Фон Нейман сәулеті

Сұрақ: "Джоконда" және ЭЕМ көрнісін не байланыстырады?

Жауап: Он тісті дөңгелектерге негізделген онүш разрядтық қосылатын ондық бөлшектеу құрылғысының әлемдегі алғашқы эскизі Леонардо да Винчиге (1452 - 1519) қатынасты

Осы суреттерге сәйкес, IBM бүгінгі күнге дейін жарнамалық мақсатта тиімді машинаны жасақтаған.

1822 жылы Англияның Чарльз Бэббиджі есеп айырысу құрылғысын құрды, оны ол айырмашылық машинасы деп атады. Бұл машинаға карталар турінде ақпараттар енгізілді. Бұл машинада бірқатар математикалық операцияларды орындау үшін тістермен жабдықталған цифрлы дөңгелектер қолданылды. Он жыл өткеннен кейін, Бэббидж басқа есептеу құрылғысын ойлап тапты, ол әлдеқайда күрделі болды, оны аналитикалық машинаны деп атады.

азіргі заманғы компьютерлер әдетте компьютерлік архитектура деп аталатын бірдей ішкі ұйымға ие. Кез-келген компьютер - ақпаратты өңдеудің автоматтандырылған құрылғысы, олардың барлығы электрлік сигналдарды өңдеу үшін электронды схемалар негізінде жасалған. Олардың жұмыс принципі физика, математика және логика заңдарына негізделген.

Сыртқы архитектура мен ішкі архитектураны ажыратамыз.

Сыртқы архитектура машинаны өз мақсаттары үшін кім қолданатындығын көреді.

Ішкі архитектура - машинаның құрамында жинақтау, өңдеу және ақпаратты беру негізіндегі машина тұрады.

Ең заманауи және бұрыннан дамыған компьютерлердің негізі 40-шы жылдардың екінші жартысында компьютерлік архитектураның іргелі қағидаларын бірінші болып анықтаған Американдық ғалым (1903-1957) Джон фон Нейманның есімінің фон Нейман принципі жатады.

Сабақтың мақсаты:

10.1.1.2 басқару құрылғысының (БҚ), арифметика-логикалық құрылғының (AЛҚ) және жад регистрінің процессордың бір бөлігі ретінде функциясын сипаттау.

Жетістік критерийлері:

1946 жылы Д. фон Нейман, Г. Голдстайн және А. Беркс олардың бірлескен мақаласында компьютерлердің құрылысы мен жұмыс істеуінің жаңа қағидаларын келтірді. 
Кейіннен осы принциптердің негізінде компьютерлердің алғашқы екі ұрпағы шығарылды. Кейінгі ұрпақтарда кейбір өзгерістер болды, бірақ бүгінгі күнге дейін Фон Нейман принциптері әлі күнге дейін өзекті.

Ондық сандар жүйесі бойынша артықшылығы - бұл құрылғылар өте қарапайым болуы мүмкін, ал екілік сандар жүйесіндегі арифметикалық және логикалық операциялар да қарапайым.

Компьютерлік жұмыс тізбектелген жиынтығынан тұратын бағдарламамен басқарылады. Командалар бір-біріне қарай жалғасып орындалады. Сақталған бағдарламамен машина жасау - бүгін біз бағдарламалау деп аталатын нәрселердің басталуы.

3. Компьютерлік жады деректерді сақтау ғана емес, сонымен қатар бағдарламаларды да сақтайды..

Сонымен қатар, бағдарлама нұсқаулары мен деректер екілік сандар жүйесінде кодталған, яғни. олардың жазу әдісі бірдей. Сондықтан, белгілі бір жағдайларда, деректерге ұқсас бағдарлама нұсқауларына да, сондай әрекеттерді орындауға болады.

Командалар дәйекті түрде орындалатынына қарамастан, бағдарламалардың кодтың кез келген бөлігіне ауысу үшін пайдалануға болады.

Кез-келген уақытта кез-келген жад ұяшығына оның мекен-жайына қол жеткізуге болады. Бұл принцип бағдарламалаудағы айнымалыларды пайдалану мүмкіндігін ашты.

Есте сақтау: Ақпаратты компьютерде сақтаудың негізгі қағидасы - кез келген ақпарат «0» және «1» сәйкес келетін сигналдардың 2 түрі (магниттелген және магниттелмеген) қатарына кодталған дегенді білдіреді.  Компьютер ақпаратының негізгі сақтаушы - бұл есте сақтау жады.

Ұзақ мерзімді жады ұзақ уақыт бойы ақпаратты сақтау үшін пайдаланылады. Компьютер ақпаратын өшіргеннен кейін ұзақ мерзімді жадта өшірілмейді. Ақпаратты ұзақ уақыт сақтау үшін магниттік медиа (қатты дискілер, дискеттер, оптикалық дискілер және т.б.) пайдаланылды.

Жад көлемі - операциялық және ұзақ мерзімді есте сақтаудың ең маңызды сипаттамасы, операциялық немесе ұзақ мерзімді жадында сақтауға болатын ақпараттың максималды көлемін анықтайды. Жад бірізді нөмірленетін ұяшықтардан тұрады. Бұл ұяшықтардың саны компьютердің жады сыйымдылығы деп аталады. Қазіргі компьютерлерде бір ұяшықта 1 байт ақпарат бар. Ұяшықтың нөмірі 16 біріктірілген және нөлдермен кодталады. Ұяшық нөмірі мекен-жайы деп аталады.

Қазіргі заманғы компьютерлердің архитектурасы магистральдық-модульдік принципке негізделген. Бұл принцип пайдаланушыға қажет компьютердің конфигурациясын аяқтауға және қажет болған жағдайда оны жаңартуға мүмкіндік береді.

Жүйенің модульдік ұйымы ақпарат алмасудың негізгі қағидасына негізделген. Жүйелік шина - бұл компьютерлік құрылғыларды бір-бірімен байланыстыратын және орталық процессор мен перифериялық құрылғылар арасындағы сигналдарды тарататын электр желілерінің жиынтығы. Барлық компьютерлік модульдерді қосатын 3 шина (көп сымды байланыс желілері) арасында жеке компьютерлік құрылғылар арасында ақпарат алмасылады. Процессор арифметикалық және логикалық операцияларды орындайды, жадымен әрекеттеседі, перифериялық құрылғыларды басқарады және үйлестіреді. Физикалық деңгейде бөлек компьютерлік модульді қосу үшін контроллер, бағдарламалық жасақтама деңгейінде - драйвер атты жүргізушілердің көмегімен қамтамасыз етіледі. Контроллер процессордан сигналды қабылдап, оны тиісті құрылғы сигналды қабылдап, осы сигналға дұрыс жауап беруі үшін шифрлайды. Процессор құрылғы реакциясына жауап бермейді, бірақ тек контроллер жауапты болады, сондықтан компьютердің сыртқы құрылғылары ауыстырылады. Деректер шинасының биттік ені процессордың биттік енімен анықталады; процессор бір сағат ішінде өңдейтін екілік сандардың саны.
Деректер шинасы туралы деректер процессордан кез келген құрылғыға жылжи алады. Деректерді беру шиналарын пайдалану үрдісінің негізгі режимдері мыналарды қамтиды: жазу құрылғысы, кіріс құрылғылардан деректерді оқу, RAM-дан деректерді беру құрылғысына шығару.

Процессор - компьютердің орталық құрылғысы; бағдарламаның жадыдағы командаларын орындайды және мекен-жай, деректер және басқару шинасы арқылы сыртқы құрылғылармен «байланысады»; Процессордың алгоритмі - жадыдағы командаларды кезекті түрде оқып шығу және оларды орындау.

Процессордың процессорлық командаларының төрт сатысы бар: 1. Келесі команданың командалары бойынша іріктеу.
2. Осы команданы оқыңыз және орындаңыз.
3. Команданың санауышын 1-ге арту.
4. Келесі команданы оқыңыз.

Команданың санауышы - орындалатын келесі команданың мекен-жайы сақталатын орын.

Процессор келесі құрылғыларды қамтиды:
Басқару құрылғысы (БҚ),
Арифметика-логикалық құрылғы (АЛҚ),
Процессор жадысының регистрі.

Басқару құрылғысы (БҚ) - берілген бағдарлама үшін компьютердегі барлық құрылғылардың жұмысын бақылайды.
ол келесі бағдарлама командасын жадтан және операцияға қатысқан барлық нөмірлерді атайды;
оларды арифметика-логикалық құрылғыға (АЛҚ) жібереді және нәтижені жадқа жібереді.

2. АЛҚ - деректер өңдеуге арналған арифметикалық логикалық құрылғы. Сандар мен командаларға қажетті арифметикалық және логикалық операцияларды орындайды. Бастапқы деректерді алғаннан кейін және қажетті операцияларды орындағаннан кейін АЛҚ аралық немесе қорытынды нәтиже береді, ал компьютер оны жадқа жібереді.

3. Регистрлер - процессордың ішкі жадысы. Регистрлердің әрқайсысы процессор есептерді орындайтын және аралық нәтижелерді сақтайтын қандай да бір жоба ретінде қызмет етеді. Әрбір тіркелімнің нақты мақсаты бар. Командалық есепшоттың (SC) тізілімі компьютердің сол жад ұяшығының мекенжайын орналастыру үшін пайдаланылады, бағдарламаның келесі орындалатын команда компьютерде сақталады. Бұл команда орындау уақытында командалық тіркелімде (RC) орналастырылады. Бастапқы деректер мен командалардың орындалуының нәтижелері орналастырылған тіркелімдер бар. Нәтижені тіркеуден RAM ұяшығына көшіруге болады.

Процессор электр сигналдарын пайдаланатын процессордың жұмысын бақылайтын басқарушы құрылғыдан, деректер бойынша операцияларды жүзеге асыратын арифметика-логикалық құрылғыдан және осы деректерді уақытша сақтауға арналған регистрдан және олардан жасалған операциялардың нәтижелерінен тұрады. Деректерді процессор RAM-дан оқиды. Сондай-ақ, ол осы деректер бойынша әрекеттің нәтижесін жібереді. 4-ші буындағы компьютерлерде микропроцессор орталық процессордың функцияларын орындайды. Микропроцессордың командасын орындау арифметикалық операцияларды, логикалық операцияларды, бақылауды (шартты немесе шартсыз) ауыстыруды, бір жад орнынан екіншісіне көшуді, түрлі компьютерлік құрылғылар арасындағы өзара әрекеттестікті үйлестіруді қамтиды. Процессорлар такттық жиілікте (процессор секундына өңдейтін машина операцияларының саны), сандық сыйымдылықпен (бір мезгілде өңделген биттердің саны) сипатталады.

Рефлексия

- мен үйренгендерімді білдім
- не түсініксіз қалды
- жұмыс істеу үшін не қажет