Электрондық есептеу машиналарының арифметикалық-логикалық негіздері мен архитектурасы

 МАЗМҰНЫ КІРІСПЕ І. САНДЫҚ МАШИНАЛАРДЫҢ АРИФМЕТИКАЛЫҚ ЖӘНЕ ЛОГИКАЛЫҚ НЕГІЗДЕРІ 1.1. Есептеуіш техниканың даму тарихы, қазіргі заманғы компьютерлердің даму 1.2. Санау жүйесі, сандарды бір санау жүйесінен екінші санау 1.3. Ақпаратты кодтау тәсілдері, компьютерде ақпараттың берілуі. Негізгі логикалық ІІ. ЭЕМ ЭЛЕМЕНТТЕРІ ЖӘНЕ ТҮЙІНДЕРІ 2.1 Элементтер құрылымы және қызметі. Орталық процессордың жалпы құрылымы. 2.2. Жады құрылымы және оны ұйымдастыру. Жады элеметтері, олардың 2.3.Үзіліс жүйесі. Үзіліс жүйесінің қолданылуы, жұмыс жасау принципі және 2.4. Интерфейс қолданылуы және мүмкіндіктері, компьютердің негізгі интерфейсі. ІІІ. ПЕРИФЕРИЯЛЫҚ ҚҰРАЛДАРЫ 3.1 Перифериялық құралдарының техникалық мүмкіндіктері, құрылымы, қолданылуы. Перифериялық құралдар. 3.3. Ақпаратты бейнелеу құралдары. 3.2. Ақпаратты енгізу құралдары. ҚОРЫТЫНДЫ ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ Кіріспе Қазіргі кезеңде дербес компьютердің ғылымда, техникада, экономикада тіпті өндірістің І. САНДЫҚ МАШИНАЛАРДЫҢ АРИФМЕТИКАЛЫҚ ЖӘНЕ ЛОГИКАЛЫҚ НЕГІЗДЕРІ 1.1 Есептеуіш техниканың даму тарихы, қазіргі заманғы компьютерлердің даму Көпшілік мақұлдаған топтастыруды қолданып, есептеуіш техниканың дамуын келесі кезеңдерге 1. Қол – б.э. дейінгі елуінші мыңжылдықдан бастап; 2. Механикалық – XVII ғасырдың ортасынан бастап; 3. Электромеханикалық – XIX ғасырдың 90-шы жылдарынан бастап; 4. Электрондық – XX ғасырдың 40-шы жылдарынан бастап. Адам баласы есептеу үшін саусақтарын қолданудан бастап көптеген есептеу Есептеу техникасы мен электрондық есептеу машиналарының даму тарихы мен Адамның қызметінсіз есептеу жұмысын автоматты түрде орындайтын тетікті алғашқылардың 1963 жылы Москвада Ю. Б. Базилевскийдің басшылық етуімен "Стрела" а) бұрынғы схемаларға қарағанда үлкен интегралдық схеманың жұмыс атқару ә) пайдаланылатын электр қуаты да бірнеше есе аз ; б) блоктардың бағасы алғашқы буындардағы машиналар блоктарына қарағанда бірнеше Машинаның сыртқы ауқымының кішіреюі, ЭВМ құрылғыларының құнының арзандауы - 1.2. Санау жүйесі, сандарды бір санау жүйесінен екінші санау ЭЕМ-нің жұмыс істеу тәсілдерін, оның берілген информацияны қалай ұғатындығын Позициялық сандық жүйеде цифрдың мағынасы оның орналасқан позициясына байланысты 9 – бірлік (ең кіші сан) 4 – ондық 7 – жүздік 2 – мыңдық (ең үлкен сан) 2749 = 2*1000+7*100+4*10+9= 2*103+7*102+4*101+9*100 Позициялық емес сандар жүйесінде цифрдың тұрған орнын өзгертпейді. Мысалы, Рим таңбалары: І=1, V=5, X=10, L=50, C=100, D=500, M=1000 Рим жүйелері: 1) қосу XV=10+5=15, XXXIII=10+10+10+1+1=32, LX=50+10=60 2) азайту IX=10-1=9, XL=50-10=40, XC=100-10=90 Позициялық сандық жүйеде кез-келген негізге мынадай қағида сәйкес келеді: Nq = knqn + kn-1qn-1 + … + k1q1 Мұндағы Nq – q – сандық жүйеде тұрған q – жүйенің негізі n - pазрядтың нөмірі kn - қарастырылып отырған разрядтың бірлік саныңа тең коэффициент Мысалы, 35,72 – саны үшін бұл коэффициент осы санның 35,72(10) = 3*101+5*100+7*10-1+2*10-2 немес 6745(10) = 6*103+7*102+4*101+5*100 ЭЕМ-де тек позициялық сандық жүйе ғана қолданылады, өйткені бұл Екілік сандық жүйенің негізін алғаш рет 1850 жылы ағылшын 100100 екілік санын мынадай түрде жазуға болады: 100100(2)= 1*25+0*24+0*23+1*22+0*21+0*20 = 32+4=36 Ақпаратты екілік жүйеге аудару Әрбір ақпаратты неше түрлі әдістер жолымен бір жерден басқа Берілген кестедегі 00100000 кодына бос орын-шамасы бір символға тең 1.3. Ақпаратты кодтау тәсілдері, компьютерде ақпараттың берілуі. Негізгі логикалық Қазіргі кезде ЭЕМ-дерінде ақпаратты қабылдайтын, өңдейтін мыңдаған логикалық элементтер II - ші логикалық функция - ЖӘНЕ (и, and). III-ші логикалық элемент - НЕМЕСЕ (или,OR). НЕМЕСЕ элементі дизъюкцияны ІІ. ЭЕМ ЭЛЕМЕНТТЕРІ ЖӘНЕ ТҮЙІНДЕРІ 2.1 Элементтер құрылымы және қызметі. Орталық процессордың жалпы құрылымы. ЭЕМ негізгі екі қызмет атқарады: •Ақпаратты өңдеу және сақтау; •Сыртқы объекттермен ақпарат алмасу. Бұл қызметтер ЭЕМ-нің екі компоненті арқылы орындалады: бағдарламалық қамтамасыз Аппараттық қамтамасыз ету келесі бөліктерден тұрады: •Жүйелік блок; •Ақпаратты енгізу құрылғылары (пернетақта); •Ақпаратты шығару құрылғылары (монитор). Жүйелік блок, пернетақта және монитор дербес компьютерді құрайды. Сурет 2.1 – Дербес компьютер құрылысы Жүйелік блок - компьютердің ең негізгі құрылғысы болып табылады. - Компьютердің жұмысын басқаратын электрондық схема (микропроцессор, тұрақты сақтау - Ток көзі; - Дискіжетек, СD-ROM; - Қатты диск және Жүйелік блоктың типіне қарай қолданылатын жүйелік платаның пішімі мен Жұмыс жасау орнына байланысты жүйелік блокты екіге бөледі: тігіннен Сурет 2.2 - Жүйелік блоктың сыртқы құрылысы Сурет -2.3. Жүйелік блоктың артқы жағы Процессор – компьютердің ең басты бөлігі. Ол- компьютердің - Бұл құрылғы командаларды таниды, оларды орындайды және өз жұмысының  Жүйелік процессор  жад (жедел жад)  қатқыл диск  CD-ROM, CD-R немесе DVR-ROM жинақтауышы  Бейнеадаптер Сурет 2.4 - Процессорлардың сыртқы көрінісі 2.2. Жады құрылымы және оны ұйымдастыру. Жады элеметтері, олардың Жедел жад. Жүйелік жад көбінесе жедел жад немесе ерікті Қазіргі компьютерде жад модульдері екі: (SIMM Single Inline Memory Файлдармен орындалатын күрделі айла-шарғыны операциялық жүйенің функционалды бөлігі болып Kомпьютердің жадысының архитектурасы. Қазіргі компьютерлердің жадысының иерархиясы бірнеше деңгейлерге құрылады, соның ішінде Өнімділікті көтеру жады иерархиясының пайда болуының ең басты себебі (Кэш жадының блогының адресі) =(негізгі жадының блогының адресі) mod Егер негізгі жадының кейбір блоктары кэш - жадының кез (Кэш жадының көптіктің адресі) =(негізгі жадының блогының адресі) mod Әрмен қарай блок берілген көптіктің кез келген орнында орналаса Кэш-жадыдағы әр блоктың, негізгі жадыдағы қандай блок кэш-жадыдағы берілген Бірақта жазу операциясын орындау кезінде жағдай түбімен өзгереді. Процессордың Кірудің орташа уақыты = тию кезінде жүгіну уақыты + Бұл формула кэш-жадының жұмыс жақсартудың жолдардың көрнекі түрде көрсетеді: 2.3.Үзіліс жүйесі. Үзіліс жүйесінің қолданылуы, жұмыс жасау принципі және BIOS (Basic Input/Output System) – ТЕҚ –на (ПЗУ) енгізілген Енгізу/шығару шинасы AGP шинасы. Дербес компьютердің (PC) шинасы өздеріне Сурет 2.5 - PCI мен AGP схемасы PC жасаушылыр жүйелік жадыны текстуралар мен z-буфер жөніндегі ақпараттар 2.4. Интерфейс қолданылуы және мүмкіндіктері, компьютердің негізгі интерфейсі. Дербес компьютерлердің атақты шиналарының бірі болып - IBM PC EISA (Enhanced ISA - кеңейтілген ISA) – функционалды және VLВ (VESA Local Bus - VESA стандартының локальды шинасы РCI (Peripheral Component Interconnect – сыртқы компоненттерді байланытыру) – USB шинасы USB шинасы компьютер (құрылғының орталық процессоры) мен Сурет 2.6 - Дербес компьютердің құрылымдық схемасы ІІІ. ПЕРИФЕРИЯЛЫҚ ҚҰРАЛДАРЫ 3.1 Перифериялық құралдарының техникалық мүмкіндіктері, құрылымы, қолданылуы. Перифериялық құралдар. Перифериялық құрылғылар деп олардың көмегімен ақпарат компьютерге енгізілетін немесе Сыртқы құрылғылар. Бұл кез-келген есептеу кешенінің маңызды құрауыш бөлігі. сыртқы жадтайтын (есте сақтаушы) құрылғылар немесе ДК-нің сыртқы жады; Пайдаланушының диалогтік құралдары; Ақпарат енгізу құрылғылары; Байланыс және телекоммуникация құралдары; Пайдаланушының диалогтік құралдарының құрамына бейнемониторлар (монитор) – ДК-ге енгізілетін Ақпарат енгізу құрылғыларына төмендегілер жатады: пернетақта – сандық, мәтіндік және басқарушы ақпараттарды ДК-ге қолмен графикалық планшеттер (диджитайзерлер) – графикалық ақпаратты, кескіндерді арнайы нұсқағышты Сканер – қағаздағы кескінді (жазуды, суретті) түсіріп, монитор экранына Сурет 3.1 - Сканерлердің түрлері Сканер кескінді машина кодына ауыстырып, компьютердің жадына жазады. Сканердің манипуляторлар (нұсқау құрылғылары): джойстик (терте), тышқан, трекбол (жиек құрсаудағы Тышқан қорабының ішінде ауыр резеңкемен қапталған металдан жасалған ауыр Сурет 3.2 - Тышқанның түрлері Тышқанның оң және сол жақ батырмасын тез басуды шерту - Трекболдардың тышқантан айырмашылығы, ол тұрақты түрде орналастырылады және - Пенамус шарикті автоқаламға ұқсас, оның ұшындағы жазу - Инфрақызыл тышқантың әдеттегі тышқантан айырмашылығы – оның Терте деген компьютерлік ойындарда экрандағы жылжитын объектілерді басқаруға арналған Байланыс және телекоммуникация құрылғылары. ДК-ні байланыс арналарына, басқа ЭЕМ-дерге және есептеу желілеріне қосуға Модем. Жеке компьютерлер бір-бірімен телефондық желі арқылы жалғанады. Компьютерді Сурет 3.3 - Модем түрлері Мультимедиа құралдары, бұл – адамға әртүрлі, өзі үшін табиғи Қосымша құрылғылар. Жүйелік шинаға және ДК-нің микропроцессорына микропроцессордың функционалдық Жадқа тікелей қатынау контроллері микропроцессорды магниттік дискілердегі жинақтауыштарды тікелей 3.2. Ақпаратты енгізу құралдары. Пернетақта және графикалық манипулятор. Қолданылуы, ДЭЕМ пернелік тақтасы немесе пернелігі, кез келген ЭЕМ пернелігі Сурет 3.4 - Ақпаратты енгізу құрылғысы пернетақта PC тәріздес ДЭЕМ пернелігі стандартты пернелер жиынтығынан тұрады, олар - алфавиттік-цифрлық және таңбалық пернелер: латын әріптері және олармен - функционалдық пернелер: F1 - F12; - әртүрлі қызмет - түзету үшін қолданылатын басқару пернелері: Insert, Delete, Home,End, 3.3. Ақпаратты бейнелеу құралдары. Видеомонитор. Құрылымы, жұмыс істеу принципі, Монитор дегеніміз - Дербес электрондық есептеуіш машинаға (ДЭЕМ) міндетті Сурет 3.5 - Ақпаратты бейнелеу құрылғысы монитор түрлері Дисплейді адамға информация беріп отыратын компьютердің тілі деп қарауға ҚМДЖ. Қолданылуы, жұмыс істеу принципі, техникалық мінездемесі. Магнитті дискілер иілгіш және қатты болып бөлінеді. Иілгіш магнитті Сурет 3.6 - Қақпағы ашылған қатқыл дискінің сыртқы Сурет 3.7 - Қатқыл дискінің құрылғыларының схемасы Қатты магниттік дискі немесе винчестер, компьютермен жұмыс істегенде пайдаланатын Принтер. Қолданылуы, жұмыс істеу принципі, техникалық мінездемесі. Принтер ақпаратты қағазға басып шығаратын құрылғы. Ол дисплейге не Сия бүріккіш (струйный) принтердің матрицалық принтерден айырмашылығы – тек Сурет 3.8 - Сия бүріккіш (струйный) принтерлер түрлері Матрицалық (инелі) принтер - басу сапасы және конструкциясы бойынша Сурет 3.9 - Матрицалық принтер Лазерлік принтердің басу сапасы мен жылдамдығы өте жоғары. Басу Сурет 3.10 - Лазерлік принтерлер түрлері CD-ROM ақпаратты енгізу құрылғысы. Қолданылуы, жұмыс істеу принципі, техникалық СD- ROM ( Compact Disk Read Only Memory) – Сурет 3.11 - CD-ROM ақпаратты енгізу құрылғысы ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 1. Песков С.А., Кузин А.В. «Архитектура ЭВМ» М., Форум 2. Тынымбаев СТ. Вычислительные машины, системы, комплексы и сети. 3. Жапарова Г.Ә. «Информатика негіздері» Оқу құралы. – Алматы: 4. Симонович С, Евсеев Г, Алексеев А. «Общая информатика» 5. Камардинов О. «Информатика» Оқу құралы. – Алматы: «Ғылым» 6. Андердал Б. «Самоучитель WINDOWS 98» Изд. 2-е Питер 7. Блэк Ю. Сети ЭВМ: Протоколы, стандарты, интерфейсы. -М: 8. Ларионов A.M., Майоров С.А., Новиков Г.И. Вычислительные комплексы, 9. Новиков Ю.В., Карпенко Д.Г. Аппаратура локальных сетей. Функции, 10. Олифер Н.В., Олифер В.Б. Компьютерные сети. Принципы, технологии, 11. Пятибратов А.П., Гудыно Л.П., Кириченко А.А. Вычислительные системы, 12. Сарыпбеков Ж.С., Трумов А.Ч., Курманов Б.К. Модели и 13. СуперЭВМ. Аппаратная и программная организация. Под ред. С.Ферибаха. 14. Тимоти Паркер. TCP/IP. Освой самостоятельно. - М.: БИНОМ, Даму жолы 1945 1834 1801 1942 1617 3000 жыл бұрын Санаудың басталуы Саусақтармен Арнайы жазық бетте сүйектер мен Непер таяқшасы Сынағыш дөңгелек Перфокарта лар Машинада «Міндеттеме» бөлу Тригтер типті электоронды кесте Алғашқы құралдар Алғашқы аспаптар Алғашқы машиналар Алғашқы басқару принципі Алғашқы санау автомат тары ЭЕМ-ң жобасының басталуы Алғашқы қолданғандар «ЭНИАК» Бэббидж машинасы, Г.Цузе машинасы «Марк – 1» Холлерит машинасы, табулятор перфорацион ды құрылғы Паскаль, Лейбниц машиналары, Чебышев, Однер арифмо метірлері Непер таяқшасы, Кумер санақшысы, Логарф сызғышы, Тангенстік механизм Абақ санақ таяқшасы мех.санақшы лар, өз-өзіндік санақшылар Тастар, түйіндер, сүйектер, бұршақтар, әр түрлі дөңгелек темірлер келешегі 2000 1985-1990 1970 1965 1950 1950 Биологиялық машиналар Жарықтану машиналары Өте үлкен интегралды схемалы Үлкен интегралды схемалы Интегралды схемалы (ИС) Жартылай өткізгіштікті (Диодтар) Радиолампалы Идеялар Ең жаңа техника Бесінші буын Төртінші буын Үшінші буын Екінші буын Бірінші буын Белоктық Лазерлық Ақыл – ой (интелектуальный) машиналары Супер ЭЕМ ЕС ЭЕМ (Ряд – 3) 1036, Эльбрус 2 және т.б. БЭСМ – 1 ЕС ЭВМ (Ряд – 1) 1020, 1010 (Ряд – 2) 1035, БЭСМ – 4 М – 220 Урал – 11 Раздан – 2 Минск – 1 Найри - 1 МЭСМ – 1, 2, 3, 3М Урал – 1 23М – 2, 23 Раздан – 1, Минск - 1