2.2.
ЭЕМ ҚҰРЫЛҒЫСЫ ЖӘНЕ ЖҰМЫС ЖАСАУ
ПРИНЦИПІ
Техника мен технологияның дамуының əр кезеңдерінде компьютерлер
үшін əр түрлі атаулар қабылданған: арифметикалық-логикалық құрылғы
(АЛҚ), бағдарламаланатын электрондық-есептеу құрылғысы (БЭЕҚ
немесе ЭЕМ), есептеуіш машина, компьютер.
Әйгілі математик Джон фон Нейманмен қаланған есептеуіш
машинаның логикалық схемасын тұрғызудың негізгі принциптері.
Джон фон Нейманның (фон-неймандық архитектура) принципі
бойынша құрылған бірінші жəне екінші буындағы есептеуіш машиналарда
жүзеге асырылған ЭЕМ классикалық архитектурасы 2.1-суретте
көрсетілген жəне мынадай негізгі блоктары бар:
■
арифметикалық-логикалық құрылғы (АЛҚ), арифметикалық жəне
логикалық операцияларды орындайтын;
■
басқару құрылғысы (БҚ), бағдарламалардың орындалу процесін
ұйымдастырады;
■
сыртқы жадтау құрылғысы (СЖҚ) немесе бағдарламалар мен
деректерді сақтауға арналған жады;
■
жедел жадтау құрылғысы (ЖЖҚ);
■
ақпаратты енгізу жəне шығару құрылғылары (ЕШҚ).
Сыртқы жады енгізу жəне шығару құрылғыларынан оған деректер
компьютерге ыңғайлы, бірақ адамға тікелей қолжетімсіз түрде
енгізілетінімен ерекшеленеді. Мысалы, магнит дисктердегі тасымалдағыш
сыртқы жадыға жатады; енгізу құрылғысы болып пернетақта табылады, ал
монитор мен принтер — шығару құрылғылары.
2.1
-сурет. фон Нейманның принциптерін жүзеге асырушы ЭЕМ архитектурасы:
––––►
ақпарат ағындарының бағыты;
- - - - - ►
процессордан ЭЕМ тораптарына
басқарушы сигналдардың бағыты
20
Егер мониторды ақпаратты бейнелеу құрылғыларына жатқызса,
онда принтер – типтік баспа құрылғысы.
Компьютердің негізгі құрылғыларының өзара əрекеттесуі
мынадай тəртіппен жүзеге асырылады. Компьютердің жадысына
қандай да бір сыртқы құрылғының көмегімен бағдарлама ендіріледі.
Компьютердің жадысы номерленген ұяшықтар санынан тұрады.
Әрбір ұяшықта өңделетін деректер немесе бағдарламалардың
нұсқаулықтары бола алады. Бағдарламаның келесі командасы
алынып шығатын тізбекті жады ұяшығының номері (адресі) арнайы
құрылғымен – БҚ-да командалар есептеуішімен көрсетіледі.
Басқару құрылғысы бағдарламаның алғашқы нұсқаулығы
(команда) болатын жады ұяшығының ішіндегісін оқиды жəне оның
орындалуын ұйымдастырады. Бір команданың орындалуынан кейін
басқару құрылғысы жаңа ғана орындалған команда болатын
ұяшықтың артында болатын жады ұяшығынан команданы орындай
бастайды.
Басқару құрылғысы бағдарлама нұсқаулықтарын автоматты
түрде орындайды жəне жедел жадтау құрылғысымен жəне
компьютердің сыртқы құрылғыларымен ақпарат алмаса алады.
Сыртқы
құрылғылар
компьютердің
басқа
бөліктерімен
салыстырғанда баяу жұмыс жасайтындықтан басқару құрылғысы
бағдарламаның
орындалуын
енгізу-шығару
операциясының
аяқталуына дейін тоқтата тұра алады. Орындалған бағдарламаның
барлық нəтижелері компьютердің сыртқы құрылғыларына
шығарылуы тиіс, содан соң компьютер сыртқы құрылғылардың
қандай да бір сигналдарын күтуге көшеді..
Заманауи компьютердің құрылғыларының схемалары алдында
келтірілгеннен біршама өзгеше. Мысалы, арифметикалық-
логикалық құрылғы мен басқару құрылғысы бір құрылғыға
біріктірілген — орталық процессор — CPU (Central Processing
Unit).
Үшінші буын ЭЕМ пайда болуы транзисторлардан интегральды
микросхемаларға өтумен байланысты болды. Олардың тек базалық
функционалды түйіндері өлшемдері ғана өзгеріп қалған жоқ,
сонымен қатар процессордың тез жұмыс істеуін арттыруға
мүмкіншілік пайда болды. Сонымен бірге ЭЕМ ішінде ақпарат
алмасу жоғары жылдамдығы мен енгізу-шығару құрылғыларының
баяу жұмыс істеу арасында қарама-қайшылық туындады. Бұл
мəселенің шешімі орталық процессорды алмасу функциясынан
жəне оны сыртқы құрылғылардың жұмысын басқарудың арнайы
электрондық схемаларына беруден табылды.
21
Мұндай схемалардың бірнеше атаулары болды: алмасу каналдары,
енгізу-шығару процессорлары, перифериялық процессорлар, бірақ
соңғы кездері «сыртқы құрылғы контроллері» немесе «контроллер»
термині жиі қолданылады.
Контроллерді арнайы кіріктірілген алмасу бағдарламалары
бойынша қандай бір сыртқы құрылғының жұмысын басқаратын
мамандандырылған процессор деп көрсетуге болады. Мысалы
дискжетектің контроллері (иілгіш магнит дисктердегі тасымалдағыш)
қондырғының айқындалуын, ақпаратты оқу немесе жазуды
қамтамасыз етеді. Әрбір операцияның орындалу нəтижелері
контроллер жадысының ішкі регистрлеріне толтырылады жəне алдағы
уақытта CPU – орталық процессормен оқылуы мүмкін. Өз кезегінде
CPU контроллерге орындауға тапсырма береді. Тізбекті ақпарат
алмасу контроллер жетекшілігімен, CPU қатысуынсыз жүргізілуі
мүмкін.
Сыртқы
құрылғылардың
осындай
интеллектуалды
контроллерлерінің болуы үшінші жəне төртінші буындағы ЭЕМ-нің
айрықша белгісі болды. Интеллектуалды контроллерлері (К) бар
ЭЕМ-нің шиналық архитектурасы 2.2-суретте көрсетілген. ЭЕМ-ның
жеке функционалды түйіндері арасында байланыс үшін ортақ
магистраль қолданылады — шина, ол үш бөліктен тұрады: ол
бойынша ақпарат берілетін деректер шинасы; адрес шинасы, оған
деректер беріледі жəне басқару шиналары, ақпарат алмасу процесін
реттейді.
Компьютерлердің кейбір модельдерінде деректер жəне адрес
шиналары біріктірілген: шинаға алдымен адрес беріледі, содан соң
деректер. Сигналдар шина бойынша əрбір нақты сəтте шина қандай
мақсатта қолданылатынын анықтайды.
2.2 сурет. ЭЕМ шиналық архитектурасы
22
Достарыңызбен бөлісу: |
