Компьютерийн технологийн зорилго юу вэ. Компьютерийн технологийн хөгжлийн түүх. Компьютерийн ангилал. Тооцооллын системийн бүтэц. Техник хангамж, програм хангамж. Үйлчилгээний болон хэрэглээний програм хангамжийн ангилал. Үе шатаар

3. Тооцоолох 1

3.1 Компьютерийн технологийн хөгжлийн түүх 1

3.2 Компьютерийн ангиллын аргууд 3

3.3 Компьютерийн бусад ангилал 5

3.4 Найрлага тооцоолох систем 7

3.4.1 Техник хангамж 7

3.4.2 Програм хангамж 7

3.5 Хэрэглээний ангилал програм хангамжийн хэрэгслүүд 9

3.6 Хэрэглээний програм хангамжийн ангилал 12

3.7 Тооцооллын системийн мэдээлэл, математик дэмжлэгийн тухай ойлголт 13

3.8 Товч танилцуулга 13

  1. Компьютерийн инженер

    1. Компьютерийн технологийн хөгжлийн түүх

Тооцооллын систем, компьютер

Ажлыг механикжуулах, автоматжуулах арга хэрэгсэл, аргыг хайж олох нь техникийн хичээлийн үндсэн зорилтуудын нэг юм. Өгөгдөлтэй ажиллах автоматжуулалт нь бусад төрлийн ажлын автоматжуулалтаас өөрийн онцлог шинж чанартай бөгөөд ялгаатай байдаг. Энэ ангиллын ажилд тусгай төрлийн төхөөрөмжийг ашигладаг бөгөөд тэдгээрийн ихэнх нь электрон төхөөрөмж юм. Автомат буюу автоматжуулсан өгөгдөл боловсруулахад зориулагдсан төхөөрөмжүүдийн багцыг нэрлэдэг компьютерийн технологи,Нэг ажлын талбарт үйлчлэхэд зориулагдсан харилцан үйлчлэгч төхөөрөмж, програмын тодорхой багцыг нэрлэдэг тооцоолох систем.Ихэнх тооцооллын системийн зүрх нь компьютер.

Компьютер нь өгөгдөл үүсгэх, хадгалах, боловсруулах, тээвэрлэх үйл явцыг автоматжуулах зориулалттай электрон төхөөрөмж юм.

Компьютерийн ажиллах зарчим

Компьютерийг төхөөрөмж гэж тодорхойлохдоо бид нэг онцлог шинж чанарыг тодорхойлсон. цахим.Гэсэн хэдий ч автомат тооцоог электрон төхөөрөмжөөр үргэлж хийдэггүй байв. Тооцооллыг автоматаар гүйцэтгэх чадвартай механик төхөөрөмж.

Компьютерийн технологийн эхэн үеийн түүхэнд дүн шинжилгээ хийхдээ гадаадын зарим судлаачид механик тоолох төхөөрөмжийг компьютерийн эртний өмнөх үе гэж нэрлэдэг. абакус."Абакусаас" гэсэн хандлага нь арга зүйн гүн алдааг харуулж байна, учир нь абакус нь автоматаар тооцоо хийх шинж чанартай байдаггүй бөгөөд компьютерийн хувьд энэ нь шийдвэрлэх ач холбогдолтой юм.

Абакус бол хамгийн эртний тооцоологч механик төхөөрөмж бөгөөд анх тоонуудыг илэрхийлсэн чулуунуудыг байрлуулсан ховилтой шавар хавтан юм. Абакусын дүр төрхийг МЭӨ 4-р мянганы үетэй холбодог. д. Гарал үүслийн газар нь Ази юм. Дундад зууны үед Европт абакусыг график хүснэгтээр сольжээ. Тэдний тусламжтайгаар тооцооллыг дуудсан мөрөнд данс, болонОрос улсад 16-17-р зуунд илүү дэвшилтэт шинэ бүтээл гарч ирсэн бөгөөд өнөөг хүртэл ашиглагдаж байна - Оросын абакус.

Үүний зэрэгцээ бид автоматаар тооцоолол хийх боломжтой өөр төхөөрөмжийг сайн мэддэг - энэ бол цаг юм. Үйл ажиллагааны зарчмаас үл хамааран бүх төрлийн цаг (элс, ус, механик, цахилгаан, электрон гэх мэт) нь тогтмол давтамжтайгаар хөдөлгөөн эсвэл дохио үүсгэх чадвартай бөгөөд энэ тохиолдолд гарсан өөрчлөлтийг бүртгэх, өөрөөр хэлбэл гүйцэтгэх дохио эсвэл хөдөлгөөний автомат нийлбэр. Энэ зарчмыг зөвхөн бичлэгийн төхөөрөмж агуулсан нарны цагуудад ч ажиглаж болно (генераторын үүргийг Дэлхий-Нарны систем гүйцэтгэдэг).

Механик цаг нь хөдөлгөөнийг тодорхой давтамжтайгаар автоматаар гүйцэтгэдэг төхөөрөмж болон эдгээр хөдөлгөөнийг бүртгэх төхөөрөмжөөс бүрдсэн төхөөрөмж юм. Анхны механик цагны гарал үүсэл тодорхойгүй байна. Хамгийн эртний жишээ нь 14-р зуунд хамаарах бөгөөд сүм хийдүүдэд харьяалагддаг (цамхаг цаг).

Электрон цагны нэгэн адил орчин үеийн ямар ч компьютерын гол цөм нь байдаг цагны генератор,компьютерийн системийн бүх төхөөрөмжийг тэжээхэд ашигладаг цахилгаан дохиог тогтмол давтамжтайгаар үүсгэдэг. Компьютерийн удирдлага нь төхөөрөмжүүдийн хоорондох дохионы хуваарилалтыг удирдахад чиглэдэг. Ийм хяналтыг автоматаар хийж болно (энэ тохиолдолд нэг нь ярьдаг програмын хяналт)эсвэл гараар гадны удирдлага - товчлуур, унтраалга, холбогч гэх мэт (эхний загварт). Орчин үеийн компьютеруудад хяналтын болон өгөгдөл оруулах төхөөрөмжүүд (гар, хулгана, джойстик болон бусад) холбогдсон тусгай техник хангамж-логик интерфэйсүүдийг ашиглан гадаад хяналтыг ихэвчлэн автоматжуулдаг. Програмын хяналтаас ялгаатай нь ийм хяналтыг нэрлэдэг интерактив.

Механик анхдагч эх үүсвэрүүд

Нэмэлт үйлдлийг гүйцэтгэх дэлхийн анхны автомат төхөөрөмжийг механик цагны үндсэн дээр бүтээжээ. 1623 онд үүнийг Тюбингений их сургуулийн (Герман) дорно дахины хэлний профессор Вильгельм Шикард боловсруулсан. Өнөө үед ажлын загварУг төхөөрөмжийг зургийн дагуу хуулбарлаж, ажиллах чадварыг баталгаажуулсан. Зохион бүтээгч өөрөө захидалдаа уг машиныг "нийлдэг цаг" гэж нэрлэжээ.

1642 онд Францын механикч Блез Паскаль (1623-1662) илүү авсаархан нэмэх төхөөрөмжийг зохион бүтээсэн нь дэлхийн анхны олон тооны механик тооны машин (голчлон Парисын мөнгө хүүлэгчид болон ченжүүдийн хэрэгцээнд зориулагдсан) болсон юм. 1673 онд Германы математикч, гүн ухаантан Г.В.Лейбниц (1646-1717) нэмэх хасах үйлдлүүдийг олон дахин давтаж үржүүлэх, хуваах үйлдлийг гүйцэтгэх механик тооны машин бүтээжээ.

Гэгээрлийн эрин гэж нэрлэгддэг 18-р зууны үед шинэ, илүү дэвшилтэт загварууд гарч ирсэн боловч тооцооллын үйлдлүүдийг механикаар хянах зарчим хэвээрээ байв. Тооцооллын үйлдлүүдийг програмчлах санаа нь ижил цагны салбараас гаралтай. Эртний сүм хийдийн цамхаг цагийг тухайн цагт хонхны системтэй холбоотой механизмыг асаах байдлаар суурилуулсан. Ийм програмчлал байсан хатуу -ижил үйлдлийг нэгэн зэрэг хийсэн.

Цоолбортой цаасан тууз ашиглан механик төхөөрөмжийг уян хатан програмчлах санаа нь анх 1804 онд Жаккард нэхмэлийн машинд хэрэгжсэн бөгөөд үүний дараа зөвхөн нэг алхам үлджээ. програмын хяналттооцоолох үйлдлүүд.

Энэхүү алхмыг Английн нэрт математикч, зохион бүтээгч Чарльз Бэббиж (1792-1871) өөрийн Аналитик хөдөлгүүртээ хийсэн бөгөөд харамсалтай нь зохион бүтээгч амьд байх хугацаандаа хэзээ ч бүрэн бүтээгээгүй боловч өнөөдөр түүний зургийн дагуу хуулбарласан тул өнөөдөр Аналитик хөдөлгүүрийг бодит амьдрал дээр ашиглах төхөөрөмж гэж бид ярих эрхтэй. Аналитик хөдөлгүүрийн онцлог нь анх энд хэрэгжиж эхэлсэн явдал юм мэдээллийг команд, өгөгдөл болгон хуваах зарчим.Аналитик хөдөлгүүр нь "агуулах" ба "тээрэм" гэсэн хоёр том зангилаа агуулсан байв. Мэдээллийг "агуулах" -ын механик санах ойд арааны блокуудыг суулгаж, дараа нь цоолсон картнаас оруулсан командуудыг ашиглан "тээрэм" -д боловсруулдаг (Жакард нэхэх машин шиг).

Чарльз Бэббижийн бүтээлийг судлаачид алдарт яруу найрагч Лорд Байроны охин Гүнж Августа Ада Лавлейсийн (1815-1852) Аналитик хөдөлгүүрийн төслийг боловсруулахад онцгой үүрэг гүйцэтгэсэн нь гарцаагүй. Тооцооллын үйлдлүүдийг програмчлахад цоолсон карт ашиглах санааг тэр гаргасан (1843). Тодруулбал, тэрээр нэгэн захидалдаа: "Аналитик хөдөлгүүр нь нэхмэлийн машин цэцэг, навчийг үржүүлдэгтэй адил алгебрийн хэв маягийг нэхдэг" гэж бичжээ. Хатагтай Адуг дэлхийн хамгийн анхны программист гэж нэрлэж болно. Өнөөдөр нэг мэддэг хэлүүдпрограмчлал.

Чарльз Бэббижийн тусад нь авч үзэх санаа тушаалуудболон өгөгдөлер бусын үр өгөөжтэй болох нь батлагдсан. XX зуунд. Энэ нь Жон фон Нейманы (1941) зарчмаар боловсруулсан бөгөөд өнөөдөр тусад нь авч үзэх зарчмыг тооцоолоход хөтөлбөрүүдболон өгөгдөлмаш чухал юм. Орчин үеийн компьютерийн архитектурыг хөгжүүлэх, компьютерийн програмыг боловсруулахад хоёуланг нь харгалзан үздэг.

Математикийн эх сурвалжууд

Орчин үеийн цахим компьютерийн анхны механик прекурсорууд ямар объектуудтай ажиллаж байсан талаар бодох юм бол тоонууд нь гинж ба тавиурын механизмын шугаман хөдөлгөөн эсвэл араа, хөшүүргийн механизмын өнцгийн хөдөлгөөн хэлбэрээр дүрслэгдсэн болохыг хүлээн зөвшөөрөх ёстой. Аль ч тохиолдолд эдгээр нь төхөөрөмжийн хэмжээс, ажлын хурдад нөлөөлж чадахгүй байсан хөдөлгөөнүүд байв. Зөвхөн хөдөлгөөнийг бүртгэхээс дохиог бүртгэх шилжилт нь хэмжээсийг мэдэгдэхүйц багасгаж, хурдыг нэмэгдүүлэх боломжтой болсон. Гэсэн хэдий ч энэ амжилтанд хүрэх замд хэд хэдэн чухал зарчим, үзэл баримтлалыг нэвтрүүлэх шаардлагатай байв.

Лейбницийн хоёртын систем.Механик төхөөрөмжид араа нь нэлээд олон тогтмол, хамгийн чухал нь ялгаатайзаалтууд. Ийм байрлалын тоо нь наад зах нь арааны шүдний тоотой тэнцүү байна. Цахилгаан болон электрон төхөөрөмжүүдийн хувьд энэ нь бүртгэлийн тухай биш юм заалтуудбүтцийн элементүүд, гэхдээ бүртгэлийн тухай мужуудтөхөөрөмжийн элементүүд. маш тогтвортой ба ялгах боломжтойзөвхөн хоёр төлөв байдаг: on - off; нээлттэй - хаалттай; цэнэглэгдсэн - цэнэггүй болсон гэх мэт. Тиймээс механик тооны машинд ашигладаг уламжлалт аравтын систем нь электрон тооцоолох төхөөрөмжид тохиромжгүй байдаг.

Ямар ч тоог (зөвхөн тоо биш) хоёртын оронтой тоогоор дүрслэх боломжийг анх 1666 онд Готфрид Вильгельм Лейбниц дэвшүүлсэн. Тэрээр эсрэг талын нэгдэл, тэмцлийн философийн үзэл баримтлалыг судалж байхдаа хоёртын тооллын системд орж иржээ. Орчлон ертөнцийг хоёр зарчмын (хар ба "цагаан", эрэгтэй, эмэгтэй, сайн ба муугийн) тасралтгүй харилцан үйлчлэл гэж танилцуулж, "цэвэр" математикийн аргыг судлах оролдлого нь Лейбницийг хоёртын шинж чанарыг судлахад хүргэв. өгөгдлийн төлөөлөл. Лейбниц хоёртын системийг тооцоолох төхөөрөмжид ашиглах боломжийн санааг аль хэдийн гаргаж ирсэн гэж хэлэх ёстой, гэхдээ механик төхөөрөмжид үүнийг ашиглах шаардлагагүй байсан тул тэрээр үйлдлийн зарчмуудыг ашиглаагүй гэж хэлэх ёстой. түүний тооцоолуур дахь хоёртын систем (1673).

Жорж Булийн математик логикКомпьютерийн технологийн түүхийн судлаачид Жорж Булийн бүтээлийн талаар ярихдаа 19-р зууны эхний хагаст Английн нэрт эрдэмтэн өөрөө өөрийгөө сургасан гэдгийг онцолж байна. Магадгүй "сонгодог" (тухайн үеийн ойлголтоор) боловсрол байхгүйгээс болж Жорж Буль шинжлэх ухаан болгон логикт хувьсгалт өөрчлөлт оруулсан байж магадгүй юм.

Сэтгэлгээний хуулиудыг судлах чиглэлээр тэрээр логикт математикийн ойролцоо албан ёсны тэмдэглэгээ, дүрмийн системийг ашигласан. Дараа нь энэ систем логик алгебр гэж нэрлэдэгэсвэл булийн алгебр.Энэ системийн дүрмүүд нь олон төрлийн объект, тэдгээрийн бүлгүүдэд хамаарна. (багц,зохиогчийн нэр томъёоны дагуу). Ж.Бүлийн санаачилсан системийн гол зорилго нь логик мэдэгдлүүдийг кодчилох, логик дүгнэлтийн бүтцийг математикийн томьёотой ойролцоо хэлбэртэй энгийн илэрхийлэл болгон багасгах явдал байв. Логик илэрхийллийн албан ёсны үнэлгээний үр дүн нь хоёр логик утгын нэг юм. үнэнэсвэл Худлаа.

Логик алгебрийн ач холбогдлыг удаан хугацаанд үл тоомсорлож байсан, учир нь түүний техник, арга нь тухайн үеийн шинжлэх ухаан, технологийн хувьд практик ашиг тусыг агуулдаггүй байв. Гэсэн хэдий ч зарчмын хувьд компьютерийн хэрэгслийг цахим хэлбэрээр бий болгох боломжтой болсон үед Boole-ийн нэвтрүүлсэн үйлдлүүд маш ашигтай болсон. Тэд эхлээд зөвхөн хоёр аж ахуйн нэгжтэй ажиллахад анхаарлаа төвлөрүүлдэг: үнэнболон Худлаа.Орчин үеийн компьютеруудад зөвхөн хоёр дохиогоор илэрхийлэгддэг хоёртын кодтой ажиллахад тэдгээр нь хэрхэн тустай болохыг харахад хялбар байдаг. тэгболон нэгж.

Электрон компьютерийг бүтээхэд Жорж Булийн бүхэл бүтэн системийг (түүний санал болгосон бүх логик үйлдлүүдийг биш) ашигладаггүй, харин дөрвөн үндсэн үйлдлийг ашигласан болно. (гатлах),ЭСВЭЛ (холбоо),ҮГҮЙ (давж заалдах)болон ОНЦГОЙ OR - орчин үеийн компьютерийн бүх төрлийн процессоруудын ажлын үндэс суурь юм.

Цагаан будаа. 3.1. Булийн алгебрийн үндсэн үйлдлүүд

Цахим компьютерийг ихэвчлэн хэд хэдэн шалгуурын дагуу ангилдаг, тухайлбал: шийдвэрлэх даалгаврын функциональ байдал, шинж чанар, тооцоолох үйл явцыг зохион байгуулах арга, архитектурын онцлог, тооцоолох хүчин чадлын дагуу.

Шийдэх ажлуудын функциональ байдал, мөн чанараас хамааран дараахь зүйлийг ялгаж үздэг.

Бүх нийтийн (ерөнхий зориулалтын) компьютерууд;

Асуудалд чиглэсэн компьютерууд;

тусгай компьютерууд.

Үндсэн фрэймүүдалгоритмын нарийн төвөгтэй байдал, их хэмжээний боловсруулсан өгөгдлөөр тодорхойлогддог инженерийн болон техникийн олон төрлийн асуудлыг шийдвэрлэхэд зориулагдсан.

Асуудалд чиглэсэн компьютеруудбага хэмжээний өгөгдлийг бүртгэх, хуримтлуулах, боловсруулахтай холбоотой илүү нарийн хүрээг хамарсан ажлыг шийдвэрлэхэд зориулагдсан.

Тусгай компьютерууднарийн хүрээний ажлуудыг шийдвэрлэхэд ашигладаг (техникийн төхөөрөмжийг удирдах функцийг гүйцэтгэдэг микропроцессор ба хянагч).

Тооцоолох үйл явцыг зохион байгуулах аргын дагууКомпьютерийг нэг процессортой, олон процессортой, цуваа ба зэрэгцээ гэж хуваадаг.

Uniprocessor.Компьютер нь нэг төв процессортой бөгөөд оролт гаралтын төхөөрөмжийг удирдах бүх тооцооллын үйлдлүүд болон үйлдлүүд энэ процессор дээр хийгддэг.

Олон процессор.Компьютер нь хэд хэдэн процессортой бөгөөд тэдгээрийн хооронд тооцоолох үйл явцыг зохион байгуулах, мэдээлэл оруулах-гаралтын төхөөрөмжүүдийг удирдах чиг үүргийг дахин хуваарилдаг.

Дараалсан.Эдгээр нь нэг програмын горимд ажилладаг бөгөөд компьютер нь зөвхөн нэг програмыг гүйцэтгэх боломжтой байхаар бүтээгдсэн бөгөөд түүний бүх нөөцийг зөвхөн гүйцэтгэх програмын ашиг сонирхолд ашигладаг.

Зэрэгцээ.Тэд компьютерт хэд хэдэн хэрэглэгчийн програмыг ажиллуулж байх үед олон программ горимд ажилладаг бөгөөд эдгээр програмуудын хооронд нөөцийг хуваалцаж, тэдгээрийн зэрэгцээ гүйцэтгэлийг хангадаг.

Архитектурын онцлог, тооцоолох чадвараас хамааран дараахь зүйлүүд байдаг.



Энэ онцлогийн дагуу компьютерийн ангиллын схемийг авч үзье (Зураг 1).

Зураг 1.Архитектурын онцлогоор компьютерийн ангилал

болон тооцоолох хүч.

Супер компьютерууд- Эдгээр нь хурд, гүйцэтгэлийн хувьд хамгийн хүчирхэг компьютер юм. Супер компьютеруудад "Cray" болон "IBM SP2" (АНУ) багтдаг. Эдгээрийг том хэмжээний тооцооллын асуудал, симуляцийг шийдвэрлэх, аэродинамик, цаг уур, өндөр энергийн физикийн нарийн төвөгтэй тооцоололд ашиглах, мөн санхүүгийн салбарт ашиглахад ашигладаг.

том машинуудэсвэл үндсэн фрэймүүд (Mainframe). Mainframe нь санхүүгийн салбар, батлан ​​​​хамгаалах үйлдвэрт ашиглагддаг бөгөөд хэлтэс, нутаг дэвсгэр, бүс нутгийн компьютерийн төвүүдийг тоноглоход ашигладаг.

Дунд зэргийн компьютеруудерөнхий зориулалт нь нарийн төвөгтэй технологийн үйлдвэрлэлийн үйл явцыг хянахад ашиглагддаг.

мини компьютерхяналтын тооцооллын цогцолбор, сүлжээний сервер болгон ашиглахад чиглэгдсэн.

Микрокомпьютернь микропроцессорыг төв процессор болгон ашигладаг компьютерууд юм. Үүнд суулгагдсан микрокомпьютер (янз бүрийн тоног төхөөрөмж, төхөөрөмж, төхөөрөмжид суулгагдсан) болон хувийн компьютерууд орно.

Хувийн компьютерууд.Сүүлийн 20 жилд олж авсан хурдацтай хөгжил. Персонал компьютер (PC) нь нэг ажлын байранд үйлчлэх зориулалттай бөгөөд жижиг бизнес, хувь хүмүүсийн хэрэгцээг хангах чадвартай. Интернэт бий болсноор PC-ийн алдар нэр ихээхэн нэмэгдсэн, учир нь тусламжтайгаар Хувийн компьютерТа шинжлэх ухаан, лавлагаа, боловсролын болон зугаа цэнгэлийн мэдээллийг ашиглаж болно.

Хувийн компьютерт суурин болон зөөврийн компьютерууд орно. Зөөврийн компьютерт зөөврийн компьютер (зөөврийн компьютер эсвэл зөөврийн компьютер) болон хувийн дижитал туслах (Personal Computers Handheld - Handheld PC, Personal Digital Assistants - PDA and Palmtop) багтана.

Embedded компьютерууд.Тодорхой функцийг хэрэгжүүлэхэд янз бүрийн төхөөрөмж, систем, цогцолборт ашигладаг компьютерууд. Жишээлбэл, автомашины оношлогоо.

1999 оноос хойш олон улсын гэрчилгээжүүлэлтийн стандарт болох RS99 тодорхойлолтыг компьютерийг ангилахад ашиглаж байна. Энэхүү техникийн үзүүлэлтийн дагуу компьютеруудыг дараах бүлгүүдэд хуваадаг.

Масс компьютерууд (Хэрэглэгчийн компьютер);

Бизнесийн компьютер (оффисын компьютер);

зөөврийн компьютер (хөдөлгөөнт компьютер);

ажлын станцууд (WorkStation);

Энтертайнмент компьютер (энтертайнмент компьютер).

Ихэнх компьютерууд байдаг асар ихстандарт (хамгийн бага шаардлагатай) тоног төхөөрөмжийн багцыг багтаасан болно. Энэ багцад: системийн нэгж, дэлгэц, гар, хулгана. Шаардлагатай бол энэ багцыг хэрэглэгчийн хүсэлтээр бусад төхөөрөмж, жишээлбэл, принтертэй хялбархан нэмж болно.

Бизнесийн компьютеруудграфик болон дууг хуулбарлах хамгийн бага хэрэгслийг багтаана.

Зөөврийн компьютеруудалсаас хандах холбооны хэрэгсэл байгаагаараа ялгаатай.

Ажлын станцуудхадгалах төхөөрөмжийн санах ойн нэмэгдүүлсэн шаардлагыг хангах.

Зугаа цэнгэлийн компьютеруудграфик болон дууг өндөр чанартай хуулбарлахад чиглэсэн.

Загварын онцлогоорКомпьютерийг дараахь байдлаар хуваадаг.

суурин (ширээний, ширээний);

зөөврийн:

Зөөврийн компьютер (зөөврийн компьютер);

тэмдэглэлийн дэвтэр (Тэмдэглэлийн дэвтэр);

халаас (Palmtop).

Компьютерийн технологийн үндсэн шинж чанарууд нь хурд, санах ойн багтаамж, тооцооллын нарийвчлал гэх мэт үйл ажиллагааны болон техникийн шинж чанаруудыг агуулдаг.

Компьютерийн хурд хоёр талаас нь авч үзсэн. Нэг талаас, энэ нь гүйцэтгэсэн энгийн үйлдлүүдийн тоогоор тодорхойлогддог Төв боловсруулах нэгжсекундэд. Энгийн үйлдэл гэдэг нь нэмэх, шилжүүлэх, харьцуулах гэх мэт энгийн үйлдлүүд гэж ойлгогдоно. Нөгөө талаар гүйцэтгэл

Компьютер нь үндсэндээ санах ойнхоо зохион байгуулалтаас хамаардаг. Санах ойд шаардлагатай мэдээллийг хайхад зарцуулсан хугацаа нь компьютерийн хурдад ихээхэн нөлөөлдөг.

Компьютерийг хэрэглээний талбараас хамааран секундэд хэдэн зуун мянгаас тэрбум үйлдлийн хурдтайгаар үйлдвэрлэдэг. Нарийн төвөгтэй асуудлыг шийдэхийн тулд шаардлагатай нийт хурдтай хэд хэдэн компьютерийг нэг тооцоолох цогцолбор болгон нэгтгэх боломжтой.

Хурдны хажуугаар энэ ойлголтыг ихэвчлэн ашигладаг гүйцэтгэл . Хэрэв эхнийх нь компьютерт ашигладаг элементүүдийн системтэй холбоотой бол хоёр дахь нь түүний архитектур, шийдэгдэж буй ажлуудын төрлүүдтэй холбоотой байдаг. Нэг "компьютерийн хувьд ч гэсэн хурд гэх мэт шинж чанар нь тогтмол утга биш юм. Үүнтэй холбогдуулан:

    оргил гүйцэтгэл,хандалтыг харгалзахгүйгээр процессорын цагийн давтамжаар тодорхойлогддог санамсаргүй хандалт санах ой;

    нэрлэсэн хурд, тодорхойлсон RAM-д нэвтрэх хугацааг харгалзан үзэх;

    системийн хурд,тооцоолох үйл явцыг зохион байгуулахад шаардагдах системийн зардлыг харгалзан тодорхойлсон;

    ажиллагаатай,Шийдвэрлэж буй ажлуудын шинж чанарыг (найрлага, үйл ажиллагаа эсвэл тэдгээрийн "холимог") харгалзан тодорхойлсон.

Хүчин чадал, эсвэл санах ойн хэмжээ компьютерийн санах ойд байршуулах мэдээллийн дээд хэмжээгээр тодорхойлогддог. Санах ойн багтаамжийг ихэвчлэн байтаар хэмждэг. Өмнө дурьдсанчлан компьютерийн санах ойг дотоод болон гадаад гэж хуваадаг. Дотоод буюу санамсаргүй хандалтын санах ой нь янз бүрийн ангиллын машинуудын хувьд өөр өөр хэмжээтэй байх ба компьютерийн хаягийн системээр тодорхойлогддог. Блокны бүтэц, зөөврийн санах ойн загвараас шалтгаалан гадаад санах ойн багтаамж нь бараг хязгааргүй юм.

Тооцооллын нарийвчлал нэг тоог илэрхийлэх цифрүүдийн тооноос хамаарна. Орчин үеийн компьютерууд нь 32 эсвэл 64 битийн микропроцессороор тоноглогдсон бөгөөд энэ нь янз бүрийн програмуудад тооцооллын өндөр нарийвчлалыг хангахад хангалттай юм. Гэсэн хэдий ч хэрэв энэ нь хангалтгүй бол давхар эсвэл гурав дахин битийн сүлжээг ашиглаж болно.

Тушаалын систем Энэ нь компьютерийн процессор гүйцэтгэх боломжтой заавруудын жагсаалт юм. Зааварчилгааны систем нь процессор ямар тодорхой үйлдлүүдийг гүйцэтгэж чадах, зааварт хэдэн операнд зааж өгөх шаардлагатай, түүнийг танихын тулд заавар ямар хэлбэр (формат) байх ёстойг тогтоодог. Үндсэн төрлийн командуудын тоо бага, тэдгээрийн тусламжтайгаар компьютерууд нэмэх, хасах, үржүүлэх, хуваах, харьцуулах, санах ойд бичих, бүртгэлээс бүртгэл рүү тоог шилжүүлэх, нэг тооллын системээс нөгөөд хөрвүүлэх гэх мэт үйлдлүүдийг хийх боломжтой. Шаардлагатай бол тооцооллын онцлогийг харгалзан командуудыг өөрчил. Ихэвчлэн компьютер хэдэн арваас хэдэн зуун зааврыг ашигладаг (тэдгээрийн өөрчлөлтийг харгалзан). Компьютерийн технологийн хөгжлийн өнөөгийн шатанд процессорын зааврын багцыг бүрдүүлэх хоёр үндсэн аргыг ашиглаж байна. Нэг талаас, энэ нь архитектурын бүрэн багц заавар бүхий процессоруудыг хөгжүүлэхтэй холбоотой уламжлалт арга юм ТУХН(Complete Instruction Set Computer - иж бүрэн команд бүхий компьютер). Нөгөөтэйгүүр, энэ нь процессорын техник хангамжийг хялбаршуулж, хурдыг нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог хамгийн энгийн, гэхдээ байнга ашиглагддаг командуудын багцыг компьютерт хэрэгжүүлэх явдал юм - архитектур RISC(Багасгасан зааварчилгааны багц компьютер - командын тоог багасгасан компьютер).

Компьютерийн өртөг хурд, санах ойн багтаамж, зааврын багц гэх мэт олон хүчин зүйлээс хамаардаг. Том нөлөөзардал нь компьютерийн тодорхой тохиргоо, юуны түрүүнд машины нэг хэсэг болох гадаад төхөөрөмжөөс хамаарна. Эцэст нь, програм хангамжийн өртөг нь компьютерийн өртөгт ихээхэн нөлөөлдөг.

Компьютерийн найдвартай байдал - энэ нь тухайн машин тодорхой хугацааны туршид өгөгдсөн ажиллагааны нөхцөлд өөрийн шинж чанараа хадгалах чадвар юм. Дараах үзүүлэлтүүд нь бүтэлгүйтэл нь бүхэл бүтэн машины эвдрэлд хүргэдэг элементүүдийг агуулсан компьютерийн найдвартай байдлын тоон үнэлгээ болж чадна.

    өгөгдсөн үйл ажиллагааны нөхцөлд тодорхой хугацаанд гэмтэлгүй ажиллах магадлал;

    компьютерийн бүтэлгүйтэл;

    машиныг сэргээх дундаж хугацаа гэх мэт.

Компьютерийн цогцолбор эсвэл систем гэх мэт илүү төвөгтэй бүтцийн хувьд "бүтэлгүйтэх" гэсэн ойлголт нь утгагүй юм. Ийм системд бие даасан элементүүдийн эвдрэл нь үйл ажиллагааны үр ашгийг тодорхой хэмжээгээр бууруулж, үр ашгийг бүхэлд нь алдахад хүргэдэггүй.

Компьютерийн технологийн бусад шинж чанарууд нь бас чухал юм, жишээлбэл: олон талт байдал, програм хангамжийн нийцтэй байдал, жин, хэмжээс, эрчим хүчний хэрэглээ гэх мэт.. Компьютерийн хэрэглээний тодорхой хэсгийг үнэлэхдээ тэдгээрийг харгалзан үздэг.

AWS цогцолбор дахь програм хангамж, техник хангамжийг зохион байгуулах аргыг аж үйлдвэрийн аж ахуйн нэгжүүдийн үйл ажиллагааны үйлдвэрлэлийн менежментийн (OUP) авч үзсэн үйл явцын ерөнхий контекстоор тодорхойлох ёстой бөгөөд зорилтот чиг үүрэг нь үйлдвэрлэлийн бүх төрлийн нөөцийн зардлыг багасгах явдал юм. хөдөлмөрийн объектын тогтоосон нэршил.

AWS цогцолбор дахь програм хангамж, техник хангамжийг зохион байгуулах аргыг аж үйлдвэрийн аж ахуйн нэгжүүдийн үйл ажиллагааны үйлдвэрлэлийн менежментийн (OUP) авч үзсэн үйл явцын ерөнхий контекстоор тодорхойлох ёстой бөгөөд зорилтот чиг үүрэг нь үйлдвэрлэлийн бүх төрлийн нөөцийн зардлыг багасгах явдал юм. хөдөлмөрийн объектын тогтоосон нэршил.

AS OUP-ийг бие даасан үйлдвэрлэлийн багуудын AWS цогцолбор болгон танилцуулахдаа програм хангамж, техник хангамжийг зохион байгуулах арга, загваруудын нийлэгжилт нь хоёр үе шатыг дамжих ёстой: CT хэрэгслийн оновчтой найрлагыг тодорхойлох үе шат ба асуудлыг шийдвэрлэх үе шат. AWS цогцолборуудын компьютерийн системийн нөөцийг эцсийн хэрэглэгчдэдээ түгээх.

Хэрэглэгчийн одоо байгаа VT флот болон ирээдүйд худалдан авахаар төлөвлөж буй VT флоттой холбоотой шинэ VT байгууламжуудын техникийн (техник хангамж) нийцтэй байдал. Практикаас харахад энэ үзүүлэлт нь VT-ийг сонгохдоо харгалзан үздэг хамгийн чухал үзүүлэлтүүдийн нэг юм. Одоо байгаа тоног төхөөрөмжтэй нийцтэй VT техник хангамжийг олж авах хандлага нь олон объектив болон субъектив шалтгаантай холбоотой бөгөөд үйлчлүүлэгчийн сэтгэл зүй, энэ төрлийн техник хангамжийг амжилттай ашиглахад итгэх итгэл нь сүүлчийн байрыг эзэлдэггүй. Програм хангамжийн нийцтэй байдал нь техник хангамжийн хэрэгжсэн командын системийн нийцтэй байдал, өгөгдлийн дүрслэлийн форматын нийцтэй байдал, орчуулагч, DBMS гэх мэтээр тодорхойлогддог. Энэ үзүүлэлтийн нөөцийн хэрэглээнд ихээхэн нөлөөлсөн нь өмнө нь бэлтгэсэн зохицуулалт, архив, статистикийн их хэмжээний мэдээлэл, түүнчлэн тодорхой үндсэн програм хангамжийн хэрэгслээр ажиллаж байсан туршлагатай аж ахуйн нэгжид бэлтгэгдсэн боловсон хүчний мэргэшсэн байдалтай холбон тайлбарлаж болно.

Ажлын станцын бие даасан модулиуд эвдэрсэн тохиолдолд бүтэлгүйтсэн модулийг хурдан солих, эсвэл бүх цогцолборын (дотор) тооцоолох нөөцийн хүрээнд тодорхой ажлын станцуудын хооронд ашигласан төхөөрөмжүүдийг дахин хуваарилах боломжийг олгодог VT хэрэгслийн олж авсан цогцолборын харилцан ажиллах чадвар. цехийн цогцолбор, цех хоорондын цогцолбор дотор, аливаа аж ахуйн нэгжийн тогтолцоонд).

Техникийн үзүүлэлтүүдийн дагуу VT төхөөрөмжийн найдвартай байдал, түүний үйл ажиллагааны тодорхой нөхцөлд нийцэж байгаа эсэх: чичиргээ, исэлдэлт, тоосжилт, хийн бохирдол, цахилгааны өсөлт гэх мэт. нэмэлт хамгаалалт шаарддаг.

Цогцолборын ажлын станцуудын төрлөөр функциональ асуудлыг шийдвэрлэх нийт хурд нь янз бүрийн горимд байгаа өгөгдлийг боловсруулах хурд юм. Ихэвчлэн энэ үзүүлэлтийн утгыг тодорхойлохын тулд зөвхөн эзлэхүүнийг мэдэх нь хангалтгүй юм мэдээллийн баазтусгай ажлын станц, паспортын шинж чанарууд, тооцоолох нөөцөөр хангагдсан.

Тиймээс, энэ үзүүлэлтийн утгыг ойролцоогоор (ердийн) үнэлэхийн тулд өгөгдлийн сан нь өгөгдлийн хэмжээ, бүтцийн хувьд ижил төстэй ангиллын VT объектууд дээр ажиллаж байсан туршлага эсвэл симуляцийн загвар дээр олж авсан үр дүн нь чухал юм. жинхэнэ хүмүүс. Туршилтын жишээн дээр олж авсан өгөгдлүүдийг ойртуулах нь үр дүнд алдаа гарахад хүргэдэг бөгөөд энэ нь системийг ажиллуулах явцад хожим олж авсан бодит тооцооллоос том хэмжээний дарааллаар ялгаатай байдаг. Алдааны эх үүсвэр нь ихэвчлэн ажлын алгоритм, хэрэгслүүдийн тодорхой бус байдал юм үйлдлийн системүүд, холбооны протоколууд, драйверууд болон үндсэн хэлний хэрэгслүүд нь компьютерийн системийн хязгаарлагдмал нөөц эсвэл тэдгээрийн элементүүдийн хувьд олон хэрэглэгчийн олон үйлдэлт горимд ажиллах үед. Энэ тохиолдолд процессорын гүйцэтгэлийн шинж чанар, машин доторх холбооны суваг, сүлжээний холбооны суваг, өгөгдөлд нэвтрэх хурдыг гадаад төхөөрөмжийн төрлөөр шууд тооцоолох боломжийг үр ашиггүй ашиглах боломжгүй юм. Одоогийн байдлаар олон процессоруудын хүчин чадал, тэдгээрт чиглэсэн хэрэгжсэн хэлний хэрэгслүүд нь PPP хяналтын системийн бүх боломжит даалгавруудыг шаардлагатай тооцооллын нарийвчлалтайгаар хангах боломжийг олгодоггүй. Тиймээс, энэ үзүүлэлтийн утгыг тодорхойлохдоо CT хэрэгсэл, үндсэн програм хангамжийн хослолыг харгалзан тодорхой төрлийн ажлын станцуудын даалгаврын ангиллаар нарийвчлан тодорхойлох шаардлагатай.

"Нөхөрсөг интерфэйс"-ийг хэрэгжүүлэх зардалд сургалтын хөтөлбөрүүд болон харилцан яриаг хэрхэн үргэлжлүүлэх, дуусгах талаар ажлын станц дээр ажиллах явцад лавлагаа авах боломжууд багтдаг.

Тодорхой ажлын станцуудад хэрэгждэг чиг үүргийн бүтэц, агуулгыг өөрчлөх, түүний дотор боловсон хүчний хооронд дахин хуваарилах боломж.

Мэдлэгийн сан, мэдээллийн санд зөвшөөрөлгүй нэвтрэхээс хамгаалах шаардлагыг хангах, шаардлагатай бол тэдгээрийн "ил тод байдлыг" хангах.


Компьютерийн тоног төхөөрөмжийн ангилал

1. Техник хангамж

Компьютерийн системийн бүтцийг тохиргоо гэж нэрлэдэг. Компьютерийн техник хангамж, програм хангамжийг тусад нь авч үздэг. Үүний дагуу тооцоолох системийн техник хангамжийн тохиргоо, тэдгээрийн програм хангамжийн тохиргоог тусад нь авч үздэг. Энэхүү салгах зарчим нь компьютерийн шинжлэх ухаанд онцгой ач холбогдолтой бөгөөд учир нь ихэвчлэн ижил асуудлын шийдлийг техник хангамж, програм хангамжийн аль алинаар нь хангаж чаддаг. Техник хангамж эсвэл програм хангамжийн шийдлийг сонгох шалгуур нь гүйцэтгэл, үр ашиг юм. Техник хангамжийн шийдлүүд дунджаар илүү үнэтэй байдаг гэж ерөнхийд нь хүлээн зөвшөөрдөг боловч програм хангамжийн шийдлүүдийг хэрэгжүүлэхэд илүү өндөр мэргэшсэн боловсон хүчин шаардлагатай байдаг.

руу техник хангамжТооцооллын системд тоног төхөөрөмжийн тохиргоог бүрдүүлдэг төхөөрөмж, төхөөрөмжүүд орно. Орчин үеийн компьютерууд болон тооцоолох системүүд нь блок модульчлагдсан загвартай байдаг - тодорхой төрлийн ажлыг гүйцэтгэхэд шаардлагатай техник хангамжийн тохиргоог бэлэн зангилаа, блокуудаас угсарч болно.

Тооцооллын системийн үндсэн техник хангамжийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь: санах ой, төв процессор болон системийн хурдны замаар холбогдсон захын төхөөрөмжүүд (Зураг 1.) Үндсэн санах ой нь программ, өгөгдлийг хоёртын хэлбэрээр хадгалахад зориулагдсан бөгөөд дарааллаар зохион байгуулагдсан. нүднүүдийн массив, тус бүр нь өвөрмөц дижитал хаягтай. Ихэвчлэн нүдний хэмжээ 1 байт байдаг. Үндсэн санах ой дээрх ердийн үйлдлүүд: тодорхой хаягтай нүдний агуулгыг унших, бичих.

2. CPU

Төв боловсруулах нэгж нь мэдээлэл боловсруулах үйлдлийг гүйцэтгэх, компьютерийн дагалдах төхөөрөмжүүдийг удирдах компьютерийн төв төхөөрөмж юм. Төв боловсруулах нэгжийн бүрэлдэхүүнд дараахь зүйлс орно.

Хяналтын төхөөрөмж - програмыг гүйцэтгэх үйл явцыг зохион байгуулж, тооцоолох системийн бүх төхөөрөмжүүдийн харилцан үйлчлэлийг зохицуулах;

Арифметик логик нэгж - өгөгдөл дээр арифметик болон логик үйлдлүүдийг гүйцэтгэдэг: нэмэх, хасах, үржүүлэх, хуваах, харьцуулах гэх мэт;

Хадгалах төхөөрөмж нь дотоод санах ойрегистрээс бүрдэх процессор, тэдгээрийг ашиглах үед процессор тооцоолол хийж, завсрын үр дүнг хадгалдаг; RAM-тай ажиллах ажлыг хурдасгахын тулд кэш санах ойг ашигладаг бөгөөд RAM-аас тушаалууд болон өгөгдлийг хугацаанаас нь өмнө шахдаг бөгөөд энэ нь дараагийн үйл ажиллагаанд процессорт шаардлагатай байдаг;

Цаг үүсгэгч - бүх компьютерийн зангилааны ажиллагааг синхрончлох цахилгаан импульс үүсгэдэг.

Төв процессор нь үндсэн хувьсагч, түр зуурын үр дүнг хадгалах тусгай нүднүүдийг ашиглан янз бүрийн өгөгдлийн үйлдлүүдийг гүйцэтгэдэг - дотоод бүртгэл. Бүртгэлийг хоёр төрөлд хуваадаг (Зураг 2.):

Ерөнхий зориулалтын регистрүүд - үндсэн локал хувьсагчид болон тооцооллын завсрын үр дүнг түр хадгалахад ашигладаг бөгөөд үүнд өгөгдлийн бүртгэл, заагч регистр орно; хангах үндсэн үүрэг юм хурдан нэвтрэхбайнга ашиглагддаг өгөгдөлд (ихэвчлэн санах ойд хандах боломжгүй).

Мэргэшсэн регистрүүд - процессорын ажиллагааг хянахад ашигладаг бөгөөд тэдгээрийн хамгийн чухал нь: зааврын бүртгэл, стек заагч, туг бүртгэл, програмын төлөв байдлын талаархи мэдээллийг агуулсан бүртгэл юм.

Программист өөрийн үзэмжээр өгөгдлийн бүртгэлийг ашиглан аливаа объектыг (өгөгдөл эсвэл хаяг) түр хадгалах, тэдгээрт шаардлагатай үйлдлүүдийг гүйцэтгэх боломжтой. Өгөгдлийн бүртгэлтэй адил индексийн бүртгэлийг дур зоргоороо ашиглаж болно; Тэдний гол зорилго нь үндсэн хаягийн эхнээс (санах ойноос операнд татах үед) өгөгдөл, зааврын индекс эсвэл офсетийг хадгалах явдал юм. Үндсэн хаяг нь үндсэн бүртгэлд байж болно.

Сегментийн бүртгэлүүд нь процессорын архитектурын чухал элемент бөгөөд 16 битийн операнд бүхий 20 бит хаягийн орон зайг хангадаг. Үндсэн сегментийн бүртгэлүүд: CS - кодын сегментийн бүртгэл; DS - өгөгдлийн сегментийн бүртгэл; SS - стек сегментийн бүртгэл, ES - нэмэлт сегментийн бүртгэл. Санах ойд сегментүүдээр ханддаг - физик хаягийн орон зайн аль ч хэсэгт байрлуулсан логик формацууд. Сегментийн эхлэлийн хаягийг 16-д хуваасан (хамгийн бага ач холбогдол бүхий 16-тын оронгүй) сегментийн бүртгэлүүдийн аль нэгэнд оруулна; Үүний дараа өгөгдсөн сегмент хаягаас эхлэн санах ойн хэсэгт хандах эрх олгоно.

Аливаа санах ойн эсийн хаяг нь хоёр үгээс бүрдэх бөгөөд тэдгээрийн нэг нь харгалзах сегментийн санах ой дахь байршлыг, нөгөө нь энэ сегмент дэх офсетийг тодорхойлдог. Сегментийн хэмжээ нь түүнд агуулагдах өгөгдлийн хэмжээгээр тодорхойлогддог боловч хэзээ ч 64 КБ-аас хэтрэх боломжгүй бөгөөд энэ нь хамгийн их боломжтой офсет утгаар тодорхойлогддог. Зааварын сегментийн сегментийн хаяг нь CS регистрт, хаяглагдсан байт хүртэлх офсет нь IP заавар заагчийн бүртгэлд хадгалагдана.

Зураг 2. 32 битийн процессорын бүртгэлүүд

Програмыг ачаалсны дараа програмын эхний командын офсетийг IP-д оруулна. Процессор нь санах ойноос уншиж, IP-ийн агуулгыг яг энэ зааврын уртаар нэмэгдүүлдэг (Intel процессорын заавар нь 1-ээс 6 байт хүртэл байж болно), үүний үр дүнд IP нь програмын хоёр дахь заавар руу чиглэнэ. Эхний командыг гүйцэтгэсний дараа процессор санах ойноос хоёр дахь командыг уншиж, IP-ийн утгыг дахин нэмэгдүүлнэ. Үүний үр дүнд IP нь дараагийн командын офсетийг үргэлж агуулж байдаг - гүйцэтгэсэн тушаалын дараах тушаал. Тайлбарласан алгоритм нь зөвхөн үсрэх команд, дэд програмын дуудлага, тасалдлын үйлчилгээг гүйцэтгэх үед зөрчигддөг.

Өгөгдлийн сегментийн сегментийн хаяг нь DS бүртгэлд хадгалагддаг бөгөөд офсет нь ерөнхий зориулалтын регистрүүдийн аль нэгэнд байж болно. Нэмэлт ES сегментийн бүртгэлийг видео буфер эсвэл системийн нүд гэх мэт програмын хэсэг биш мэдээллийн талбарт хандахад ашигладаг. Гэхдээ шаардлагатай бол програмын аль нэг хэсэгт тохируулж болно. Жишээлбэл, хэрэв програм нь их хэмжээний өгөгдөлтэй ажилладаг бол та тэдгээрт зориулж хоёр сегмент өгч, тэдгээрийн аль нэгийг нь DS бүртгэлээр, нөгөөг нь ES бүртгэлээр дамжуулан авах боломжтой.

Стек заагч регистрийн SP-ийг стекийн дээд заагч болгон ашигладаг. Стек нь дурын өгөгдлийг түр хадгалахад зориулагдсан програмын талбар юм. Стекийн тав тухтай байдал нь түүний талбайг дахин ашигладаг бөгөөд стек дээр өгөгдлийг хадгалах, тэндээс татах нь нэр зааж өгөхгүйгээр push, pop командуудыг ашиглан хийгддэг. Уг стекийг дэд программыг дуудахын өмнө программын ашигладаг регистрүүдийн агуулгыг хадгалахад ашигладаг бөгөөд энэ нь эргээд процессорын бүртгэлийг өөрийн зорилгоор ашиглах болно. Дэд программаас буцаж ирэхэд регистрүүдийн анхны агуулгыг стекээс гаргаж авдаг. Өөр нэг нийтлэг арга бол шаардлагатай параметрүүдийг стекээр дамжуулан дэд программд дамжуулах явдал юм. Дэд програм нь параметрүүдийг стек дээр ямар дарааллаар байрлуулж байгааг мэдэж байгаа тул тэдгээрийг тэндээс авч, гүйцэтгэлдээ ашиглаж болно.

Стекийн нэг онцлог шинж чанар нь түүнд агуулагдах өгөгдлийг татаж авах өвөрмөц дараалал юм: ямар ч үед стек дээр зөвхөн дээд элемент байх боломжтой, өөрөөр хэлбэл стек дээр хамгийн сүүлд ачаалагдсан элемент байдаг. Стекээс дээд элементийг нээснээр дараагийн элементийг ашиглах боломжтой болно. Стекийн элементүүд нь стекийн доод хэсгээс (хамгийн их хаягаас) эхлэн дараалсан буурдаг хаягууд хүртэл стект зориулагдсан санах ойн хэсэгт байрлана. Дээд талын хүртээмжтэй элементийн хаяг нь стек заагч регистр SP-д хадгалагдана.

Тусгай бүртгэлүүд нь зөвхөн давуу эрхтэй горимд байдаг бөгөөд үйлдлийн системд ашиглагддаг. Тэд хяналтандаа байгаа янз бүрийн блокуудкэш санах ой, үндсэн санах ой, оролт-гаралтын төхөөрөмж болон тооцоолох системийн бусад төхөөрөмжүүд.

Давуу эрхтэй болон хэрэглэгчийн горимд ашиглах боломжтой нэг бүртгэл байдаг. Энэ бол флаг регистр гэж нэрлэгддэг PSW (Program State Word) регистр юм. Туг бүртгэл нь CPU-д шаардлагатай янз бүрийн битүүдийг агуулдаг ба хамгийн чухал нь харьцуулалт болон нөхцөлт үсрэлтүүдэд ашиглагддаг нөхцөл байдлын кодууд бөгөөд тэдгээр нь процессорын ALU-ийн цикл бүрт тохируулагдсан бөгөөд өмнөх үйлдлийн үр дүнгийн төлөвийг тусгадаг. Туг регистрийн агуулга нь тооцоолох системийн төрлөөс хамаардаг бөгөөд нэмэлт талбаруудыг агуулж болно: машины горим (жишээлбэл, хэрэглэгч эсвэл давуу эрхтэй); ул мөр бит (дибаг хийхэд ашигладаг); процессорын тэргүүлэх түвшин; тасалдал идэвхжүүлэх төлөв. Тугны бүртгэлийг ихэвчлэн хэрэглэгчийн горимд уншдаг боловч зарим талбарыг зөвхөн давуу горимд бичиж болно (жишээлбэл, горимыг зааж өгсөн бит).

Заавар заагчийн бүртгэл нь гүйцэтгэх дараалалд байгаа дараагийн зааврын хаягийг агуулна. Санах ойноос заавар сонгогдсоны дараа зааврын бүртгэл шинэчлэгдэж, заагч дараагийн заавар руу шилжинэ. Заавар заагч нь програмын гүйцэтгэлийг бүртгэж, гүйцэтгэж буй зааврын дараах зааврын харьцангуй хаягийг агшин бүрт зааж өгдөг. Бүртгэлд программын хувьд хандах боломжгүй; хаягийг одоогийн зааврын уртыг харгалзан микропроцессороор нэмэгдүүлнэ. Үсрэх, таслах, дэд программуудыг дуудах, тэдгээрээс буцаж ирэх заавар нь заагчийн агуулгыг өөрчилдөг бөгөөд ингэснээр програмын шаардлагатай цэгүүд рүү үсрэлт хийдэг.

Аккумляторын бүртгэлийг командуудын дийлэнх хэсэгт ашигладаг. Энэ бүртгэлийг ашигладаг байнга хэрэглэгддэг командууд нь богиносгосон форматтай байдаг.

Мэдээллийг боловсруулахын тулд өгөгдлийг санах ойн нүднүүдээс ерөнхий зориулалтын регистр рүү шилжүүлж, үйлдлийг төв процессор гүйцэтгэж, үр дүнг үндсэн санах ой руу шилжүүлдэг. Программууд нь CPU-ийн гүйцэтгэх машины заавруудын дараалал хэлбэрээр хадгалагддаг. Тушаал бүр нь үйлдлийн талбар ба операндын талбаруудаас бүрддэг - энэ үйлдлийг гүйцэтгэх өгөгдөл. Машины зааврын багцыг машины хэл гэж нэрлэдэг. Хөтөлбөрийн гүйцэтгэлийг дараах байдлаар гүйцэтгэнэ. Програмын тоолуурын зааж өгсөн машины зааврыг санах ойноос уншиж, зааврын бүртгэлд хуулж, кодыг нь тайлж, дараа нь гүйцэтгэдэг. Үүнийг гүйцэтгэсний дараа програмын тоолуур дараагийн заавар руу заадаг гэх мэт. Эдгээр үйлдлүүдийг машины мөчлөг гэж нэрлэдэг.

Ихэнх CPU нь процессорын статус үгэнд (туг бүртгэл) битээр тодорхойлогддог цөмийн горим ба хэрэглэгчийн горим гэсэн хоёр горимтой байдаг. Процессор цөмийн горимд ажиллаж байх үед зааврын багц дахь бүх зааврыг гүйцэтгэж, техник хангамжийн бүх боломжуудыг ашиглах боломжтой. Үйлдлийн систем нь цөмийн горимд ажилладаг бөгөөд бүх техник хангамжид хандах боломжийг олгодог. Хэрэглэгчийн программууд нь хэрэглэгчийн горимд ажилладаг бөгөөд энэ нь олон зааврыг гүйцэтгэх боломжийг олгодог боловч техник хангамжийн зөвхөн нэг хэсгийг ашиглах боломжтой болгодог.

Үйлдлийн системтэй холбогдохын тулд хэрэглэгчийн програм нь цөмийн горимд шилжих, үйлдлийн системийн функцуудыг идэвхжүүлдэг системийн дуудлага хийх ёстой. Trap заавар (эмуляцийн тасалдал) нь процессорын горимыг хэрэглэгчийн горимоос цөмийн горимд шилжүүлж, удирдлагыг үйлдлийн систем рүү шилжүүлдэг. Ажил дууссаны дараа удирдлага нь хэрэглэгчийн програм руу буцаж, системийн дуудлагын дараах зааварт шилжинэ.

Компьютерт системийн дуудлага хийх заавраас гадна онцгой нөхцөл байдлын талаар сэрэмжлүүлэхийн тулд техник хангамжид дуудагдсан тасалдалууд байдаг, жишээлбэл, хөвөгч цэгийн үйл ажиллагааны явцад тэгээр хуваах оролдлого эсвэл халих. Ийм бүх тохиолдолд хяналт нь үйлдлийн системд дамждаг бөгөөд энэ нь дараа нь юу хийхээ шийдэх ёстой. Заримдаа та алдааны мэдэгдлээр програмыг зогсоох хэрэгтэй, заримдаа үүнийг үл тоомсорлож болно (жишээлбэл, тоо нь ач холбогдлоо алдвал та үүнийг тэгтэй тэнцүүлж болно) эсвэл тодорхой төрлийн нөхцөл байдлыг зохицуулахын тулд хяналтыг програм руу шилжүүлж болно.

Төв процессортой харьцуулахад төхөөрөмжүүдийн байршлын дагуу дотоод болон гадаад төхөөрөмжүүдийг ялгадаг. Гадны төхөөрөмжүүдэд ихэвчлэн ихэнх оролт гаралтын төхөөрөмжүүд (мөн захын төхөөрөмж гэж нэрлэдэг) болон урт хугацааны өгөгдөл хадгалах зориулалттай зарим төхөөрөмжүүд багтдаг.

Тусдаа зангилаа ба блокуудын хоорондын зохицуулалтыг техник хангамжийн интерфейс гэж нэрлэгддэг шилжилтийн техник-логик төхөөрөмжүүдийг ашиглан гүйцэтгэдэг. Тооцооллын техник хангамжийн интерфейсийн стандартуудыг протокол гэж нэрлэдэг - бусад төхөөрөмжтэй ажлаа амжилттай зохицуулахын тулд төхөөрөмж хөгжүүлэгчид өгөх ёстой техникийн нөхцлийн багц.

Аливаа компьютерийн системийн архитектурт байдаг олон тооны интерфейсүүдийг нөхцөлт байдлаар цуваа ба зэрэгцээ гэсэн хоёр том бүлэгт хувааж болно. Цуваа интерфэйсээр өгөгдөл нь дараалсан, битээр, зэрэгцээ интерфейсээр битүүдийн бүлэгт нэгэн зэрэг дамждаг. Нэг багцад хамаарах битийн тоог интерфэйсийн битийн өргөнөөр тодорхойлно, жишээлбэл, найман битийн зэрэгцээ интерфэйсүүд нь нэг циклд нэг байт (8 бит) дамжуулдаг.

Зэрэгцээ интерфейс нь ихэвчлэн цуваа интерфэйсээс илүү төвөгтэй боловч илүү сайн гүйцэтгэлийг хангадаг. Эдгээрийг өгөгдөл дамжуулах хурд чухал үед ашигладаг: хэвлэх төхөөрөмж, оролтын төхөөрөмжүүдийг холбоход ашигладаг график мэдээлэл, гадаад зөөвөрлөгч дээр өгөгдөл бичих төхөөрөмж гэх мэт. Зэрэгцээ интерфейсийн гүйцэтгэлийг секундэд байтаар хэмждэг (байт/с; Кбайт/с; Мбайт/с).

Төхөөрөмж цуваа интерфэйсүүдИлүү амархан; Дүрмээр бол тэд дамжуулах болон хүлээн авах төхөөрөмжийн ажиллагааг синхрончлох шаардлагагүй (тиймээс тэдгээрийг ихэвчлэн асинхрон интерфейс гэж нэрлэдэг), гэхдээ тэдгээрийн зурвасын өргөн нь бага, коэффициент юм. ашигтай үйлдэлдоор. Цуваа төхөөрөмжүүд нь байтаар биш битээр холбогддог тул гүйцэтгэлийг секундэд битээр (bps, kbps, Mbps) хэмждэг. Цуваа дамжуулалтын хурдыг хэмжих нэгжийг 8-д механик хуваах замаар параллель өгөгдөл дамжуулах хурдыг хэмжих нэгж болгон хувиргах нь илт энгийн байсан ч үйлчилгээний өгөгдөл байгаа тул энэ нь зөв биш тул ийм хөрвүүлэлт хийгдээгүй байна. Онцгой тохиолдолд, үйлчилгээний өгөгдөлд тохируулсан тохиолдолд цуваа төхөөрөмжүүдийн хурдыг секундэд тэмдэгтээр эсвэл секундэд тэмдэгтээр (с / с) илэрхийлдэг боловч энэ утга нь техникийн биш, харин лавлагаа, хэрэглэгчийн тэмдэгт юм.

Цуваа интерфэйсүүд нь удаан төхөөрөмжүүдийг холбоход ашиглагддаг (хамгийн энгийн чанар муутай хэвлэх төхөөрөмж: тэмдэг, дохионы мэдээлэл оруулах, гаралтын төхөөрөмж, хяналтын мэдрэгч, бага гүйцэтгэлтэй холбооны төхөөрөмж гэх мэт), түүнчлэн чухал ач холбогдолтой зүйл байхгүй тохиолдолд. өгөгдөл солилцох хугацааны хязгаарлалт (дижитал камер).

Компьютерийн хоёр дахь үндсэн бүрэлдэхүүн хэсэг нь санах ой юм. Санах ойн систем нь давхаргын шатлал хэлбэрээр бүтээгдсэн (Зураг 3.). Дээд давхарга нь CPU-ийн дотоод бүртгэлээс бүрдэнэ. Дотоод бүртгэлүүд нь 32 битийн процессор дээр 32 х 32 бит, 64 битийн процессор дээр 64 х 64 бит хадгалах боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь хоёр тохиолдолд нэг килобайтаас бага байдаг. Програмууд өөрсдөө регистрүүдийг (өөрөөр хэлбэл тэдгээрт юу хадгалахаа шийдэх) техник хангамжийн оролцоогүйгээр удирдах боломжтой.

Зураг 3. Ердийн шаталсан санах ойн бүтэц

Дараагийн давхарга нь кэш санах ой бөгөөд ихэвчлэн техник хангамжаар хянагддаг. RAM нь кэшийн мөрөнд хуваагддаг бөгөөд ихэвчлэн тус бүр нь 64 байт, 0-ээс 63 хүртэл, 1-р мөрөнд 64-ээс 127 хүртэл хаяглах гэх мэт. Хамгийн их ашиглагддаг кэшийн шугамууд нь CPU дотор эсвэл маш ойрхон байрладаг өндөр хурдны кэшэд хадгалагддаг. Програм санах ойноос үг унших шаардлагатай үед кэш чип байгаа эсэхийг шалгадаг хүссэн мөркэшэд. Хэрэв тийм бол кэш рүү үр дүнтэй нэвтэрч, хүсэлтийг кэшээс бүрэн хангаж, санах ойн хүсэлтийг автобусанд байршуулаагүй болно. Амжилттай кэш нэвтрэх нь дүрмээр бол хоёр цагийн мөчлөг шаарддаг бөгөөд амжилтгүй болсон нь санах ойд нэвтрэхэд ихээхэн хэмжээний цаг хугацаа алдахад хүргэдэг. Кэш санах ой нь өндөр өртөгтэй тул хэмжээ нь хязгаарлагдмал. Зарим машинууд нь хоёр, бүр гурван түвшний кэштэй байдаг бөгөөд тус бүр нь өмнөхөөсөө удаан бөгөөд том байдаг.

Үүний дараа RAM (RAM - Random Access Memory, English RAM, Random Access Memory - санамсаргүй хандалттай санах ой) байна. Энэ бол тооцоолох системийн хадгалах төхөөрөмжийн үндсэн ажлын хэсэг юм. Кэшээр гүйцэтгэгдэх боломжгүй бүх CPU-ийн хүсэлтүүд боловсруулагдахын тулд үндсэн санах ой руу очдог. Компьютер дээр хэд хэдэн програм ажиллуулахдаа RAM-д нарийн төвөгтэй програмуудыг байрлуулах нь зүйтэй. Программуудыг бие биенээсээ хамгаалах, санах ой дахь хөдөлгөөнийг үндсэн бүртгэл ба хязгаарын бүртгэл гэсэн хоёр тусгай бүртгэл бүхий компьютерийн тоног төхөөрөмжийн тусламжтайгаар гүйцэтгэдэг.

Хамгийн энгийн тохиолдолд (Зураг 4.а) програм ажиллаж эхлэхэд программын гүйцэтгэх модулийн эхлэлийн хаяг үндсэн регистрт ачаалагдах ба хязгаарын регистр нь програмын гүйцэтгэгдэх модуль нь программтай хамт хэр их зай эзэлдэгийг хэлж өгдөг. өгөгдөл. Санах ойгоос команд дуудагдах үед техник хангамж нь командын тоолуурыг шалгаж, хязгаарын регистрээс бага бол үндсэн регистрийн утгыг нэмж, нийлбэрийг санах ой руу шилжүүлдэг. Програм нь өгөгдлийн үгийг уншихыг хүссэн үед (жишээлбэл, 10000 хаягаас) техник хангамж нь үндсэн регистрийн агуулгыг (жишээлбэл, 50000) энэ хаяг руу автоматаар нэмж, санах ойн нийлбэрийг (60000) шилжүүлдэг. Үндсэн бүртгэл нь програмд ​​хадгалагдсан хаягийн дагуу санах ойн аль ч хэсэгт хандах боломжийг олгодог. Түүнчлэн, хязгаарын бүртгэл нь програмын дараа санах ойн аль ч хэсэгт програм руу нэвтрэхээс сэргийлдэг. Тиймээс, энэ схемийн тусламжтайгаар хоёр асуудлыг шийддэг: програмын хамгаалалт, хөдөлгөөн.

Өгөгдлийг шалгаж хөрвүүлсний үр дүнд программын үүсгэсэн виртуал хаяг гэж нэрлэгддэг хаягийг санах ойд ашигладаг хаяг руу хөрвүүлэн физик хаяг гэж нэрлэдэг. Баталгаажуулалт, хөрвүүлэлт хийдэг төхөөрөмжийг санах ойн удирдлагын нэгж (MMU) гэж нэрлэдэг. Санах ойн менежер нь процессорын хэлхээнд эсвэл түүнтэй ойрхон байрладаг боловч логикийн хувьд процессор болон санах ойн хооронд байрладаг.

Илүү төвөгтэй санах ойн менежер нь үндсэн болон хязгаарын хоёр хос регистрээс бүрдэнэ. Нэг хос нь програмын текст, нөгөө хос нь өгөгдөлд зориулагдсан. Командын бүртгэл ба програмын текстийн бүх лавлагаа нь эхний хос регистрүүдтэй ажилладаг бол өгөгдлийн лавлагаа нь хоёр дахь хос регистрийг ашигладаг. Энэхүү механизмын ачаар энгийн схемд хасагдсан програмын зөвхөн нэг хувийг RAM-д хадгалахын зэрэгцээ хэд хэдэн хэрэглэгчдийн дунд нэг програмыг хуваалцах боломжтой болсон. 1-р програм ажиллаж байх үед 4-р зурагт үзүүлсэн шиг дөрвөн регистр зүүн талд, 2-р програм ажиллаж байх үед баруун талд байрлана. Санах ойн менежерийг удирдах нь үйлдлийн системийн үүрэг юм.

Дараагийн санах ойн бүтцэд байна соронзон диск(HDD). Дискний санах ой нь битийн хувьд RAM-аас хоёр дахин хямд бөгөөд хэмжээ нь том боловч дискэн дээрх өгөгдөлд хандахад ойролцоогоор 3 дахин урт хугацаа шаардагдана. Бага хурдны шалтгаан хатуу дискдиск нь механик бүтэцтэй байдаг нь үнэн юм. Хатуу диск нь 5400, 7200 эсвэл 10800 эрг / мин хурдтайгаар эргэлддэг нэг буюу хэд хэдэн металл хавтангаас бүрдэнэ (Зураг 5.). Мэдээллийг ялтсууд дээр төвлөрсөн тойрог хэлбэрээр тэмдэглэдэг. Өгөгдсөн байрлал бүрийн унших/бичих толгойнууд нь зам гэж нэрлэгддэг таваг дээрх бөгжийг уншиж чаддаг. Өгөгдсөн салаа байрлалд зориулсан замууд хамтдаа цилиндр үүсгэдэг.

Зам бүр нь хэд хэдэн секторт хуваагддаг бөгөөд ихэвчлэн нэг секторт 512 байт байдаг. Орчин үеийн дискнүүдийн гаднах цилиндрүүд нь дотроос илүү олон салбарыг агуулдаг. Толгойг нэг цилиндрээс нөгөөд шилжүүлэхэд ойролцоогоор 1 мс, дурын цилиндрт шилжихэд дискнээс хамаарч 5-10 мс болно. Толгой нь хүссэн зам дээр байрлах үед хөдөлгүүр нь дискийг эргүүлэх хүртэл хүлээх хэрэгтэй бөгөөд ингэснээр шаардлагатай салбар толгойн доор болно. Энэ нь дискний эргэлтийн хурдаас хамаарч нэмэлт 5-10 мс шаардагдана. Сектор толгойн доор байх үед унших, бичих үйл явц нь 5 MB / s (бага хурдтай дискний хувьд) 160 MB / s (өндөр хурдны дискний хувьд) хурдтай явагддаг.

Сүүлийн давхаргыг соронзон хальс эзэлдэг. Энэ зөөвөрлөгчийг ихэвчлэн хатуу дискний зайн нөөцлөлтийг үүсгэх эсвэл том мэдээллийн багц хадгалахад ашигладаг байсан. Мэдээлэл авахын тулд соронзон хальсыг соронзон соронзон хальс уншигчид байрлуулж, дараа нь хүссэн блок руу мэдээлэл оруулав. Бүх процесс хэдэн минут зарцуулагдсан. Тайлбарласан санах ойн шатлал нь ердийн зүйл боловч зарим хувилбарт бүх түвшин эсвэл тэдгээрийн бусад төрлүүд (жишээлбэл, оптик диск) байдаггүй. Ямар ч тохиолдолд шатлалыг доошлуулах үед санамсаргүй хандалтын хугацаа төхөөрөмжөөс төхөөрөмжид мэдэгдэхүйц нэмэгдэж, хүчин чадал нь хандалтын хугацаатай тэнцэх болно.

Дээр дурдсан төрлүүдээс гадна олон компьютерт санамсаргүй хандалтын зөвхөн унших санах ой (ROM - зөвхөн унших санах ой, ROM, Read Only Memory - зөвхөн унших санах ой) байдаг бөгөөд энэ нь компьютерийн системийг асаахад агуулгыг нь алддаггүй. унтраах. ROM нь үйлдвэрлэлийн явцад програмчлагдсан бөгөөд дараа нь түүний агуулгыг өөрчлөх боломжгүй. Зарим компьютер дээр ROM нь компьютерийг эхлүүлэхэд ашигладаг ачаалах програмууд болон доод түвшний төхөөрөмжүүдийг удирдах зарим I/O картуудыг агуулдаг.

Цахилгаанаар арилгадаг ROM (EEPROM, Electrically Erasable ROM) болон flash RAM (flash RAM) нь мөн дэгдэмхий биш боловч ROM-оос ялгаатай нь тэдгээрийн агуулгыг устгаж, дахин бичиж болно. Гэсэн хэдий ч тэдэнд өгөгдөл бичих нь RAM-д бичихээс хамаагүй их цаг зарцуулдаг. Тиймээс тэдгээрийг ROM-той ижил аргаар ашигладаг.

Өөр нэг төрлийн санах ой байдаг - CMOS санах ой нь тогтворгүй бөгөөд одоогийн огноо, цагийг хадгалахад ашиглагддаг. Санах ой нь компьютерт суурилуулсан батерейгаар тэжээгддэг бөгөөд тохиргооны параметрүүдийг агуулж болно (жишээлбэл, аль хатуу дискнээс ачаалахыг зааж өгөх).

3. I/O төхөөрөмжүүд

Үйлдлийн системтэй нягт харьцдаг бусад төхөөрөмжүүд нь I/O төхөөрөмжүүд бөгөөд удирдлага ба төхөөрөмж өөрөө гэсэн хоёр хэсгээс бүрддэг. Удирдагч нь үйлдлийн системээс командуудыг хүлээн авч, гүйцэтгэх залгуурын самбар дээрх микрочип (чипсет) юм.

Жишээлбэл, хянагч нь дискнээс тодорхой салбарыг унших командыг хүлээн авдаг. Командыг гүйцэтгэхийн тулд хянагч нь дискний шугаман секторын дугаарыг цилиндр, сектор, толгойн дугаар болгон хувиргадаг. Гаднах цилиндрүүд нь дотроос илүү олон салбартай байж болох тул хувиргах үйл ажиллагаа нь төвөгтэй байдаг. Дараа нь хянагч нь аль цилиндрийн толгойг яг одоо дуусгаж байгааг тодорхойлж, толгойг шаардлагатай тооны цилиндрт шилжүүлэх импульсийн дарааллыг өгдөг. Үүний дараа хянагч нь дискийг эргүүлэхийг хүлээж, шаардлагатай салбарыг толгойн доор байрлуулна. Дараа нь дискнээс битүүдийг унших, хадгалах үйл явц, толгой хэсгийг арилгах, тооцоолох үйл явц. шалгах нийлбэр. Дараа нь хянагч нь хүлээн авсан битүүдийг үг болгон цуглуулж санах ойд хадгалдаг. Энэ ажлыг гүйцэтгэхийн тулд хянагч нь суулгасан програм хангамжийг агуулдаг.

I / O төхөөрөмж нь өөрөө энгийн интерфэйстэй бөгөөд нэг IDE стандартад нийцсэн байх ёстой (IDE, Integrated Drive Electronics - суурилуулсан хөтөчийн интерфейс). Төхөөрөмжийн интерфейс нь хянагчаар далдлагдсан тул үйлдлийн систем нь зөвхөн хянагчийн интерфейсийг хардаг бөгөөд энэ нь төхөөрөмжийн интерфейсээс ялгаатай байж болно.

Хянагч нараас хойш янз бүрийн төхөөрөмжүүд I/O нь бие биенээсээ ялгаатай тул тэдгээрийн удирдлага нь тохирохыг шаарддаг програм хангамж- жолооч нар. Тиймээс хянагч үйлдвэрлэгч бүр дэмждэг үйлдлийн системийнхээ драйверуудыг хангах ёстой. Драйверийг үйлдлийн системд суулгах гурван арга бий.

Цөмийг шинэ драйвертай холбож, дараа нь системийг дахин ачаална уу, энэ нь хичнээн UNIX систем ажилладаг;

Үйлдлийн системд багтсан файлд драйвер шаардлагатай гэсэн оруулгыг үүсгээд системийг дахин ачаалсны дараа эхний ачаалах үед үйлдлийн систем олох болно. зөв жолоочмөн татаж авах; Windows үйлдлийн систем ингэж ажилладаг;

Шинэ драйверуудыг хүлээн авч, ажиллаж байх үед үйлдлийн системийг ашиглан хурдан суулгах; Энэ аргыг зөөврийн USB болон IEEE 1394 автобусуудад ашигладаг бөгөөд энэ нь үргэлж динамик ачаалалтай драйверуудыг шаарддаг.

Хянагч бүртэй харилцах тусгай бүртгэлүүд байдаг. Жишээлбэл, хамгийн бага диск хянагч нь дискний хаяг, санах ойн хаяг, секторын дугаар, үйл ажиллагааны чиглэлийг (унших, бичих) зааж өгөх регистртэй байж болно. Хянагчийг идэвхжүүлэхийн тулд драйвер үйлдлийн системээс тушаал хүлээн авч, дараа нь төхөөрөмжийн бүртгэлд бичихэд тохиромжтой утгууд руу хөрвүүлдэг.

Зарим компьютер дээр оролт гаралтын төхөөрөмжийн регистрүүд нь үйлдлийн системийн хаягийн орон зайд дүрслэгдсэн байдаг тул санах ойд энгийн үг шиг уншиж, бичиж болно. Хэрэглэгчийн программыг техник хангамжаас хамгаалахын тулд (жишээ нь, үндсэн болон хязгаарын бүртгэлийг ашиглах) регистрийн хаягийг хэрэглэгчийн программаас гадуур RAM-д байрлуулдаг.

Бусад компьютер дээр төхөөрөмжийн регистрүүд нь тусгай оролт гаралтын портуудад байрладаг ба регистр бүр өөрийн гэсэн порт хаягтай байдаг. Ийм машинууд дээр IN болон OUT заавар нь давуу горимд байдаг бөгөөд энэ нь драйверуудад регистр уншиж, бичих боломжийг олгодог. Эхний схем нь тусгай I/O командын хэрэгцээг арилгадаг боловч зарим хаягийн зайг ашигладаг. Хоёрдахь схем нь хаягийн орон зайд нөлөөлөхгүй, гэхдээ тусгай заавар байх шаардлагатай. Хоёр схемийг өргөн ашигладаг. Мэдээллийн оролт, гаралтыг гурван аргаар гүйцэтгэдэг.

1. Хэрэглэгчийн программ нь системийн хүсэлтийг гаргадаг бөгөөд үүнийг цөм нь харгалзах драйвер руу процедурын дуудлага болгон хөрвүүлдэг. Дараа нь драйвер нь I/O процессыг эхлүүлнэ. Энэ хугацаанд драйвер нь маш богино програмын циклийг хийж, ажиллаж байгаа төхөөрөмжийн бэлэн байдлын талаар байнга санал асуулга явуулдаг (ихэвчлэн энэ төхөөрөмж завгүй байгааг илтгэх хэсэг байдаг). Оролт гаралтын ажиллагаа дуусмагц драйвер өгөгдлийг шаардлагатай газар байрлуулж, анхны төлөв рүүгээ буцна. Дараа нь үйлдлийн систем дуудлага хийсэн программ руу хяналтаа буцааж өгдөг. Энэ аргыг бэлэн хүлээлт эсвэл идэвхтэй хүлээлт гэж нэрлэдэг бөгөөд нэг сул талтай: процессор нь төхөөрөмжөө ажлаа дуусгах хүртэл санал асуулга явуулах ёстой.

2. Драйвер төхөөрөмжийг эхлүүлж, I / O-ийн төгсгөлд тасалдал гаргахыг түүнээс хүснэ. Үүний дараа драйвер өгөгдлийг буцааж, үйлдлийн систем нь шаардлагатай бол дуудагчийг хааж, бусад ажлуудыг гүйцэтгэж эхэлдэг. Хянагч нь өгөгдөл дамжуулах төгсгөлийг илрүүлэх үед энэ нь үйл ажиллагаа дууссаны дохио өгөх тасалдлыг үүсгэдэг. I/O хэрэгжүүлэх механизм нь дараах байдалтай байна (Зураг 6.а).

Алхам 1: драйвер нь хянагч руу тушаал илгээж, төхөөрөмжийн бүртгэлд мэдээлэл бичдэг; хянагч нь I/O төхөөрөмжийг эхлүүлнэ.

Алхам 2: Уншиж, бичиж дууссаны дараа хянагч тасалдлын хянагч чип рүү дохио илгээдэг.

Алхам 3: Хэрэв тасалдлын хянагч тасалдлыг хүлээн авахад бэлэн бол CPU дээрх тодорхой зүү рүү дохио илгээдэг.

Алхам 4: Тасалдлын хянагч нь I/O төхөөрөмжийн дугаарыг автобусанд байрлуулснаар CPU үүнийг уншиж, аль төхөөрөмж дууссаныг мэдэх боломжтой. Процессор тасалдлыг хүлээн авах үед програмын тоолуур (PC) болон процессорын төлөвийн үг (PSW) нь одоогийн стек рүү түлхэгдэж, процессор нь давуу эрхтэй ажиллах горимд (үйлдлийн системийн цөмийн горим) шилждэг. Оролтын гаралтын төхөөрөмжийн дугаарыг тасалдал зохицуулагчийн хаягийг хайхад ашигладаг санах ойн индекс болгон ашиглаж болно. энэ төхөөрөмж. Энэ санах ойг тасалдлын вектор гэж нэрлэдэг. Тасалдал зохицуулагч (тасалдлыг илгээсэн төхөөрөмжийн драйверын хэсэг) ажиллаж эхлэхэд програмын тоолуур болон процессорын төлөвийн үгийг стекээс устгаж, тэдгээрийг хадгалж, төхөөрөмжийн төлөв байдлын талаарх мэдээллийг асууна. Тасалдлын боловсруулалт дууссаны дараа удирдлага нь өмнө нь ажиллаж байсан хэрэглэгчийн програм руу буцаж, гүйцэтгэл нь дуусаагүй байгаа команд руу буцдаг (Зураг 6 b).

3. Оролт гаралтын мэдээллийн хувьд санах ойн шууд хандалтын хянагч (DMA, Direct Memory Access) ашигладаг бөгөөд энэ нь RAM болон зарим контроллеруудын хоорондох битийн урсгалыг төв процессорын байнгын оролцоогүйгээр удирддаг. Процессор нь DMA чипийг дуудаж, түүнд хэдэн байт дамжуулахыг хэлж, төхөөрөмж болон санах ойн хаяг, өгөгдөл дамжуулах чиглэлийг зааж өгч, чип өөрөө өөрийгөө хариуцдаг. Дууссаны дараа DMA тасалдлыг эхлүүлдэг бөгөөд үүнийг зохих ёсоор зохицуулдаг.

Тасалдал нь өөр тасалдлыг боловсруулах үед гэх мэт тохиромжгүй үед тохиолдож болно. Энэ шалтгааны улмаас CPU нь тасалдлыг идэвхгүй болгож, дараа нь идэвхжүүлэх чадвартай байдаг. Тасалдал идэвхгүй байх үед ажлаа дуусгасан бүх төхөөрөмжүүд дохиогоо илгээсээр байх боловч тасалдлыг идэвхжүүлэх хүртэл процессор тасалддаггүй. Хэрэв тасалдлыг идэвхгүй болгосон үед олон төхөөрөмж нэгэн зэрэг зогссон бол тасалдлын хянагч нь ихэвчлэн төхөөрөмж тус бүрд өгөгдсөн статик тэргүүлэх чиглэлийг үндэслэн алийг нь эхлээд зохицуулахыг шийддэг.

Pentium компьютерийн систем нь найман автобустай (кэш автобус, локал автобус, санах ойн автобус, PCI, SCSI, USB, IDE, ISA). Автобус бүр өөрийн өгөгдлийн хурд, өөрийн гэсэн функцтэй байдаг. Компьютер болон түүний тохиргоог удирдахын тулд үйлдлийн систем нь бүх автобусны тухай мэдээлэлтэй байх ёстой.

ISA автобус (Industry Standard Architecture, салбарын стандарт архитектур) - анх IBM PC / AT компьютер дээр гарч ирсэн бөгөөд 8.33 МГц давтамжтай ажилладаг бөгөөд цагт хоёр байт дамжуулж чаддаг. хамгийн дээд хурд 16.67 МБ/с; Энэ нь хуучин удаан оролт/гаралтын картуудтай нийцтэй байхаар багтсан болно.

PCI автобус (Захын бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн харилцан холболт, интерфейс захын төхөөрөмж) - Intel-ээс ISA автобусны залгамжлагчаар бүтээгдсэн бөгөөд 66 МГц давтамжтайгаар ажиллаж, цагт 8 байтыг 528 МБ/с хурдтайгаар дамжуулах боломжтой. Одоогоор PCI автобусИхэнх өндөр хурдны оролт гаралтын төхөөрөмжүүд, мөн Intel-ийн бус процессортой компьютеруудыг ашиглах, учир нь олон оролт гаралтын картууд үүнтэй нийцдэг.

Pentium систем дээрх локал автобусыг CPU нь ихэвчлэн 100 МГц давтамжтайгаар ажилладаг тусгай санах ойн автобусаар санах ойд ханддаг PCI гүүр чип рүү өгөгдөл дамжуулахад ашигладаг.

Pentium системүүд нь процессорт суулгасан эхний түвшний кэш (L1 кэш) ба гадаад хоёр дахь түвшний том кэштэй (L2 кэш) байдаг тул кэш автобусыг гадаад кэшийг холбоход ашигладаг.

IDE автобус нь захын төхөөрөмжүүдийг холбоход ашиглагддаг: дискүүд болон CD-ROM хөтчүүд. Автобус нь PC/AT дискний хянагч интерфейсийн удам бөгөөд одоо бүх Pentium-д суурилсан системүүдэд стандарт болсон.

USB автобус (Universal Serial Bus, бүх нийтийн цуваа автобус) нь удаан оролт гаралтын төхөөрөмжүүдийг (гар, хулгана) компьютерт холбоход зориулагдсан. Энэ нь жижиг дөрвөн утастай холбогчийг ашигладаг бөгөөд хоёр утас нь USB төхөөрөмжүүдэд тэжээл өгдөг.

USB автобус нь төвлөрсөн автобус бөгөөд хост нь миллисекунд тутамд I/O төхөөрөмжүүдэд өгөгдөл байгаа эсэхийг шалгадаг. Энэ нь 1.5 МБ/с хурдтай дата таталтыг удирдах боломжтой. Бүх USB төхөөрөмжүүд ижил драйвер ашигладаг тул системийг дахин ачаалахгүйгээр системд холбогдох боломжтой.

SCSI автобус (Small Computer System Interface, жижиг компьютеруудын системийн интерфэйс) нь хурдан хөтчүүд, сканнерууд болон ихээхэн зурвасын өргөн шаарддаг бусад төхөөрөмжүүдэд ашиглагддаг өндөр хүчин чадалтай автобус юм. Түүний гүйцэтгэл нь 160 МБ / с хүрдэг. SCSI автобус нь Macintosh системд ашиглагддаг бөгөөд UNIX системүүд болон бусад Intel-д суурилсан системүүдэд түгээмэл байдаг.

IEEE 1394 (FireWire) автобус нь бит-цуваа автобус бөгөөд 50 МБ/с хүртэл өгөгдөл дамжуулах хурдыг дэмждэг. Энэ функц нь зөөврийн дижитал камер болон бусад мультимедиа төхөөрөмжийг компьютерт холбох боломжийг олгодог. USB автобуснаас ялгаатай нь IEEE 1394 автобус нь төв хянагчгүй.

Үйлдлийн систем нь техник хангамжийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг таньж, тэдгээрийг тохируулах чадвартай байх ёстой. Энэ шаардлагад хүргэсэн Intel компаниболон Майкрософт нь залгаад тоглох гэж нэрлэгддэг хувийн компьютерийн системийг хөгжүүлэх. Энэ системээс өмнө оролт/гаралтын самбар бүр тогтмол оролт/гаралтын бүртгэлийн хаяг, тасалдлын хүсэлтийн түвшинтэй байсан. Жишээлбэл, гар нь тасалдал 1 ба хаягуудыг 0x60-аас 0x64 хүртэлх мужид ашигласан; уян дискний хянагч нь тасалдал 6-г ашигладаг бөгөөд 0x3F0-ээс 0x3F7 хүртэл хаяглдаг; принтер нь тасалдал 7 болон 0x378-аас 0x37A хүртэлх хаягуудыг ашигласан.

Хэрэв хэрэглэгч худалдаж авсан бол дууны картболон модем, эдгээр төхөөрөмжүүд санамсаргүйгээр ижил тасалдлыг ашигласан тохиолдол гарсан. Зөрчилдөөн гарсан тул төхөөрөмжүүд хамтран ажиллах боломжгүй болсон. Боломжит шийдэл бол самбар бүрт DIP унтраалга (холбогч, холбогч) барьж, өөр өөр төхөөрөмжүүдийн порт хаягууд болон тасалдлын дугаарууд хоорондоо зөрчилдөхгүй байхаар самбар тус бүрийг тохируулах явдал байв.

Plug and play нь үйлдлийн системд оролт/гаралтын төхөөрөмжүүдийн талаарх мэдээллийг автоматаар цуглуулж, тасалдалын түвшин болон оролт гаралтын хаягуудыг төвлөрсөн байдлаар хуваарилж, дараа нь энэ мэдээллийг самбар бүрт мэдээлэх боломжийг олгодог. Ийм систем нь Pentium компьютер дээр ажилладаг. Pentium процессортой компьютер бүр програмыг агуулсан эх хавтанг агуулдаг. BIOS систем(Оролт гаралтын үндсэн систем - суурь систем I/O). BIOS нь гарнаас унших, дэлгэцэн дээр мэдээлэл харуулах, дискнээс өгөгдөл оруулах/гаргах гэх мэт процедурыг багтаасан доод түвшний оролт гаралтын програмуудыг агуулдаг.

Компьютер ачаалах үед BIOS систем ажиллаж эхлэх бөгөөд энэ нь системд суулгасан RAM-ийн хэмжээ, гар болон бусад үндсэн төхөөрөмжүүдийн холболт, зөв ​​ажиллагааг шалгадаг. Дараа нь BIOS нь ISA болон PCI автобус болон тэдгээрт холбогдсон бүх төхөөрөмжийг шалгадаг. Эдгээр төхөөрөмжүүдийн зарим нь уламжлалт (урьдчилан залгаад тоглуулах). Тэдгээр нь тасалдлын тогтмол түвшин, оролт гаралтын порт хаягтай (жишээлбэл, үйлдлийн системээр өөрчлөх боломжгүй оролт гаралтын самбар дээрх унтраалга эсвэл холбогч ашиглан тохируулсан). Эдгээр төхөөрөмжийг бүртгүүлсний дараа залгаад тоглуулах төхөөрөмжийн бүртгэл явагдана. Хэрэв одоо байгаа төхөөрөмжүүд нь сүүлийн ачаалах үеийнхээс ялгаатай бол шинэ төхөөрөмжүүдийг тохируулсан болно.

Дараа нь BIOS нь CMOS санах ойд хадгалагдсан жагсаалтаас тус бүрийг ээлжлэн оролдох замаар аль төхөөрөмжөөс ачаалахаа тодорхойлдог. Хэрэглэгч ачаалсны дараа нэн даруй BIOS тохиргооны програм руу орж энэ жагсаалтыг өөрчлөх боломжтой. Ихэвчлэн эхлээд уян дискнээс ачаалах оролдлого хийдэг. Хэрэв энэ нь амжилтгүй болвол CD-г оролдоно. Хэрэв компьютерт уян диск болон CD байхгүй бол систем хатуу дискнээс ачаалагдана. Ачаалах төхөөрөмжөөс эхний секторыг санах ойд уншиж, гүйцэтгэнэ. Энэ сектор нь ачаалах секторын төгсгөлд байгаа хуваалтын хүснэгтийг шалгаж аль хуваалт идэвхтэй байгааг тодорхойлох програмыг агуулдаг. Дараа нь хоёрдогч ачаалагчийг ижил хуваалтаас уншина. -аас уншдаг идэвхтэй хуваалтүйлдлийн систем ба түүнийг эхлүүлнэ.

Дараа нь үйлдлийн систем нь компьютерийн тохиргооны талаарх мэдээллийг BIOS-оос асууж, төхөөрөмж бүрийн драйвер байгаа эсэхийг шалгадаг. Хэрэв драйвер байхгүй бол үйлдлийн систем нь уян диск эсвэл драйверийг агуулсан CD-г оруулахыг хэрэглэгчээс сануулдаг (эдгээр дискийг төхөөрөмжийн үйлдвэрлэгчээс нийлүүлдэг). Хэрэв бүх драйверууд байгаа бол үйлдлийн систем нь тэдгээрийг цөмд ачаална. Дараа нь драйверын хүснэгтүүдийг эхлүүлж, шаардлагатай суурь процессуудыг үүсгэж, нууц үг оруулах програмыг эхлүүлнэ GUIтерминал бүр дээр.

5. Компьютерийн технологийн хөгжлийн түүх

IBM-тэй нийцтэй бүх хувийн компьютерууд Intel-тэй нийцтэй процессороор тоноглогдсон. Intel-ийн гэр бүлийн микропроцессорын хөгжлийн түүхийг товчхон дурдвал: Intel-ийн анхны ерөнхий зориулалтын микропроцессор 1970 онд гарч ирсэн. Энэ нь Intel 4004 гэж нэрлэгддэг, дөрвөн биттэй, дөрвөн битийн үг оруулах/гарцах, боловсруулах чадвартай байв. Түүний хурд нь секундэд 8000 үйлдэл байв. Intel 4004 микропроцессор нь 4К байт санах ойтой програмчлагдсан тооны машинд ашиглах зориулалттай.

Гурван жилийн дараа Intel 8080 процессорыг гаргасан бөгөөд энэ нь 16 битийн арифметик үйлдлүүдийг гүйцэтгэх боломжтой, 16 битийн хаягийн автобустай бөгөөд 64 KB хүртэлх санах ойтой (2516 0 = 65536) хаяглах боломжтой байв. 1978 оныг 16 бит (хоёр байт), 20 битийн автобус бүхий үгийн багтаамжтай 8086 процессор гаргасан бөгөөд аль хэдийн 1 МБ санах ойтой (2520 0 = 1048576, эсвэл 1024 КБ) ажиллах боломжтой болсон. тус бүр нь 64 КБ хэмжээтэй блокууд (сегментүүд). 8086 процессор нь IBM PC болон IBM PC / XT-тэй нийцтэй компьютерээр тоноглогдсон. Шинэ микропроцессорыг хөгжүүлэх дараагийн томоохон алхам бол 1982 онд гарч ирсэн 8028b процессор байв. Энэ нь 24 бит хаягийн автобустай, 16 мегабайт хаягийн зайтай, IBM PC/AT-тай нийцтэй компьютерт суулгасан. 1985 оны 10-р сард 80386DX нь 32 бит хаягийн автобустай (хамгийн их хаягийн зай нь 4 ГБ), 1988 оны 6-р сард 80386SX нь 80386DX-ээс хямд, 24 бит хаягийн автобустай байсан. Дараа нь 1989 оны 4-р сард 80486DX микропроцессор, 1993 оны 5-р сард Pentium процессорын анхны хувилбар (хоёул 32 бит хаягийн автобустай) гарч ирэв.

1995 оны 5-р сард Москвад болсон олон улсын Komtek-95 үзэсгэлэнд Intel танилцуулав шинэ процессор- P6.

P6-ийн дизайны хамгийн чухал зорилтуудын нэг нь Pentium процессорын гүйцэтгэлийг хоёр дахин нэмэгдүүлэх явдал байв. Үүний зэрэгцээ P6-ийн анхны хувилбаруудын үйлдвэрлэлийг аль хэдийн дибаг хийсэн "Intel"-ийн дагуу хийж, үйлдвэрлэлд ашиглах болно. хамгийн сүүлийн үеийн хувилбарууд Pentium хагас дамжуулагч технологи (0.6 μm, Z, Z V).

Үйлдвэрлэлийн ижил процессыг ашигласнаар P6-ийн масс үйлдвэрлэлийг томоохон асуудалгүйгээр хийх боломжтой болно. Гэхдээ энэ нь процессорын бичил архитектурыг цогцоор нь сайжруулснаар л гүйцэтгэлийг хоёр дахин нэмэгдүүлнэ гэсэн үг. P6 бичил архитектурыг архитектурын янз бүрийн аргуудыг сайтар бодож, тохируулсан хослолыг ашиглан боловсруулсан. Тэдний заримыг нь өмнө нь "том" компьютерийн процессор дээр туршиж үзсэн бол заримыг нь эрдэм шинжилгээний байгууллагууд санал болгосон бол үлдсэнийг нь Intel компанийн инженерүүд боловсруулжээ. Intel-ийн "динамик гүйцэтгэл" гэж нэрлэдэг архитектурын онцлог шинж чанаруудын энэхүү өвөрмөц хослол нь анхны P6 чипүүдийг анх төлөвлөсөн гүйцэтгэлийнхээ түвшингээс давах боломжийг олгосон.

X86 гэр бүлийн өөр "Intel" процессоруудтай харьцуулбал P6 микро архитектур нь NexGen-ийн Nx586, AMD-ийн K5 процессоруудын микро архитектуртай, мөн бага хэмжээгээр M1-тэй ижил төстэй байдаг. Киркс. Энэхүү нийтлэг байдлыг дөрвөн компанийн инженерүүд Intel x86 CISC архитектуртай нийцтэй байлгахын зэрэгцээ RISC технологийн элементүүдийг нэвтрүүлэх гэсэн ижил асуудлыг шийдэж байсантай холбон тайлбарлаж байна.

Нэг тохиолдолд хоёр талст

P6-ийн гол давуу тал, өвөрмөц онцлог нь байрлуулсан байнапроцессортой ижил багцад 256 КБ хэмжээтэй хоёрдогч статик кэш санах ой, тусгай автобусаар процессортой холбогдсон. Энэхүү загвар нь P6 дээр суурилсан системийн дизайныг ихээхэн хялбаршуулах ёстой. P6 бол нэг багцад хоёр чип агуулсан анхны бөөнөөр үйлдвэрлэгдсэн микропроцессор юм.

P6 дахь CPU үхэх нь 5.5 сая транзистор агуулдаг; хоёрдугаар түвшний кэш болор - 15.5 сая. Харьцуулбал хамгийн сүүлийн үеийн Pentium загварт 3.3 сая транзистор багтсан бөгөөд L2 кэш нь гадаад санах ойн чип ашиглан хэрэгжсэн.

Тэгэхээр том тоокэш дэх транзисторууд нь статик шинж чанартай байдаг. P6 дахь статик санах ой нь нэг битийг хадгалахын тулд зургаан транзистор ашигладаг бол динамик санах ой нь бит тутамд нэг транзистор ашигладаг. Статик санах ой нь илүү хурдан боловч илүү үнэтэй байдаг. Хэдийгээр хоёрдогч кэштэй чип дээрх транзисторуудын тоо процессорын чипээс гурав дахин их боловч кэшийн физик хэмжээсүүд нь процессорын хувьд 306-аас 202 миллиметр квадратаас бага байдаг. Хоёулаа 387 зүү бүхий керамик савлагаанд ("хос хөндийтэй зүү-drid массив") хамт байрлуулсан. Хоёр хэвийг ижил технологиор үйлдвэрлэдэг (0.6 μм, 4 давхар металл-BiCMOS, 2.9 В). Тооцоолсон хамгийн их эрчим хүчний хэрэглээ: 133 МГц-т 20 Вт.

Процессор болон хоёрдогч кэшийг нэг багцад нэгтгэх эхний шалтгаан нь P6 дээр суурилсан өндөр хүчин чадалтай системийг зохион бүтээх, үйлдвэрлэх ажлыг хөнгөвчлөх явдал юм. Хурдан процессор дээр бүтээгдсэн тооцоолох системийн гүйцэтгэл нь процессорын орчны бичил схем, ялангуяа хоёрдогч кэшийг нарийн тааруулахаас ихээхэн хамаардаг. Бүх компьютер үйлдвэрлэгчид холбогдох судалгаа хийх боломжгүй. P6-д хоёрдогч кэш нь процессортой аль хэдийн оновчтой тохируулагдсан тул эх хавтанг зохион бүтээхэд хялбар болгодог.

Нэгтгэх хоёр дахь шалтгаан нь гүйцэтгэлийг сайжруулах явдал юм. Хоёр дахь түвшний kzsh нь процессортой тусгайлан зориулсан 64 битийн өргөн автобусаар холбогдсон бөгөөд процессортой ижил цагийн давтамжтайгаар ажилладаг.

Эхний 60 ба 66 МГц Pentium процессорууд ижил цагийн хурдаар 64 битийн автобусаар хоёрдогч кэш рүү нэвтэрсэн. Гэсэн хэдий ч Pentium-ийн цагийн хурд нэмэгдэхийн хэрээр дизайнеруудад энэ давтамжийг хадгалах нь хэтэрхий хэцүү бөгөөд үнэтэй болсон эх хавтан. Тиймээс давтамж хуваагчийг ашиглаж эхэлсэн. Жишээлбэл, 100 МГц Pentium-ийн хувьд гадаад автобус нь 66 МГц давтамжтайгаар ажилладаг (90 МГц Pentium-ийн хувьд - 60 МГц тус тус). Pentium нь энэ автобусыг кэшийн хоёрдогч хандалт болон үндсэн санах ой болон PCI чип багц зэрэг бусад төхөөрөмжүүдэд хандахад ашигладаг.

Хоёрдогч кэш рүү нэвтрэхийн тулд тусгай автобус ашиглах нь тооцоолох системийн ажиллагааг сайжруулдаг. Нэгдүгээрт, энэ нь процессор болон автобусны хурдыг бүрэн синхрончлох боломжийг олгодог; хоёрдугаарт, бусад оролт / гаралтын үйлдлүүдтэй өрсөлдөх, түүнтэй холбоотой саатал гарахгүй. L2 кэш автобус нь санах ой болон гадаад төхөөрөмжүүдэд хандах гадаад автобуснаас бүрэн тусдаа байдаг. 64 битийн гадаад автобус нь процессорын хурдны хагас, гуравны нэг, дөрөвний нэгээр ажиллах боломжтой бөгөөд хоёрдогч кэш автобус нь бүрэн хурдтайгаар бие даан ажилладаг.

Процессор болон хоёрдогч кэшийг нэг багцад нэгтгэж, тусгай автобусаар дамжуулан харилцах нь хамгийн хүчирхэг RISC процессоруудад ашиглагддаг гүйцэтгэлийг сайжруулах арга техник рүү чиглэсэн алхам юм. Тиймээс, "Дижитал" -ын Альфа 21164 процессорын хоёр дахь түвшний кэш нь анхдагч кэш шиг процессорын цөмд 96 кб хэмжээтэй байдаг. Энэ нь нэг чип дэх транзисторын тоог 9.3 сая болгон нэмэгдүүлэх замаар кэшийн маш өндөр гүйцэтгэлийг хангадаг. Alpha 21164-ийн гүйцэтгэл нь 330 SPECint92, 300 МГц. P6-ийн гүйцэтгэл бага байна (Intel 200 SPECint92-ийг 133 МГц давтамжтайгаар тооцоолдог), харин P6 нь хангадаг. хамгийн сайн харьцааөөрийн боломжит зах зээлд өртөг/гүйцэтгэл.

Зардал / гүйцэтгэлийн харьцааг үнэлэхдээ P6 нь өрсөлдөгчдөөсөө илүү үнэтэй байж болох ч бусад ихэнх процессорууд нэмэлт санах ойн чип болон кэш хянагчаар хүрээлэгдсэн байх ёстой гэдгийг анхаарах хэрэгтэй. Нэмж дурдахад, кэшийн гүйцэтгэлийг харьцуулж үзэхийн тулд бусад процессорууд 256 КБ-аас их хэмжээтэй кэш ашиглах шаардлагатай болно.

"Intel" нь ихэвчлэн процессоруудын олон хувилбарыг санал болгодог. Энэ нь системийн дизайнеруудын олон янзын шаардлагыг хангахын тулд хийгддэг бөгөөд өрсөлдөгчийн загваруудад бага зай үлдээдэг. Тиймээс P6 гарсны дараа удалгүй хоёрдогч кэш санах ойн хэмжээ ихэссэн өөрчлөлтүүд болон хямд үнэтэй өөрчлөлтүүд хоёулаа хийгдсэн гэж үзэж болно. гадаад байршилхоёрдогч кэш, гэхдээ хоёрдогч кэш болон процессорын хооронд тусгай автобустай.

Pentium нь эхлэлийн цэг юм

Pentium процессор нь дамжуулах хоолойтой, суперскаляртайархитектур нь гүйцэтгэлийн гайхалтай түвшинд хүрсэн. Pentium нь хоёр 5 үе шаттай дамжуулах шугамыг агуулдаг бөгөөд тэдгээр нь зэрэгцээ ажиллаж, нэг машины цаг тутамд хоёр бүхэл тоон зааврыг гүйцэтгэх боломжтой. Энэ тохиолдолд зөвхөн хос командуудыг зэрэгцүүлэн гүйцэтгэж, програмд ​​нэг нэгээр нь дагаж мөрдөж, тодорхой дүрмийг дагаж мөрдөх боломжтой, жишээлбэл, "уншсаны дараа бичих" төрлийн регистрийн хамаарал байхгүй болно.

P6-д нэвтрүүлэх чадварыг нэмэгдүүлэхийн тулд нэг 12 үе шаттай дамжуулах хоолой руу шилжсэн. Үе шатуудын тоо нэмэгдэж байгаа нь үе шат бүрт гүйцэтгэсэн ажил буурч, үүний үр дүнд багийнхны үе шат бүрт зарцуулах цаг нь Pentium-тай харьцуулахад 33 хувиар буурахад хүргэдэг. Энэ нь 100 МГц давтамжтай Pentium үйлдвэрлэхтэй ижил технологийг P6 үйлдвэрлэхэд ашиглах нь 133 МГц давтамжтай P6 гарна гэсэн үг юм.

Цаг тутамд хоёр зааврыг гүйцэтгэх чадвартай Pentium-ийн суперскаляр архитектурын чадавхийг цоо шинэ арга барилгүйгээр даван туулахад хэцүү байх болно. P6-д ашигласан шинэ хандлагаЭдгээр хоёр үе шатыг дамжиж буй командуудын дараалал нь програмын командуудын дараалалтай тохирч байх үед уламжлалт "татаж авах" ба "гүйцэтгэх" үе шатуудын хоорондох хатуу холбоог арилгадаг.

Шинэ хандлага нь командын сан гэж нэрлэгддэг шинэ хувилбарыг ашиглахтай холбоотой юм үр дүнтэй аргуудхөтөлбөрийн ирээдүйн үйл ажиллагааг урьдчилан таамаглах. Энэ тохиолдолд уламжлалт "гүйцэтгэх" үе шатыг "диспетчер / гүйцэтгэх" ба "буцах" гэсэн хоёроор солино. Үүний үр дүнд командууд ямар ч дарааллаар ажиллаж эхлэх боломжтой боловч програм дахь анхны дарааллын дагуу гүйцэтгэлээ үргэлж дуусгадаг. P6 цөм нь зааврын сангаар дамжуулан харилцан үйлчилдэг бие даасан гурван төхөөрөмж хэлбэрээр хэрэгждэг (Зураг 1).

Гүйцэтгэлийг сайжруулах зам дээрх гол асуудал

Орчин үеийн микропроцессоруудын гүйцэтгэлийг хязгаарлаж буй хүчин зүйлсийг нарийвчлан шинжилсний дараа P6-ийг зааврын сангаар дамжуулан харилцан үйлчилдэг бие даасан гурван төхөөрөмж хэлбэрээр зохион байгуулах шийдвэр гаргасан. Pentium болон бусад олон процессоруудын хувьд үнэн гол баримт бол бодит програмууд процессорын бүрэн хүчийг ашигладаггүй явдал юм.

Сүүлийн 10 жилийн хугацаанд процессорын хурд дор хаяж 10 дахин нэмэгдсэн бол үндсэн санах ойд хандах хугацаа ердөө 60 хувиар буурсан байна. Процессорын хурдтай харьцуулахад санах ойн гүйцэтгэлийн энэхүү хоцрогдол нь P6-ийн дизайнд шийдвэрлэх ёстой гол асуудал байв.

Энэ асуудлыг шийдвэрлэх нэг боломжит арга бол процессорыг тойрсон өндөр хүчин чадалтай бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг хөгжүүлэхэд анхаарлаа хандуулах явдал юм. Гэсэн хэдий ч өндөр хүчин чадалтай процессор болон өндөр хурдны зориулалтын орчин үеийн чипүүдийг багтаасан системийг бөөнөөр нь үйлдвэрлэх нь хэтэрхий үнэтэй байх болно.

Шаардлагатай өгөгдөл кэшэд байхгүй тохиолдлын хувийг багасгахын тулд хоёр дахь түвшний кэшийн хэмжээг нэмэгдүүлэх замаар асуудлыг бүдүүлэг хүчээр шийдэхийг оролдож болно.

Энэ шийдэл нь үр дүнтэй боловч маш үнэтэй, ялангуяа L2 кэшийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хурдны шаардлагыг харгалзан үзэхэд маш үнэтэй юм. P6 нь иж бүрэн тооцоолох системийг үр ашигтай хэрэгжүүлэх үүднээс бүтээгдсэн бөгөөд хямд санах ойн дэд системийг ашиглан системийн өндөр гүйцэтгэлийг хангах шаардлагатай байв.

Энэ замаар, P6-ийн архитектурын техникийг хослуулсан, тухайлбал салбарыг урьдчилан таамаглах (дараагийн зааврын дарааллыг бараг үргэлж зөв тодорхойлдог), өгөгдлийн урсгалын шинжилгээ (зааврын гүйцэтгэлийн оновчтой дарааллыг тодорхойлдог), урьдчилан сэргийлэх (зааврын хүлээгдэж буй дарааллыг гүйцэтгэдэг) оновчтой дарааллаар сул зогсолтгүйгээр), ижил үйлдвэрлэлийн технологийг ашиглан Pentium-тай харьцуулахад гүйцэтгэлийг хоёр дахин нэмэгдүүлэх боломжийг бидэнд олгосон. Энэхүү аргуудын хослолыг динамик гүйцэтгэл гэж нэрлэдэг.

Intel одоогоор 200 МГц-ээс дээш үндсэн цагийн давтамжтай P6 процессор үйлдвэрлэх боломжтой 0.35 микрон үйлдвэрлэлийн шинэ технологийг боловсруулж байна.

P6 нь хүчирхэг серверүүдийг бий болгох платформ юм

Хамгийн чухал хүмүүсийн дундСүүлийн жилүүдэд компьютерийн хөгжлийн чиг хандлага, x86-д суурилсан системийг хэрэглээний сервер болгон ашиглах нь нэмэгдэж, автобус, сүлжээний технологи, видео шахалт, флэш санах ой, хэрэгслийн системийн удирдлага зэрэг процессорын бус технологийн нийлүүлэгч болох Intel-ийн үүрэг улам бүр нэмэгдэж байна.

P6 процессорыг худалдаанд гаргаснаар өмнө нь илүү үнэтэй компьютерт зориулж нөөцөлсөн боломжуудыг олон нийтийн зах зээлд гаргах Intel-ийн бодлогыг үргэлжлүүлж байна. P6 дотоод регистрийн хувьд паритетийг хангасан бөгөөд процессорын цөм болон хоёр дахь түвшний кэшийг холбосон 64 битийн автобус нь алдаа илрүүлэх, засах хэрэгслээр тоноглогдсон. P6-д суурилуулсан оношилгооны шинэ боломжууд нь үйлдвэрлэгчдэд илүү найдвартай системийг зохион бүтээх боломжийг олгодог. P6 нь процессорын контактуудаар дамжуулан кэшэд өгөгдөл байхгүй, регистрүүдийн агуулга, өөрөө өөрчилдөг кодын харагдах байдал гэх мэт процессорт тохиолддог 100 гаруй процессорын хувьсагч эсвэл үйл явдлын талаарх мэдээллийг хүлээн авах боломжийг олгодог. эсвэл програм хангамж ашиглах. Үйлдлийн систем болон бусад программууд процессорын төлөвийг тодорхойлохын тулд энэ мэдээллийг уншиж болно. P6 нь хяналтын цэгүүдийн дэмжлэгийг сайжруулсан, өөрөөр хэлбэл алдаа гарсан тохиолдолд компьютерийг урьд нь тогтсон төлөв рүү буцаах боломжийг олгодог.

Үүнтэй төстэй баримт бичиг

    Соёл иргэншлийн хөгжлийн эхэн үед янз бүрийн тооцоолол хийх хэрэгцээ үүссэн тул компьютерийн технологи эрт дээр үеэс бий болсон. Тооцооллын технологийн хурдацтай хөгжил. 20-р зууны 80-аад оноос хойш анхны компьютер, мини-компьютер бий болсон.

    хураангуй, 2008 оны 09-р сарын 25-нд нэмэгдсэн

    Компьютерийн тоног төхөөрөмжийн техникийн болон урьдчилан сэргийлэх засвар үйлчилгээний системийн шинж чанар. Үйлдлийн системд зориулсан оношлогооны програмууд. Автомат удирдлагын системүүдийн хамаарал. Компьютерээ гадны сөрөг нөлөөллөөс хамгаалах.

    хураангуй, 2015/03/25 нэмэгдсэн

    Компьютерийн технологийн тохиргоонд дүн шинжилгээ хийх, оновчтой болгох мэдээлэл-аналитик системийг хөгжүүлэх. Компьютерийн технологийн автомат удирдлагын бүтэц. Програм хангамж, төслийн эдийн засгийн үр ашгийн үндэслэл.

    дипломын ажил, 2013 оны 05-р сарын 20-нд нэмэгдсэн

    Компьютерийн технологийн хөгжлийн гарын авлагын үе шат. Байршлын тооллын систем. 17-р зууны механикийн хөгжил. Компьютерийн технологийн хөгжлийн цахилгаан механик үе шат. Тав дахь үеийн компьютерууд. Суперкомпьютерийн параметрүүд ба онцлог шинж чанарууд.

    2012 оны 04-р сарын 18-нд нэмэгдсэн курсын ажил

    Хувийн компьютер (PC) төхөөрөмж ба ажиллах зарчим. Компьютерийн эрүүл мэндийн оношлогоо, алдааг олж засварлах. Даалгаврууд Засвар үйлчилгээкомпьютерийн тоног төхөөрөмж. Тоног төхөөрөмжийг ажлын нөхцөлд байлгах аргыг боловсруулах.

    2011 оны 07-р сарын 13-нд нэмэгдсэн курсын ажил

    Компьютерийн технологийг хөгжүүлэх гадаад, дотоодын практик, түүнчлэн ойрын ирээдүйд компьютерийг хөгжүүлэх хэтийн төлөвийг судлах. Компьютерийн технологи. Манай улсын компьютерийн салбарын хөгжлийн үе шатууд. Компьютер ба харилцаа холбоог нэгтгэх.

    хугацааны баримт бичиг, 2013 оны 04-р сарын 27-нд нэмэгдсэн

    Зураг төслийн журмын ангилал. Компьютерийн технологи ба инженерийн дизайны синтезийн түүх. Компьютерийн дизайны системийн функцууд, тэдгээрийн програм хангамж. Гурван хэмжээст сканнер, манипулятор, принтер ашиглах онцлог.

    хураангуй, 2012/12/25 нэмсэн

    Мэдээлэл боловсруулах автоматжуулалт. Мэдээлэл зүй ба түүний практик үр дүн. Дижитал компьютерийн технологийг бий болгосон түүх. Цахилгаан механик компьютерууд. Эхний, гурав, дөрөв дэх үеийн электрон хоолой, компьютер ашиглах.

    дипломын ажил, 2009 оны 06-р сарын 23-нд нэмэгдсэн

    Персонал компьютерийн тухай ойлголт, шинж чанар, түүний үндсэн хэсгүүд, тэдгээрийн зорилго. Информатикийг заах арга хэрэгсэл, компьютерийн технологийн оффисын ажлын зохион байгуулалтын онцлог. Ажлын байрны тоног төхөөрөмж, программ хангамж.

    хураангуй, 2012-09-07 нэмэгдсэн

    Компьютерийн системийн бүтэц - компьютерийн тохиргоо, түүний техник хангамж, програм хангамж. Хувийн компьютерийн техник хангамжийн тохиргоог бүрдүүлдэг төхөөрөмж ба төхөөрөмжүүд. Үндсэн санах ой, оролт гаралтын портууд, захын төхөөрөмжийн адаптер.