Компьютерийн функциональ бүтэц. Хувийн компьютерийн функциональ-бүтцийн зохион байгуулалт. Компьютер нь өгөгдөл боловсруулах системийн үүрэг гүйцэтгэдэг
Тусдаа слайд дээрх үзүүлэнгийн тайлбар:
1 слайд
Слайдын тайлбар:
2 слайд
Слайдын тайлбар:
Дотоод санах ой нь цахилгаан эрчим хүчээр ажилладаг мэдээллийг хадгалах электрон төхөөрөмж юм. Компьютерийг сүлжээнээс салгах үед мэдээлэл санамсаргүй хандалт санах ойалга болдог. Програм нь ажиллаж байх хугацаандаа хадгалагдана дотоод санах ойкомпьютер. (Фон Нейманы зарчим - хадгалагдсан програмын зарчим). Гадаад санах ой нь янз бүрийн соронзон зөөвөрлөгч (соронзон хальс, диск), оптик дискүүд. Тэдгээрийн талаархи мэдээллийг хадгалах нь байнгын цахилгаан хангамж шаарддаггүй. Зураг дээр хоёр төрлийн санах ойг харгалзан компьютерийн төхөөрөмжийн диаграммыг үзүүлэв. Сумнууд чиглэлийг заана мэдээлэл солилцох
3 слайд
Слайдын тайлбар:
1. Төхөөрөмжүүд багтсан системийн блок 1.1. Эх хавтан Эх хавтан нь нэг төхөөрөмжөөс нөгөө төхөөрөмж рүү дохио дамжуулах замаар бүх компьютерийн төхөөрөмжүүдийн хоорондын холбоог хангадаг. Гадаргуу дээр эх хавтанбусад төхөөрөмжийг суурилуулах зориулалттай олон тооны холбогч байдаг: залгуурууд - процессоруудад зориулсан залгуурууд; оролт - RAM болон өргөтгөлийн картуудын үүр; I/O портын хянагч. Эх хавтан - цахилгаан гүйдлийн хавтанкомпьютерийн системийн ихэнх бүрэлдэхүүн хэсгүүд дээр суурилагдсан байдаг. Энэ нэр нь англи эх хавтангаас гаралтай, заримдаа MB товчлол эсвэл үндсэн самбар гэсэн үг хэрэглэдэг.
4 слайд
Слайдын тайлбар:
A - төв процессорын холбогч (сокет) B - санамсаргүй хандалтын санах ойн төхөөрөмжийн холбогч C - видео карт, дотоод модем гэх мэтийг холбох холбогч D - гадаад оролт / гаралтын төхөөрөмжийг холбох холбогч 1. Системийн нэгжид багтсан төхөөрөмжүүд 1.1. Эх хавтан Зураг дээр заасан холбогч (шилжүүлэх төхөөрөмж) ба тэдгээрийн зорилгын хоорондох захидал харилцааг тогтооно.
5 слайд
Слайдын тайлбар:
Процессор нь сэнс (хөргөгч) -ээр хөргөдөг том дулаан шингээгчтэй. Бүтцийн хувьд процессор нь өгөгдлийг хадгалахаас гадна өөрчлөх боломжтой нүднүүдээс бүрддэг. Процессорын дотоод нүдийг регистр гэж нэрлэдэг. Системийн нэгжид багтсан төхөөрөмжүүд 1.2. Төв боловсруулах нэгж Төв боловсруулах нэгж буюу төв боловсруулах нэгж (CPU) (Англи хэлээр төв боловсруулах нэгж - CPU) нь бүх тооцоолол хийгддэг компьютерийн үндсэн микро схем юм.
6 слайд
Слайдын тайлбар:
хаягийн автобус. At Intel процессорууд Pentium (тухайлбал, тэдгээр нь өнөөдөр хувийн компьютерт хамгийн түгээмэл байдаг) хаягийн автобус нь 32 бит, өөрөөр хэлбэл 32 зэрэгцээ шугамаас бүрдэнэ. Өгөгдлийн автобус. Энэ автобус нь өгөгдлийг RAM-аас процессорын регистрүүд болон эсрэгээр хуулахад ашиглагддаг. Intel Pentium процессорын үндсэн дээр угсарсан компьютеруудад өгөгдлийн автобус нь 64 бит, өөрөөр хэлбэл 64 мөрөөс бүрдэх бөгөөд тэдгээрийн дагуу 8 байтыг нэг удаа боловсруулахад илгээдэг. Командын автобус. Процессор өгөгдөл боловсруулахын тулд түүнд заавар хэрэгтэй. Энэ нь бүртгэлдээ хадгалагдсан байтуудыг юу хийхээ мэддэг байх ёстой. Эдгээр командууд нь RAM-аас процессор руу ирдэг боловч өгөгдлийн массив хадгалагддаг хэсгүүдээс биш, харин програмууд хадгалагддаг газраас ирдэг. Тушаалуудыг мөн байт хэлбэрээр илэрхийлдэг. Хамгийн энгийн командууд нь нэг байтад багтах боловч хоёр, гурав ба түүнээс дээш байт шаарддаг тушаалууд бас байдаг. Системийн нэгжид багтсан төхөөрөмжүүд 1.2. Төв процессор Компьютерийн бусад төхөөрөмжүүд болон үндсэндээ RAM-тай процессор нь автобус гэж нэрлэгддэг хэд хэдэн бүлэг дамжуулагчаар холбогддог. Дата автобус, хаягийн автобус, командын автобус гэсэн гурван үндсэн автобус байдаг.
7 слайд
Слайдын тайлбар:
Процессорын ажиллах хүчдэлийг эх хавтангаар хангадаг тул өөр өөр брэндийн процессорууд нь өөр өөр эх хавтангуудтай тохирдог (тэдгээрийг хамтад нь сонгох ёстой). Эртний процессорын загварууд байсан ажиллах хүчдэл 5V, одоогоор 3V-ээс бага байна. Процессорын хүчин чадал нь нэг удаад хэдэн бит өгөгдлийг хүлээн авч, регистрүүддээ боловсруулж болохыг харуулдаг (цагийн цикл тутамд). Эхний процессорууд нь 4 бит байв. Процессор нь ердийн цагтай ижил цагийн зарчим дээр суурилдаг. Тушаал бүрийн гүйцэтгэл нь тодорхой тооны мөчлөг шаарддаг. Хувийн компьютерт цагийн импульсийг эх хавтан дээр байрлах микропроцессорын иж бүрдэл (чипсет) -д багтсан микро схемүүдийн аль нэгээр нь тохируулдаг. Процессорын хүлээн авсан цагийн давтамж өндөр байх тусам нэгж хугацаанд гүйцэтгэх командууд их байх тусам процессорын гүйцэтгэл өндөр болно. Процессор доторх өгөгдөл солилцох нь RAM гэх мэт бусад төхөөрөмжтэй солилцохоос хэд дахин хурдан байдаг. RAM-д хандах хандалтын тоог багасгахын тулд процессор дотор кэш санах ой гэж нэрлэгддэг буфер хэсэг үүсдэг. Энэ нь "хэт хурдан санах ой"-той адил юм. Процессорт өгөгдөл хэрэгтэй үед эхлээд кэш санах ойд хандах ба шаардлагатай өгөгдөл байхгүй тохиолдолд л RAM-д хандана.Системийн нэгжийн бүрэлдэхүүн хэсэг болох төхөөрөмжүүд 1.2. Төв процессор Процессоруудын үндсэн үзүүлэлтүүд нь: ажиллах хүчдэл, битийн гүн, ажиллах цагийн давтамж, дотоод цагийн үржүүлэгч, кэшийн хэмжээ.
8 слайд
Слайдын тайлбар:
Санамсаргүй санах ой (RAM) ба зөвхөн унших санах ой (ROM) гэсэн хоёр төрлийн RAM байдаг. Санамсаргүй санах ой (RAM) нь компьютерийн ажиллагааны явцад программ, өгөгдөл, тооцооллын завсрын үр дүнг хадгалахад ашиглагддаг. Өгөгдлийг санах ойноос дурын дарааллаар сонгож болох бөгөөд жишээ нь соронзон хальстай ажиллахад хатуу дарааллаар биш. Системийн нэгжид багтсан төхөөрөмжүүд 1.3. Random Access Memory Random Access Memory (RAM - Random Access Memory). Зөвхөн унших санах ой (ROM) нь байнгын хадгалалтанд ашиглагддаг тодорхой хөтөлбөрүүджишээлбэл, хөтөлбөрүүд ачаалах оосорКомпьютер - BIOS (үндсэн оролт гаралтын систем - суурь систем I/O). Энэ санах ойн агуулгыг компьютер ажиллаж байх үед өөрчлөх боломжгүй. RAM нь тогтворгүй, өөрөөр хэлбэл өгөгдөл нь зөвхөн компьютер унтрах хүртэл хадгалагддаг.
9 слайд
Слайдын тайлбар:
"Уян хатан" диск (уян диск) -ээс ялгаатай нь хатуу дискний мэдээлэл нь ферросоронзон материалын давхаргаар бүрсэн хатуу (хөнгөн цагаан эсвэл шилэн) хавтан дээр бичигддэг. Ашиглалтын горимд унших толгойнууд нь дискийг хурдан эргүүлэх үед үүссэн агаарын давхаргаас шалтгаалан хавтангийн гадаргуу дээр хүрч болохгүй. Системийн нэгжид багтсан төхөөрөмжүүд 1.4. HDDХатуу диск, хатуу диск эсвэл хатуу диск (Eng. Hard Disk Drive, HDD) - дэгдэмхий бус, дахин бичих боломжтой компьютер хадгалах төхөөрөмж
10 слайд
Слайдын тайлбар:
1973 онд анх удаа диск болон унших толгойг нэг хайрцагт нэгтгэсэн хатуу диск 3340 загварыг гаргасан IBM-ийн ачаар "винчестер" нэрийг хатуу дискэнд өгсөн. Үүнийг боловсруулах явцад инженерүүд "30-30" гэсэн богино нэрийг ашигласан бөгөөд энэ нь тус бүр нь 30 МБ хэмжээтэй хоёр модулийг (хамгийн их байрлалд) гэсэн үг юм. Төслийн удирдагч Кеннет Хьютон алдартай ан агнуурын винтов "Винчестер 30-30" нэртэй нийцүүлэн энэхүү дискийг "Винчестер" гэж нэрлэхийг санал болгов. Европ, Америкт "Винчестер" гэдэг нэр 1990-ээд онд хэрэглээгүй болсон; Оросын компьютерийн хэл дээр "хатуу диск" гэсэн нэр хадгалагдан үлдсэн бөгөөд "шураг" гэсэн үг болгон богиносгосон. Системийн нэгжид багтсан төхөөрөмжүүд 1.4. HDD
11 слайд
Слайдын тайлбар:
Интерфэйс нь өгөгдөл дамжуулахад хэрэглэгддэг арга юм. Орчин үеийн хөтчүүд нь ATA (IDE, EIDE), Serial ATA, SCSI, SAS, FireWire, USB, Fiber Channel интерфейсүүдийг ашиглах боломжтой. Хүчин чадал - хөтөч дээр хадгалах боломжтой мэдээллийн хэмжээ. Орчин үеийн төхөөрөмжүүдийн хүчин чадал нь 1.5 TB хүртэл хүрч чаддаг, 80, 120, 200, 320 ГБ багтаамжтай хатуу дискүүд өнөөдөр компьютерт түгээмэл байдаг. Компьютерийн шинжлэх ухаанд батлагдсан угтварын системээс ялгаатай нь хүчин чадлыг тодорхойлохдоо үйлдвэрлэгчид 1024 (кило \u003d 1024) утгыг илэрхийлдэг. хатуу дискүүд 1000-ын үржвэрийг ашигладаг. Жишээлбэл, "200 ГБ" гэсэн шошготой хатуу дискний "бодит" багтаамж нь 186.2 ГБ байна. Физик хэмжээ - хувийн компьютер, серверт зориулсан бараг бүх орчин үеийн хөтчүүд нь 3.5 эсвэл 2.5 инч хэмжээтэй байдаг. Сүүлийнх нь зөөврийн компьютерт илүү их ашиглагддаг. Спиндлийн хурд - нэг минутанд эргүүлэх эргэлтийн тоо. Хандалтын хугацаа болон өгөгдөл дамжуулах хурд нь энэ параметрээс ихээхэн хамаардаг. Одоогийн байдлаар хатуу дискүүдийг дараахь стандарт эргэлтийн хурдтайгаар үйлдвэрлэж байна: 4200, 5400 ба 7200 (зөөврийн компьютер), 7200 ба 10000 (хувийн компьютер), 10000 ба 15000 эрг / мин. (серверүүд болон өндөр гүйцэтгэлтэй ажлын станцууд). Системийн нэгжид багтсан төхөөрөмжүүд 1.4. Хатуу дискний шинж чанар
12 слайд
Слайдын тайлбар:
Ерөнхийдөө видео карт нь өргөтгөлийн карт бөгөөд эх хавтан дээрх видео картуудад зориулсан тусгай үүрэнд (ISA, VLB, PCI, AGP, PCI-Express) суулгадаг боловч үүнийг бас суулгаж болно. Орчин үеийн график карт нь дараах үндсэн хэсгүүдээс бүрддэг: График боловсруулах нэгж (GPU) - энэ хариуцлагаас чөлөөлөгддөг гаралтын зургийн тооцооллыг хийдэг. CPU, командуудыг боловсруулахын тулд тооцооллыг гүйцэтгэдэг 3D график. График карт (мөн график карт, видео карт, видео адаптер гэж нэрлэдэг) (Англи видео карт) нь компьютерийн санах ойд хадгалагдсан дүрсийг дэлгэцийн видео дохио болгон хувиргадаг төхөөрөмж юм. Системийн нэгжид багтсан төхөөрөмжүүд 1.5. График карт Видео хянагч - видео санах ойд дүрс үүсгэх үүрэгтэй. Видео санах ой - мониторын дэлгэц дээр харуулах зориулалттай дүрсийг дижитал хэлбэрээр хадгалах буферийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Дижитал-аналог хөрвүүлэгч (DAC) - видео хянагчаар үүсгэсэн дүрсийг аналог мониторт нийлүүлсэн өнгөний эрчмийн түвшинд хөрвүүлэхэд ашигладаг.
13 слайд
Слайдын тайлбар:
Эх хавтан дээр дууны картыг ISA (хуучин формат) эсвэл PCI (орчин үеийн формат) үүрэнд суулгасан. Дууны картыг суулгасны дараа компьютерийн хайрцагны арын самбар дээр чанга яригч, чихэвч, микрофоныг холбох портууд гарч ирнэ. Системийн нэгжид багтсан төхөөрөмжүүд 1.6. Дууны карт Дууны картыг (мөн дууны карт, аудио адаптер гэж нэрлэдэг) янз бүрийн бичлэг хийх, тоглуулахад ашигладаг дуут дохио: яриа, хөгжим, дууны эффект. 1.7. Сүлжээний карт Сүлжээний карт (мөн гэж нэрлэдэг Сүлжээний карт, сүлжээний адаптер, Ethernet карт, NIC (Англи сүлжээний интерфэйс карт)) - компьютерууд хоорондоо харилцах боломжийг олгодог хэвлэмэл хэлхээний самбар дотоод сүлжээ. Ихэвчлэн сүлжээний карт нь тусдаа төхөөрөмж хэлбэрээр ирдэг бөгөөд эх хавтангийн өргөтгөлийн үүрэнд суулгадаг (ихэнхдээ PCI, эртний загварууд нь ISA автобус ашигладаг байсан).
14 слайд
Слайдын тайлбар:
Ихэвчлэн уян диск нь ферросоронзон давхаргаар бүрсэн уян хатан хуванцар хавтан байдаг тул англи нэр нь "уян диск" ("floppy disk"). Энэ хавтан нь соронзон давхаргыг физик гэмтлээс хамгаалдаг хамгаалалтын бүрхүүлд байрладаг. Бүрхүүл нь уян хатан эсвэл удаан эдэлгээтэй байдаг. Уян дискийг тусгай төхөөрөмж - дискний хөтөч (уян диск) ашиглан бичиж, уншдаг. Уян диск нь ихэвчлэн бичих хамгаалалтын функцтэй байдаг бөгөөд энэ нь өгөгдөлд зөвхөн унших эрх олгох боломжийг олгодог. Системийн нэгжид багтсан төхөөрөмжүүд 1.8. 3.5'' уян дискний хөтөч Уян диск нь харьцангуй бага хэмжээний өгөгдлийг давтан бичих, хадгалахад ашигладаг зөөврийн соронзон хадгалах хэрэгсэл юм. 3½" (90 мм) уян дискийг зах зээлд нэвтрүүлсэн. Дараагийн хувилбар нь 1440 килобайт багтаамжтай. буюу 1.40 мегабайт.Энэ төрлийн уян диск нь стандарт болж, өнөөг хүртэл ашиглагдаж байна.
15 слайд
Слайдын тайлбар:
Системийн нэгжид багтсан төхөөрөмжүүд 1.9. Компакт дискний хөтчүүд Дижитал мэдээллийг CD дээр ээлжлэн оршдог хотгорууд (тусгалгүй толбо) болон гэрлийн тусгал арлууд хэлбэрээр дүрсэлдэг. CD нь дискний гадна диаметрээс дотоод диаметр хүртэл үргэлжилсэн спираль хэлбэртэй зөвхөн нэг физик замтай байдаг. CD-ээс мэдээлэл унших нь лазер туяаны тусламжтайгаар хийгддэг бөгөөд тусгал туссан арал дээр унах үед фотодетекторын тусламжтайгаар хазайдаг бөгөөд үүнийг дараах байдлаар тайлбарладаг. хоёртын нэгж. Хөндий рүү орж буй лазер туяа нь тархаж, шингэдэг: фотодетектор нь хоёртын тэгийг засдаг. Драйверийн өгөгдөл дамжуулах хурдыг дискний эргэлтийн хурдаар тодорхойлно. Энэ нь ихэвчлэн Аудио CD стандарттай харьцуулахад тодорхойлогддог бөгөөд өгөгдөл унших хурд нь ойролцоогоор 150 Кб / с байдаг. Тэдгээр. CDx2 гэдэг нь ийм дисктэй өгөгдөл солилцох хурд нь 150 KB / сек-ээс хоёр дахин их байна гэсэн үг юм. дээд хурд CD-ийн эргэлт нь Аудио CD-г унших хурдаас 52 дахин их байна. 52x150 KB/s=7800 KB/s. Одоогийн байдлаар мэдээллийг нэг удаа бичих (CD-R) болон дахин бичих (CD-RW) чадвартай хөтчүүд олон нийтэд нээлттэй болсон.
16 слайд
Слайдын тайлбар:
Системийн нэгжид багтсан төхөөрөмжүүд 1.10. DVD хөтчүүд DVD(Digital Versatile Disc, дижитал олон зориулалттай, эсвэл бүх нийтийн диск) нь уран сайхны кино, хөгжим хадгалахад ашигладаг өндөр хүчин чадалтай оптик диск юм. Өндөр чанар, компьютерийн програмууд. DVD-ийн хэд хэдэн хувилбар байдаг бөгөөд хүчин чадал нь ялгаатай: нэг талт ба хоёр талт, нэг давхарга, хоёр давхаргатай. Нэг талт нэг давхаргат DVD нь 4.7 ГБ мэдээлэл, хоёр давхаргат - 8.5 ГБ багтаамжтай; хоёр талт нэг давхарга нь 9.4 ГБ, хоёр давхарга нь 17 ГБ багтаамжтай. лазер туяа хэвийн байна CD-ROM хөтөчдолгионы урт нь 780 нм, DVD төхөөрөмжид 635 нм-ээс 650 нм хүртэл байдаг тул нягтрал нь DVD бичлэгмэдэгдэхүйц өндөр байна. DVD-ээс өгөгдлийг ойролцоогоор 1.2 MB / сек хурдтайгаар уншихаас гадна, DVD хөтчүүдердийн CD-ROM-уудыг 8-10 хурдтай CD-ROM хөтчүүдтэй тэнцэх хурдаар унших чадвартай.
18 слайд
Слайдын тайлбар:
Хувийн компьютерууд одоо өргөн тархсан тул тэдгээрийн ажиллагаатай болон бүтцийн байгууллагадэлгэрэнгүй авч үзье.
Компьютерийн үндсэн блокууд ба тэдгээрийн зорилго
Бүтцийн схем Хувийн компьютерЗурагт үзүүлэв. 3.13.
Цагаан будаа. 3.13. Компьютерийн бүтцийн диаграмм
Микропроцессор
Микропроцессор ( MP) нь бүх машины блокуудын ажиллагааг хянах, мэдээлэл дээр арифметик болон логик үйлдлүүдийг гүйцэтгэх зориулалттай компьютерийн төв төхөөрөмж юм.
Микропроцессор нь хэд хэдэн бүрэлдэхүүн хэсгээс бүрдэнэ.
Хяналтын төхөөрөмж (CU): хийгдэж буй үйл ажиллагааны онцлог, өмнөх үйлдлүүдийн үр дүнгээс шалтгаалан тодорхой хяналтын дохиог (хяналтын импульс) зөв цагт машины бүх блокуудад үүсгэж, хүргэдэг; Гүйцэтгэж буй үйл ажиллагаанд ашигласан санах ойн нүднүүдийн хаягийг бүрдүүлж, эдгээр хаягуудыг компьютерийн харгалзах блокуудад шилжүүлдэг; хяналтын төхөөрөмж нь цагны импульсийн генератороос жишиг импульсийн дарааллыг хүлээн авдаг.
Арифметик логик нэгж (ALU): тоон болон бэлгэдлийн мэдээлэл дээр бүх арифметик болон логик үйлдлүүдийг гүйцэтгэх зориулалттай (зарим компьютерийн загварт үйлдлүүдийн гүйцэтгэлийг хурдасгахын тулд ALU-д нэмэлт математикийн сопроцессор холбогдсон байдаг) ).
Микропроцессорын санах ой (MPM): машины дараагийн мөчлөгт шууд хэрэглэгддэг мэдээллийг богино хугацаанд хадгалах, бүртгэх, гаргахад зориулагдсан; Үндсэн санах ой (OP) нь өндөр хурдны микропроцессорын үр ашигтай ажиллахад шаардлагатай мэдээллийг бичих, хайх, унших хурдыг тэр бүр хангаж чаддаггүй тул MPP нь машины өндөр хурдыг хангахын тулд регистр дээр бүтээгдсэн. Бүртгэлүүд нь янз бүрийн урттай өндөр хурдны санах ойн эсүүд юм (1 байт стандарт урттай, бага хурдтай OP эсүүдээс ялгаатай).
Микропроцессорын интерфейсийн систем нь бусад компьютерийн төхөөрөмжтэй холбогдох, холбогдоход зориулагдсан; дотоод MP интерфэйс, буфер хадгалах регистрүүд болон оролт гаралтын портууд (I/O) болон системийн автобусны хяналтын хэлхээг агуулдаг.
Тиймээс интерфэйс (интерфейс) нь компьютерийн төхөөрөмжүүдийн харилцан үйлчлэл, харилцан үйлчлэлийг хангах, тэдгээрийн үр дүнтэй харилцан үйлчлэлийг хангах хэрэгслийн багц юм.
I / O порт - MP нь бусад төхөөрөмжтэй мэдээлэл солилцдог PC системийн интерфейсийн элементүүд.
Цагийн генератор нь цахилгаан импульсийн дарааллыг үүсгэдэг бөгөөд тэдгээрийн давтамж нь микропроцессорын цагийн давтамжийг тодорхойлдог. Зэргэлдээх импульсийн хоорондох хугацааны интервал нь нэг мөчлөгийн цагийг эсвэл энгийнээр хэлбэл машины мөчлөгийг тодорхойлдог. Цагийн импульсийн генераторын давтамж нь хувийн компьютерийн үндсэн шинж чанаруудын нэг бөгөөд компьютер дээрх үйл ажиллагаа бүр тодорхой тооны циклээр хийгддэг тул түүний ажиллах хурдыг ихээхэн тодорхойлдог.
Системийн автобус
Системийн автобус нь компьютерийн интерфейс болон түүний бүх төхөөрөмжүүдийг өөр хоорондоо харилцах боломжийг олгодог үндсэн интерфейсийн систем юм. Системийн автобус нь дараахь зүйлийг агуулна.
операндын тоон кодын (машины үг) бүх цифрийг зэрэгцээ дамжуулах утас ба интерфейсийн хэлхээг агуулсан кодын мэдээллийн автобус (CSHD);
үндсэн санах ойн үүр эсвэл гадаад төхөөрөмжийн оролт-гаралтын портын хаягийн кодын бүх цифрийг зэрэгцүүлэн дамжуулах утас, интерфэйсийн хэлхээг агуулсан хаягийн кодын автобус (KSA);
Машины бүх блокуудад заавар (хяналтын дохио, импульс) дамжуулах утас ба интерфейсийн хэлхээг агуулсан заавар код автобус (KSI);
цахилгаан хангамжийн системд компьютерийн нэгжийг холбох утас ба интерфейсийн хэлхээг агуулсан тэжээлийн автобус.
Системийн автобус нь мэдээлэл дамжуулах гурван чиглэлийг өгдөг.
микропроцессор ба үндсэн санах ойн хооронд;
микропроцессор болон гадаад төхөөрөмжийн оролт-гаралтын портуудын хооронд;
үндсэн санах ой болон гадаад төхөөрөмжүүдийн оролт гаралтын портуудын хооронд (санах ойн шууд хандалтын горимд).
Бүх блокууд, эс тэгвээс тэдгээрийн оролт-гаралтын портууд нь харгалзах нэгдсэн холбогч (холбогч) -оор дамжуулан автобусанд шууд холбогддог: шууд эсвэл хянагч (адаптер) -аар дамжуулан. Системийн автобусыг микропроцессороор шууд эсвэл ихэвчлэн нэмэлт хянагч чипээр удирддаг. дугуй, үндсэн хяналтын дохиог бүрдүүлдэг. Гадны төхөөрөмжүүд болон системийн автобусны хооронд мэдээлэл солилцох ажлыг ASCII код ашиглан гүйцэтгэдэг.
үндсэн санах ой
Үндсэн санах ой (OP) нь машины бусад блокуудтай мэдээлэл хадгалах, хурдан солилцох зориулалттай. OP нь зөвхөн унших санах ой (ROM) болон санамсаргүй хандалтын санах ой (RAM) гэсэн хоёр төрлийн хадгалах төхөөрөмжийг агуулдаг.
ROM (ROM - Зөвхөн унших санах ой) нь өөрчлөгддөггүй (байнгын) програм хангамжийг хадгалах зориулалттай суурь мэдээлэл; зөвхөн дотор нь хадгалагдсан мэдээллийг хурдан унших боломжийг олгодог (ROM дахь мэдээллийг өөрчлөх боломжгүй);
RAM (RAM - Random Access Memory) нь тухайн үеийн компьютерийн гүйцэтгэсэн мэдээлэл тооцоолох үйл явцад шууд оролцдог мэдээллийг (программ ба өгөгдөл) шуурхай бүртгэх, хадгалах, уншихад зориулагдсан.
RAM-ийн гол давуу тал нь түүний өндөр гүйцэтгэл, санах ойн үүр бүрт тус тусад нь хандах (нүд рүү шууд хаягаар хандах) боломж юм. RAM-ийн сул тал бол машины хүчийг унтраасны дараа мэдээлэл хадгалах боломжгүй гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.
Компьютерийн эх хавтан нь үндсэн санах ойноос гадна тогтворгүй санах ойтой. CMOS RAM (Нэмэлт металл-оксидын хагас дамжуулагч RAM), батерейгаараа байнга ажилладаг; Энэ нь компьютерийн техник хангамжийн тохиргооны талаарх мэдээллийг (компьютерт байгаа бүх техник хангамжийн тухай) хадгалдаг бөгөөд системийг асаах бүрт шалгадаг.
Гадаад санах ой
Гадаад санах ой нь PC-ийн гадаад төхөөрөмжүүдийг хэлдэг бөгөөд асуудлыг шийдвэрлэхэд шаардлагатай аливаа мэдээллийг удаан хугацаанд хадгалахад ашиглагддаг. Ялангуяа компьютерийн бүх программ хангамж гадаад санах ойд хадгалагддаг. Гадаад санах ойг янз бүрийн төрлийн хадгалах төхөөрөмжөөр төлөөлдөг боловч тэдгээрийн хамгийн түгээмэл нь бараг бүх компьютерт байдаг блок диаграммд үзүүлсэн хатуу дискүүд юм. (HDD) болон уян (FPHD) соронзон диск.
Эдгээр хөтчүүдийн зорилго: их хэмжээний мэдээлэл хадгалах, санамсаргүй хандалтын санах ойд хүсэлтийн дагуу мэдээллийг бүртгэх, гаргах. HDMD ба NGMD нь хадгалагдсан мэдээллийн хэмжээ, түүнийг хайх, бичих, унших хугацаандаа ялгаатай байдаг. Гадаад санах ойн төхөөрөмжүүдийн хувьд оптик дискний хөтчүүдийг (CD ROM - Compact Disk Read only Memory) ихэвчлэн ашигладаг бөгөөд ихэвчлэн соронзон хальсны соронзон хальсны (NKML, дамжуулагч) хадгалах төхөөрөмжийг ашигладаг.
Хүч чадлын эх үүсвэр
Цахилгаан хангамж - компьютерийн бие даасан болон үндсэн цахилгаан хангамжийн системийг агуулсан нэгж.
Цаг хэмжигч
Таймер - машин доторх Дижитал цагбодит цаг хугацаа, шаардлагатай бол одоогийн цаг мөчийг (жил, сар, цаг, минут, секунд, секундын фракц) автоматаар устгах боломжийг олгодог. Таймер нь бие даасан тэжээлийн эх үүсвэр - зайтай холбогдсон бөгөөд машиныг сүлжээнээс салгах үед үргэлжлүүлэн ажиллана.
Гадаад төхөөрөмжүүд
Компьютерийн гадаад төхөөрөмж (ED) нь аливаа тооцоолох цогцолборын хамгийн чухал бүрэлдэхүүн хэсэг бөгөөд зардлын хувьд ED нь бүхэл компьютерийн зардлын 80-85% -ийг эзэлдэг гэж хэлэхэд хангалттай.
VU PC нь машиныг хүрээлэн буй орчинтой харьцдаг: хэрэглэгчид, хяналтын объектууд болон бусад компьютеруудтай.
Гадаад төхөөрөмжүүд нь:
гадаад санах ойн төхөөрөмж (VSD) эсвэл компьютерийн гадаад санах ой;
харилцах цонхны хэрэглэгчийн хэрэгслүүд;
оролтын төхөөрөмж;
мэдээлэл гаргах төхөөрөмж;
харилцаа холбоо, харилцаа холбооны хэрэгсэл.
Хэрэглэгчийн харилцах цонхны хэрэгслүүд нь:
видео монитор (видео терминал, дэлгэц ) - компьютерээс оруулсан болон гаралтын мэдээллийг харуулах төхөөрөмж;
ярианы оролт гаралтын төхөөрөмжүүд нь мультимедиа хэрэгслийг хурдацтай хөгжүүлж байна. Эдгээр нь янз бүрийн микрофонууд юм. акустик систем, хүний ярианы үсэг, үгсийг таних, таних, кодлох чадвартай боловсронгуй программ хангамж бүхий "дууны хулгана"; Компьютерт холбогдсон чанга яригч (чанга яригч) эсвэл чанга яригчаар тоглуулдаг тоон кодыг үсэг, үг болгон хувиргадаг дууны синтезатор.
Оролтын төхөөрөмжүүд нь:
гар - тоон, текст болон хяналтын мэдээллийг компьютерт гараар оруулах төхөөрөмж;
график таблетууд(тоонжуулагч) - гараар оруулах төхөөрөмж график мэдээлэл, тусгай заагчийг (үзэг) таблет дээр хөдөлгөх замаар зургууд; үзэг зөөх үед түүний байршлын координатууд автоматаар уншигдаж, эдгээр координатуудыг компьютерт оруулна;
сканнер (унших машин) - цаасан болон хальсан зөөвөрлөгчөөс автоматаар уншиж, компьютерт бичигдсэн текст, график, зураг, зураг оруулах төхөөрөмж;
дэлгэц дээрх курсорын хөдөлгөөнийг удирдаж, дараа нь курсорын координатыг кодлож, тэдгээрийг компьютерт оруулах замаар дэлгэцийн дэлгэц дээр график мэдээллийг оруулах зориулалттай зорилтот зориулалтын төхөөрөмжүүд (график манипуляторууд) (жойстик - хөшүүрэг, хулгана, трекбол -). хүрээ дотор бөмбөг, гэрэл үзэг гэх мэт) d.);
мэдрэгчтэй дэлгэцүүд- оролтын хувьд бие даасан элементүүдКомпьютер дээрх дэлгэц дээрх зураг, програм эсвэл тушаалууд.
Мэдээллийн гаралтын төхөөрөмжүүд нь:
принтерүүд - цаас эсвэл хальсан дээр мэдээлэл бичих принтер;
плоттер (плоттер) - график мэдээллийг (график, зураг, зураг) компьютерээс цаасан дээр гаргах төхөөрөмж.
Харилцаа холбоо, харилцаа холбооны төхөөрөмжүүд нь төхөөрөмж болон бусад автоматжуулалтын төхөөрөмжтэй (интерфэйс тохируулагч, адаптер, дижитал-аналог ба аналог-тоон хувиргагч гэх мэт) холбогдох, компьютерийг холбооны суваг, бусад компьютер, компьютерт холбоход ашиглагддаг. сүлжээ (сүлжээний интерфейсийн самбар ба картууд - сүлжээний адаптерууд, "уулзварууд", өгөгдөл дамжуулах мультиплексерүүд, модемууд - модуляторууд / демодуляторууд).
Ялангуяа Зураг дээр үзүүлэв. 4.1 Сүлжээний адаптер нь PC-ийн гадаад интерфэйсийг хэлдэг бөгөөд компьютерийн нэг хэсэг болгон ажиллахдаа бусад компьютертэй мэдээлэл солилцохын тулд түүнийг холбооны сувагт холбоход ашигладаг. компьютерийн сүлжээ. гэх мэт сүлжээний адаптерХамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг модем.
Дээр дурдсан олон төхөөрөмжүүд нь уламжлалт байдлаар хуваарилагдсан мультимедиа хэрэгслийн бүлэгт багтдаг.
Мультимедиа (мултимедиа, олон орчин) нь техник хангамж болон програм хангамжийн хэрэгслүүддуу, видео, график, текст, хөдөлгөөнт дүрс гэх мэт төрөл бүрийн байгалийн зөөвөрлөгчийг ашиглан компьютертэй харилцах боломжийг олгодог. Мультимедиа нь ярианы оролтын төхөөрөмж, ярианы гаралтын төхөөрөмжүүдийг агуулдаг; микрофон, видео камер, өсгөгч бүхий акустик болон видео хуулбарлах систем, чанга яригч, том видео дэлгэц; дууны болон видео адаптер, видео камер эсвэл видео камераас зураг авч, компьютерт оруулах видео бичлэгийн картууд; хэвлэсэн текст, зургийг компьютерт автоматаар оруулах боломжийг олгодог аль хэдийн өргөн тархсан сканнерууд; Эцэст нь, дуу, видео мэдээллийг бичихэд ихэвчлэн ашиглагддаг оптик диск дээрх гадаад масс хадгалах төхөөрөмж.
Хамгийн түгээмэл компьютерийн систем болох хувийн компьютерийн жишээг ашиглан компьютерийн төхөөрөмжийг авч үзье. Хувийн компьютерийг (PC) харьцангуй хямд гэж нэрлэдэг бүх нийтийн микрокомпьютернэг хэрэглэгчийн хувьд. Хувийн компьютерууд нь ихэвчлэн нээлттэй архитектурын зарчим дээр суурилдаг.
Нээлттэй архитектурын зарчим нь дараах байдалтай байна.
· Зөвхөн компьютерийн ажиллах зарчмын тодорхойлолт, түүний тохиргоо (тодорхой нэг багц техник хангамж, тэдгээрийн хоорондын холболт) зэргийг зохицуулж, стандартчилдаг. Тиймээс компьютерийг бие даасан үйлдвэрлэгчдийн зохион бүтээсэн, үйлдвэрлэсэн бие даасан бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс угсарч болно.
· Компьютерийг дотоод өргөтгөлийн үүрээр хялбархан өргөжүүлж, шинэчлэх боломжтой бөгөөд хэрэглэгч заасан стандартад нийцсэн төрөл бүрийн төхөөрөмжүүдийг оруулж, улмаар өөрийн хувийн тохиргоонд нийцүүлэн машинаа тохируулах боломжтой.
Компьютерийн системийн үндсэн функциональ бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн харилцан хамаарлыг харуулсан хялбаршуулсан блок диаграмм (Зураг 8.6).
Зураг 9.6 - Холбогдсон дагалдах төхөөрөмж бүхий персонал компьютерийн ерөнхий бүтэц
Зураг 9.7 - Персонал компьютерийн блок диаграмм
Үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн функциональ зорилгыг шинжлэх болно.
Микропроцессор (УИХ-ын гишүүн). Энэ бол машины бүх нэгжийн ажиллагааг хянах, мэдээлэл дээр арифметик, логик үйлдлүүдийг гүйцэтгэх зориулалттай компьютерийн төв хэсэг юм.
Микропроцессор нь дараахь зүйлийг агуулдаг.
· хяналтын төхөөрөмж(CU) - тодорхой хяналтын дохиог (хяналтын импульс) машины бүх блокуудад зөв цагт үүсгэж, хүргэдэг; хяналтын төхөөрөмж нь цагны импульсийн генератороос жишиг импульсийн дарааллыг хүлээн авдаг;
· арифметик логик нэгж(ALU) - тоон болон бэлгэдлийн мэдээлэл дээр бүх арифметик болон логик үйлдлүүдийг гүйцэтгэх зориулалттай (зарим компьютерийн загварт үйлдлүүдийн гүйцэтгэлийг хурдасгахын тулд ALU-д нэмэлт математикийн сопроцессор холбогдсон байдаг);
· микропроцессорын санах ой(MPP) - машины дараагийн мөчлөгт тооцоололд шууд ашигласан мэдээллийг богино хугацаанд хадгалах, бүртгэх, гаргах өдөр болдог. (МАН нь регистр дээр бүтээгдсэн бөгөөд машины өндөр хурдыг хангахад ашиглагддаг, учир нь үндсэн санах ой (OP) нь өндөр хурдны микропроцессорын үр ашигтай ажиллахад шаардлагатай мэдээллийг бичих, хайх, унших хурдыг үргэлж хангаж чаддаггүй. .)
микропроцессорын интерфейсийн систем- бусад компьютерийн төхөөрөмжтэй хослуулах, холбоо тогтоох; Дотоод MP интерфейс, буфер хадгалах регистр, оролт-гаралтын порт (IOP) болон системийн автобусны хяналтын хэлхээг багтаасан болно. Интерфэйс- энэ нь бүх физик болон логик параметрүүд хоорондоо нийцэж байгаа хоёр төхөөрөмжийг холбох хэрэгсэл юм. Хэрэв интерфейс нь ерөнхийдөө хүлээн зөвшөөрөгдсөн, жишээлбэл, олон улсын гэрээний түвшинд батлагдсан бол үүнийг стандарт гэж нэрлэдэг.
Цагийн генератор . Цахилгаан импульсийн дарааллыг үүсгэдэг; Үүсгэсэн импульсийн давтамж нь хувийн компьютерийн үндсэн шинж чанаруудын нэг болох машины цагийн давтамжийг тодорхойлдог бөгөөд түүний ажиллах хурдыг ихээхэн тодорхойлдог, учир нь машин дахь үйлдэл бүрийг тодорхой тооны циклээр гүйцэтгэдэг.
Системийн автобус . Энэ бол бүх төхөөрөмжүүдийг хооронд нь холбох, харилцах боломжийг олгодог компьютерийн үндсэн интерфейсийн систем юм. Системийн автобус нь дараахь зүйлийг агуулна.
1. кодын мэдээллийн автобус (KShD);
2. хаягийн кодын автобус (KShA);
3. заавар код автобус (KSI);
4. цахилгаан төмөр зам
Системийн автобус нь мэдээлэл дамжуулах гурван чиглэлийг өгдөг.
Микропроцессор ба үндсэн санах ойн хооронд;
микропроцессор болон гадаад төхөөрөмжийн оролт-гаралтын портуудын хооронд;
· үндсэн санах ой болон гадаад төхөөрөмжүүдийн оролт гаралтын портуудын хооронд (санах ойд шууд хандах горимд).
үндсэн санах ой (OP). Энэ нь машины бусад нэгжүүдтэй мэдээлэл хадгалах, хурдан солилцох зориулалттай. OP нь зөвхөн уншигдах санах ой (ROM) ба санамсаргүй хандалтын санах ой (RAM) гэсэн хоёр төрлийн хадгалах төхөөрөмжийг агуулдаг.
ROMхувиршгүй (байнгын) програм, лавлагааны форматыг хадгалахад үйлчилдэг бөгөөд зөвхөн түүнд хадгалагдсан мэдээллийг хурдан унших боломжийг олгодог (ROM дахь мэдээллийг өөрчлөх боломжгүй).
RAMЭнэ нь тухайн үеийн компьютерийн гүйцэтгэсэн мэдээлэл-тооцоолох үйл явцад шууд оролцдог мэдээллийг (программ ба өгөгдөл) шуурхай бүртгэх, хадгалах, уншихад зориулагдсан.
Гадаад санах ой . Энэ нь гадаад компьютерийн төхөөрөмжүүдийг хэлдэг бөгөөд аливаа мэдээллийг удаан хугацаагаар хадгалахад ашиглагддаг. Ялангуяа компьютерийн бүх программ хангамж гадаад санах ойд хадгалагддаг. Гадаад санах ойд янз бүрийн төрлийн хадгалах төхөөрөмжүүд байдаг бөгөөд хамгийн түгээмэл нь хатуу диск (HDD) ба уян дискний хөтчүүд (FPHD) юм.
Эдгээр хөтчүүдийн зорилго нь их хэмжээний мэдээллийг хадгалах явдал юм
Хүч чадлын эх үүсвэр . Энэ нь компьютерт зориулсан бие даасан болон цахилгаан тэжээлийн системийг агуулсан блок юм.
Цаг хэмжигч . Энэ нь машин доторх электрон цаг бөгөөд шаардлагатай бол одоогийн агшинг (жил, сар, цаг, минут, секунд, секундын фракц) автоматаар арилгах боломжийг олгодог. Таймер нь бие даасан тэжээлийн эх үүсвэр - зайтай холбогдсон бөгөөд машиныг сүлжээнээс салгах үед үргэлжлүүлэн ажиллана.
Гадаад төхөөрөмжүүд (VU). Зориулалтын дагуу VU-ийн дараахь төрлүүдийг ялгаж болно.
гадаад санах ойн төхөөрөмж (VZU) эсвэл компьютерийн гадаад санах ой;
хэрэглэгчийн интерактив хэрэгслүүд;
оролтын төхөөрөмж;
мэдээлэл гаргах төхөөрөмж;
харилцаа холбоо, харилцаа холбооны хэрэгсэл.
Хэрэглэгчийн интерактив хэрэгсэлд видео монитор (дэлгэц), бага ихэвчлэн консол бичгийн машин (гартай принтер) болон ярианы мэдээлэл оруулах-гаралт хийх төхөөрөмжүүд орно.
Оролтын төхөөрөмжүүд нь:
· гар
График таблетууд (тоонжуулагч) - таблет дээр тусгай заагч (үзэг) зөөх замаар график мэдээлэл, зургийг гараар оруулах; үзэг зөөх үед түүний байршлын координатууд автоматаар уншигдаж, эдгээр координатуудыг компьютерт оруулна;
Сканнерууд
Манипулятор (заагч төхөөрөмж): джойстик - хөшүүрэг, хулгана, трекбол - хүрээ доторх бөмбөг, гэрлийн үзэг гэх мэт - дэлгэцэн дээрх курсорын хөдөлгөөнийг удирдаж, дараа нь координатыг кодлох замаар дэлгэцийн дэлгэц дээр график мэдээллийг оруулах зориулалттай. курсор ба тэдгээрийг компьютерт оруулах;
мэдрэгчтэй дэлгэц - компьютер дээрх хуваах дэлгэцээс зураг, програм эсвэл командын бие даасан элементүүдийг оруулах.
Гаралтын төхөөрөмжүүд нь:
принтерүүд
График плоттер (график)
Интерфэйсийг тохируулахын тулд захын төхөөрөмжавтобус руу шууд биш, харин тэдгээрийн хянагч (адаптер) болон портуудаар ойролцоогоор дараах схемийн дагуу холбогдоно (Зураг 8.8).
Зураг 9.8 - Захын төхөөрөмжүүдийг холбох схем
Хянагч ба адаптеруудИнтерфэйсүүдийн нийцтэй байдлыг хангах зорилгоор компьютерийн төхөөрөмжөөр хангагдсан электрон хэлхээний багц юм. Үүнээс гадна хянагч нь микропроцессорын хүсэлтээр захын төхөөрөмжийг шууд удирддаг.
Портуудтөхөөрөмжүүд нь нэг буюу хэд хэдэн оролт / гаралтын бүртгэлийг агуулсан зарим электрон хэлхээнүүд бөгөөд компьютерийн нэмэлт төхөөрөмжүүдийг микропроцессорын гадаад автобустай холбох боломжийг олгодог. Портуудыг мөн стандарт интерфейсийн төхөөрөмж гэж нэрлэдэг: цуваа, зэрэгцээ, тоглоомын портууд (эсвэл интерфейс).
Цуваа портпроцессортой байтаар, гадаад төхөөрөмжтэй битээр холбогддог. Зэрэгцээ портөгөгдлийг байтаар хүлээн авч илгээдэг. Цуваа портыг ихэвчлэн хулгана, модем гэх мэт удаан эсвэл нэлээд алслагдсан төхөөрөмжүүдийг холбоход ашигладаг. Илүү "хурдан" төхөөрөмжүүд нь зэрэгцээ порт руу холбогдсон байдаг - принтер, сканнер. Тоглоомын портоор дамжуулан joystick холбогдсон байна. Гар болон дэлгэц нь зөвхөн холбогч болох тусгай портуудтай холбогдсон байдаг.
Нэмэлт схемүүд . Ердийн гадаад төхөөрөмжүүдийн хамт зарим нэмэлт самбаруудтай нэгдсэн хэлхээөргөжин сайжруулж байна функциональ байдалмикропроцессор: математикийн сопроцессор, санах ойн шууд хандалтын хянагч, оролт гаралтын сопроцессор, тасалдал хянагч гэх мэт.
3. Лекц. Орчин үеийн өндөр хүчин чадалтай компьютеруудын архитектур. Компьютерийн функциональ бүтэц. Үйл ажиллагааны үндсэн ойлголтууд. Компьютерийн програм хангамж. Алгоритмчлалын үндэс.
Оролтын төхөөрөмж
санах ойн блок
Арифметик логик нэгж
гаралтын блок
Хяналтын блок
Үйл ажиллагааны үндсэн ойлголтууд
Автобусны бүтэц
Програм хангамж
Компьютер дээрх асуудлыг бэлтгэх, шийдвэрлэх үе шатууд
Алгоритм ба тэдгээрийг дүрслэх арга замууд
Компьютерийн функциональ бүтэц
Зураг дээр дурдсанчлан. 3.1, компьютер нь үндсэн, үйл ажиллагааны хувьд бие даасан таван хэсгээс бүрдэнэ.
Оролтын төхөөрөмж,
санах ойн төхөөрөмж,
Арифметик логик нэгж,
гаралтын төхөөрөмж болон
Хяналтын төхөөрөмж.
Оролтын төхөөрөмж нь операторууд, гар зэрэг цахилгаан механик төхөөрөмж эсвэл сүлжээн дэх бусад компьютерээс дижитал холбооны шугамаар кодлогдсон мэдээллийг хүлээн авдаг. Хүлээн авсан мэдээллийг дараа нь ашиглах зорилгоор компьютерийн санах ойд хадгалдаг, эсвэл шаардлагатай үйлдлүүдийг гүйцэтгэхийн тулд арифметик болон логик хэлхээнд шууд ашигладаг. Боловсруулалтын үе шатуудын дарааллыг санах ойд хадгалагдсан програмаар тодорхойлно. Хүлээн авсан үр дүнг гаралтын төхөөрөмжөөр дамжуулан гадаад ертөнцөд буцааж илгээдэг. Эдгээр бүх үйлдлийг хяналтын нэгж зохицуулдаг. Зураг дээр. 3.1. функциональ нэгжүүдийн хоорондын холбоосыг зориудаар харуулаагүй. Энэ нь ийм холболтыг янз бүрийн аргаар хэрэгжүүлэх боломжтой гэж тайлбарладаг. Яг яаж, та жаахан дараа ойлгох болно. Арифметик ба логикүндсэн хяналтын хэлхээнүүдтэй хослуулан процессор гэж нэрлэдэг бөгөөд оролт гаралтын төхөөрөмжийг хамтад нь ихэвчлэн оролт-гаралтын нэгж (оролт-гаралтын нэгж) гэж нэрлэдэг.
Одоо компьютерийн боловсруулсан мэдээлэл рүү шилжье. Үүнийг команд, өгөгдөл гэсэн хоёр үндсэн ангилалд хуваахад тохиромжтой. Командууд буюу машины зааварт дараах зааврыг тодорхой зааж өгсөн байдаг.
Компьютер доторх, түүнчлэн компьютер болон түүний оролт-гаралтын төхөөрөмжүүдийн хооронд мэдээлэл дамжуулах ажлыг удирдах;
Гүйцэтгэх арифметик болон логик үйлдлүүдийг тодорхойлно.
Зарим ажлыг гүйцэтгэх командуудын жагсаалтыг програм гэж нэрлэдэг. Програмууд нь ихэвчлэн санах ойд хадгалагддаг. Процессор нь санах ойноос програмын зааврыг ээлжлэн авч, тэдгээрийн тодорхойлсон үйлдлүүдийг хэрэгжүүлдэг. Компьютер нь хадгалагдсан програмаар бүрэн хянагддаг , оператор болон машинд холбогдсон I / O төхөөрөмжүүдийн хөндлөнгийн оролцоог эс тооцвол.
Өгөгдөл нь зааврын операнд болгон ашигладаг тоонууд болон кодлогдсон тэмдэгтүүд юм. Гэсэн хэдий ч "өгөгдөл" гэсэн нэр томъёог аливаа дижитал мэдээллийг ашиглахад ихэвчлэн ашигладаг. Энэ тодорхойлолтын дагуу програм өөрөө (өөрөөр хэлбэл командын жагсаалт) өөр програм боловсруулж байгаа бол өгөгдөл гэж үзэж болно. Нэг программыг нөгөө программаар боловсруулдаг жишээ бол өндөр түвшний хэлээр бичигдсэн эх программыг объектын програм гэж нэрлэдэг машин хэлний программыг бүрдүүлдэг машины зааврын жагсаалт болгон эмхэтгэх явдал юм. Эх програм нь хөрвүүлэгчийн оролт бөгөөд үүнийг машин хэлний програм руу хөрвүүлдэг.
Цагаан будаа. 3.1. Үндсэн функциональ төхөөрөмжкомпьютер
Компьютерт боловсруулахад зориулагдсан мэдээлэл нь компьютерт тохирсон форматаар кодлогдсон байх ёстой. Орчин үеийн техник хангамж нь ихэвчлэн тулгуурладаг дижитал хэлхээнүүд, ON ба OFF гэсэн хоёр л тогтвортой төлөвтэй (лекц 2-ыг үзнэ үү). Кодчлолын үр дүнд аливаа тоо, тэмдэгт, командыг бит гэж нэрлэдэг хоёртын цифрүүдийн мөр болгон хувиргадаг бөгөөд тус бүр нь 0 эсвэл 1 гэсэн хоёр боломжит утгын аль нэгийг агуулсан байдаг. Тоонуудыг илэрхийлэхийн тулд (4-р бүлэгт тодорхой болно). ), байрлалын хоёртын тэмдэглэгээг ихэвчлэн ашигладаг. Заримдаа хоёртын кодтой аравтын бутархай форматыг (Binary-Coded Decimal, BCD) ашигладаг бөгөөд үүний дагуу аравтын орон бүрийг дөрвөн бит ашиглан тусад нь кодчилдог.
Үсэг, тоог мөн хоёртын код ашиглан төлөөлдөг. Тэдэнд зориулж хэд хэдэн өөр өөр кодчиллын схемийг боловсруулсан. ASCII (Америкийн мэдээлэл солилцох стандарт код) схемийг хамгийн түгээмэл гэж үздэг. стандарт кодмэдээлэл солилцох зориулалттай), тэмдэгт бүрийг 7 битийн кодоор төлөөлдөг ба EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code - мэдээлэл солилцох өргөтгөсөн хоёртын кодтой аравтын код) тэмдэгтийг кодлоход 8 бит ашигладаг.
3.1.1. Оролтын төхөөрөмж
Компьютер нь өгөгдлийг унших үүрэгтэй оролтын төхөөрөмжөөр дамжуулан кодлогдсон мэдээллийг хүлээн авдаг. Хамгийн түгээмэл оролтын төхөөрөмж бол гар юм. Хэрэглэгч товчлуурыг дарахад харгалзах үсэг эсвэл тоо нь тодорхой хоёртын код руу автоматаар хөрвүүлэгдэж, кабелиар дамжуулан санах ой эсвэл процессор руу илгээгдэнэ.
Жойстик, трекбол, хулгана зэрэг хэд хэдэн өөр оролтын төхөөрөмж байдаг. Тэдгээрийг дэлгэцтэй хамт график оруулах төхөөрөмж болгон ашигладаг. Микрофоныг аудио оролтод ашиглаж болно. Тэдний хүлээн авсан дууны чичиргээг хэмжиж, хадгалах, боловсруулах дижитал код болгон хувиргадаг.
3.1.2. санах ойн блок
Санах ойн блокийн зорилго нь програм, өгөгдлийг хадгалах явдал юм. Хадгалах төхөөрөмжүүд нь үндсэн ба хоёрдогч гэсэн хоёр ангилалтай. Анхдагч санах ой нь гүйцэтгэл нь ажлын хурдаар тодорхойлогддог санах ой юм электрон хэлхээ. Програм ажиллаж байх үед анхдагч санах ойд хадгалагдах ёстой. Энэ санах ой нь олон тооны хагас дамжуулагч эсүүдээс бүрдэх бөгөөд тус бүр нь нэг бит мэдээлэл хадгалах боломжтой. Эсийг тусад нь унших нь ховор байдаг - тэдгээрийг ихэвчлэн үг гэж нэрлэдэг тогтмол хэмжээтэй бүлгүүдэд боловсруулдаг. Санах ой нь n бит агуулсан нэг үгийн агуулгыг нэг үндсэн үйлдлээр бичих эсвэл унших боломжтой байхаар зохион байгуулагдсан.
Санах ойд байгаа үгсэд нэвтрэх боломжийг хөнгөвчлөхийн тулд үг бүртэй тусдаа хаягийг холбодог. Хаяг гэдэг нь санах ойд байгаа үгсийн тодорхой байршлыг тодорхойлох тоо юм. Санах ойноос үгийг унших эсвэл түүнд бичихийн тулд та түүний хаягийг зааж, холбогдох үйлдлийг эхлүүлэх удирдлагын командыг зааж өгөх ёстой.
Үг бүрийн битийн тоог ихэвчлэн машины үгийн урт гэж нэрлэдэг. Ерөнхийдөө үг нь 16-64 битийн урттай байдаг. Компьютерийн ангиллыг тодорхойлох нэг хүчин зүйл бол санах ойн багтаамж юм. Жижиг машинууд ихэвчлэн хэдхэн арван сая үг хадгалах боломжтой бол дунд болон том машинууд ихэвчлэн хэдэн зуун сая, тэрбум үг хадгалах боломжтой. Машинаар боловсруулсан өгөгдлийн хэмжээг хэмжих ердийн нэгж нь үг, хэд хэдэн үг эсвэл үгийн хэсэг юм. Дүрмээр бол нэг санах ойд хандах үед зөвхөн нэг үг уншиж эсвэл бичдэг.
Гүйцэтгэх явцад програм нь санах ойд байх ёстой. Заавар, өгөгдлийг процессорын удирдлаган дор санах ойд бичиж, унших ёстой. Санах ойн аливаа үгэнд маш хурдан нэвтрэх боломж нь маш чухал юм. Богино бөгөөд тогтмол хугацаанд ямар ч үед хандах боломжтой санах ойг Random Access Memory (RAM) гэж нэрлэдэг. Нэг үгэнд нэвтрэх хугацааг санах ойд хандах хугацаа гэнэ. Хүссэн үг хаана байрлаж байгаагаас үл хамааран энэ цаг үргэлж ижил байдаг. Орчин үеийн санах ойд нэвтрэх хугацаа RAM төхөөрөмжХэдхэн наносекундээс 100 хүртэл хэлбэлздэг.Компьютерийн санах ой нь ихэвчлэн өөр өөр хурд, өөр өөр хэмжээтэй хагас дамжуулагч RAM-ийн гурав, дөрвөн түвшний элементүүдээс бүрдэх шаталсан бүтэц юм. RAM-ийн хамгийн хурдан төрөл бол кэш (эсвэл зүгээр л кэш) юм. Энэ нь процессортой шууд холбогдсон бөгөөд ихэвчлэн түүнтэй нэг нэгдсэн чип дээр байрладаг тул процессорын ажил мэдэгдэхүйц хурдасдаг. Том санах ой, гэхдээ бага хурдан санах ойг үндсэн санах ой гэж нэрлэдэг. Энэ лекцийн дараа санах ойн мэдээлэлд хандах үйл явцыг илүү дэлгэрэнгүй тайлбарласан бөгөөд дараа нь түүний үйл ажиллагааны зарчим, гүйцэтгэлтэй холбоотой асуудлуудыг нарийвчлан авч үзэх болно.
Анхдагч хадгалах төхөөрөмжүүд нь компьютерийн хувьд маш чухал бүрэлдэхүүн хэсэг боловч нэлээд үнэтэй байдаг. Тиймээс компьютерууд нь их хэмжээний өгөгдөл, олон тооны программуудыг хадгалахад ашигладаг нэмэлт, хямд хоёрдогч хадгалах төхөөрөмжөөр тоноглогдсон байдаг. Одоогийн байдлаар ийм олон төхөөрөмж бий. Гэхдээ хамгийн өргөн тархсан соронзон дискүүд, соронзон хальс ба оптик диск (CD-ROM).
3.1.3. Арифметик логик нэгж
Компьютерийн ихэнх үйлдлүүд процессорын арифметик логик нэгжид (ALU) хийгддэг. Ердийн жишээг авч үзье. Бид санах ойд хоёр тоог нэмэх хэрэгтэй гэж бодъё. Эдгээр тоонууд нь процессор руу илгээгдэж, ALU нь нэмэлтийг гүйцэтгэдэг. Үр дүнг санах ойд бичиж эсвэл шууд ашиглахын тулд процессорт үлдээж болно.
Тоонуудыг үржүүлэх, хуваах, харьцуулах зэрэг бусад аливаа арифметик эсвэл логик үйлдлүүд нь эдгээр тоонуудыг процессор руу илгээж эхэлдэг бөгөөд ALU нь зохих үйлдлийг гүйцэтгэх ёстой. Операндуудыг процессор руу шилжүүлэхэд регистр гэж нэрлэгддэг өндөр хурдны санах ойн элементүүдэд хадгалагддаг. Бүртгэл бүр нэг үг өгөгдөл хадгалах боломжтой. Процессорын бүртгэлд хандах хугацаа нь хамгийн хурдан кэш санах ойд хандах хугацаанаас ч бага байна.
Хяналтын болон арифметик логикийн нэгжүүд нь компьютерийн системд холбогдсон бусад бүх төхөөрөмжөөс хэд дахин хурдан ажилладаг. Энэ нь нэг процессороор гар, дэлгэц, соронзон болон оптик диск, мэдрэгч, механик удирдлага зэрэг олон гадаад төхөөрөмжийг удирдах боломжийг олгодог.
3.1.4. гаралтын блок
Гаралтын блокийн функц нь оролтын блокийнхоос эсрэгээрээ байдаг: энэ нь боловсруулалтын үр дүнг гадаад ертөнц гэж нэрлэгддэг зүйл рүү чиглүүлдэг. Гаралтын төхөөрөмжийн ердийн жишээ бол принтер юм. Принтерүүд хэвлэхдээ нөлөөллийн механизм, бэхний толгой эсвэл лазер принтер гэх мэт хуулбарлах технологийг ашигладаг. Минутанд 10,000 хүртэлх мөр хэвлэх чадвартай принтерүүд байдаг. Механик төхөөрөмжийн хувьд энэ нь асар их хурд боловч процессорын хурдтай харьцуулахад маш бага юм.
Зарим төхөөрөмж, ялангуяа график дэлгэц нь гаралтын функц болон оролтын функцийг хоёуланг нь гүйцэтгэдэг. Тиймээс тэдгээрийг оролт-гаралтын төхөөрөмж гэж нэрлэдэг.
3.1.5. Хяналтын блок
Санах ой, арифметик ба логик, оролт гаралтын төхөөрөмжүүд нь мэдээллийг хадгалах, боловсруулах, оролт гаралтын үйлдлийг гүйцэтгэдэг. Ийм төхөөрөмжүүдийн ажиллагааг ямар нэгэн байдлаар зохицуулах шаардлагатай. Хяналтын хэсэг яг үүнийг хийдэг. Энэ нь бусад төхөөрөмжид хяналтын дохиог дамжуулж, тэдгээрийн төлөв байдлыг хянадаг компьютерийн мэдрэлийн төв юм.
Оролтын / гаралтын үйлдлүүд нь холбогдох оролт / гаралтын төхөөрөмжүүд болон дамжуулагдаж буй өгөгдлийг тодорхойлох програмын командуудаар хянагддаг. Гэсэн хэдий ч дамжуулалтыг хянадаг бодит цаг хугацааны дохио нь хяналтын хэлхээнүүдээр үүсгэгддэг. Цагийн дохио нь тухайн үйлдлийг хэзээ гүйцэтгэх ёстойг тодорхойлдог дохио юм. Нэмж дурдахад хяналтын нэгжийн үүсгэсэн цагийн дохионы тусламжтайгаар процессор болон санах ойн хооронд өгөгдөл дамжуулагддаг. Хяналтын нэгжийг машины бусад хэсгүүдтэй харилцан үйлчилдэг тусдаа төхөөрөмж гэж үзэж болно. Гэвч практик дээр энэ нь ховор тохиолддог. Хяналтын хэлхээний ихэнх нь компьютерийн өөр өөр газарт физик байдлаар тархсан байдаг. Бүх төхөөрөмжийн үйл явдал, үйлдлийг синхрончлоход ашигладаг дохиог олон тооны хяналтын шугам (утас) -аар дамжуулдаг. Ерөнхийдөө компьютерийн үйл ажиллагааг дараах байдлаар тодорхойлж болно.
Компьютер нь оролтын нэгжийг ашиглан мэдээллийг програм, өгөгдөл хэлбэрээр хүлээн авч санах ойд бичдэг.
Програмын удирдлаган дор санах ойд хадгалагдсан мэдээллийг арифметик логикийн нэгж рүү цааш боловсруулахад илгээдэг.
Мэдээллийн боловсруулалтын үр дүнд олж авсан өгөгдлийг гаралтын төхөөрөмж рүү илгээдэг.
Хяналтын хэсэг нь машин дотор хийгдсэн бүх үйлдлийг хариуцна.
Хэсэг 3.1-д дурдсанчлан компьютерийн үйлдлийг зааварчилгаагаар удирддаг. Тодорхой даалгаврыг гүйцэтгэхийн тулд командын багцаас бүрдэх зохих програмыг санах ойд бичдэг. Зааврыг санах ойноос процессор руу ээлжлэн илгээдэг бөгөөд энэ нь тэдгээрийг гүйцэтгэдэг. Зааврын операнд болгон ашигладаг өгөгдөл нь санах ойд мөн хадгалагддаг. Энгийн командын жишээ энд байна:
Энэ заавар нь LOCA хаягийн санах ойд хадгалагдсан операндыг процессорын R0 регистрт хадгалагдсан операндыг нэмж, үр дүнг ижил регистрт байрлуулна. LOCA дахь санах ойн анхны агуулга өөрчлөгдөөгүй бөгөөд R0 регистрийн агуулгыг дарж бичдэг. Энэ тушаалыг хэд хэдэн алхамаар гүйцэтгэдэг. Нэгдүгээрт, санах ойноос процессор руу шилждэг. Дараа нь тушаалын операндыг санах ойноос LOCA хаягаар уншиж, R0 регистрийн агуулгад нэмсэний дараа гарсан нийлбэрийг R0 бүртгэлд бичнэ.
Тайлбарласан Add команд нь санах ойд хандах болон ALU үйлдэл гэсэн хоёр үйлдлийг нэгтгэдэг. Олонд орчин үеийн компьютеруудэдгээр хоёр төрлийн үйлдлийг тус тусад нь команд ашиглан гүйцэтгэдэг. Энэ хуваалт нь гүйцэтгэлийн үзүүлэлтүүд дээр үндэслэсэн бөгөөд бид үүнийг доор авч үзэх болно. Дээрх тушаалыг мөн хоёр тушаал хэлбэрээр хэрэгжүүлж болно:
1) Intel Architecture (IA-32)-д зориулсан R3, LOCA-г ачаалах: mov bx,loca
R0, R3 нэмэх ax, bx
Эдгээр зааврын эхнийх нь LOCA хаяг дахь санах ойн агуулгыг R1 процессорын регистр рүү хуулж, хоёр дахь заавар нь R1 ба R0 регистрүүдийн агуулгыг нэмж, нийлбэрийг R0 регистрт байрлуулна. Хоёр зааврыг гүйцэтгэсний үр дүнд хоёр регистрийн анхны агуулга устаж, LOCA хаяг дахь санах ойн агуулга хадгалагдаж байгааг анхаарна уу.
Санах ой болон процессорын хооронд өгөгдөл дамжуулах нь санах ойн төхөөрөмж рүү хандах үгийн хаягийг илгээж, зохих хяналтын дохиог өгөхөөс эхэлдэг. Дараа нь өгөгдлийг санах ой руу эсвэл санах ойноос шилжүүлнэ.
Зураг дээр. Зураг 3.2-т санах ой болон процессор хэрхэн холбогдсоныг харуулав. Нэмж дурдахад, зураг нь процессорын хэд хэдэн чухал шинж чанарыг харуулсан бөгөөд бидний хараахан хэлэлцээгүй байна. Энэ нь эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн бодит холболтын диаграмыг харуулахгүй, учир нь одоогоор бид зөвхөн тэдгээрийн функциональ шинж чанаруудын талаар ярилцаж байна. Процессорын дизайныг авч үзэхдээ бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн холболтыг 8-р хэсэгт илүү дэлгэрэнгүй тайлбарласан болно.
ALU болон хяналтын хэлхээнээс гадна процессор нь янз бүрийн зориулалтаар зориулагдсан олон регистрүүдийг агуулдаг. Зааварчилгааны бүртгэл (IR) нь одоо гүйцэтгэж байгаа зааврын кодыг агуулна. Үүний үр дүнд командыг гүйцэтгэхэд оролцдог янз бүрийн элементүүдийг хянах дохио үүсгэдэг хэлхээг хянах боломжтой. Хөтөлбөрийн явцыг хянахын тулд Програмын тоолуур (PC) гэж нэрлэгддэг өөр нэг тусгай бүртгэлийг ашигладаг. Энэ нь татан авч, гүйцэтгэх дараагийн зааврын хаягийг агуулна. Дараагийн зааврыг гүйцэтгэж байх үед PC бүртгэлийн агуулга шинэчлэгддэг - дараагийн зааврын хаяг түүнд бичигддэг. Компьютерийн регистр нь санах ойноос татаж авах зааврыг заадаг гэж хэлдэг. Зураг дээрх IR болон PC бүртгэлээс гадна. 3.2-т R0-ээс R„-i хүртэлх n ерөнхий зориулалтын регистрийг харуулав. Тэд юунд зориулагдсан болохыг 2-р бүлэгт тайлбарласан болно.
Эцэст нь дахин хоёр регистр нь санах ойтой харилцан үйлчлэлцдэг. Эдгээр нь хаягийн бүртгэл (Memory Address Register, MAR) ба өгөгдлийн бүртгэл (Memory Data Register, MDR) юм. MAR регистр нь санах ойд хандах хаягийг агуулдаг ба MDR регистр нь энэ хаягийн санах ойд бичих эсвэл унших ёстой өгөгдлийг агуулдаг.
Програмыг компьютерээр гүйцэтгэх ердийн процессыг авч үзье. Програм нь санах ойд байрладаг бөгөөд ихэвчлэн оролтын төхөөрөмжөөр дамждаг. Түүний гүйцэтгэл нь PC бүртгэлд эхний зааврын хаягийг бичихээс эхэлдэг. Энэ регистрийн агуулгыг MAR регистр рүү шилжүүлж, унших хяналтын дохиог санах ой руу илгээдэг. Санах ойд хандахад шаардагдах хугацаа дуусахад хаяглагдсан үг (энэ тохиолдолд програмын эхний заавар) санах ойноос уншиж, MDR регистр рүү ачаалагдана. Дараа нь MDR бүртгэлийн агуулгыг IR бүртгэл рүү шилжүүлнэ. Командыг тайлж, гүйцэтгэхэд бэлэн байна.
Хэрэв заавар нь ALU-г тодорхой үйлдлийг гүйцэтгэхийг шаарддаг бол түүнд операнд авах шаардлагатай. Санах ойд байрлах операнд (энэ нь ерөнхий зориулалтын регистрт ч байж болно) эхлээд хаягийг нь MAR регистр рүү шилжүүлж, Унших циклийг эхлүүлэх замаар түүнээс гаргаж авах ёстой. Санах ойноос MDR регистр рүү шилжүүлсний дараа операндыг ALU руу илгээнэ. Үүний нэгэн адил тушаалд шаардлагатай бусад операндууд тэнд шилжиж, дараа нь ALU шаардлагатай үйлдлийг гүйцэтгэх боломжтой болно. Хэрэв үр дүнг санах ойд хадгалах шаардлагатай бол MDR регистр дээр бичнэ. Дараа нь санах ойд бичих хаягийг MAR бүртгэлд оруулах ба үүний дараа Write давталт эхэлнэ. Одоогийн командыг гүйцэтгэх явцад PC-ийн регистр нэмэгдэж, дараагийн гүйцэтгэх заавар руу чиглэнэ. Өөрөөр хэлбэл, одоо байгаа зааврын гүйцэтгэл дуусмагц дараагийнхыг татаж эхлэх боломжтой болно.
Цагаан будаа. 3.2.Процессор ба санах ойн хоорондох холболтууд
Компьютер нь санах ой болон процессорын хооронд өгөгдөл дамжуулахаас гадна оролтын төхөөрөмжөөс хүлээн авахаас гадна гаралтын төхөөрөмж рүү илгээдэг. Тиймээс машины заавруудын дунд оролт / гаралтын үйлдлийг гүйцэтгэх заавар байдаг.
Хэрэв төхөөрөмжид яаралтай засвар үйлчилгээ хийх шаардлагатай бол (жишээлбэл, автоматжуулсан үйлдвэрлэлийн процесст хяналтын төхөөрөмж аюултай нөхцөл байдлыг илрүүлэх үед) програмын хэвийн гүйцэтгэл тасалдаж болно. Энэ нөхцөл байдалд нэн даруй хариу өгөхийн тулд компьютер одоогийн програмын гүйцэтгэлийг тасалдуулах ёстой. Үүний тулд төхөөрөмж тасалдлын дохиог үүсгэдэг. Тасалдал гэдэг нь оролт гаралтын төхөөрөмжөөс CPU-ийн цагийг өгөх хүсэлт юм. Энэ төхөөрөмжид үйлчлэхийн тулд процессор нь тохирох тасалдлын зохицуулагчийг гүйцэтгэдэг. Мөн түүний гүйцэтгэл нь процессорын дотоод төлөвийг өөрчилж чаддаг тул тасалдалд үйлчлэхээс өмнө түүний төлөвийг санах ойд хадгалах хэрэгтэй. Ерөнхийдөө энэ үйлдэл нь PC-ийн бүртгэл, ерөнхий зориулалтын бүртгэл, хяналтын зарим мэдээллийг хадгалдаг. Тасалдал зохицуулагч дуусахад процессорын төлөв сэргэж, тасалдсан програм үргэлжилнэ. Процессорыг бүх элементүүдтэй (Зураг 3.2) ихэвчлэн нэг микро схем хэлбэрээр гүйцэтгэдэг бөгөөд үүн дээр дор хаяж нэг кэш санах ойн төхөөрөмж байрладаг. Ийм чипийг VLSI гэж нэрлэдэг (VLSI нь маш том хэмжээний интеграци гэсэн үгийн товчлол юм).