Теориялық мәлімет. Алғаш дербес компьютер, яғни жеке пайдаланушыға арналған компьютерді 1981 жылы IBM фирмасы ұсынды

Алғаш дербес компьютер, яғни жеке пайдаланушыға арналған компьютерді 1981 жылы IBM фирмасы ұсынды. IBM РС компьютерімен бірлескендіктен, бірлескен деп атайды. Мұнда «Бірлесу» сөзі мынаны білдіреді:

- бағдармалық ортастық;

- ақпараттық ортастық.

IBM фирмасы бір құрылғылы компьютер емес тәуелсіз дайындалған бөліктерден оның жиналу мүмкіндігін қамтамасыз етті. «IBM РС» термині қазір «IBM РС» - ортақ компьютер мағынасына қолданылады.

Дербес IBM РС компьютерлері неғұрлым кең қолданылатын компьютерлер болып табылады, өйткені олардың қуаты артып, қолдану аясы үнемі көбеюде.

«Компьютер» сөзі ағылшын тілінен аударғанда «есептеуіш», яғни есептеуге арналған құрылғы дегенді білдіреді. Компьютерлер есептеу операцияларының күрделі қатарларын адамның қатысуынсыз, алдын ала көрсетілген нұсқаулық - бағдарлама бойынша жүргізуге мүмкіндік береді.

Есептеуіш техниканың қазіргі тарихының негізгі 1943 жылы «Марк I» машинасының дүниеге келуінен бастап қаланды. Компьютерлердің алдыңғы буындары шамдық есептеуіш машиналар (ЭЕМ), содан кейін - интегралды сызбалар пайдаланылатын ЭЕМ және ең ақырында, қазіргі таңда аса үлкен интеграциялық деңгейлі сызбалар пайдаланылатын ЭЕМ басты.

Қазіргі заманғы компьютер – бұл ақпаратты іздеуге, жинауға, сақтауға, өңдеуге және сандық пішімді пайдалануға арналған құрылғы.

ЭЕМ - бұл, техникалық құралдар, сол сияқты бағдарламалық құралдар кіретін күрделі жүйе. ЭЕМ-ді оқу үшін сол немесе басқа бөлшектеу дәрежесін қолдану мақсатқа лайық. Біз ЭЕМ-ді біртіндеп күрделене беретін үш бөлшектеу деңгейі ретінде түсініміз:

1. Аппараттық құралдар – электрондық схемалар, олардан ЭЕМ жеке құрылғылары тұрады.

2. Архитектура – ЭЕМ-нің құрамы, сипаттамасы және құрылғыларының байланысы (ЭЕМ құрылымының ұйымы), ЭЕМ жұмыс істеу ұстанымы және оның машиналық тілі.

3. ЭЕМ бағдарламалық қамсыздандыру. Алдыңғы екі деңгей осы жұмыста қарастырылады.

ДЭЕМ, келесі функционалдық құрылғылардан тұрады: 32-разрядтық процессор; ақпараттық сиымдылығы 256 Мбайт немесе оданда үлкен жедел-есте сақтау құрылғысы; сиымдылығы 32-64 Кбайт немесе тұрақты жедел-есте сақтау құрылғысы; стандарттық параллель және тізбектік интерфейстер арқылы пернетақта және сыртқы құрылғылармен байланысуға арналған контроллер; сонымен қатар жергілікті желілерге арналған контроллер; мәтіедік және графиктік ақпаратты шығаруға арналған растрлық дисплей; сыртқы есте сақтау құрылғысы: сиымдылығы 1,44 Мбайт 1 немесе 2 иілгіш магниттік дискідегі жинақтауыштар, сиымдылығы ондаған Гбайт қатты магниттік дискідегі жинақтауыштар («Винчестер»); сиымдылығы жүздеген Мбайт лазерлік магниттік дискідегі жинақтауыштар (CD ROM).

Есептеу техникасының эволюциясына қарамастан, жалпыға арналған компьютер құрылымында келесі маңызды ішкі жүйелерді бөліп көрсетуге болады: өңдеу, жад, енгізу-шығару, басу құрылғылары.

Өңдеу ішкі жүйесі (орталық процессор - ОП) деректерді өңдеуді және ЭЕМ басқа құрылғыларын басқаруды тікелей жүзеге асыратын құрылғы болып табылады.

Жад ішкі жүйесі – деректерді өңдеудің ағымдық үдерісін сақтау үшін қажет ақпаратты сақтау үшін қолданылатын жад құрылғысы. Орталық процессор негізгі жадтағы ақпаратты, сонымен қатар жүйені басқару үшінде қолданады. Негізгі жад жедел және тұрақты болып екіге бөлінеді.

Енгізу/шығару ішкі жүйесі бір жағынан орталық процессормен және операциялық жүйемен және басқа жағынан шығару құрылғысымен байланысты жүзеге асыра отырып ақпаратты ЭЕМ енгізу/шығаруды қамтамасыз етеді.

ДК архитектуралық құрылымын толығырақ қарастырайық.

ДЭЕМ архитектурасы – бұл қолданушының кіруге мүмкіндігі бар қорлар жиыны. Архитектураның ішіне кіретіндер: сөздің разрядтығы, бұйрық форматтары мен жүйесі, ЖЖ адрестеу режимдері, бағдарламалық-кіру регистрлерінің құрамы, ЖЕҚ көлемі, сыртқы құрылғыларды адрестеу тәсілдері, процессордың сөз-жағдайы және т. б. Архитектураның қасиеттеріне тоқталайық.

Жалпыға арналған ЭЕМ архитектурасының ең маңызды қасиеттері мен сипаттамаларына мыналарды жатқызуға болады:

· әмбебаптығы;

· үйлесімдігі;

· дамыған бағдарламалық қамсыздандыру;

· техникалық құрылғылар агрегаттығы және сыртқы құрылғылардың кең номенклатурасы;

· жоғары технологиялығы;

· кең тараған әлемдік стандартқа сәйкестігі.

Әмбебаптық өмірде барлық қызмет аумағы үшін әртүрлі класс есептерін бірдей шешу мүмкіндігін қамтамасыз етеді. Осыған бәрінен бұрын мыналармен жетуге болады:

·екілік арифметика операцияларынан басқа, операндтарымен бірге ондық арифметика операцияларының толық жиынынан тұратын әмбебап бұйрықтар жүйесімен (яғни, деректер элементтері, олармен операциялар орындалады);

·бір әулетті құрайтын, ЭЕМ барлық модельдері үшін міндетті аппараттық және бағдарламалық құралдары бар әмбебап логикалық құрылымымен;

·оған кіретін құрылғылардың жылдамдық және олардың арасындағы ақпарат ағыны бойынша тепе-теңдігімен.

Үйлесімдікке бір әулеттік жалпыға арналған ДЭЕМ барлық модельдері үшін біртұтас қолданбалы және жүйелік бағдарламалық қамсыздандыруды құру мақсатымен аппараттық-бағдарламалық құралдармен жетуге болады. Үйлесімдік есебінен бағдарламалар нәтижелерінің бірдейлігі және ДЭЕМ әртүрлі модельдерінің арасында бағдарламалық құралдарды тасымалдау қамсыздандырылады. Толық үйлесімдікке (мүлдем) жету өте күрделі есеппен көрсеғтіледі, сондықтан көп жағдайларда жартылай үйлесімдікпен шектеледі, атап айтқанда, «төменнен-жоғары» үйлесімдігімен, ол кезде қуаттылығы төменірек ЭЕМ (кіші) үшін жасалған бағдарламалар, міндетті түрде жәнеде сондай нәтижемен қуаттылығы жоғарырақ ЭЕМ-де (үлкен) жүруі тиіс. «Жоғарыдан-төмен» тасымалы шектеулі. Тіпті осы жағдайдада аппараттық-бағдарламалық құралдардың шамамен 4 деңгейінде үйлесімдік қамтамасыз етіледі:

1. операциялық жүйе және оны кеңейтетін пакеттер;

2. тілдік интерфейстер;

3. бағдарламалар жүйесі;

4. қолданушы құралдары;

Жалпы жағдайда «дербес компьютер» термині екі негізгі қасиетпен сипатталатын ЭЕМ-ге қатысты: мүмкіндігімен (арзандығы, жинақтығы, пайдалану шарттарына арнайы талаптардың болмауы) және әмбебаптығымен (осы ЭЕМ әртүрлі класстағы есептерді шешу мүмкіндігі).

Дербес компьютерлерді келесі белгілермен жіктеуге болады:

·құрылымы және ұйымдастырылуы бойынша – бір процессорлық және көп процессорлық;

·қолдану тәсілі бойынша –өз бетінше және ЭЕМ желілерінде;

·құрылымдық орындау бойынша – біртұтас құрылым және жеке құрылымдық модульдер түрінде.

Негізгі қолдану бағытына сәйкес ДЭЕМ үш типін ерекшелейді: тұрмыстық, оқу және кәсіби. Тұрмыстық ДЭЕМ тұрмыста көпшілік қолдануға бағдарланған; оқу – мектептерде, колледждерде, жоғары оқу орындарында; кәсіби - әртүрлі қырлы мамандардың жұмыс орындарында.

Тұрмыстық ДЭЕМ-де жүйелік блок әдетте пернетақталық құрылғымен құрылымдық біріктірілген. Енгізу – шығару құрылғысы ретінде телевизор, сыртқы есте сақтау құрылғысы ретінде кассеталық магнитофон немесе ИМДЖ қолданылады. Оқу ДЭЕМ-де сыртқы құрылғылардың көбірек кеңейтілген номенклатуралары бар: монохромдық және түрлі-түсті дисплейлер, ИМДЖ және байланыс каналдарын қосуға арналған құрылғылар. Кәсіби ДЭЕМ-де әрекеттердің тездігін, разрядтығын, жедел жад және сыртқы есте сақтау құрылғысының сиымдылығын арттыру есебінен қамтамасыз етілетін, маңызды үлкен функционалдық мүмкіндіктер бар. ДЭЕМ қолданудың негізгі аумағы автоматтандырылған жұмыс орындары (АЖО) және автоматтандырылған бюролар (мекеме желілері) болып табылады.

Қазіргі уақытта әлемде дербес компьютерлерді таратудың өсуіне тұрақты беталыс бар. Әлемде дербес компьютерлерді өндіру бойынша жетекші фирма IBM фирмасы болып саналады, ол 1981 жылы көпшілікке IBM РС атты жаңа компьютер ұсынды. Бір-екі жылдан соң IBM РС компьютері компьютерлік техника нарығында жетекші орын алды. Нақтысында IBM РС дербес компьютер стандарты болды. Егер ол оның пайда болған уақытында болған компьютерлер сияқты жасалған болса, ол екі-үш жылдан соң ескіріп қалар еді. IBM РС-ге оның жеке бөліктерін жетілдіру және жаңа құрылғыларды қолдану мүмкіндіктері салынған. Фирма компьютерді біртұтас бөлінбейтін құрылғы емес қылып жасады, оны баланың құрауышына ұқсас тәуелсіз даярланған бөліктеріден жинау мүмкіндігін қамтамасыз етті. Сонымен бірге құрылғылардың түйісу әдістері құпияда ұсталмады, жәнеде барлық тілек білдірушілердің кіру мүмкіндігі болды. Осы ұстаным ашық архитектура ұстанымы деп аталды. Дербес ЭЕМ-дер модульдік құрылым негізінде құралады, оған құрылымдық аяқталған модульдер жиыны кіреді:

·жүйелік модуль – бір тақтада құрылымды орналасқан орталық процессор, негізгі жад және функционалдық модульдерді қосуға арналған ажыратқыштар;

·функционалдық модульдер - бір тақтада құрылымды орналасқан контроллерлар, адаптерлер және жүйелік модуль ажыратқышына қосылатын қосымша жад.

Жүйелік және функционалдық модульдер қоректену блогымен және кейбір сыртқы құрылғылармен бірге біртұтас жүйелік блокқа құрылымды біріктіріледі, оған сәйкес ажыратқыштар арқылы шығатын СҚ: басу және перне құрылғылары, дисплейлер және т. б.

Микро ЭЕМ типтік құрамына орталық процессор (ОП), негізгі жад (НЖ) және сыртқы құрылғы (СҚ).

Орталық процессор есепті шешу бағдарламаларының бұйрықтарына сәйкес деректерді өңдеу және басқару функцияларын орындайды.

Жедел есте сақтау құрылғыс (ЖЕҚ) және тұрақты сақтау құрылғыс (ТЕҚ) енетін негізгі жад бағдарламалар мен деректерді сақтауға арналады.

Сыртқы құрылғылар қолданушының микроЭЕМ-мен байланысын және деректерді ұзақ мерзімге сақтауды қамтамасыз етеді.

Сыртқы құрылғыларды жүйелік магистральға қосу сыртқы құрылғылар (СҚ) контроллерлары деп аталатын арнайы электрондық блоктар көмегімен жүзеге асырылады. СҚ контроллерлары көмегімен СҚ жұмыс істеу алгоритмдері және жүйелік магистраль келісіміне жетуге болады. Қаіргі микроЭЕМ-де орталық процессор(ОП), жедел жад (ЖЖ) және СҚ контроллерларымен байланысты ұйымдастыру үйлестірілген. Электрлік тізбектер және жалғағыш ажыратқыштардың, сигналдарды беру алгоритмдері және олардың электрлік параметрлерінің үйлестірілген жүйесі микроЭЕМ жүйелік интерфейсі деп аталады.

Жүйелік құрылғының орталық процессорына жататындар: негізгі микропроцессор, негізгі синхрогенератор, синхронизациялау сызбасы, сыртқы регистрлер мен буферлер. Жүйелік тақтаның құрылымы есептеу қуаты мен ДК өнімділігін арттыратын арифметикалық сопроцессорды қосымша қосуға мүмкіндік береді.

Микропроцессорлар өзара, ішкі шинаны құрайтын, деректерді, адрестерді және басқарушы сигналдарды беру торабымен байланысқан. Ішкі шинаның үлкен бөлігі ДК барлық сызбалары және тізбектерімен қолданылады. Бұл, уақытша келісім мақсатымен, сол сияқты олардың ішіндегі кейбіреулерін бөлу үшін, сигналдарды күшейту және буферлеу қажеттігін тудырады, оларды беру кезінде ішкі шинаның бір торабы бірнеше тізбекпен параллель қолданылады. Бұл ОП сыртқы регистрлері және буферлері көмегімен жүзеге асырылады. Осы регистрлерде таралатын тораптар жүйелік шинаға, немесе орталық процессор каналына, немесе енгізу/шығару каналына біріктіріледі.

Микропроцессор (МП) негізгі синхрондаушымен берілетін 4, 77 МГц тактілік жиілікпен жұмыс істейді. Синхрондау сызбасының осы негізгі синхросигналы бойынша ДК басқа құрылғылары үшін қажетті сигналдарды қалыптастырады.

Жадты тиімді қолдану үшін оның ұйымдастырылуын үйрену қажет. Микропроцессор екі негізгі типке бөлінетіндігі аян 1048576 байт (1Мбайт) жадты адрестей алады: тұрақты есте сақтау құрылғысы (ТЕҚ) деп аталатын тұрақты және жедел (ЖЕҚ). Жадтың әрбір байтына (ұяшыққа) өз адресі меншіктелген. Жадтың адрестік кеңістігі 00000-ден FFFFF-ке дейін (он алтылық) адресті қамтиды.

Жүйелік тақтада әдетте сиымдылығы 64Кб кем емес НЖ, сонымен қатар сиымдылығы 192Кб НЖ қосымша интегралдық сызбаларын орнатуға арналған цоколдар орналастырылған.

Жоғарыда айтылғандай дербес ЭЕМ жекеше қолданудың үстелдік әмбебап машинасы болып табылады. Оның ерекше белгілері:

· қолданушылардың кәсіби қызметінің әртүрлі салаларында көпшіліктің қолдануын қамтамасыз ететін, жинақтылығы ме үнемділігі.

· Қолданушыға ДЭЕМ қорларына кіру мүмкіндігінің қарапайым және ыңғайлы құралдарын және есептерді орындауды басқару құралдарын ұсынатын, күрделі емес амалдық жүйесі.

· Деректерді өңдеудің интерактивті процедураларын жобалауға мүмкіндік беретін, бағдарламалаудың жоғары деңгейлі сұқбаттық тілдері (Бейсик, Паскаль).

· ДЭЕМ-ді ЭЕМ желісіне қосуды және сәйкес салалық, аймақтық және ұлттық ақпараттық қорларға кіруді қамтамасыз ететін, телекоммуникациялық құралдар.

ДЭЕМ құрылғысының типтік құрамына жүйелік блок, ұзақ мерзімді сақтау және деректерді жинақтау құралдары және байланыс каналдарына қосылу құралдары кіреді. ДЭЕМ құрылғысының осындай құрамы жеке қолданушылар әміріне ең әртүрлі функционалдық мүмкіндіктер ұсынады.

Триггер – бұл бір бит ақпаратты зердеде сақтайтын электрондық схема. (Шығыс, Кіріс болады).

Транзисторлар қазіргі ЭЕМ-нің негізгі элементі болып табылады. Есептеуіш техникасында транзисторлар кіртік деп аталатын режимде пайдаланылады. ЭЕМ-де элементарлық құрылыс кубтары ретінде транзисторлардың өздері емес вентильдер деп аталатын олардың іріленген элементтері пайдаланылады. ЭЕМ-де ақпаратты өндеуді процессор жүргізеді, ол ЭЕМ-нің зердесінде сақталатын бағдарламаның командаларын орындайды. Ол командалар 10-даған және 100-деген мың вентильдерден тұратын арнайы электронды схемалар арқылы орындалады.

Бақылау сұрақтары:

1. ЭЕМ бөлшектеудің үш деңгейін атаңыз.

2. ЭЕМ сипаттама көрсеткішін атаңыз.

3. ЭЕМ жалпы құрылымын атаңыз.

4. Процессор не үшін қызмет ететінін көрсетіңіз?

5. ДЭЕМ айрықша ерекшеліктерін атаңыз.

6. Қатты диск пен оперативтік жадқа анықтама беріңіз.

7. Қандай қондырғы ақпаратты енгізу-шығаруға жауап береді?

8. Ашық архитектура ұстанымы дегеніміз не?

9. ДЭЕМ дисплейлерінің сипаттамаларын атаңыз.

10. Қандай ЭЕМ екінші буынға жатады?

11. Компьютерлік сауаттылық дегеніміз не?

12. Информатикаға анықтама беріңіз. Информатика нені зерттейді?

13. Информатиканың неге тұрақты дамитындығын түсіндіріңіз.

14. Ақпарат деген не?

15. Ақпараттың қандай түрін білесіз?

16. Ақпараттық технологиялар деген не?

17. Жаңа ақпараттық технологиялар деген не?

18. Пернетақтадағы қандай пернелер меңзерді басқарады?

19. Тұрып қалған жағдайда компьютерді қайта қосу үшін қандай үш перне қолданылады?

20. Экранның графикалық бейнесін басып шығару үшін қандай бұйрықты енгізу керек?

21. Num Lock, Enter, Caps Lock пернелері қандай мақсатта қолданылады?

22. ДК негізгі құрауыштарын және қосымша құрылғыларды атаңыз.

23. Қандай бейне адаптерлерін білесіз? Дисплей бейне адаптерлерден немен ажыратылады?

24. Модем деген не және ол неге арналған?

Лабораториялық жұмыс №5 (1 сағат)

Тақырыбы: «Санақ жүйелері»

Жұмыстың мақсаты: Бір санақ жүйесінен басқа санақ жүйесіне сандарды ауыстыру ережелерін оқып-үйрену

Тапсырма:

1. Санақ жүйелерімен танысу және бір санақ жүйесінен басқа санақ жүйесіне сандарды ауыстыру ережелерін оқып-үйрену

2. Екілік және сегіздік санақ жүйелерінде арифметикалық амалдарды жүргізу

3. Есеп беруді құру