Компьютер құрылысы

Сегментті бөлістіру

Виртуалды ұйымдастыру кезінде (15-ші сурет) үрдістің виртуалды мекен-жай кеңістігі ақпараттың мағыналылығын ескерілуімен программистпен анықталатын сегменттерге жіктеледі. Жекелеген сегмент бағдарлама, деректер массивін келтіруі мүмкін. Кей жағдайларда бағдарлама сегменттелуі компилятордың көмегімен қалыпты жағдайда орындалады. 

15-ші сурет.

Үрдістің қосылуы барысында  сегменттердің теңдей бөлігі оперативті жадыға (бұл ретте әрбір сегмент  үшін операционды жүйе бос жадының  сәкес орнын іздестіреді), ал екінші бөлігі – диск жадыға орнығады. Бір  бағдарлама сегменттері оперативті жадыда аралас учаскелерді алуы мүмкін. Қосылу барысында жүйе үрдістің сегменттер кестесін қалыптастырып, онда әрбір сегмент үшін  оперативтіжадыда сегменттің бастапқы физикалық мекен-жайы, көлемі, қол жеткізу ережелері, модификация белгілері, сегментке соңғы төнулер тізімі жөніндегі ақпарат  белгіленеді. Егер де кейбір үрдістердің виртуалды мекен-жай кеңістіктері бір сегментті қосқан болса, онда аталған үрдістердің сегменттер кестесінде сегмент қосылатын оперативті жады учаскесіне қарасты нұсқаулар орындалады.

Сегментті ұйымдастырылуы бар жүйе парақтық ұйымдастырылуы бар жүйеге ұқсас қызмет етеді: жадыда қажетті сегменттердің болмауынан үзілістер болып отырады, жадыны босатудың қажетті жағдайында кей сегменттер шығарылып отырады, оперативті жадыға төну барысында виртуалды мекен-жайдың физикалыққа түрленуі орындалып отырады. Одан өзге жадыға төну кезінде қажетті типтің аталған сегменткеқол жеткізілуіне рұқсат етілгендігі тексеріледі. 

Жадыны Сегментті ұйымдастырудағы  виртуалды мекен-жай жұппен берілуі  мүмкін (g, s),  мұндағы g – сегмент нөмірі, а s – сегменттегі орын алмастыру. Физикалық мекен-жай g нөмірі бойынша кестеде табылған сегменттің бастапқы мекен жайы мен s орын алмастыруы көрсеткіштерінің қосылуы жолымен алынады.

Аталған тәсілдің кемшіліктері –  сегменттер деңгейіндегі фрагменттену, яғни бөлшектену мен парақтық ұйымдастырылумен салыстырғандағы түрлендіру үзақтығы болып табылады.

Парақтық-сегменттік бөлістіру

Аталған тәсіл жадының парақтық және сегменттік бөлістірілуінің комбинацисы  ретінде танылады. Үрдістің виртуалды кеңістігі сегменттерге бөлінеді, ал әрбір сегмент сегмент шегінде нөмірленетін виртуалды парақтарға бөлінеді. Оперативті жады физикалық парақтарға жіктеледі. Үрдістің қосылуы парақтық тұрғыда операционды жүйемен орындалады, бұл ретте парақтардың бір бөлігі оперативті жадыда, ал екіншісі – дискіге жазылып отырады. Әрбір сегмент үшін  құрылымы парақтық бөлістіру кезінде қолданылатын парақтар кестесінің құрылымымен пара-пар келеді. Әрбір үрдіс үшін аталға үрдістің барлық сегменттеріне парақтар кестесінің мекен-жайы белгіленеді. Сегменттер кестесінің мекен-жайы сәйкес үрдіс белсендірілгенде процессордың арнайы тіркелімдемесіне енгізіледі.

Свопинг

Свопинг – виртуалды жады түрлілігі. Есептің орындалуына қажетті  талап – оның көлемі шектелген  оперативті жадыға жазылуы. Бұл талаптарда свопинг деп аталынып кеткен есептеуіш үрдістің ұйымдастырылу тәсілі ұсынылған болатын. Аталған тәсілге сәйкес біршама үрдістер дискіге уақытша көшіріледі. Операционды жүйе жоспарлаушысы оларды қарастырылмнан шегермейді, тек талаптар белсендірілуі кезінде свопинг облысындағы үрдіс оперативті жадыға орын алмастырады. Егер оперативті жадыдағы бос орын жеткіліксіз болса, басқа да үрдіс шығарыла береді.

Свопинг барысында виртуалды жадыны орындаудың жоғарыда аталған тәсілдеріне  қарағанда үрдіс жады мен диск аралығында түгелдей орын алмастырады, яғни белгілі бір уақыт көлемінде үрдіс оперативті жадыдан толыққанды шығаруы ықтимал. Үрдістерді қосу не шығарудың түрл алгоритмдері, сондай-ақ  шығарылатын үрдіске оперативті не диск жадын беру тәсілдері баршылық.

Деректерді кэширлеу қағидаттары

Есептеуіш машина жады – қол жеткізудің орташа уақыты мен бір бит көлеміндегі  деректерді сақтау құндылығымен ерекшеленетін  есте сақтау құрылғыларының иерархиясы ретінде қабылданады (процессордың ішкі тіркелімдемелері, оперативті жады түрлері, дискілер, ленталар). Тұтынушы арзан әрі жылдам жадыны пайдалануды жөн көрері сөзсіз. Кэш-жады аталған ахуалда тығырықтан шығуды тиімді тәсілі болып табылады.

Кэш-жады – бұл қол жеткізудің орташа уақыты мен бір бит көлеміндегі деректерді сақтау құндылығымен ерекшеленетін, жиі қолданылатын ақпаратты жай ЕСҚ-дан жылдам ЕСҚ динамикалық көшіру уақытын азайтуға мүмкіндік беретін екі түрлі есте сақтау құрылғыларының бірлесе қызмет етуін ұйымдастыру тәсілі болып табылады.

Кэш-жадыны  көп жағдайда тек  екі түрлі есте сақтау құрылғыларының бірлесе қызмет етуін ұйымдастыру тәсілі ретінде ғана емес, сондай-ақ жылдам ЕСҚ бір құрылғысы ретінде қабылдауымызға болады. Ол бағасы жөнінен қымбат, жады көлемі де салыстырмалы жағдайда аз. Ең бастысы кэш-жы механизмі тұтынушы үшін айдындай мөлдір, деректердің қолданылуы жөнінде қандай да бір ақпаратты бермейтін, ЕСҚ бір түрінен екіншісіне деректердің орын алмастыруын орындамайтын механизмі. Атлаған шаралардың барлығы жүйелік құралдармен автоматты түрде орындалып отырады.

Кэш-жадыны оперативті жадыда сақталған  деректерге қол жеткізудің орташа уақытын  азайтудың жекелеген жағдайын қарастыралық. Бұл мақсатта процессор мен оперативті жады арасында кэш-жады орныға түседі (16-шы сурет). Кэш-жады құрамы – оған енгізілген деректер бөлшектерінің жиынтығы. Деректер элементтері жөніндегі әрбір жазбада оперативті жады мен басқарушы ақпаратта қолданысқа енгізетін мекен-жайы:  модификация белгісі мен соңғы уақыт аралығындағы деректерге төну белгілері болады.

 

16-шы сурет

Кэш-жадымен қамтамасыздандырылған  жүйелерде оперативті жадыға қарасты  әрбір төну келесі алгоритмге сәйкес орындалады:

1. қажетті деректер кеэш-жадыда қалғандығын анықтау мақсатында кэш-жаны құрамы қарастырылады; кэш-жады бағдарланушы емес, сондықтан да қажетті деректердің іздестірілуі құрамы бойынша - "оперативті жадыда мекен-жай" мағыналы тізбегінен іздестіріледі.
2. Егер де деректер кэш-жадыда анықтала жатса, онда олар оқылып, нәтиіже процессорға бағдарланады.
3. Егер қажетті деректер анықталмаса, онда олар мекен-жай көрсеткіштерімен бірге оперативті жадыдан кэш-жадыға көшіріледі де, сұранысты орындау нәтижесі процессорға бағдарланады. Деректер көшірілімін жасау барысында кэш-жадыда бос орын анықталмаса, онда соңғы уақыт аралығындағы төну аз болған деректер  кеш-жадыдан шегеріледі. Егер деректер кэш-жадыда орнығу барысында модицикатталған болса, онда олар бірден оперативті жадыға жөнелдіріледі. Ал егер жоғарыда аталған деректер модификатталған болмаса, онда олардың кэш-жадыдағы орны босағандеп жарияланады.Тәжірибе жүзінде кэш-жадыға тек төну болған жалғыз ғана бөлшек емес, бүтін бөлшектер блогы жазылады. Бұл өз кезегінде "кэшке түсу", яғни кэш-жадыда қажетті деректердің болуын қамтамасыз етеді. 

Жоғарыаталып өткен пайымдаулардың барлығы, сондай-ақ оперативті жады мен кэш-жады іспеттес есте сақтау құрылғылары үшін де әділетті келеді. Бұл жағдайда дискіде орныққан деректерге қол жеткізудің орташа уақыты қысқарып, кэш-жады рөлін оперативті жадыдағы буфер орындап отырады.

 

 

ТЖҚ микросхемасы мен BIOS жүйесі.

Компьютерді қосқан кезде оның жедел  жадында ештеңе – деректер де, бағдарламалар  да болмайды. Бірақ процессорға әуелі  алғашқы қосу кезеңінен кейін  командалар керек. Ал жедел жады әзірге бос болғандықтан одан басқару жүрмейді, процессор ТЖҚ-ға қатынасады. ТЖҚ компьютер өшіп тұрғанда да ақпаратты ұзақ уақыт сақтай алады. ТЖҚ-дағы бағдарламалар компьютерді дайындау кезінде жазылады. 

ТЖҚ-ға кіретін бағдарламалар комплекті  енгізу шығару базалық жүйесін (BIOS – Basic input output system) құрады.

Бұл пакеттік бағдарламалардың міндеті – компьютерлік жүйенің жұмысқа қабілетілігін тексеру және пернетақтамен, монитормен, дискілермен өзара байланысын қамтамасыз ету.Компьютердi қосқан кезде оның ішкі жадысында ештеңе жоқ- деректер де, бағдарламалар да, өйткенi оперативті жады ұяшықтардың секундтың жүзден бiр бөлiгiндей зарядынсыз ештеңе сақтай алмайды, бiрақ компьютерді қоса салған сәттен бастап процессорға бұйрықтар керек.                                                          Сондықтан, қосылған сәттен кейiн процессордың адрестiк шинасынан бастапқы адрес шығады. Процессор қойылған адрес бойынша өзiнiң алғашқы командасына оралады да, өзiнiң бағдарламаларымен жұмыс iстеудi бастайды.                              Iшiнде әзiрше еш нәрсе жоқ оперативті жады алғашқы адреске сiлтей алмайды. Ол басқа тұрақты жадыға сiлтейдi. Тұрақты жадының микросхемасы компьютер сөніп тұрған кезде де ұзақ уақыт бойы ақпаратты сақтай алады. Тұрақты жадыдағы бағдарламаларды қорғалған. Оларды онда микросхеманы дайындағанда жазады.                                                                                                                          Тұрақты жадыдағы бағдарламалар негізгі оқу/жазу жүйесін құрайды (BIOS- Basic Input/Output System). Бұл  бағдарламалар жиынының негiзгi мақсаты компьютердің сыртқы құрылғылармен жұмыс iстеу мүмкiндiгiн, оның пернелiк тақтамен, монитормен, қатты  және жұмсақ дискiлермен дұрыс жұмыс iстеуiн қамтамасыз етедi. BIOS – қа кiретiн бағдарламалар бiзге компьютердiң қосылуымен бiрге көрінетін экрандағы диагностикалық мәлiметтердi қарауды және пернелiк тақтаның көмегiмен қосылуға араласуға мүмкiндiк бередi. Жоғарыда бiз пернелiк тақта сияқты стандартты құрылғылардың жұмысы BIOS – қа кiретiн бағдарламалардың көмегiмен жүзеге асырылатынын көрдiк, бiрақ ондай нәрселермен барлық мүмкiн құрылғылармен жұмыс iстеудi қамтамасыз етуге болмайды. Мысалы BIOS - ты дайындаушылар бiздiң қатты дискiлер мен кейбір жұмсақ дискiлердiң параметрлерi туралы ештеңе бiлмейдi, оларға кездейсоқ есептеуiш жүйенiң құрамы мен қасиеттерi туралы еш нәрсе де белгiсiз. Басқа құрылғымен жұмысты бастау үшiн BIOS – тың құрамына кiретiн бағдарламалар керектi шамаларды қайдан табуға болатынын бiлуi тиiс. Белгiлi себептермен оларды оперативті жадыда да, тұрақты жадыда да сақтауға болмайды.

Қатты диск.

Қатты диск – бағдарламалар мен деректердi сақтауға арналғаннегiзгi құрылғы. Бұл сырты жабылған, өте жоғары жылдамдықпен айналатын бiрнеше магнит дискілер жиынтығы. Бұл дискiнiң кәдiмгi жұмсақ дискiдей екi жағы емес, 2n – жағы бар. n – топтағы бiрнеше дискiлер саны. (17-ші сурет)                            Әрбiр жағында деректердi жазумен оқуға арналған бастиек орналасқан. Қатты дискiнiң жұмысын арнайы логикалық аппарат – қатты дискiнi тексерушi құрылғы басқарады. Қазiргi уақытта оның жұмысын арнайы микросхемалар атқарады.

 Қатты дискiнiң негiзгi параметрiне  оның сиымдылығы мен өнiмдiлiгi  жатады. Сиымдылығы оның жасалу  технологиясына байланысты. Қазiр  қатқыл диск шығарушылар IBM компаниясының  технологиясын пайдаланады. Бiр  пластинаның сиымдылығы ондаған   гегабайт. Оның өнiмдiлiгi оны жасау технологиясына көп байланысты емес. Қазiргi дискілер мәлімет алмасуды  өте жоғары дәрежеде атқарады (30 – 60 мегабайт/с). Олардың типiне байланысты : (EIDE – түрi 13 – 16 мегабайт/с, SCSI – 80 мегабайт/с, IEEE 1394 50 мегабайт/с ) болып бөлінеді.

17-ші сурет

 

Сыртқы  жад

 

	Қатқыл магниттік дискілер (винчестерлер)	Иілгіш магниттік дискілер	Лазерлік дискілер	магниттік таспалар
Міндеті	Сақтау, жазу, оқу, өшіру	Сақтау, жазу, оқу, өшіру	Сақтау, жазу, оқу, өшіру	Сақтау, жазу, оқу, өшіру
Көлемі	20-180 Гбайт	1,44 Мбайт	700 Мбайт	Таспа ұзындығымен шектеледі
Ақпапаратты өзгерту мүмкіндігі	Иә	Иә	Иә	жоқ

 

 

Программалық басқару принциптері

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

Программалық басқару принципі – деп аталатын жұмыс істеудің бұл принципі мыналардан тұрады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                Осылайша процессор нұсқаулар мен программаларды автоматты түрде орындайды – бұл программалық басқару принципі.

Компьютердегі сандармен орындалатын  барлық арифметикалық операциялар  арифметикалық қосу және олардың  кодтарын ығыстыру операцияларына саяды

 

      Мәліметтерді жинақтауыш – кез келген ЭЕМ-нің қажетті бөлігі – олардың көбінесе информацияны сыртқы сақтауыштар немесе компьютердің мсыртқы жады дейді.

      Магниттік дискідегі жинақтауыштар (МДЖ) екі түрлі болады: иілгіш магниттік дискідегі жинақтауыш (ИМДЖ) және қатты магниттік дискідегі жинақтауыш (ҚМДЖ)Қатты диск – орнына алынбайды, ауа кірмейтіндей жабық корпусқа салынып, жүйелі блокта орналасады. Ол екі жағына да мәлімет жазылатын бір дестеге  біріктірілген бірнеше дискілерден тұрады. Дискетке қарағанда вичестерге өте көп мәлімет көлемі сияды, сондықтан оны пайдалану өте ыңғайлы.

      Иілгіш дискідегі жинақтауыштар – бір компьютерден екінші компьютерге мәлімет ауыстыру үшін, әзір жұмысқақажет емес информацияны сақтап қою үшін, қатты дискідегі мәліметтердің архивтік көшірмесін алу үшін керек болады. Дискеттің негізгі параметрі – оның диаметірі, қазіргі шығарылған дискеттер үшін екі ғана стандарт бар – олар 3,5 және 5,25 дюмдік дискеттер, яғни дискеттің диаметрі 89 және 133 мм болады.

      5,25 дюмдік дискеттер істелу сапасына қарай 360 не 720 кб, әйтпесе 1,2 Мб информация сақтай алады.

      3,5 дюмдік  дискетте екі түрлі көлемде информация жазылады, 1,44 Мб және 720кб, 1,44 Мб мәлімет жазылады. Соңғы шығып жатқан ДЭЕМ –дерде 3,5 дюмдік дискеттер ғана қарастырылады.Қапшықтар компьютерде белгілі тәртіппен орналастырады, оны иерархия деп атайды. Қапшықтар иерархиясын Бастауыш қолданбасының терезесінің сол жағында немесе келтірілген схемадан көруге болады. Windows 98-дің қапшықтарының иерархиясының шыңы Жұмыс орны қапшығы болып табылады. Бұл қапшық қалған барлық қапшықтардың маналық қапшығы болып табылады. Оның бірқатар ерекше қасиеттері бар. Жұмыс орны барлық терезелердің астында болады, ол барлық терезелер жималанған кезде ғана толық болады.Жұмыс орны қапшығында Мой компьютер және себат (Корзина) қапшықтары салынған. Өз кезіндегі Мой компьютер қапшығында  бес қапшық бар. Олар: бар дискілердің белгішелері А:, С:, Д: және екі жүйелік қапшықтар: Басқару тақтасы мен Принтерлер .  Дискілердің ішінде басқа қапшықтар, файлдар мен таңбашалар болуы мүмкін.

CD-ROM компакт- дискiсi

CD-ROM (Compact Disk Read-Only Memory ) аббревиатурасы  қазақ тiлiне- компакт-диск негiзiнде  тұрақты еске сақтау құрылғысы  деп аударылады. Бұл құрылғы әрекетiнiң  негiзгi мiндетi, диск бетiнен бейнеленетiн  сандық деректердi лазерлiк сәуленiң  көмегiмен есептеу жүргiзу. Компакт-диск 650 Мбайтқа жуық деректер сақтай алады. Үлкен көлемдi деректер мультимедиалық ақпараттарға тән (графика, музика, бейне). Лазерлi диск арқылы таратылатын программалық өнiмдердi, мультимедиалық баспалар деп атайды. CD-ROM дискжетегініњ негiзгi кемшiлiгi, деректердi жазудың мүмкiндiгiнiң болмауы. Бiрақ сонымен қатар, бiр рет жазу CD-R (Compact Disc Recorder) және көп рет жазу CD-RW құрылғысы бар.       CD-ROM дисководының негiзгi параметрi, ол деректердi оқу жылдамдығы болып табылады, яғни екi есе жылдамдықпен оқу 300Кбайт/сек өнiмдiлiгiн, ал төрт есе жылдамдықпен-600 Кбайт/c және т.с.с өнiмдiлiгiн қамтамасыз етедi. Қазiргi кездегi құрылғылардың бiр рет жазу құрылғысы 4x-8x, ал көп рет жазу құрылғысы 4х-ке дейiнгi өнiмдiлiгi болады.