Бу ЭҲМ энг биринчи хотирани сақлаб қоладиган машиналардан эди, унда хотирани перфокарта ёки бошқа қурилма ёрдамида эмас балки ўзи эслаб қолиш хотираси мавжуд бўлган. Мазкур тамоил қуйидагиларда намоён бўлади:
1. Фон-Нейман машинанинг асосий блоклари бўлиб бошқариш блоки, арифметик мантиқий қурилма, хотира ва киритиш-чиқариш қурилмаси ҳисобланади:
МТҚ – маълумотларни тайёрлаш қурилмаси;
АКҚ – ахборотни киритиш чикариш қурилмаси;
АМҚ – арифметик-мантиқий қурилма;
ТашЭК – ташқи эслаш қурилмаси;
ТЕҚ – тезкор эслаш қурилмаси;
АҚ – ахборот ларни чикариш қурилмаси;
БҚ – бошқарув қурилмаси;
БП – бошқариш пулти.

2. Ахборот иккиламчи шаклда кодланади ва бирликларга ажратилади, улар сўзлар дейилади.

3. Алгоритм бошкарувчи сўзлар шаклда тақдим этилади, улар жараённинг маъносини аниқлайди. Мазкур бошқарув сўзлари командалар дейилади. Алгоритмни ташкил этувчи командалар йиғиндиси дастур деб номланади.
4. Дастурлар ва маълумотлар битта хотирада сақланади. Хар-хил турдаги сўзлар кодланиш усули билан эмас балки қўлланиш усули билан фарқланади.
5. Бошқариш қурилмаси ва арифметик қурилма одатда биттага бирлаштирилади ва марказий просессор деб номланади.
Улар бажарилиши керак бўлган холатни аниқлайди, бунда командани оператив хотирадан ўқиб амалгам оширади. Алгоритм тавсия этган ахборотга ишлов бериш, дастурда белгиланган кетма-кет командаларни бажариш орқали амалга оширилади.
Фон-Нейман тамоилларини амалда кўплаб турли усуллар орқали бажариш мумкин. Қуйида улардан иккитаси келтирилади: Шина ва канал орқали ташкил топган ЭХМ. ЭХМ ни ишлаш тамоилини баёон этишдан олдин бир неча аниқлашлар киритиш зарур.

ЭХМ архитектураси – асосий функсионал модулда, тилда, маълумотлар структуралари асосий терминларида машинани абстрак аниқланиши.

Архитектура ЭҲМ нинг аппарат қисми амалга ошириш хусусиятларини белгилайди, яъни командаларни бажариш вақти, паралелизм даражаси, шиналар кенглиги ва бошқа аналогик хоссалари. Архитектура ЭХМ нинг структуравий аспектини акс этади улар фойдаланувчи учун кўринарлидир: командалар тизими, адресасия режими, маълумотлар формати, дастурий имкониятли регистрлар йиғиндиси. Бир сўз билан айтганда “архитектура” атамаси ЭҲМ ташкил этадиган имкониятларни ёритиш учун қўлланилади. Кўпинча ЭҲМ конфигурасияси атамаси қўлланилади ва бу тушинча орқали ҳисоблаш қурилмасининг компановкаси, унинг хоссалари, ўзаро муносабатлари ва функсионал имкониятларининг асосий хусисиятлари белгиланади. “ЭХМ ташкил этувчи” атамаси ЭХМ нинг имкониятлари қай даражада қўлланилганлигини англатади.
Команда дастуртни бажариш учун просессорга зарур бўлган маълум ишни амалга оширишда бериладиган маълумотлар мажмуаси. Команда жараёнлар кодидан иборат бўлиб жараённи бажарилишига таълуқли кўрсатма, бир нечта адрес майдонларидан ва операндларни жойлашишини кўрсатадиган командалардан ташкил топади. Адрес майдонида жойлашган ва ахборот орқали адресни аниқлаш усули адресасия режими дейилади. Мазкур ЭҲМ да амалгам оширилган кўплаб командалар тизимини ташкил килади.
Марказий просессор (АМҚ бошқариш блоки билан) микропросессор орқали бажарилади, микропросессор Х86-8086/88 дан Пентиум 4 ва Атхлон гача. Марказий просессорда кетма-кет бошқариладиган тамоиллар йиғиндиси ишлатилади. Арифметик, мантиқий ва бошқа инструксиялар йиғиндиси бир неча юзлабгача бўлади, оқимли ишлов беришда SIMD тамоили кўплаб маълумотлар комплекси бир инструксия орқали ишланади (кенгайтириш ММХ, 3Dnow!, SSE). Просессор регистрлар йиғиндисидан иборат бўлиб, бир қисми оперантларни сақлаш, уларни ишлатишга инструксияларни адресини шакллантиришга ва оперантларни хотирада сақлашга мўлжалланган. Бошқа қисми томонидан хизмат (тизимли) мақсадларда фойдаланилади, уларга кириш чекланган бўлиши мумкин (бундан ташқари дастурий кўринмас регистрлар хам мавжуд). Компьютернинг барча компоненталари просессор учун хотира уялари йиғиндиси кўринишда тақдим этилади ёки кириш-чиқиш портлари кўринишда бўлиши мумкин, уларга просессор ёзув ёки мавжуд маълумотларни ўқиш ишларини бажаради.
Хотира кўплаб компоненталар бўйича тақсимланади. Тезкор хотира (ТX) қўшни адреслар билан энг катта хотира уялари массиви бўлиб, одатда динамик хотиралар модуллари (микросхемалар) да амалга ошади. Маълумотларни алмашинишда унумдорликни ошириш мақсадида (бунда командаларни ўқиш ва ўчириш хам назарда тутилади) тезкор хотира ўта тезкор хотира билан кешланади. Кўп ҳолларда иккинши даражали кешланиш худидий микросхемада жойлашади.Оператив хотира барча даражали кешлар билан (хозирги вактда учтагача) ягона хотира массивидир, у фақатгина маълумотларни ёзувчи ва ўқувчи просессор учунгина кириш имкониятига эга, бундан ташқари дастурий кодни ўқиш мумкин. Бундан ташқари ОХ ўз ичига доимий (ПЗУ)ни ҳам олади, у фақат команда ва маълумотларни ўқиш мумкин ва баъзи турдаги махсус хотирани ўқийди (масалан график адаптер ва тез хотираси). Кўрсатилган барча хотиралар ОХ билан ягона чизиқли адресация муҳитида жойлашади. Хар қандай компютерда албатта доимий хотира мавжуд бўлиб унда компютерни дастлабки ишга тушириш дастури сақланади ва зарур бўлган сервислар (ROM BIOS) йиғиндиси ҳам бўлади. Хотира маълумотларни сақлайдиган қурилма билан тўлдирилади, масалан дискли. Маскур қурилмалар маълумаотларни ёзиб олиш ва кейинчалик ўқиш учун мўлжалланади (бошқа компютерларда ўқиш учун ҳам қўлланилади). Юқорида кўриб ўтилган ҳамда ички ҳам деб аталувчи хотирадан, сақлаш қурилмаларига просессор чизиқли адреслар бўйича бевосита кириш имкониятга эга эмаслиги билан фарқ қилади. Сақлаш қурилмалари маълумотларига кириш махсус дастурлар ёрдамида ва мазкур қурилмаларни назорат қилувчиларига мурожат қилиш йўли билан кириш мумкин.
Кириш-чиқиш қурилмалари (КЧҚ) ахборотни компютерни ички таъсуротидан атрофга тушинарли шаклларга (битлар, байтлар) ва аксинчаларга айлантириш учун хизмат килади. Атроф деганда одамларни ва бошқа компютерларни (масалан, технологик жихозлар компютер бишқарадиган) тишинилади. Кириш қурилмаларига одатда клавиатура, сичқон,жойстик, чиқариш қурилмалари – дисплай, принтерлар киради. Сақлаш қурилмаларини КЧҚ га киритиш нотўғридир, чунки бу ерда таски дйнёга тушинарли равишда ахборотлар қайта ишланади, нима сақланса (қаерда бўлишидан қатъий назар) шу қўқилади.
Бундан ташқари компютерлараро ва улар қисмлараро ахборотларни узатишга мўлжалланган катта коммуникацион қурилмалари синфи мавжуд. Мазкур қурилмалар компютерларни локал тармоқда бир-бирига улаш ёки терминални (КК) жуфт модем орқали компютерга улаш ишларини таъминлайди.
Процессор, хотира ва киритиш-чиқариш қурилмалари бир-бирлари билан алоқали шиналар ва интерфейслар аппаратли ва дастурли орқали амалга оширилади, интерфейслар стандартазасияси компютерлар архитектурасини очиқ қилади.
Қуйида келтирилган микропросессорлар тизими архитектураси – ягона архитектура, маълумотлар ва командалар учун ягона шиналидир (бир шинали ёки пристоннинг, фон-нейманнинг архитектураси). Шу билан биргаликда бу холда тизим таркибида маълумотлар ва командалар учун ҳам бир умумий хотира иштирок этади.