«компьютер жүйелерінің СӘулеті»

Дәрістің қысқаша мазмұны:

1. ЭЕМ-нің даму сатылары

Бұл идея 100 жылдан кейін 1942 жылы Германияда К.Цюзе мен 1944 жылы АҚШ-та Г.Айкенмен іске асты. Олар есептеу программасы жазылатын перфолентадан басқаруға болатын есептеу машиналарын құрды.

Есептеу процесімен программалық басқару идеясы американдық математика Дж.фон Нейманмен дамытылды. Ол 1945 жылы программа жадында сақталатын принципті тұжырымдады. Программалық басқару және программамен жадыда сақталатын бірінші ЭЕМ біруақытта Англияда, АҚШ-та және СССР-де шықты.

ЭЕМ буыны машинаның құрылу кезінде пайдаланылатын бір-бірімен байланысқан ерекшеліктері мен сипаттамаларының жиынтығымен анықталады.

Бірінші буын ЭЕМ шамдары құрылды, өндірістік шығуы 50-ші жж. басында басталды. Логикалық элемент компоненттері ретінде электронды лампалар пайдаланылды. Бұл буынның ЭЕМ-рі төмен сенімділік пен жоғары бағасымен сипатталады. Олардың жұмыс істеу жылдамдығы 5  8 мың опер/с құрады.

ЭЕМ-нің екінші буыны 50-ші жылдардың соңында пайда болды. ЭЕМ-нің екінші буынының элементтік базасы жартылайөткізгішті құралдар болды. Осыған сәйкес олардың тиімділігі жоғарылаты, сонымен бірге жұмыс істеу жылдамдығы 30 мың опер/с (Минск-2, Минск-22, Минск-32, Урал-10, БЭСМ-4, М-220) дейін өсті.

2-ші буын ЭЕМ-рі негізінде академик Лебедев С.А. өнімділігі 1 млн. опер/с дейін БЭСМ-6 ЭЕМ-рін құрды.

60-ші жж. ортасында 3-ші буын ЭЕМ пайда бола бастады. Олардың элементтік базасы ИМС болды. Бұл буын негізінде IBM фирмасы IBM-386 машиналар жүйесін құрды.Пенза қаласында Урал-16 ЭЕМ құрастырылды. Бірақ бұл кезде элементтік база облысында СССР-дің артта қалуы отандық ЭЕМ-дің сипаттамаларына әсер етті. Сондықтан басшылар IBM фирмасымен құрастырылған техникаларды өндіруге көшу туралы шешім қабылдады. СССР-де ол ЭЕМ-ның Бірегей Жүйесі (Единая система) атымен шығарылды. Ол 5 млн. опер/с дейін орындады.

Төртінші буын ЭЕМ-нің негізі үлкен және өте үлкен ИМС болып табылады. Оның негізінде микропроцессор сияқты есептеу техникаларының жаңа әдістері мен микро-ЭЕМ пайда болды. Микропроцессорлар мен микро-ЭЕМ-дер мәліметтерді өңдеу және технологиялық процестерді басқару, өлшемдерді автоматтандыру құрылғылары мен жүйелерінде кең қолданыла бастады.

Микро-ЭЕМ есептеу мүмкіндіктері дербес ЭЕМ құру үшін жеткілікті болды.

Төртінші буын ЭЕМ үшін басты сипаты қандайда бір операцияны, процедураны орындауға немесе есептің бірнеше класын шешуге негізделген бірнеше процессорлардың болуымен сипатталады.

Төртінші буынға жатқызуға болатын ірі есептеу жүйелері мысалына 100 млн. опер/с орындайтын «Эльбрус-2» көппроцессорлы кешен болып табылады.

90-шы жылдары ЭЕМ-нің бесінші буыны анықталды. Бұған жапон фирмаларымен және ғылыми мекемелерімен құрастырылған бесінші буын ЭЕМ-рі жобасы туралы мағлұматтардың шығуы әсер етті. Олардың мақсаты 90-шы жылдары есептеу техникасы облысында жапондық өндірістің әлемдік лидер болуын көздеді. Сондықтан бұл жобаны көбінесе «жапондық шақыру» деп атайды. Осыған сәйкес ЭЕМ жобасы мен бесінші буынның есептеу жүйелері жоғары өнімділігімен және төмен бағасымен жаңа сапалы құрамдарға ие болуы керек. Оларға ең басты тіл, графикалық бейнелер көмегімен ЭЕМ-мен қатынас жасау, логикалық талғам жасау, адаммен сұрақ және жауап формасында әңгіме жүргізу мүмкіндігін жатқызуға болады. Бесінші буынның есептеу жүйелері «мәліметтер қоры» мазмұнын түсіну, сонымен қатар «білім қорына» айналу және есептерді шешу кезінде осы «білімді» пайдалану керек. Қазіргі уақытта осындай мәселелер бойынша зерттеулер Ресейде де жүргізілуде.

1.2. ЭЕМ-нің жалпы құрылымы

ЭЕМ құрамына мыналар кіреді:

- жедел есте сақтау құрылғысы (ОЗУ, қысқаша белгіленуі – жедел жады ЖЖ);

- процессор;

- енгізу-шығару құрылғылары (УВВ, басқаша белгіленуі- периферийлі құрылғылар ПҚ);

- бақылау және басқару пульті (ПКУ).

Процессор ақпаратты өңдеуге арналған. Ол екі бөліктен тұрады: УУ – басқару құрылғысы (устройство управления), және АЛУ - арифметико-логикалық құрылғы.

Процессор ақпаратты өңдеуді ЖЕСҚ-да сақталатын программа басқаруымен жүзеге асырады. ЖЕСҚ-да программамен бірге өңделуге тиіс мәліметтер де сақталады. Программа мен мәліметтер ЖЕСҚ-нан процессорге ЖЕСҚ мен процессор арасындағы байланыс арнасы бойынша түседі. Олар есептеу техникасында шина деп аталады. Мұндай шиналар процессорды ЭЕМ-нің басқа құрылғыларымен де байланыстырады.

Енгізу-шығару құрылғылары программалар мен мәліметтерді ЖЕСҚ-на енгізу үшін арналған. Яғни олар перфокарта, перфолента түрінде, немесе магнитті лента, магнитті диск және т.с.с. түрінде дайындалады, содан кейін машинаның жедел жадына енгізіледі. Осыдан кейін программа өңделуге жіберіледі. Қазіргі машиналарда мәліметтер жедел жадыға пернетақта көмегімен де енгізіледі.

Бақылау және басқару пульті (ПКУ) мәтіндік программалардың әр түрін қолмен іздеуге, есептеу процесінің жүруін немесе ЭЕМ құрылғыларының жұмыс істеуін бақылау үшін арналған.

1.3. ЭЕМ сәулеті

ЭЕМ сәулеті – бұл ЭЕМ құралатын аппаратты-программалық құралдардың көпдеңгейлі иерархиясы. Деңгейді нақты жетілдіру ЭЕМ-нің құрылуының ерекшеліктерін анықтайды. Схемотехник инженерлер жеке техникалық құрылғыларды жобалайды және олардың бір-бірімен тартылыс әдістерін құрады. Жүйелік программистер есептеу процесінің деңгейлері немесе программалары арасында ақпараттық қарым-қатынастың техникалық әдістерін басқару программаларын құрады. Қолданбалы программистер жоғары деңгейдегі программалар пакетін құрастырады. Олар пайдаланушылардың ЭЕМ қатынасын және өзара есептерін шешу кезінде қажетті сервисті қамтамасыз етеді.

1.4. ЭЕМ сипаттамасы

Электронды есептеуіш машина – бұл пайдаланушылар есебін шешу мен дайындауды автоматтандыруға арналған техникалық және программалық құралдар кешені. Өз есептерін шешу үшін ЭЕМ-ді таңдай отырып, пайдаланушылар келесі ЭЕМ сипаттамаларынан бастап техникалық және программалық құралдардың функционалды мүмкіндіктеріне қызығушылық танытады:

1. 
   ЭЕМ-нің техникалық және эксплуатациялық сипаттамасы (жылдамдығы мен өнімділігі, сенімділік көрсеткіштері, нақтылық, жедел және сыртқы жады көлемі, габаритті өлшемдер, техникалық және программалық құралдар бағасы, эксплуатация ерекшеліктері және т.б.);
   
2. 
   ЭЕМ-нің базалық конфигурациясының функционалды модулінің сипаттамасы мен құрамы; техникалық және программалық құралдар құрамын кеңейту мүмкіндігі, құрылымды өзгерту мүмкіндігі.
   
3. 
   ЭЕМ-нің программалаық қамтамасының құрамы мен сервистік қызметтер (жедел жады немесе орта, қолданбалы программалар пакеті мен программалауды автоматтандыру әдістері).
   

ЭЕМ-мен қамтамасыз етілетін нақты және тиімді жылдамдық шешілетін есептер класына қатысты қатты ерекшеленуі мүмкін. Сондықтан жылдамдық сипаттамасының орнына көбінесе онымен байланысты өнімділік – уақыт бірлігінде ЭЕМ-мен жүзеге асырылатын жұмыстар көлемі сипаттамасы пайдаланылады. Жадыда көлемі ақпараттың құрылымдық бірлігінің санымен өлшенеді. Ақпараттың құрылымдық ең кіші бірлігі – бит болып табылады. Жады көлемі көбінесе өлшемнің ірі бірлігі – байтпен бағаланады.

Көбінесе жедел жады көлемі мен сыртқы жады көлемін сипаттайды. Қазіргі дербес ЭЕМ-дің жедел жады көлемі 64-256 Мбайт және одан да үлкен болуы мүмкін. Бұл көрсеткіш қандай программалық пакеттер мен олардың қосымшалары машинада біруақытта өңделетінін анықтау үшін өте маңызды.

Сыртқы жады көлемі тасымалдағыш типіне байланысты. Бір дикета көлемі дискодов типіне және дискета сипаттамына қатысты 1,2; 1,4; 2,88 Мбайтты құрайды. Қатты диск және DVD дисктердің көлемі бірнеше он Гбайтқа жетуі мүмкін, компакт–диск (CD-ROM) көлемі жүздеген Мбайтқа (640 Мбайт және жоғары) және т.с.с. жетуі мүмкін. Сыртқы жады көлемі программалық қамтама және жеке программалық өнім көлемімен сипатталады. Мысалы, Windows 2000 операциялық жүйесін орнату үшін қатты диск жадысының көлемі 600 Мбайттан жоғары және Эем-нің жеде жады 64 Мбайттан аз болмау керек.

Сенімділік – бұл ЭЕМ-нің қандайда бір жағдайларда берілген уақыт периодында қажетті функцияны орындау.

Дәлдік – бұл тең мәндерді айыра білу мүмкіндігі. Өңдеу нәтижесін алу нақтылығы негізінен ЭЕМ разрядтылығымен анықталады. ЭЕМ класына қатысты 32, 64 және 128 екілік разрядтарды құрауы мүмкін.

Анықтық – ақпарат құрамы дұрыс қабылдануы керек. Анықтық қатесіз нәтиже алу ықтималдылығымен сипатталады.

1.5. ЭЕТ әдістерінің классификациясы

1. ЭЕТ аналогтық және цифрлік деп бөледі. Аналогты ЭЕМ-дердің есептеу нақтылығы жоғары емес (0,001-0,01). Мұндай машиналар аз таралған. Қазіргі кезде көбінесе цифрлік есептеу машиналарын пайдаланады. Цифрлік есептеу машиналары – мұнда ақпарат цифрлердің екілік кодымен қодталады.

2. Қазіргі уақытта негізінен ДК 4 класы шығарылады.

1. 
   Үлкен ЭЕМ (main frain) олар мәліметтер қорымен жұмыс істеу үшін қолайлы.
   
2. 
   RS6000 машиналары – өнімділігі бойынша өте күшті, графикпен, Unix жұмыс істеуге арналған.
   
3. 
   Орташа ЭЕМ – ең бірінші қаржылық құрылымдармен жұмыс істеуге арналған (ЭВМ типа AS\400-бизнес 64-разрядты ДК типті ЭЕМ). Олар локальды желі және корпорация желісі ретінде пайдаланылады.
   
4. 
   Intel фирмасының микросхемалары платформаларындағы компьютерлер.