Дәріс №3. Эем архитектурасының негізгі түсініктері

Мақсаты: Дербес компьютердің архитектурасы туралы түсінік беру, есте сақтау және сыртқы құрылғыларына сипаттама беру. Санау жүйесі туралы түсіндіру.

Негізгі ұғымдар: жылжымалы және бекітілген нүктелі сандар, логикалық амалдар, санау жүйесі.

Жоспары:

1. Компьютер архитектурасың тарихы және оған шолу.

2. Компьютердің логикалық элементтері.

3. Мәліметтің компьютер жадында бейнеленуі.

1. Компьютер архитектурасың тарихы және оған шолу

Ертеден өнертапқыштар адамдардың еңбегін жеңілдету үшін, адамның физикалық мүмкіндіктерін күшейтетін түрлі машиналар мен пультпен басқарылатын құрылғыларды жасауды ойлады. XV ғасырда Леонардо да Винчи құстың жаратылысын зерттей отырып, ұшатын аппаратты, орыс ғалымы Н.Е.Жуковский (аэродинамиканың бастаушысы), құстың ұшу механизмін зерттей отырып, ұшақты конструкциялады ойлап тапты.

Алғашқы автоматтандырылған есептеуіш құрылғыны 1832 жылы Чарльз Бэббидж ойлап тапты.

Бірінші Электронды-есептеуіш машина (ЭЕМ) - "ENIAC" (Electronic Numerical Integrator and Computer), АҚШ-та 1946 жылы жасалында. Оның сипаттамасы: 18900 электронды лампадан, секундна 5000 операция орындайтын, разрядтылығы 30бит, оперативті жады (ОП) - 600бит.

Бірінші ЭЕМ СССР - МЭСМ (Малая Электронная Счетная Машина) 1951 жылы С.А.Лебедев жасап шығарды: 6000 электронды лампадан, секундына 5000операция енгізілген, разрядтылығы 16 бит, оперативті жады (ОП) -1800бит.

Алғашқы дербес компьютер (ДК) 1976ж. Apple фирмасы шығарды; Кеңес одағында (СССР) дербес компьютерлер 1985 ж. пайда болды.

Комьютердің екі негізгі класы бар:1) цифрлық компьютерлер, мәліметтерді сандық екілік кодтар түрінде өңдейтін; 2)аналогты компьютерлер, аналогты есептегіш машиналар болып табылатын, үздіксіз физикалық өлшемдерді өңдеуші.

Компьютер (ағылш. computer — «есептегіш»), ЭЕМ (электрондық есептеуіш машина) — есептеулерді жүргізуге, және ақпаратты алдын ала белгіленген алгоритм бойынша қабылдау, қайта өңдеу, сақтау және нәтиже шығару үшін арналған машина. Компьютер дәуірінің бастапқы кезеңдерінде компьютердің негізгі қызметі — есептеу деп саналатын. Қазіргі кезде олардың негізгі қызметі  - электрондық құрылғыларды программалық – басқару комплексі.

Сақтау құрылғыларының иерархиялық схемасы жедел сақтау құрылғысының, сыртқы сақтау құрылғысының және сырттағы құрылғылардың өзара қосылыстарын анықтайды.

Сонымен қатар, нақты архитектураны анықтайтын толық сипаттамаға мыналар кіреді:

- ЭЕМ құрылымдық схемасы;

- бұл құрылымдық схеманың элементтеріне кіру әдістері және құралдары;

- ЭЕМ интерфейстерінің разрядтылығы және ұйымдастырылуы;

- регистрлер жиынтығы және кедергісіз кіру/қатынасу (орысша доступность);

- жадыны ұйымдастыру және оны адрестеу әдістері;

- процессордың машиналық командаларының пішімдері және жиынтығы;

- деректерді ұсыну әдістері және пішімдері, үзілістерді өңдеу ережелері;

Тізбеленген белгілер және олардың қиюласулары бойынша архитектуралар арасынан былайша жекешелеуге болады:

- интерфейстердің және машиналық сөздердің разрядтылығы бойынша: 8-, 16-, 32-, 64-разрядтты (ЭЕМ бір қатары басқа разрядтты болады);

- регистрлер жиынтығының ерекшеліктері, командаларының және деректердің пішімдері бойынша: CISC1, RISC2, VLIW3;

- орталық процессорлар саны бойынша: бір процессорлы, көп процессорлы, суперсклярлы;

- жадымен әрекеттесу принципі боынша көп процессорлы: симметриялы көп процессорлы (SMP), массивті-параллельді (MPP), үлестірмелі (орысша распределенные).