Kompyuterlarning klassik arxitekturasi II von neumon prinsiplari

Kompyuter arxitekturasi — bu kompyuter tizimining kontseptual modeli boʻlib, uning tarkibiy qismlari, ularning bir-biri va atrof-muhit bilan oʻzaro taʼsiri, shu jumladan uni loyihalash va rivojlantirish tamoyillarini oʻz ichiga oladi Amalga oshirish jihatlari (masalan, xotirani amalga oshirish uchun ishlatiladigan texnologiya) arxitekturaning bir qismi emas. Kompyuter arxitekturasi tarixi

Birinchi hujjatlashtirilgan kompyuter me'morchiligi analitik qidiruv tizimini tasvirlab, Charlz Babbag va Ada Lovelace o'rtasidagi yozishmalarda mavjud edi. 1936-yilda Z1 kompyuterini qurishda Konrad Zuse o'zining kelajakdagi loyihalari uchun patentga oid ikki patentda bayon etilgan bo'lib, u erda mashina yo'riqnomalari ma'lumot uchun ishlatiladigan xotirada saqlanishi mumkin, ya'ni saqlangan dastur konsepsiyasi. Boshqa ikki erta va muhim misollar:

John von Neumannning 1945 yilgi hujjati, Mantiqiy elementlarni tavsiflovchi EDVAC haqida hisobotning birinchi loyihasi; va

Alan Turing elektronik hisoblash mexanizmi uchun taklif qilingan elektronroq hisoblagichi, shuningdek, 1945-yil va Jon von Neumannning hujjatini keltirgan.
Kompyuter adabiyotidagi "arxitektura" atamasi 1959 yilda IBMning asosiy tadqiqot markazida Mashina tashkiloti bo'limi a'zolari Layl R. Jonson va Frederik P. Brooksning ishlaridan kuzatilishi mumkin. Jonson mulk huquqini Los Alamos milliy laboratoriyasi uchun IBM tomonidan yaratilgan (Los Alamos ilmiy laboratoriyasi deb ataladigan) superkompyuter Stretch haqida tadqiqot aloqasi. Xushbichim bilan bezatilgan kompyuterni muhokama qilish uchun tafsilot darajasini aniqlash uchun u formatlarni, ko'rsatmalarning turlarini, apparat parametrlarini va tezligini yaxshilashni "tizim arxitekturasi" darajasida bo'lganligini ta'kidladi - "mashinani tashkil qilishdan ko'ra foydali" . "

Keyinchalik, Stretch uslubchisi Brooks, kitobni 2-bobga (Computer System Planning: Loyiha Stretch, v. Buchholz, 1962)

Boshqa arxitektura kabi kompyuter arxitekturasi, strukturaning foydalanuvchisining ehtiyojlarini aniqlash texnologiyasidir va keyinchalik ushbu ehtiyojlarni iqtisodiy va texnologik cheklovlar doirasida iloji boricha samarali ta'minlash uchun loyihalashtiriladi.

Brooks IBM tizimining / hozirda "IBM zSeries" deb nomlangan kompyuterlar liniyasini ishlab chiqishga yordam berdi, unda "arxitektura" foydalanuvchining nimani bilishi kerakligini aniqlaydigan ismga aylandi. Keyinchalik, kompyuter foydalanuvchilari bu atamani ancha kam ko'rinadigan tarzda ishlatishdi.

Eng qadimgi kompyuter arxitekturasi qog'ozga o'rnatildi va keyin to'g'ridan-to'g'ri yakuniy apparat formasiga o'rnatildi. Keyinchalik, kompyuter me'morchiligi prototiplari jismoniy ravishda transistor-tranzistor logik (TTL) kompyuteri shaklida yaratilgan bo'lib, 6800 prototiplari va PA-RISC tomonidan sinovdan o'tgan va oxirgi apparat shakliga topshirilgunga qadar tweaked. 1990-yillardan boshlab, kompyuterning yangi arxitekturalari odatda "qurilgan", testdan o'tkazilib, ikkilamchi - kompyuter arxitekturasi simulyatorida boshqa kompyuter arxitekturasi ichida; yoki yumshoq mikroprosessor sifatida FPGA ichida; yoki har ikkalasini ham yakuniy apparat formasini bajarishdan oldin.

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. To'rtta asosiy arifmetik amalni bajarishga qodir bo'lgan birinchi qo'shish mashinasi mashhur frantsuz olimi va faylasufi Blez Paskalning qo'shish mashinasi edi. Undagi asosiy element tishli g'ildirak bo'lib, uning ixtirosi tarixda muhim voqea bo'ldi. Kompyuter fanlari. Shuni ta'kidlashni istardimki, kompyuter texnologiyalari sohasidagi evolyutsiya notekis, spazmodik xarakterga ega: kuchlarning to'planish davrlari rivojlanishdagi yutuqlar bilan almashtiriladi, shundan so'ng barqarorlashuv davri boshlanadi, bu davrda erishilgan natijalar amalda qo'llaniladi va bir vaqtning o'zida keyingi sakrash uchun bilim va kuchlar to'planadi. Har bir burilishdan keyin evolyutsiya jarayoni yangi, yuqori darajaga kiradi.
1671 yilda nemis faylasufi va matematigi Gustav Leybnits ham maxsus konstruksiyadagi tishli g'ildirak asosida qo'shish mashinasini - Leybnits tishli g'ildiragini yaratdi. Leybnits arifmometri oʻzidan oldingi arifmometrlar kabi toʻrtta asosiy arifmetik amalni bajargan. Shu bilan bu davr tugadi va deyarli bir yarim asr davomida insoniyat kompyuter texnologiyalari evolyutsiyasining navbatdagi bosqichi uchun kuch va bilim to'pladi. 18—19-asrlar turli fanlar, jumladan, matematika va astronomiya jadal surʼatlar bilan rivojlangan davr edi. Ular ko'pincha uzoq va mashaqqatli hisob-kitoblarni talab qiladigan muammolarga duch kelishdi.
Hisoblash tarixidagi yana bir mashhur shaxs ingliz matematigi Charlz Bebbij edi. 1823 yilda Bebbij polinomlarni hisoblash mashinasi ustida ishlay boshladi, lekin bundan ham qizig'i, bu mashina to'g'ridan-to'g'ri hisob-kitoblarga qo'shimcha ravishda natijalarni ishlab chiqarishi - ularni chop etish uchun salbiy plastinkada chop etishi kerak edi. Mashinaning bug 'dvigateli bilan ishlashi rejalashtirilgan edi. Texnik qiyinchiliklar tufayli Bebbij o'z loyihasini yakunlay olmadi. Bu erda birinchi marta hisob-kitoblar natijalarini ko'rsatish uchun qandaydir tashqi (periferik) qurilmadan foydalanish g'oyasi paydo bo'ldi. E'tibor bering, yana bir olim Sheytz 1853 yilda Bebbij tomonidan ishlab chiqilgan mashinani amalga oshirdi (u rejalashtirilganidan ham kichikroq bo'lib chiqdi). Ehtimol, Bebbijga yangi g'oyalarni topishning ijodiy jarayoni ularni biron bir materialga tarjima qilishdan ko'ra ko'proq yoqdi. 1834 yilda u "Analitik" deb nomlangan boshqa mashinaning tamoyillarini belgilab berdi. Texnik qiyinchiliklar unga yana o'z g'oyalarini to'liq amalga oshirishga imkon bermadi. Bebbij mashinani faqat tajriba bosqichiga olib kela oldi. Lekin ilmiy-texnika taraqqiyotining dvigateli aynan g‘oyadir. Charlz Bebbijning keyingi avtomobili quyidagi g'oyalarning timsolidir:
Ishlab chiqarish jarayonini boshqarish. Mashina to'quv dastgohining ishini boshqarib, maxsus qog'oz lentasidagi teshiklarning kombinatsiyasiga qarab yaratilgan matoning naqshini o'zgartirdi. Ushbu lenta barchamizga tanish bo'lgan perfokartalar va perfokartalar kabi ommaviy axborot vositalarining asoschisi bo'ldi.
Dasturlash imkoniyati. Mashinaning ishlashi, shuningdek, teshiklari bo'lgan maxsus qog'ozli lenta bilan boshqarildi. Undagi teshiklarning tartibi buyruqlar va ushbu buyruqlar tomonidan qayta ishlangan ma'lumotlarni aniqladi. Mashinada arifmetik birlik va xotira mavjud edi. Mashinaning ko'rsatmalariga hatto ba'zi bir oraliq natijalarga qarab hisob-kitoblar kursini o'zgartiradigan shartli sakrash yo'riqnomasi ham kiritilgan.
Ushbu mashinani yaratishda dunyodagi birinchi dasturchi hisoblangan grafinya Ada Augusta Lovelace ishtirok etdi.
Charlz Bebbijning g'oyalari boshqa olimlar tomonidan ishlab chiqilgan va ishlatilgan. Shunday qilib, 1890 yilda, 20-asrning boshida amerikalik Herman Hollerith ma'lumotlar jadvallari bilan ishlaydigan mashinani (birinchi Excel?) yaratdi. Mashina perfokartalardagi dastur tomonidan boshqarildi. U 1890 yilgi AQSh aholini ro'yxatga olishda ishlatilgan. 1896 yilda Xollerit IBM korporatsiyasining salafi bo'lgan kompaniyaga asos soldi. Bebbijning o'limi bilan 1930 yillargacha kompyuter texnologiyalari evolyutsiyasida yana bir tanaffus bo'ldi. Kelajakda insoniyatning butun rivojlanishini kompyuterlarsiz tasavvur qilib bo'lmaydi.
1938 yilda rivojlanish markazi qisqa vaqt ichida Amerikadan Germaniyaga ko'chib o'tdi, u erda Konrad Zuse o'zidan oldingilaridan farqli o'laroq, o'nlik raqamlar bilan emas, balki ikkilik raqamlar bilan ishlaydigan mashinani yaratdi. Ushbu mashina hali ham mexanik edi, lekin uning shubhasiz afzalligi shundaki, u ikkilik kodda ma'lumotlarni qayta ishlash g'oyasini amalga oshirdi. O'z ishini davom ettirib, 1941 yilda Zuze elektromexanik mashinani yaratdi, uning arifmetik birligi rele asosida yaratilgan. Mashina suzuvchi nuqta operatsiyalarini bajarishga muvaffaq bo'ldi.
Xorijda, Amerikada, bu davrda ham shunga o'xshash elektromexanik mashinalarni yaratish bo'yicha ishlar olib borildi. 1944 yilda Govard Aiken Mark-1 deb nomlangan mashinani yaratdi. U xuddi Zuse mashinasi kabi estafeta ustida ishlagan. Ammo bu mashina Bebbijning ishi aniq ta'sir qilganligi sababli, u kasr shaklidagi ma'lumotlar bilan ishladi.
XULOSA:
Zamonaviy kompyuterning ishlashi ko'p hollarda IPC da tasvirlanadi (har bir davr bo'yicha ko'rsatmalar). Bu har qanday soat chastotasida arxitekturaning samaradorligini o'lchaydi. Tezroq tezlik tezroq kompyuterni yaratishi mumkinligi tufayli, bu foydali o'lchovdir. Eski kompyuterlarda IPC soni 0,1 dona past ko'rsatkichga ega edi. Oddiy zamonaviy protsessorlarga osonlikcha yaqinlashadi. Superscalar protsessorlari soat periyodida bir necha ko'rsatmalarni bajarib, uchdan besh IPCga yetishi mumkin.Mashinaning tilidagi ko'rsatmalarini hisoblash noto'g'ri bo'lishi mumkin, chunki ular turli xil ISAlarda turli xil ishlarni bajarishlari mumkin. Standart o'lchovlardagi "yo'riqnoma" ISA ning haqiqiy mashina tilidagi ko'rsatmalariga emas, balki odatda VAX kompyuter arxitekturasining tezligiga asoslangan o'lchov birligidir.Ko'pgina odamlar soat tezligi (odatda MHz yoki GHz) yordamida kompyuterning tezligini o'lchash uchun foydalanar edi. Bu protsessorning asosiy soati uchun sekundiga aylanish jarayonini bildiradi. Biroq, bu metrik biroz noto'g'ri, chunki soat tezligi yuqori bo'lgan mashinaga ega bo'lish katta bo'lmasligi mumkin. Natijada, ishlab chiqaruvchilar ishlash tezligi sifatida soat tezligidan uzoqlashdilar.Boshqa omillar tezlikni ta'sir qiladi, masalan, funktsional birliklar, avtobuslar tezligi, mavjud xotira va dasturlarda ko'rsatmalarning turi va tartibi.Tezlikning ikkita asosiy turi bor: kechikish va samaradorlik. Kechiktirish jarayonning boshlanishi va uni yakunlash vaqti. Muvaffaqiyat - birlik vaqtida bajarilgan ishlar miqdori. Uzilishni kechiktirish tizimning elektron hodisaga kafolatlangan eng ko'p javob berish vaqti (masalan, disk drayveri ba'zi ma'lumotlarni ko'chirishni tugatgandan so'ng).
INTERNET SAYTLARI.
https://library.samdu.uz/files/523933cb17de0c259e334105409c3eff_Kompyuter%20arxitekturasi.pdf
https://hozir.org/mavzu-kompyuter-arxitekturasi-arm.html