1 БӨлім. «Есептеу жүйелері, желілері және коммуникациялары» ПӘНІ, оның мазмұНЫ

Басқару схемалары кодтық шиналар арқылы басқару құрылғысынан басқару сигналдарын, нұсқаулар қабылдайды және оларды АЛҚ сумматоры мен регистрлерінің жұмысын басқару сигналдарына түрлендіреді. АЛҚ тек үтірлі екілік ақпараттармен (+,-,*, : ) және бүтін екілік сандармен арифметикалық операциялар орындайды.

Жылжымалы үтірлі екілік сандармен және екілік кодталған ондық сандармен операциялардың орындалуы математикалық сопроцессорлар немесе арнайы құрылған бағдарламалар арқылы жүзеге асырылады.

Математикалық соопроцессор (Floating Point Unit) - математикалық амалдар функцияларын орындайтын бөлік. Математикалық соопроцессор үлкен есеп кестелерінде, бухгалтерлік сызбаларда, статистика т.с.с. қолданыстарда таптырмайтын құрылғы болып табылады. Бұл жұмыстарда математикалық соопроцессор белгілі бір өлшемде жылдамдықтан пайда береді. Компьютердегі CPU жалпы жағдайда бүтін сандармен жұмыс істейді. Аралас және күрделі есептеулерді (тригонометриялық амалдар, т.с.с.) математикалық соопроцессор орындайды.

Микропроцессорлық жад – бұл жоғары шапшаңдықпен қозғалатын (МП-ға қатынау уақыты, яғни осы жадтан ақпараттарды іздеу, жазу немесе сақтау наносекундпен өлшенеді) кішігірім сыйымдылықты жады.

Микропроцессорлық жад разрядтылығы машиналық сөзден кем емес шапшаң әрекет ететін регистрлардан тұрады. Регистрлардың разрядтылығы мен саны әр микропроцессорда әр түрлі.

Микропроцессор регистрлары жалпы міндет жүктелген регистрлар және арнайы болып бөлінеді

Арнайы регистрлар әр түрлі адрестерді (мысалы, команда адресі), операциялардың орындалу нәтижелер белгілері мен ДК жұмыс режимін (мысалы, флагтр регистрі) және т.б. сақтау үшін арналған

Жалпы міндет жүктелген регистрлер әмбебап болып табылады және кез-келген ақпараттарды сақтау үшін қолданылады, бірақ олардың кейбірі міндетті түрде процедуралар қатарының орындалуына қатысуға тиісті.

Негізгі жады (RAM) - жүктелген бағдарламалардың уақытша сақталатын орны. Сонымен қатар ол орталық процессорға көмекші болып табылады. Орталық процессор деректерді RAM–нан алып орындағаннан кейін қайтадан RAM–ға жібереді. Компьютердің негізгі жадысы мәліметтерді уақытша сақтайды және жұмыс аяқталысымен жадыдағы барлық мәліметтер өшіп отырады.

(ROM) және BIOS Cache жады. Электр тогы немесе компьютер өшкенде тұрақты есте сақтау құрылғысындағы (ROM) мәліметтер жоғалып кетпейді. Бұл бағдарламаларды операциялық жүйе бағдарламалары және компьютер қосылғанда жұмыс істей алатын күйде болуын қадағалайтын BIOS басқару бағдарламалары деп атайды. Операциялық жүйенің әрдайым дайын болуы үшін тұрақты түрде компьютердің негізгі жады ROM (Read Only Memory), яғни тек қана оқуға арналған жады бөлігінде жүктеліп тұруы тиіс. Бірақ операциялық жүйенің барлық бағдарламалары негізгі жадының сөз болған бөлімінде үнемі жүктеліп тұруы міндетті емес. Негізгі жадының (RAM) жылдамдығы Орталық процессор құрылығысының жылдамдығынан төмен. Осы жылдамдықтың төмен болу салдарынан Cache жады қолданылады. Cache жады RAM мен CPU арасындағы деректердің орын ауыстыру амалдарын орындайды.

Микропроцессордың интерфейстік бөлігі микропроцессордың дербес компьютердің жүйелік шинасымен байланысу және сәйкес келуі үшін, сонымен қатар орындалатын бағдарлама командасы және операндтар мен командалардың толық адрестерінің қалыптасуын алдын-ала талдауды қабылдау үшін арналған

Интерфейстік бөлік:

• 
  МП адрестік регистрлерінен;
  
• 
  адресті қалыптастыру тораптарынан;
  
• 
  команда регистр блогынан;
  
• 
  МП ішкі интерфейстік шинасынан;
  
• 
  Шинаны басқару сызбаларынан;
  
• 
  енгізу- шығару порттарынан тұрады.
  

1. 
   Командалар жүйесінің толық жиынымен берілетін CISC (Complex Instruction Set Command) типті микропроцессорлар;
   
2. 
   Командалар жүйесінің қысқартылған жиынымен берілетін RISC (Redused Instruction Set Command) типті микропроцессорлар;
   

3. 
   Аса үлкен командалық сөзбен берілетін VLIW (Very Length Instruction Word) типті микропроцессорлар;
   
4. 
   Командалар жүйесінің ең аз жиынымен және жоғары тез әрекеттілікпен берілетін MISC (Minimum Instruction Set Command) типті микропроцессорлар.
   

• 
  ЭЕМ-де ақпаратты көрсету үшін екілік санау жүйесін қолдану принципі. Мащина ондық санау жүйесінде емес (механикалық арифмометрлер сияқты), екілік (бинарлық) санау жүйесінде жұмыс істеу керек. Бұл программа мен мәліметтер әрбір сан мен символ белгілі бір ноль мен бірлердің комбинациясы түрінде екілік кодта жазылу керек екенін білдіреді.
  
• 
  ЭЕМ жұмысын программалық басқару. Программалар жеке қадамдардан – командалардан тұрады; команда ақпаратты түрлендірудің бірлік актін жүзеге асырады; алгоритмді жүзеге асыруға қажетті командалар тізбегі программа болып табылады; нақты ЭЕМ-де қолданылатын командалардың барлық түрлерінің жиынтығы машина тілі немесе машинаның командалық жүйесі деп аталады.
  
• 
  Шартты өту принципі. Есептеу процесінде есептеу барысында алынатын, аралық нәтижелерге тәуелді программаның қандай да бір бөлігіне өту мүмкіндігі; шартты өту принципін жүзеге асыру программада циклды, итерациялық процестерді т.б. жүзеге асыруға мүмкіндік береді. Шартты өту принципіне байланысты программадағы командалар саны бірнеше есеге азаяды.
  
• 
  Сақталатын программа принципі. Операцияны орындау тізбегін басқаратын программа машина жадында сақталуы тиіс. Сондай-ақ бастапқы мәліметтер мен аралық нәтижелер де сақталуы керек.
  
• 
  Есте сақтау құрылғыларының иерархиялық принципі. Компьютер жадысын иерархиялық принциппен ұйымдастыру керек, яғни ол ең болмағанда екі бөліктен тұруы тиіс: тез, бірақ сыйымдылығы аз (оперативті) жады және үлкен (жай) сыртқы жады.
  

Дәстүрлі архитектура CISC – архитектура деп аталады. CISC (Complex Instruction Set Command) келесі қасиеттер жиынымен сипатталатын процессорларды жобалау концепциясы:

• 
  форматы мен ұзындығы бойынша түрлі командалар саны көп болады;
  
• 
  Адрестеудің түрлі режимдерінің саны көп болады;
  
• 
  Нұсқаулар коды күрделі болады.
  

Компьютердің шын мәніндегі құрылымы әлдеқайда күрделі. Қазіргі компьютерлерде көбінесе фон Нейманның дәстүрлі архитектурасынан алшақтық байқалады, бұл компьютер өнімділігі мен сапасын көтеру үшін өңдеушілер мен қолданушылардың тырысуы нәтижесі болып табылады. ЭЕМ сапасы көптеген көрсеткіштермен сипатталады. Бұл компьютер түсінуге тиісті командалар жиыны, орталық процессордың жұмыс жылдамдығы, компьютерге бір мезгілде қосылатын қосымша енгізу-шығару құрылғыларының саны, т.с.с. Ең басты сипаттама тезәрекеттілік, яғни процессор уақыт бірлігінде орындай алатын операциялар саны болып саналады. Практикада қолданушыны компьютер өнімділігі – оның тиімді тез әрекет ету көрсеткіші, яғни тек тез әрекет етіп қана қоймай, сонымен бірге нақты қойылған мәселені тез шешуі қызықтырады.

Осындай факторлар процессор, есте сақтау құрылғыларында, енгізу-шығару құрылғылары т.б. жұмысында жаңа, жылдам, сенімді және қолайлы компьютердің элементтік базасын жетілдіруді қажет етеді. Сонымен қатар элементтердің жұмыс жылдамдығын шексіз арттыруға болмайтынын ескеру керек (физикалық заңдылықтарға негізделген шектеулер мен қазіргі технологиялық шектеулер бар). Сондықтан компьютерлік техниканы жасақтаушылар бұл мәселе шешімін ЭЕМ архитектурасын жетілдірумен байланыстырады.

Осылайша, бірнеше процессорлар бірге жұмыс істейтін көппроцессорлы компьютерлер пайда болды, мұндай компьютерде өнімділік процессорлардың өнімділіктерінің қосындысына тең болады.

Есептеуіш жүйелер толық компьютерлер негізінде құрылған көпмашиналы есептеуіш жүйе немесе жекелеген процессорлар негізінде құрылған көппроцессорлы есептеуіш жүйе болуы мүмкін.