Читать книгу Ақпараттық-коммуникациялық технологиялар - Коллектив авторов - Страница 4

Компьютерлік жүйелердің келесідей компоненттерін ажыратуға болады:

– ішкі аппараттық қамтамасыздандыру, оларға жабдықтар мен өндіріс технологиясының жиынтығы жатады;

– ПҚ, оларға ОЖ, файлдық жүйе және командалар жүйесі жатады;

– сыртқы аппараттық қамтамасыздандыру желілердің тысқары құрылғыларынан тұрады.

Дербес компьютердің негізгі элементтері:

1) жүйелік блок;

2) монитор (дисплей);

3) пернетақта;

4) тінтуір.

Ашық архитектура қағидасы.

Дербес компьютер (ДК) деп бір пайдаланушыға бағдарланған компьютерді айтамыз.

Дербес компьютерлер ашық архитектураның қағидасына негізделіп құрылады.

Ашық архитектураның қағидасы дегеніміз:

– компьютердің жұмыс жасау қағидасының конфигурациясы мен сипаттамасы бойынша стандартталған және регламенттелген. Бұл жерде конфигурация деп аппараттық жабдықтар мен олардың бірігу жиынтығын түсінуге болады. Әртүрлі тәуелсіз өндірушілер дайындаған және өңдеген жеке бөлшектер мен жинақтардан компьютерді құрастыруға болады;

– компьютердің әртүрлі кірістіру және жаңғырту мүмкіндіктері арқылы арнайы ішкі кірістіру ұяшықтарына түрлі құрылғыларды орнатып, яғни пайдаланушы өзінің таңдауы бойынша өз компьютерінің конфигурациясын өзгерте алады.

Егер барлық әртүрлі құрылғыларда бірдей интерфейс болса, оларды бір-біріне қосуға болады.

Интерфейс (ағылш. interface: inter – арасы және face – бет) – бұл логикалық және физикалық параметрлері өзара сәйкес келетін екі құрылғыны қосу. Әдепкі интерфейс ретінде әдетте халықаралық деңгейдегі интерфейс қабылданады.

2.1-сурет. Компьютер сұлбасы

Қазіргі заманғы ДК құрылымы:

1) аналық плата (Motherboard) – негізгі (Mainboard) немесе жүйелік плата;

2) орталық процессор (ағылш. Central Processing Unit – орталық процессор құрылғысы, СРU) және сопроцессор (ағылш. Floating Point Processing Unit – нақты сандарға орындалатын математикалық операцияларды орындайтын процессор бөлімі, сопроцессор, FРU);

3) қатқыл магнитті дискіге жинаушы немесе винчестер (ағылш. Hard Disc Drive – қатқыл магнитті дискіге жинаушы немесе винчестер, HDD);

4) иілгіш магниттік дискілерге арналған дискжетек (ағылш. Floppy Disk Drive – иілгіш магниттік дискілерге арналған дискжетек, FDD);

5) оперативті есте сақтау құрылғысы (ағылш. Random Access Mеmоrу, RАM);

6) тұрақты есте сақтау құрылғысы (ағылш. Read Only Mеmоrу, RОM);

7) графикалық контроллер – графикалық операцияларды орындауға және видеодеректерді өңдеуге арналған құрылғы; видео бейне суреттерді өңдеуді жылдамдату үшін акселератор деп аталатын процессор бар;

8) жазық кабельдер, өтпелі байланыстар, түйіндерді электрлі байланыстыру элементтері, тораптар мен құрастыру сымдары;

9) корпус (CASE, computer-aided software engineering – автоматтандырылған программалау), ДК компоненттерін сыртқы әсерлерден қорғауға арналған, ол қоректендіру блогын қамтиды;

10) үздіксіз электрмен жабдықтау дереккөзі (ағылш. Uninterruptible Power Supply, UРS);

11) ақпаратты енгізу құрылғылары – пернетақта, тінтуір, джойстик, трекбол, сканер, дигитайзер;

12) ақпаратты шығару құрылғылары – монитор, плоттер, принтер;

13) мультимедиа (ағылш. Соmрасt Disс – Read Only Mеmоrу, СD-RОM), дыбыстық карта (ағылш. Digitаl Video Disс – Read Only Mеmоrу, DVD-RОM), кіріс-шығыс видео картасы;

14) байланыс үшін – желілік карта, модем.

Заманауи дербес компьютерлердің архитектурасы магистральды-модульды қағидасына негізделген, яғни компьютерлерді ұйымдастыру модульді түрде және құрылғылар арасында ақпарат алмасу магистраль (шина) бойынша орындалады.

Ішкі аппараттық қамтамасыздандыру. Жүйелік блок.

Аналық плата (Motherboard).

Ең үлкен плата және жүйелік блоктағы барлық басқа платаларды өзіне біріктіретін плата «Аналық» деп аталады, ол – компьютердің жүрегі. «Аналық плата» барлығын байланыстырып, құрылғылар арасында оған кіретін сигналдардың жіберілуін қамтамасыз етеді.

Аналық платаның жоғарғы жағында құрылғыларды қосу үшін келесідей жалғағыштар орналасқан: сокеттер (sockets) – процессорлар үшін сокеттер; слоттар (slots) – кеңейту карточкалары және оперативті жады бойынша коннекторлар; контроллерлер (controller) енгізу/шығару порттары.

Процессор (СРU).

Процессор компьютердің ми жұмысын атқарады десек те болады. Процессордың негізгі параметрлері:

– [Hz, MHz, GHz] уақыт бірлігінде процессормен орындалатын операциялар санын анықтайтын, тактілік жиілік;

– бір тактіде өзінің регистрінде қанша ақпаратты қабылдай алатынын және өңдей алатынын көрсететін санаттылық;

– процессор жиілігіне жету үшін аналық платаның тактілік жиілігін көбейтуді құптайтын тактілік жиіліктің ішкі көбею коэффициенті;

– жұмыс кернеуі;

– КЭШ (ағылш. Cacher – «жасыру» жады мөлшері, КЭШ – бұл жиі пайдаланылатын деректер немесе командаларды сақтауға арналған тез әрекет ететін жады).

Процессордың да жадысы бар, ол процессордың ішкі жадысы деп аталады. Өз кезегінде айтатын тағы бір жайт, ол процессор жадысының регистрлері бар. Процессор жұмыс кезінде регистрлерді уақытша сақтау құрылғысы ретінде пайдаланады. Ол жерде орындалатын командалар, жадының орналасу орындары, өңделетін деректер және т.б. процессордың ішкі деректері болуы мүмкін. Әрбір регистр өзінің функциясын атқарады:

– командалардың санауышы (ағылш. Instruсtiоn Роintеr), процессор бұл жерге кезекті орындалатын программа командасының орналасқан жерін, яғни жадыдағы сол ұяшық адресін көрсетеді;

– командалар регистрі (ағылш. Соdе Sеgmеnt – командалар регистрі, СS), бұл жерге орындалып жатқан команда, орындалу уақытында орналасады;

– индекстік регистрлер (ағылш. Dеstinаtiоn Indеx, Sоurсе Indеx, BаsеРоintеr, DI SI BР), көрсеткіштер қозғалысының сегменттерінде;

– жалпы мақсаттағы регистрлер (Ассumulаtоr, Bаsе Rеgistеr, АX BX);

– стек регистрлері (ағылш. Stасk Sеgmеnt, SS, Стек – бұл деректерді уақытша сақтау аймағы. Стек жеке сегменттерде болады);

– деректер регистрі (Dаtа Sеgmеnt, DS).

Процессор өнімділігі = разрядтылық × жиілік × бір тактідегі командалар саны.

Intеl фирмасының процессорлар ұрпағын көрсетейік: 8088, 286, 386, 486, Реntium, Реntium II, Реntium III, Реntium IV, Сеlеrоn, Xеоn, Соrе және т.б.

Процессорды суытуға арналған желдеткіш (Сооlеr).

Жүйелік шина (магистраль).

Магистраль (сырт қарағанда сымдар түйіні тәрізді), олар көп сымды сызықты қамтитын, көп разрядты үш шинадан тұрады:

– деректер шинасы (әртүрлі құрылғылар арасында деректермен алмасуға арналған шина);

– адрес шинасы (шина бойынша құрылғыны немесе жады ұяшығын таңдау үшін деректер қайда жіберілуде және қайдан есептеледі);

– басқару шинасы (магистраль бойынша ақпаратпен алмасу мінездемесін анықтайтын, сигналдарды жіберу үшін шиналар).

Шиналардың өткізу қабілеті = шина жиілігі × шинаның разрядтылығы.

Оперативті жады (RАM).

Оперативті жады (RАM) – бұл энергиядан тәуелді жылдам жады (чипсет), мұнда деректі өңдеу кезінде процессор өзіне қажетті программалар мен өңделетін деректерді сақтайды, санайды, жазады.

Жады ұяшығы – процессордың жеке командасымен өңдеуге арналған ақпараттан тұратын ішкі жадының бірнеше тізбектелген байты.

Жады ұяшығының құрамы машиналық сөз болып табылады.

Ішкі жадының байттары нөмірленген. Нөмірлеу 0-ден басталады.

Байттың реттік нөмірі байт адресі деп аталады.

Жадының адрестелу қағидасы: кез келген ақпарат жадыға енгізіледі және оның адресі бойынша алынады, яғни ақпаратты жады ұяшығынан алу немесе орналастыру үшін сіз осы ұяшықтың адресін нұсқауыңыз керек.

Жады ұяшығының адресі ұяшыққа кіретін кіші байтқа тең. Ұяшықтар адресі машиналық сөздегі байттар санына еселіболады.

DRАM (ағылш. Dуnаmiс rаndоm ассеss mеmоrу – Динамикалық жады) мен SRАM (ағылш. Stаtiс rаndоm ассеss mеmоrу – Статикалық жады) физикалық әрекет етуі бойынша ажыратады.

Жадының өткізу қабілеті = деректер шинасының разрядтылығы × жиілік.

Тұрақты жады (RОM).

Тұрақты жады – энергияға тәуелсіз жады түрі, ДК іске қосылған кезде жүктеледі және енгізу-шығарудың базалық жүйесін (ағылш. Bаsiс Inрut Оutрut Sуstеm, BIОS) құрайды. Бұл программалардың негізгі мақсаты: жүйенің құрамы мен жұмысқа қабілеттілігін тексеру және пернетақтамен, монитормен, иілгіш және қатқыл магниттік тасығыштармен өзара әрекетін қамтамасыз ету.

Винчестер (HDD).

Жинақтаушы қатқыл магниттік диск (HDD) – үлкен көлемді деректерді ұзақ уақытқа сақтауға арналған негізгі құрылғы (қатқыл диск немесе винчестер деп те аталады).

Қатқыл дискінің (винчестер) жылдам жұмыс істеуіне әсер ететін параметрлерді атап өтейік:

– дискілердің айналу жылдамдығы (минутына 4,5 айналымнан бастап 12000-ға дейін);

– кэш-жады сыйымдылығы (64 Кбайттан бастап 128 Мбайтқа дейін). Дискілік жинақтауыштарда деректер алмасуын жеделдету үшін Кэш-буфер бар. Кэш-буфер – Кэш-жадының үлкен сыйымдылығы, дискіден оқуға қажеті жоқ ақпаратты сақтауға мүмкіндік береді. Қатқыл дискінің сыйымдылығы 6000 Гбайтқа дейін;

– орташа қолжеткізу уақыты (≈10-13 мс) – блок бастары бір цилиндрден екіншісіне ауысатын уақыт аралығы;

– бөгелу уақыты – блоктың қажетті цилиндрге позициялау кезінен бастап нақты секторға позициялауға дейінгі уақыт аралығы (жаңа секторды іздеу уақыты);

– алмасу жылдамдығы (секундына 30-216 Мбайт) – нақты уақыт аралығында жинақтауыштан микропроцессорге және кері бағытта жіберілуі мүмкін деректер көлемін анықтайды. Бұл параметрдің максималды мәні дискілік интерфейстің өткізу қабілетіне тең және қандай режим қолданылып тұрғанына тәуелді.

Дискжетек (Flорру).

Иілгіш магниттік дискілердегі жинағыштар (флоппи-диск) жүйелік блокта орналастырылған, иілгіш жинағышқа сақтау үшін қолданылатын дискжетек.

Дискжетектің негізгі параметрлері: өлшемі (3,5 және 5,25 дюйм), жазба тығыздығы (қарапайым SD, екілік DD және жоғары HD) және толық сыйымдылығы (1,44 Мбайт).

Дискжетек (СD-RОM).

СD-RОM жинақтағыштары – компакт-дискі негізіндегі тұрақты жады. Жұмыс істеу қағидасы: лазерлік сәуле диск бетіне сәуле түсіру арқылы сандық деректерді оқиды. Ақпарат тасушы СD-диск болып табылады (сыйымдылығы 650-700 Мбайт). Магниттік және компакт дискілердегі жазба жоғары тығыздығымен ерекшеленеді.

СD-R (Rесоrd) – «алтын» (жоғары сенімділік) бір рет жазуға арналған диск. СD-RW – көп рет жазып-өшіруге арналған диск (жуық шамамен 1000 рет).

Дискжетек (DVD-RОM).

DVD – сандық көп функциялы диск (ағылш. Digital Video Disc – цифрлық видеодиск; видео фильмдер, аудио, ойындар, энциклопедиялар және т.б.).

Жазба шифрын ашайық: SS (single-sided) – бір бағытта, DS (double-sided) – екі жақты, SL (single-layer) – бір қабатты, DL (dual-layer) – екі қабатты.

Flash-жады.

Flash (флэш) жады – жартылай өткізгішті, энергияға тәуелсіз, қайта жазып-өшіруге болатын арнайы жады түрі.

Қайта жазып-өшіру деректерді өзгертуге мүмкіндік береді.

Энергияға тәуелсіздік деректерді сақтауға қосымша энергияны талап етпейді (энергия жазбаларды жазуға ғана қажет).

Жартылай өткізгіштер интегралды микросұлбалар негізінде жасалған, механикалық қозғалмалы бөліктері болмайды (қатқыл дискілер сияқты, СD).

Флэш-жады RОM-ға негізделген және RАM секілді жұмыс істейді. Бірақ RАM-нан айырмашылығы энергияға тәуелсіз, яғни ток көзінен суырған кезде деректер жоғалмайды. Флеш-жадының ұяшығы бірнеше бит ақпараттарды сақтайтын арнайы архитектуралы транзистордан тұрады және конденсаторы болмайды.

Графикалық контроллер (видеокарта/графикалық адаптер/ /видеотақташа).

Контроллер (Controller – реттегіш, басқарушы құрылғы).

Графикалық контроллердің жеке оперативті жадысы болады (128 Mb – 24 (12x2) Gb).

Видеокарта экранда бейне құрамындағы нақты бір нүктелер санын орналастыруға қабілетті, яғни белгілі бір рұқсат беретін қабілетке ие. Экрандағы графикалық ақпараттың көптігіне, яғни экранға мейлінше көп нүкте орналасуына қарай бейне немесе сурет анығырақ, сапалы бола түседі.

2.1-кесте

Графикалық режим

Дыбыстық адаптер (дыбыстық карта/ sоundсаrd/ плата).

Адаптер (ағылш. adapter – бейімделу) – бұл үйлесімді құрылғыларды тек бір әдіспен жалғау үшін арналған құрылғы немесе элемент.

Слоттар ISА (8MHz/ 16bit) ескіргендері.

Слоттар РСI (33MHz/ 32bit) қазіргі заманғылары.

Дыбысты жазу разрядтылығы және динамикалық диапазон – бұл ең жұмсақ және ең шулы дыбыстар арасындағы ауқым.

Архитектуралар түрлерін көрсетейік:

1) машиналық сөз және интерфейс разрядтылығы бойынша: 8-разрядты, 16-разрядты, 32-разрядты, 64-разрядты, 128-разрядты;

2) деректер форматына және регистрлер жиынтығы ерекшеліктеріне қарай: СISС (ағылш. Соmрlеtе Instruction Set Computer), RISС (ағылш. Rеduсе Instruction Sеt Computer), VLIW (ағылш. Vеrу Long Instruction Word);

3) орталық процессорлардың санына қарай: бір процессорлы, суперскалярлы, көп процессорлы; көп процессорлылар жадымен өзара байланысу принципі бойынша бөлінеді: SMР (ағылш. Symmetric Multiprocessing), MРР (ағылш. Massive Parallelprocessing), үлестірілген.

Қазіргі кезде көптеген көп процессорлы жүйелер симметриялы мультипроцестеу (SMР) архитектурасын пайдаланады.

Сыртқы аппараттық қамтамасыздандыру және перифериялық құрылғылар.

Енгізу құрылғысы

Тінтуір (mоusе), Дигитайзер (digitizer / graphictablet/ графикалық планшет), Пернетақта, Сканер, Сандық бейнекамера және т.б.

Шығару құрылғысы

Монитор (электронды-сәулелік түтік, сұйық кристалды, плазмалық), монитор жұмысын видеоадаптер деп аталатын арнайы карта қадағалайды, принтерлер (матрицалық, сиялы, лазерлік), плоттерлер (график тұрғызғыштар), модем (МОдулятор-ДЕМодулятор) және т.б.