Компьютер архитектурасы

Информатиканың дамуында есептеу техникасы маңызды роль атқарады. Информатиканың  ғасырдың ортасында ғылыми бағыт ретінде пайда болуы ақпаратты сақтауға және түрлендіруге бағытталған ЭЕМ-дің шығуымен тығыз байланысты. ЭЕМ пайда болуы, олардың өте тез дамуымен адам өміріне кеңінен ене бастауы жаңа “есептеу техникасы” деп аталатын ғылыми - техникалық бағыттың қалыптасуына әкелді.

Есептеу техникасы – кез келген ақпарат түрін автоматты түрде жылдам өңдеуге арналған электрондық құрылғылар жиыны.

Есептеу техникасының түрлеріне:

• электрондық есептеуіш машиналар (ЭЕМ-дер );

• есептеу жүйелері;

• есептеу желілері жатады.

Бір-бірімен нақты түрде байланысып, біртұтас кешендік қызмет атқара алатын құрылғылар жиыны есептеу жүйесі деп аталады. Есептеу жүйелерінің орталық құрылғысы электрондық есептеу машинасы (ЭЕМ) немесе компьютер болып саналады.

ЭЕМ ұғымына дәл анықтама беру күрделі сұрақ, себебі:

• электрондық ұғымы алғашқы элементтік базасы “электрондық” шамнан шыққан, ал қазір онда оларды “микроэлектрондық” деп атау керек;

• “есептеу” ұғымы алғашқы машиналардың басым көпшілігі шынымен де есептеу амалдарын орындауға негізделгендіктен болар, алайда қазіргі ЭЕМ есептеу үрдістеріне барлығы 10-15% қана уақыт жұмсайды, басым көпшілік операциялар мәліметтерді тасымалдау, салыстыру, енгізу - шығару, т.с.с. болып табылады.

Компьютер мәліметтерді өңдейтін және есептеулер жүргізетін, сол сияқты символдармен өзге де әрекеттерді жүзеге асыра алатын бағдарланған электрлік құрылғы.

Компьютер негізгі екі класқа бөлінеді:

• цифрлы компьютерлер (мәліметтерді екілік кодтар түрінде өңдейді)

• аналогты компьютерлер (үздіксіз өзгеріп отыратын физикалық шамаларды өңдейді).

ЭЕМ құрылғылары белгілі бір заңдылықтармен өз деңгейлеріне, яғни архитектурасына сәйкес жұмыс атқарады. Барлық ЭЕМ-дер жұмысы осы негізгі архитектураға сәйкес жүзеге асырылады.

Компьютерлік құрылғыларды қарастырғанда оның архитектурасы мен құрылымын айыра білу қажет.

Осы күнде іргелі ғылымдардың бір бағыты болып табылатын “Компьютерлік математика” негізі алғашында Дж.Буль, кейінірек А.Тьюринг, Э.Пост, Дж.фон Нейман, К.Шеннон, А.А.Марков, соңына таман Н.Хомской, А.М.Ляпунов, Ю.И.Янов, С.С.Лавров сынды теоретик математиктердің еңбектері арқылы қаланған еді.

Осы ғалымдардың еңбектері сол кезден бастап әлі күнге дейін компьютерлік технологиялар аймағындағы инженерлік жұмыстардың негізі болып табылады.

Компьютер архитектурасы аймағында алғашқы ғылыми зерттеулер мен тәжірибелік жұмыстар жүргізген ғалымдар ретінде Г.Айкен, Д.Атаносов, К.Берри, Д.Моучли, П.Эккерт, К.Цузе, Джон фон Нейман, А.С.Лебедев есімдерін атауға болады.

ЭЕМ архитектурасы деп компьютер бөліктерінің негізгі жиынтығын және олардың бір-бірімен байланысу сипатын айтады.

Компьютер архитектурасын қарастырғанда оған кіретін бөліктер құрамы, олардың өзарабайланысы, сол сияқты олардың атқаратын қызметтері мен мінездемелері анықталады.

Егер “Есептеу жүйелерінің түсіндірмелі сөздігіне” көз жүгіртсек “ЭЕМ архитектурасы” ұғымы оның негізгі логикалық бөліктерінің қызмет істеу принциптері, конфигурациясы және өзара байланысуын анықтайды.

Архитектура ұғымының мағынасын ашатын, оған жақын термин «функционалдық схема» сөзі. Құрылғылардың функционалдық схемасы бір-бірімен байланысқан көптеген төртбұрышты блоктардан тұрады, әр төртбұрыш белгілі бір әрекетті орындайтын тәуелсіз бөлік болып табылады. ЭЕМ жұмысын сипаттау кезінде «Бағдарлама» және «мәлімет» терминдері жиі қолданылады.

Бағдарлама – компьютер орындай алатын командалар жиыны, Бағдарламаны орындау арқылы ЭЕМ берілген тапсырмаларды автоматты түрде орындай алады.

Мәліметтер – компьютер өңдеуге тиіс берілген ақпарат. Ол сандар, мәтіндер, суреттер дыбыстар сияқты алдын ала ақпараттардан тұруы мүмкін.

Сонымен, егер Бағдарламалар – компьютердің ақпарат өңдеуге арналған басқару құралдары болса, мәліметтер өңдеуге болатын түрге келтірілген бастапқы ақпарат.

ЭЕМ архитектурасы дегеніміз – ЭЕМ жұмысын бағдарламалық басқаруға және оның негізгі функционалдық бөліктерінің өзара әсерлесуін жүзеге асыратын оны құрудың жалпы принциптері.

60- жылдардың ортасынан бастап есептеу машиналарын құруға деген көзқарас өзгерді, енді аппараттық және математикалық бағдарламалық жабдықтарды бір-біріне тәуелсіз құрмай, екі негізгі құралдардан, яғни аппараттық (hardware) және бағдарламалық (software) жабдықтардан тұратын жүйелер құрылатын болды. Осыған байланысты ЭЕМ архитектурасы деп аппаратты – бағдарламалық жабдықтарды құрудың жалпы принциптері мен олардың ЭЕМ-нің функционалдық мүмкіндіктерін анықтайтын мінездемелерінің жиынтығын атайды.