Cандық машиналардың арифметикалық және логикалық негіздері. Есептеуіш техниканың даму тарихы, қазіргі заманғы компьютердің даму кезеңдері


Дәріс–4. Тақырыбы: ЭЕМ элементтері және түйіндері (узлы). Элементтер құрылымы мен қызметі. Орталық процессордың жалпы құрылымы



бет13/55
Дата13.04.2022
өлшемі3,99 Mb.
#139163
1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   ...   55
Байланысты:
комп арх лекц 1-15

Дәріс–4. Тақырыбы: ЭЕМ элементтері және түйіндері (узлы). Элементтер құрылымы мен қызметі. Орталық процессордың жалпы құрылымы.
Жоспар

Әдетте компьютер сипаттамасының басында, орталық процессордың типі мен жиілігі, оперативті жады сипаттамасы беріледі. Компьютердің бұл құрамдас бөліктері ең бастылары, өйткені бұлар компьютер жұмысының шапшаңдығын анықтайды. Компьютерге әлемдегі ең үлкен тұрғылықты дискіні, ең күшті бейнелік бейімдеуіш пен керемет дыбыстық жүйені орнатуға болады, бірақ процессор баяу, жады мардымсыз болса, осы байлықтың барлығы түкке де жарамай қалады.


Процессор немесе микропроцессор компьютердегі орталық мәліметтер құрылғысы болып табылады. (4.1.–сурет). Процессор микросхема ретінде ұсынылған және оперативті жадымен қатар аналық тақша орналасады. Процессорлар бағдарламалар жұмысына қажетті есептеулерді орындайды. Процессор неғұрлым шапшаң болса, компьютердің жұмыс істеу жылдамдығы соғұрлым жоғары болады.
Процессордың жылдамдығы мегагерцпен (МГц) немесе гигагерцпен (ГГц) өлшенетін оның ырғақтық жиілігімен анықталады.

4.1.–сурет. Процессор.

Компьютердің ең негізгі бөлігі оның “миы” деп есептеуге болатын орталық процессор (Central Processing Unit, CPU). Ол компьютерге қосылған құрылғылардан түсетін есептер мен мысалдарды “ойлайды” және қажетті программалардың көмегімен ол мәселелерді “шешеді”. Мысалы пернетақтадағы бір пернені басқанда экранға сәйкес таңба шығады. Осы кезде процессор басылған перненің мәнін жадыдағы арнаулы кестеден іздеп тауып, оның экранда кескінделу тәсілін анықтау арқылы сәйкес символды экранға шығарады. Тұрақты іске қосылып тұратын программалардың көмегімен процессор барлық құрылғылардың жұмысын осылай реттейді. (негізгі жады, монитор, принтер т.б.)


Процессор компьютерге қосылған барлық құрылғылармен чипсет арқылы “хабарласады”. Ешбір құрылғының процессорға тікелей қосылмайтындығын және чипсеттің көмегінсіз оған жете алмайтынын түсінеміз. Бұның 2 себебі бар.
Біріншіден, процессордың жылдамдығы кез келген құрылғының жылдамдығынан өте жоғары болады.
Екіншіден, құрылғылардағы қолданылатын сигналдардың деңгейі процессор сигналдарының деңгейінен өте қуатты жоғары болады. Осы жағдайларды үйлестіру электрондық чипсеттердің негізгі қызметі.
Орталық процессордың негізгі сипаттары мыналар:

  • тактілік жиілік;

  • разрядтылық;

  • адрестік кеңістік;

Тактілік жиілік компьютердің жылдамдығын сипаттайды. Процессордың жұмыс тәртібін (режимін) тактілік жиілік генератор деп аталатын микросхема анықтайды. Әр операцияның орындалуы үшін белгілі мөлшердегі такт саны қажет болады. Әрине, тактілік жиілік жоғары болған сайын процессор программаларды жылдам орындайды. Ал компьютердің жалпы жылдамдығы тактілік жиілікке тікелей тәуелді емес.
Процессордың разрядтылығы бірмезгілде өңделетін информациядағы бит санын көрсетеді. өйткені команда бір битке орындалмайды, 8, 16, 32 немесе 64 биттік топтарды өңдейді. Процессордың разрядтылығы үлкен болған сайын оның бір жұмыс тактісінде өңдейтін информацияның көлемі де үлкен болады, яғни оның жұмыс өнімділігі артады.
Процессордың адрестік кеңестігі оның жадыдағы қамтылатын көлемін анықтайды. Бұл параметр адрестік шинаның разрядтылығымен анықталады.
Компьютердің негізгі жады оперативті (жедел) және тұрақты еске сақтаушы құрылғылардан тұрады.
Процессордың параметрлері
Процессордың параметрлерін және құрылғыларын сипаттауда жиі шатасып жатамыз. Процессордың негізгі мінездемелерінің ішінен мәліметтер шинасының разрядтылығы мен адрестер шинасының және процессордың жылдамдығын қарастырайық.
Процессор разрядтылығы және жылдамдығы деп аталатын негізгі параметрлермен сипатталады. Процессордың жылдамдығы тіпті қарапайым параметр. Жылдамдық МГц пен өлшенеді; 1МГц 1 секундта жасалатын миллион тактіге тең. Жылдамдықтың жоғары болуы процессор үшін жақсы қасиет. Процессордың разрядтылығы – күрделі параметр. Процессордың мына негізгі үш құрылғыларының маңызды қасиеті оның разрядтылығы:

  • мәліметтерді енгізу және шығару шинасы;

  • ішкі регистрлар;

  • жады адресінің шинасы

Мәліметтер шинасы
Процессор шинасы туралы сөз болғанда бұл мәліметтерді жіберетін және қабылдайтын байланыстардың жиынтығы түрінде болатын мәліметтер шинасы екендігі есте болуы керек. Мәліметтер шинасына бір уақытта түсетін сигналдардың көптігі оның жылдамдығын арттырады. Мәліметтер шинасының разрядтылығын автомагистральдағы жүру жолақтарының санымен салыстыруға болады; жүру жолақтарының санының көбеюі трассамен өтетін машиналардың ағынын көбейтеді, ал разрядтылық өнімділікті көбейтуге мүмкіндік береді.
Компьютердегі мәліметтер бірдей аралық уақыттарында цифрлар түрінде жіберіледі. Белгілі уақыт аралығында бірлік мәлімет битін жіберу үшін жоғары деңгейлі кернеулі сигнал жіберіледі (5 В шамасында), ал нөлдік мәлімет битін тасымалдау үшін төменгі деңгейлі кернеулі сигнал жіберіледі (0 В шамасында).
Байланыстар сымдары көп болған сайын бір мезгілде көп биттер жіберіледі.
Қазіргі заманғы Pentium типті процессорлардың мәліметтер шинасы 64 разрядты. Бұл Pentium, Athlon және тіпті Itanium процессорлары жүйелік жадыға бір мезгілде 64 бит мәліметті жібере алады (қабылдай алады).
Тағы да шинаны автомобильдер өтіп жатқан автомагистраль деп ойлап көрейік. Егер автомагистральдың әр бағыттағы жүру жолағы біреу-ақ болатын болса, онда онымен бір бағытта бір мезгілде бір ғана көлік өте алады. Жолдың көлік өткізу қабілетін арттыру үшін мысалы екі есеге әр бағытқа тағы да бір жүру жолағын қосу керек болған болар еді. Осы сияқты сегіз разрядты микросхеманы бір жолақты автомагистральмен салыстырсақ, 32 разрядты мәліметтер шинасын 8 жүру жолағы бар автомагистральмен салыстыруға болады.
Адрестер шинасы
Адрестер шинасы дегеніміз жадының ұяшықтарының адрестеріне жалғасатын сымдардың жиынтығы. Мәліметтер шинасындағыдай мұнда да әр сыммен сәйкес адреске бір бит жіберіледі. Сымдардың санын көбейту адрес ретін ұяшықтардың санын көбейтеді. Адрестік шинаның разрядтылығы процессормен адрестелетін жадының көлемін көрсетеді.
Егер мәліметтер шинасын автострадамен салыстырғанда оның разрядтылығын жүру жолақтарының санымен сәйкестеген болсақ, енді адрестер шинасын үйлер мен көшелердің нөмірлерімен және аттарымен салыстыруға болады. Адрестер шинасындағы сымдар саны үй нөміріндегі цифрмен сәйкес болады.
Компьютердің оперативті жадысы мәліметтерді қысқаша мерзімге сақтау үшін қызмет етеді.( 4.2.–сурет).

4.2.–сурет. Оперативті жады
Оперативті жады ішкі жады болып саналады да, сыртқы жадыға мысал бола алатын тұрғылықты диск немесе ықшам дискіде ерекшеленеді. Тіпті компьютер өшірілгеннен кейін де ақпарат сыртқы жадыда сақталады.
Оперативті жад (ОЖҚ) – процессор жұмыс істеп тұрған кезде пайдаланылатын барлық бағдарламалар мен деректерді cақтауға арналған негізгі жад. Оперативті жадты осы бағдарламалар мен деректерді сақтау үшін қолданылатын ұяшықтардың жиынтығы десе де болады. Компьютер жұмыс жасап тұрған кезде процессор өзіне қажетті деректерді осы ұяшықтардан алып отырады. Оперативті жадта деректерді сақтау үшін оны үздіксіз электрмен қоректендіріп отыру керек. Компьютерді ажыратқанда – оперативті жадтағының бәрі өшеді, ал компьютерді қосқанда – барлық бағдарламалар мен деректерді процессордың өңдеуі үшін оперативті жадқа қайта жүктейді. Қазіргі операциялық жүйелер бірнеше бағдарламаларды қатар орындауға мүмкіндік береді және әрбір бағдарлама (немесе деректер файлы) жадтың өзіне бөлініп, арнайы бөлігіне жүктеледі. Оперативті жадтың көлемі неғұрлым үлкен болса, соғұрлым көп бағдарламаны қатар орындауға болады. Компьютер жұмыс жасап тұрған кезде қолданылатын барлық деректер мен командаларды оперативті жадты қолданбай-ақ неге қатқыл дискінің өзінде сақтамасқа деген сұрақ тууы мүмкін. Бұл мүмкін емес, өйткені процессор қатқыл дискінің жадымен салыстырғанда оперативті жадтың ұяшықтарымен мыңдаған есе жылдам байланысады.


ОЗУ – МП алынбас бөлігі болып саналады. Ол әртүрлі жүйелерде қолданылады.
ОЗУ 2 бөлікке бөлінеді:

  1. Статикалық

  2. Динамикалық

Статистикалық ОЗУ-да есте сақтау ақпараты тригерде жұмыс істейді, ал динамикалық конденсатордың көлемінде 0,5 ПФ ретінде жұмыс істейді. Ақпаратты сақтау ұзақтығы статистикалық ОЗУ-да шексіз, ал динамикалық ОЗУ-да конденсатордың өзін разрядтау уақытына дейін.


Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   ...   55




©engime.org 2022
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет