Kirish asosiy qism kompyuter arxetekturasi

KOMPYUTERNING ARXITEKTURASI
2.1 Zamonaviy kompyuterlarning asosiy turlari
Kompyuter (elektron hisoblash mashinasi) - hisoblash va axborot masalalarini yechish jarayonida axborotlarga avtomatik ishlov berish uchun mo‘ljallangan texnik vositalarining to'plami.Kompyuterlami qator belgilar bo‘yicha guruhlarga ajratishmumkin, xususan:
• ishlash tamoyili;
• element asosi;
• vazifasi;
• o‘lchami va hisoblash quwati vahokazo.Ishlash tamoyili bo‘yicha kompyuterlar (hisoblash mashinalari)ni katta uchta guruhga ajratish mumkin: analogli (uzluksiz),raqamli va aralash (gibrid).
Вunday turga ajratishning asosiy sababi - kompyuterlarda ishlatiladigan axborotlaming ifodalanish shaklidir. Raqamli hisoblash mashinasi (RHM) yoki kompyuter, diskret ko‘rinishda ifodalangan, aniqrog‘i raqamli shaklda ifodalangan axborot bilan ishlaydi.
Analog hisoblash mashinalan uzluksiz shakldagi, ya’ni qandaydir fizik kattalikdagi uzuluksiz qatorga ega bo‘Igan qiymatlar ko‘rinishidagi (ko‘pincha elektr kuchlanishi) axborotlar bilan ishlaydi. AHM juda sodda va foydalanishga qulay, bu mashinada ishlash uchun masalalarni dasturlash uchun odatda ko‘p mehnat talab etilmaydi. Masalani yechish tezligi operatorning xohishi bo'yicha o'zgarishi mumkin va xohlagancha yuqori tezlikda amalga oshirish mumkin (RHM lardagiga qaraganda yuqoriroq), ammo masalani yechish aniqligi esa juda past (nisbiy xatoligi 2 - 5 % gacha). AHM murakkab mantiq talab etilmaydigan va tarkibida differensial tenglama bo'lgan matematik masalalar samarali yechiladi. Elektron AHM ni ko‘pincha elektron model lashtiruvchi mashinasi ham deb ataydilar, chunki masalani yechish uchun ularda tadqiqot qilinayotgan tizimning fizik modeli yaratiladi. To‘g‘ri, xuddi shu asosda elektron RHM ham xuddi shunday atash mumkin, vaholangki ularda ham yechiladigan masala modeli yaratiladi, ammo model abstrakt, matematikdir.
GHM (aralash (gibrid) hisoblash mashinasi), yoki kombinatsiyalashtirilgan hisoblash mashinasi, raqamli va uzluksiz shaklda ifodalangan axborotlar bilan ishlaydi. Ular o‘zida AHM va RHM afzalliklarini mujassamlashtirgan bo‘ladi. GHM ni murakkab tez ishlovchi texnik majmualami boshqarish masalalarini hal qilishda foydalanish maqsadga muvofiqdir.
Yaratitish bosqichi va element asosi bo‘yicha kompyuterlarni shartli ravishda avlodlarga bolinadi: 1-avlod, 1950-yillar: elektron vakumli lampalardagi EHM; 2-avlod, 1960-yillar; diskret yarim o‘tkazgichli asboblardagi EHM (tranzistorlardagi); 3-avlod, 1970-yiIlar; yarimo‘tkazgichli kichik va o'rta integral sxemalardagi kompyuterlar (bitta g‘ilof ichida yuzlab - minglab tranzistorlar joylashtirilgan). Integral sxema - maxsus vazifalar uchun mo'ljallangan elektron sxema, u yaxlit yarimo‘tkazgichli kristall sifatida bajarilgan bo‘lib, o'zida katta sondagi aktiv elementlarni (diod va tranzistorlami) birlashtiradi; 4-avlod, 1980-90-yillar; katta va juda katta integral sxemalardagi kompyuterlar, ulaming asosi - mikroprotsessorlardir (bitta kristalda o‘n mingtalab - millionlab aktiv elementlar mavjud). Katta integral sxemalarda aktiv elementlar shunchalik zich joylashtirilganki, 1- avlod kompyuterining barcha elektron qurilmalari 100 - 150 m2 maydonni egallagan bo‘lsa, hozir 1,5 - 2 sm2 maydonni egallovchi bitta mikroprotsessorga joylashtirilgan, Juda katta integral sxemalardagi aktiv elementlar o‘rtasidagi masofa 0,032 - 0,11 mikronni tashkil etadi (solishtirish uchun, odamning soch tolasining qalinligi bir necha o‘n mikronga teng). 5-avlod, hozirgi vaqt (2010...); bir necha o‘nlab parallel ishlovchi mikroprotsessorlardan tashkil topgan kompyuterlar, ular yordamida bilimlarga ishlov berishning samarali tizimlarini qurishga imkoniyat mavjud; parallel tarkibli juda murakkab mikroprotsessorlarda bajarilgan kompyuterlar bir vaqtning o‘zida dastuming o‘nlab ketmaket ko‘rsatmalarini bajara oladilar. 6-avlod va keyingilari: yalpisiga parallellashtirilgan va neyron tarkibdagi optoelektron kompyuterlar, ularda ko‘p sonli murakkab bo'lmagan mikroprotsessorlaming taqsimlangan tarmog'i bo‘lib, neyronli biologik tizimning modeli kabidir.
Kompyuterlarning har bir keyingi avlodi o‘zining oldingi avlodiga nisbatan jiddiy yaxshi ko‘rsatkichlarga ega bo'ladi. Kompyuterlarning unumdorligi va barcha xotirasining sig‘imi odatda bir necha o‘n marotaba ortiq. Vazifasi bo‘yicha kompyuterlarni uch guruhga ajratish mumkin:
• universal (umumiy masalalarga mo‘ljallangan);
• muammoga yo‘naltirilgan;
• maxsuslashtirilgan. Universal kompyuterlar juda turli muhandislik, texnik, iqtisodiy, matematik, axborot va shu kabi masalalami yechish uchun mo‘ljallangan. Universal kompyuterlarning xususiyatlari quyidagilardan iborat:
• yuqori unumdorlilik;
• ishlov beriladigan axborotlarning turlarining ko'pligi: ikkilik, o‘nlik, belgilik - ular katta oraliqda o‘ zgaradi va ular yuqori aniqlikda ifodalanadi;
• bajariladigan amallarining ro‘yxati keng, arifmetik, mantiqiy va maxsus; • tezkor xotira sig‘imi katta;
• axborotni kiritish-chiqarish tizimi rivojlangan, turli xildagi tashqi qurilmalami ulashni ta’minlaydi. Muammoga yo'naltirilgan kompyuterlar ancha tor doiradagi masalalami yechish uchun, odatda texnologik obyektlarni va jarayonlarni boshqarishga, nisbatan katta bo‘lmagan axborotlami yig‘ish, qayd qilish va ishlov berishga, nisbatan murakkab boimagan algoritmlarga ishlov berishga mo‘ljallangan. Ularda universal kompyuterlarga nisbatan apparat va dasturiy resurslari chegaralangandir.
Maxsuslashtirilgan kompyuterlar ma’lum darajada tor doiradagi masalalami yechish uchun yoki qat‘iy guruh funksiyalarni joriy etishga mo‘ljallangan. Kompyutemi bunday tor yo‘naltirilishi ularning tarkibini aniq maxsuslashtirishga imkon beradi, ishlashining yuqori unumdorligini va ishonchliligini saqlagan holda ularning murakkabligini va narxini jiddiy kamaytnish mumkin. Maxsuslashtirilgan kompyuterlarga quyidagilarni kiritish mumkin, masalan, maxsus vazifalar uchun dasturlanuvchi mikroprotsessorlar; alohida murakkab bo‘lmagan texnik qurilmalarni va jarayonlami boshqarishning mantiqiy vazifasini bajaruvchi adapter va kontrollyorlar; hisoblash tizimlarining qismlarini moslovchi va ulovchi qurilmalar.
Kompyuterlarning vazifalarini bajarish imkoniyatlari quyidagi muhim texnik-iqtisodiy ko‘rsatkichlari bilan bog‘liqdir:
• tezligi (vaqt birligi oralig‘ida mashina bajaradigan o‘rtacha amallar soni bilan o‘lchanadi);
• kompyuter ishlov olib boradigan sonlarni razryadligi va ifodalanish shakli;
• xotira turlari va barcha xotiralarining tezligi;
• axborotlarni tashqi saqlash, almashish va kiritish-chiqarish qurilma turlari hamda texnik-iqtisodiy ko‘rsatkichlari;
• kompyuterlarning o‘zaro va qismlarini ulash hamda aloqa qurilmalarining turi va o‘tkazish xususiyatlari;
• kopyuterlami bir vaqt oralig‘ida bir necha foydalanuvchi bilan ishlashi va bir necha dastumi parallel bajara olishi (ko‘p masalali);
• kompyuterda ishlatiladigan operatsion tizimning turi va texnikiqtisodiy ko‘rsatkichlari;
• dasturiy ta’minotning mavjudligi va vazifalarining imkomyatlari;
• boshqa turdagi kompyuterlar uchun yozilgan dasturlami bajara olish imkoniyati (boshqa kompyuterlar bilan dasturiy moslashuvchanligi);
• mashina buyruqlarining tarkibi va tizimi;
• aloqa kanallariga va kompyuter tarmoqlariga ulanish imkoniyati;
• kompyuterning foydalanishdagi ishonchliligi.
Tarixiy birinchi katta EHM paydo bo‘lgan, ularning element asosi elektron lampalardan to yuqori darajada integrallashtirilgan integral sxemalargacha bo‘lgan yo‘lni bosib o‘tdi.
ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) birinchi katta EHM 1946-yili yaratilgan. U mashinaning og‘irlig‘i 30 tonnadan ortiq bo‘lib, sekundiga bir necha yuz amal tezligiga ega bo‘lgan, tezkor xotirasi esa 20 ta son sig'imida bo‘lgan, katta zalda 150 m2 atrofidagi maydonni egallagan.
Katta kompyuterlaming unumdorligi qator masalalami yechish uchun yetarli bo‘lmay qoldi (ob-havoni bashorat qilish, murakkab mudofaa majmualarini boshqarish, biologik tadqiqotlami, ekologik tizimlarni modellashtirish). Shu sabablar superkompyuteriarni, eng quwatli hisoblash tizimlarini loyihalashtirib ishlab chiqishga olib kelib, ularni hozirgi vaqtda ham jadallik bilan rivojlantirilmoqda.
1970-yillarda paydo bo‘lgan kichik kompyuterlaming paydo bo‘lishiga sabab, bir tomondan element asosining keskin rivojlanishi bo‘lsa, ikkinchi tomondan qator ilovalar uchun katta kompyuterlarning resurslarini ortiqchalik qilishi bo‘ldi. Kichik kompyuterlami ko‘pincha texnologik jarayonlarni boshqarish uchun ishlatiladi. Ular ancha ixcham va katta kompyuterlarga nisbatan ancha arzon. Element asosining, texnologiyaning va arxitekturaviy yechimlarning keyingi yutuqlari tufayli supermini kompyuterlami paydo boiishiga olib keldi - ular oichami, arxitekturasi va narxi bo‘yicha kichik kompyuterlar guruhiga tegishli bo‘lsa ham, ammo unumdorligi bo‘yicha esa katta kompyuterlarga tenglasha olgan,
1969-yilda mikroprotsessorlaming ixtiro qilinishi 1970-yillarda у ana bir kompyuterlar guruhi - niikrokoin pyuterlarni paydo bo‘lishiga olib keldi. Aynan mikroprotsessorlaming mavjudligi mikrokompyuterlarning aniqlab beruvchi belgi bo‘lib qolishiga xizmat qildi. Hozir mikroprotsessorlar barcha kompyuter guruhlarida ishlatiladi.