Компьютер құрылысы

Микропроцессор жүйесінің  құрылғылары

Микропроцессордың жүйе құрылғылары  микропроцессордың жұмыс жасауында үлкен қызмет атқарады. Жүйе құрылғылар көмегімен арифметикалық операцияларды өзгертудің кисынды кодтардың үстінде бекітілген және өзгергіш ұзындық сандарының үстінде жұмыс жасайды. Үтірлермен бекітілген және ондық сандардың үстінде өңдеу, өзгергіш әліпбелік - цифрлік сөздерінің , сонымен қатар қызмет атқаратын операцияларды өзгертуге мүмкіндік береді. Микропроцессорларды құрылушылар көптеген мың қосымша дискреттік элементтерд

Орталық процессор

Микросхема  және арнайы компьютердің орталық процессор функцияларын іске асырушы , микропроцессор деп аталады . Микропроцессор интеграл схеманың тым үлкен түрінде орындалған . Олардың саны бірнеше миллиондарға жетеді . Компьютердің жүйелік плата өнімділігі жоғарыры . Процессордың элемент мөлшер микросы бірнеше микрометрден құрастырылады .                                Микропроцессор арифметикалық – логикалық және басқару одағымен міндетті . Ол арифметикалық және логикалық операциялардың орындалуының артынан жауап береді , ал басқару құрылғысы барлық компоненттердің жұмысын және процестердің орындалуын үйлестіреді.                                                            Микропроцессор мінездемелерімен частота жиілігі шеберлікті қызмет етеді . Частота жиілік компьютер жұмыс ырғағына сұрау қояды . Компьютер өнімділігі астында қосу үлгісі элементарлық операцияларының санының секундта орыдалуын түсінеді.                                                                                                 Процессор жұмыстары ырғақты жиілік тактілердің санын секундта анықтайды . Такті деп біз уақыттардың арасын түсінеміз , соның ішінде екі сандарды қосу үлгісін элементарлық операция немесе шапшаң жадқа процессордан сан жіберуі мүмкіндігін орындайды . Замандас арнайы компьютерлер секундына миллион элементарлық операцияларды орындай алады . Ырғақты жиілікті мегагерцтерде оның мағынасы өлшеу және анықтауға болады ( МГц ). Секундыға миллион тактіні құрастырады .                                                                                              Процессор шеберлігі машиналы сөз мөлшерін анықтайды , және компьютермен өңделеді . Сөз мөлшері артуымен хабар көлемі , өңделетін процессормен бір тактінің артынан , не тактілердің сан азаюына жүргізеді. Сопроцессор қажеттілердің күрделі операциялардың орындалуына арналған . Сонымен қатар, компьютер көбірек мөлшер сөзбен , және үлкен көлемімен жұмыс істей алады . 32-разрядты процессорлармен замандас компьютерлер жабдықталады . Және сөз шеберлігі артуына тенденция мінездемелі мыналар жанында олардың ішкі жады замандас микропроцессорларға арналған 16,32,64 Мбайт-тан құрастырады және ырғақты жиілік жоғарылауына мүмкіндік болды .Негізгі микропроцессор басқа көптегендерді мамандандырылған компьютерлерде болады.

Замандас процессорлар

 Кез келген замандас компьютер ең алдымен микропроцессормен және микросхемалардың терімімен және жүйелік платамен сипатталады. Бүгінгі кезде дербес компьютерге арналған замандас микропроцессорларды Intel және AMD компаниялары шығарады. Intel компаниясының замандас процессорлары : Intel Pentium 4 және Intel Celeron , ал AMD компания процессоры: Athlon XP. Әр қашанда микропроцессордің негізгі мінездемелерінің бірі ырғақты жиелік болып, ол мегагерцпен немесе гегегерцпен өлшенеді. Сонымен қатар микропроцессор параметрлерінің бір-бірінен артықшылықтары: микроархитектура сияқты процессор ядроларында , кэш жады мөлшерінде , өндіріс технологиялық процессінде , жүйелік шина санында, блок питания, жылу шығару , температура , процессор түйіндерінде болады . Сонымен қатар микропроцессор мінездемелері транзисторлардың мөлшерлері және олардың өндіріс технологиялық процесіне тура тәуелді болады. Ақыр соңында микропроцнессордың өндіріс технологиялық процесімен транзисторлардың жалпы саны , мүмкіншіліктері , барынша көп ырғақты жиілігі , процессор жылу шығаруы анықталады . Дәл осылай 0,18- микрондық технологиялық процеске процессорлар шығарылды . Барлық замандас процессорлар  0,13- микрондыққа  және 90- нанометрлік технология шығарылды . Сонымен қатар  процессорлар бір-бірінен айырмашылығы түйінінде болды. Мысалы , Intel Pentium 4 Willamette немесе Northwood түйінімен ұқсас және Athlon XP процессорлары Thoroughbred немесе Barton түйінінде негізі салынған бола алады . Түйін аты процессордың  коды болады .

Intel Pentium 4.

Ең бірінші Intel Pentium 4 процессоры  1,3 ГГц  ырғақты жиілікпен жарыққа швқты , ол 0,18- микрондық технология , микропроцессордағы КЭШ жады L2 размердегі мөлшері 256 Кбайт болды , жүйелік шина жиілігі 400 МГц болды . Intel Pentium процессорлар корпусының разьемының екі үлгісі  4- Socket 423 және Socket 478 бар болады. Процессордың екінші маңызды мінездемесі оның жиілігі болып , бір секунд аралығында бірнеше операция орындайды . Процессордың келесі маңызды кезеңі - жиілік жүйеліктің шиналары 400 немесе 533 МГцке тең болды. Intel Pentium 4 процессорларына арналған 0,18- микрондық немесе 0,13- микрондық технологиялық процесте жасалған . Northwood түйінінде 0,13- микрондық технологиялық процеске 512 Кбайт , ал Willamette процессоры  0,18- микрондық технологиялық процеске 256 Кбайт жады болады .

Intel Celeron .

Биік өнімділіктер бәріне қажет емес және тек қана Intel Celeron процессоры қолдану жеткілікті . Соңғы кезде Intel Celeron процессорларының бірнеше түрі шығарылды, олар ырғақты жиіліктермен және өндіріс технологиялық процесімен өзгешеленеді . Барлық Intel Celeron замандас процессорлар жүйелік шина жиілігі 400 МГцке тең және екінші деңгей кэш L2 мөлшер 128 Кбайтқа тең . Intel Pentium 4 және Intel Celeron архитектурасы бір-бірін сәйкес келеді .

AMD Athlon XP .

AMD процессорлары әр түрлі жеткіліктері  бар . AMD Athlon XP процессорлары ырғақты жиіліктерімен және әр түрлі технологиялық процеспен өзгешеленеді. Олар әр түрлі жүйелік шиналардан тұрады . Сондықтан AMD процессорлары төрт негізгі процессор түйіндері бар : Palomino , Thoroughbred , және Barton . Athlon XP процессорлары Palomino түйінмен ең ерте болжамасы болып , олар 0,18- микрондық технологиялық процесте орындалған . AMD Athlon XP процессорлары Thoroughbred түйінімен алдындағы сәнді қатардан 0,13- микрондық технологиялық процесте әзірленген . AMD Athlon XP Процессорлары сәйкесті Thoroughbred түйінімен үлкен ырғақты жиіліктерден тұрады. Соңғы Barton компаниясында процессорларды өңдеуі түйінде жиілік 333 МГц және 0,13- микрондық технологиялық процессінде құрылған . Barton компаниясы AMD Athlon XP  процессорлары арасында болашақта шапшаң жаңа үлгісін ұсынуға жиналады , олар ClawHammer және AMD Athlon 4  белгілі атқа ие болды. Оларды  : x86-64 ISA , процессорына интеграцияланған жад контроллері және Hyper Transport сияқты  үш революцияшыл өзгертулерден ерекшелеуге болады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МИКРОПРОЦЕССОР (МП)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Такт –  Процессордың белгілі  бір операцияны орындауына кететін уақыт бірлігі.

Тактілік жиілік - Бір тактіге неғұрлым аз уақыт кетсе немесе процессордың тактілік

жиілігі неғұрлым жоғары болса, ақпарат өңдеу соғұрлым тез өтеді.

Жад регистрлері  - Ақпарат өңдеу барысында процессорға түскен деректерді сақтауға

арналған жадтың ішкі ұяшықтары.

Процессордың разрядтылығы — Бір тактіге процессор өңдей алатын байттар мөлшері.

Разрядтылық неғұрлым үлкен болса, компьютер бір такт ішінде соғұрлым көп ақпарат

өңдей алады.

Дербес   пайдаланылатын   компьютердің   өнімділігі   -   ішкі   жадтың   көлеміне,

процессордың тактілік жиілігіне, процессордың разрядтылығына, кеңарна  өңдеу соғұрлым тез өтеді.

 

 

 

 

 

 

III-ші тарау

Компьютер жадтары.

Ішкі жад.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЖҮЙЕЛІК ШИНА

Ақпараттық кеңарна (шина)

Шинаның разрядтылығы ондағы сымдардың санына тәуелді.

Деректерді оқығанда процессор адрес шинасы бойынша ішкі жадқа ұяшық адресін береді, және деректер шинасы бойынша ұяшықтағыны алады. Дерек жазғанда процессор адрес шинасы бойынша ішкі жадқа адресін береді, ал деректер шинасы бойынша осы ұяшыққа жазылатын ақпарат жібереді.

 

Процессор

Ішкі жад

Деректер

 

 

 

 

 

 

 

СЫРТҚЫ  ҚҰРЫЛҒЫЛАР

Сыртқы құрылғы ДК-дің жалпы  бағасының 50-80 пайызын құрайды. ДК-ның сыртқы құрылғылары машинаның қоршаған ортамен, пайдаланушылармен, басқару объектілерімен және басқа ЭЕМ-дермен қарым-қатынасын қамтамасыз етеді.

 

 

 

 

 

 

 

 

Пайдаланушының  диалогтік қүралдарының құрамына бейнеманитор - ДК-ге енгізілген және одан шығарылатын ақпаратты бейнелеу құрылғысы және сөздік ақпарат енгізу-шығару құрылғылары кіреді.

Ақпарат енгізу қурылгыларына пернетақта, графиктік планшеттер. сканерлер, манипуляторлар, сенсорлық экрандар жатады.

Ақпарат шығару құрылғыларына принтерлер, графиксалғыштар (плоттерлер) жатады.

Байланыс және телекоммуникация құрылғыларына желілік контроллерлер атап айтқанда модем жатады.

 

ҚОСЫМША ҚҰРЫЛҒЫЛАР

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Компьютердің жұмыс істеу принципін  жалпы түрде алғашқы рет 1946  жылы американдық ғалым Джоно Фон Нейман жазған.     

      Программалық    басқару принципі мыналардан тұрады:

• енгізу құрылғыларының көмегімен компьютердің ішкі жадына 
  программа жазылады;
• процессор программаның бастапқы нұсұқаулары бар ішкі жадтың 
  ұяшықтарындағыны шығарып оқиды:
• ол нұсқауларды орындайды, олар:
• деректермен операциялар (арифметикалык логикалық);
• жадтан деректерді оқу (амалдарды орындау
• деректерді жадқа жазу үшін (операцияларды орындау)
• жадқа енгізу құрылғысы арқылы дерек енгізу)
• шығару құрылғыларына жадтан дерек шығару;

Осылайша процессор  нұсқаулар мен программалық автоматты түрде орындайды - бұл программалық  басқару принцпі.

 

Жедел жад.

Жедел жад бұл деректерді уақытша сақтауға қабілетті кристалды ұяшық сілемі. Жадтың әрбір ұяшығының өзінің адресі болады.  Бір ұяшықта 1 байт ақпарат сақталады.

Жедел жад компьютерде модульдер  деп аталатын стандартты  тақталарда орналасады. Жедел жадтың модульдерін  аналық тақшадағы  сәйкес ажыратпаларда қондырады.

Жедел жадтың сипаттамасы – оның сыйымдылығы. Қазіргі уақытта жедел  жадтың көлемі 128 МБ, 256 МБ, 512 МБ, 1ГБ болып  келеді.

Оперативті жады деректi сақтауға арналған, кристалл ұяшықты массивi болып олардың көп түрi бар. Бiрақ физикалық жұмыс iстеу процесiне байланысты олар динамикалық (DRAM) және статистикалық (SRAM) болып бөлiнедi.        Динамикалық жадының ұяшықтары (DRAM) өздерiнде заряд жинайтын микроконденсатор ретiнде қарастыруға болады. Бұл өте көп тараған және тиiмдi жазулар. Бұлардың көпшiлiгi деректердi жазу жылдамдығы жай орындауға және оларды зарядтап отыруға , деректердi тез өшiрiп алуымыз мүмкiн. Сондықтан онда үнемi регенерация (зарядтандыру) процесi болып отырады. Ол секундына оншақты рет болады статистикалық жадының ұяшықтарын (SRAM) электрондық микроэлементтер- тригерлер ретiнде қарастыруға болады. Онда зарядтар емес қосу өшiру жағдайы болады, сондықтан ол сақтаудың жоғары тез түрiн қамтиды. Технологиялық жағынан да қиын және қымбат.                                                   Динамикалық жадының микросхемасы негiзгi оперативті жады ретiнде пайдаланылады. Статистикалық жадының микросхемасы көмекшi (кэш - жады) ретiнде қолданылады.                                                                                                     Әрбiр жадының ұяшығының өз адресi болады, ол санмен белгiленедi. Қазiр Intel Pentium процессорында 32 – разрядты  қолданылады бұл 2³² – тең деген сөз. Яғни бұл тiкелей адрестеу 2³² = 4294967269 байт (4,3 гбайт) – қа тең.                                Бiр адрестеген ұяшық сегiз екiлiк ұялардай тұрады, онда 8 бит,  бiр байт мәлiмет сақтауға болады.                                                                                                        Компьютер оперативті жадының саны өзгерiп отырады. 80 жылдардың ортасында 1 мбайт үлкен болып көрiнсе, 90 – жылдары 4 мбайт, 90 ортасында 8 мбайт, сосын 16 мбайтқа көтерiлдi. Қазiр 32 – 64 мбайт, болса келешекте ол 2 – 4 есе жоғарылайды.                                                                                                              Жадының конструкторлық модулiнде орындаудың екi түрi бар. Олар: бiрқатарлы (SIMM - модул) және екiқатарлы (DIMM - модул). Компьютерлердiң Pentium процессорында бiрқатарларында жұп ретiнде (2,4,...), ол DIMM – модулiн бiреуден ғана орнатуға болады. Жедел жадының модулiнiң негiзгi сипаттамасы оның сақтау көлемi мен қатынау уақыты. SIMM – модулдер көлемдерi 4, 8, 16, 32, мбайт, ол DIMM – модулдер – 16, 32, 64, 128 мбайтқа тең. Қатынау уақыты SIMM – модулдiкi 50 – 70 нс, ол DIMM – модулдiкi 7 – 10 нс.