Определение компьютера

Түрлі салаларда жиі пайдаланылатын деректер көп болғандықтан, олар өр түрлі материалдардан түратын машитгік таспаларға, дискілерге жазылып, сақталып қойылады. Мүндай материаддар тасымалдаушы-лар  делінеді.

Сақтаулы информацияны іздеп, оны түтынушыларға жеткізіп беру информациялық қызмет көрсету (ИҚК) делінеді. Республика мен ТМД мемлекеттерііще  тек ғьшыми-техникалық ИҚК-мен айналысатын  мыңцаған кітапханалар бар. Олардың  анықтамалық-информациялық қорывда 2 млрд.-тан аса информациялық  мөліметтер жинақталып, көп мөліметтер компьютер дискілеріне жазылып  қойьшған. Осылар-дың арасынан қажеттісін іздеп, тауып беру көп еңбекті  керек етеді, бірақ бүл жүмыстың маңыздылығы сезсіз. ИҚК-ның маңызды-лығына бір ғана мысал: егер ендіріс басқармасын  қажетті инфор-мациямен, түрлі ғьшыми-техникалық жаңалықтармен дер кезінде

қамтамасыз етіп отырмаса, ол жаңа техниканы пайдалануды жоспар-лауга, өндірісте еңбгк онімділігін  арттыруға үлксн кедергі кедтірер еді. ИҚК-де компьютерді пайдалану  түрлері көи.

Қазіргі кезде информацияны тиімді түрде пайдаланушылар дүние  жүзінде негізгі орын алып келеді. Мүндай қоғам информациялық қоғам  делінеді. Жақын келешекте қоғамнъщ информациялык болатыны созсіз.

Информатика —  информация касиеттерін, оның корсетілуі мен автоматты түрде өндеу  өдістерін зерттейтін жөне Интернет жүйесін пайдаланатын комплексті ғьшым.

ЭЕМ-нің техникалық мүмкіндіктерін пайдаланып информацияны жинақтау, өндеу  және оны пайдаланушыларға жеткізіп беру төсілдерін информациялық не компьютерлік технология деп атайды (texne (тех-но) —  шеберлік, logos (логия) — ілім).

Жалпы, информацияны ЭЕМ-де өңдеп, нәтижесін талдауды уйым-дастыру  үшін орындалатын әрекеттер:

1.     информацияны алып, еңдеуге мүмкіндік туғызатын үлгісін да-йыңдау;

2.     оны өіщеу үшін жинақты түрде нүсқаулар тізбегін (алгоритмін)

3.     күру;

4.     машина түсіне алатын командаларды (комацдалар жүйесін) пайда-ланатын бір программалау тілінде алгоритмді программаға айналдыру;

5.     программаны ЭЕМ-де орындап, нәтиже алу;

6.     нәтижені зерттеу. Егер күрылған үлгіде, алгоритмде не про-граммада кате кеткен болса, оны дұрыстау;

7.     керек кезінде пайдалану үшін берілгендер мен дүрысталған программаны тасымалдаушыларға тиеп, сақтау.

Бұл өрекеттердің көпшілігі, мысалы, үлгі дайындау, программа күру оңай жүмыс емес екені белгілі. Олар жөнінде кітаптың келесі тарауларьщда қарастырылгаи.

Информатикада жаңа информациялық  технологиямен қатар информациялық  жүйелер (ИЖ) үғымы да кеңінен пайдаланылып келеді. ИЖ — басқару функцияларын іске асыратын нысан (объект) жөніңце  информацияны алуды, беруді және өңдеуді  үйымдастыратын жүйе. ИЖ-ні пайдалану  түрлері:

§         үйымдастырылған басқару;

§         ғылыми зерттеулер жүргізу;

§         автоматгы түрде жобалау;

§         технологиялық процестерді басқару жөне т.б.

Ғылыми жүмыстарды автоматтандыру, статистикалық информацияны талдау сияқты жүмыстарда пайдаланылады.Үйымдастырылган басқару ИЖ-сі өндірістік, өндірістік емес мекемелер (банктер, сақтандыру компаниялары, биржалар жөне т.б.)сияқты басқару аппараттарының жүмыстарын автоматтандыруға арналған, т.с.с.

Күрделі информацияны әмбебап (кәсіби) компьютерде ғана өңдеуге  мүмкіндік бар. Сондықтан информатикаға  қатысты мөселелер информацияны өңцеу төсілдерін зерттеу мен  компьютерде түрлі есептерді  шешу ғана емес. Информацияны өндеу  жөне ИҚК үшін ЭЕМ-ді кең түрде  пайдаланудың жаңа жолдарын іздестіру, осыған сәйкес компьютердің дамытылған үлгілерін қүрастыру (машина архитектурасын дамыту) және оларды қамтамасыз ететін программалар дайындау да информатикаға  тиісті негізгі жүмыстардың бірі.

Қазіргі кезде дүние жүзі елдерінің миллиондаған адамдары Интернетгі пайдалану мүмкіндігін де игерді. Интернетте қажетті информацияны іздеу  жоне дербес компьютерлерді түрлі жүмыстарға пайдалана білу компьютерлік сауатгылық делінеді.

Есептеуіш техниканың қысқаша даму тарихы

Есептеу техникасының дамуы  ерте кезден-ақ басталды. Кейбір мысалдар: XVII ғасырдың 40-жылдарында Б. Паскаль (1613—1662) сандарды қоса алатын механикалық қүрылғы  ойлап тапты. XVIII ға-сырда В. Лейбниц  сандарды қоса жене көбейте алатын қүрылғы жасап шығарды. XIX ғасырда  Ч. Бэббидж (1792—1871) механикалық машинаны программа арқылы басқару жүйесімен  біріктірді.

XX ғасырдың 30-жыддарының  соңында Америкада қосу, азайту  элементтері, электрондық жад,  механикалық компонент енгізілген  ЭЕМ қүрастырьшып шықты. 40-жылдардың  соңғы кездеріңце қазіргі кезде  қолда-нылып жүрген ЭЕМ-дердің  қүрылү принципінің негізінде  бірсыпыра машиналар дайындалды. Алғашқы ЭЕМ-ді құру және оның  жұмыс істеуінің теориялық негіздерін 1946—1947 жылдары атақты математик,  кибернетик Джон фон Нейман  дайывдап шықты. Мүвда өнделетін  информация мен өндеу программасын  сандық түрде дайындау, де-ректер  мен программаны машинаның жадында  орналастыру тәсілдері де қарастырылған.  Осы кезге дейін дайындалған  ЭЕМ-дер төрт буындық түрге  болінеді.

50-жылдардьщ басында жарыққа  шыға бастаған негізгі өңдеу  қүралы — бірінші буын ЭЕМ-дерінің  ішкі қүрылымы элементтері жеке  бөлшектерден дайындалған электрондық-логикалық  схемаларға негізделген болатын.  Бүл бөлшектердің негізгілері  вакуумдық электрондық шамдар  еді. Мүндай компьютерлердің көлемдері  үлкен, сенімділігі жоғары емес, тездік жылдамдықтары бір секөнтге 5-6 мың қарапайым операция шамасынан  аспайтын (екі санды қосу, кебейту  не символдарды салыстыру сияқты  бір өрекет қарапайым операция  деп аталады да, оны орыңдайтын  комаңца машиналық комаңда делінеді. Оның үстіне, мүндай машиналар  үшін қүрылатын программа маши-налық  комаңдалардан түратын да, программалау  жүмысы көп еңбекті қажет еткізетін.  Ал, ЭЕМ-нің озі тек есептеу  жүмыстарын жүргізу үшін пайдаланылатын.)

Транзисторды ойлап шығаруға байланысты, 50-жьщдардың соңғы кездерінде техникалық негіздері түгелдей алмастырылған, негізгі элементтері жартылай өткізгішті транзисторлардан түратын екінші буын ЭЕМ-дері жарыққа шықты. Мүндай элементтер машинаның өрекет тездігін және машинаның  сенімділігін елеулі түрде арттыруға  мүмкіндік берді. Екінші буын машиналарының  сырт аумағы, массасы, энергияны пайдалану  шамасы көп темендегендіктен, олардың  өзін-дік қүны да бірінші буын машиналарына қарағанда көп төмендетілді. Оның үстіне, бүл ЭЕМ-дерде жоғарғы  деңгейлі (Алгол, Фортран, Бейсик, т.б.) программалау тілдерінде операторлардан түратын про-граммалармен жүмыс  істеу мүмкіндігі туды. (Өңцеу операторы -бірнеше, тіпті ондаған, жүздеген машиналық  командалардан түруы мүмкін программалық комавда (әрекеттер тізбегінің негіздік бірлігі.)

Сонымен, тиімді программа  қүру технологиясына жету арқылы жүмсалатын адам еңбегін үнемдеудің екінші кезеңі басталды.

Алпысыншы жылдардың екінші жартысында және жетпісінші жьщдары  ЭЕМ қүрылымына одан ері сапалы, күрделі өзгерістер енгізіліп, элементтік негізі жартылай өткізгішті интегралдық  схема (ИС), үлкен интегралдық схема (ҮИС) және аса үлкен интегралдық  схема (АҮИС) болатын ушінші, төртінші буын машиналар көптеп жасалына бастады. Мысалы, 80-жыддардың басыңда дайыңдалған  төртінші буын-дық ЭЕМ-дер бір  кристалында он мыңцаған-миллиондаған транзис-тор болатын микропроцессорлардан құрылды. 90-жылдары пайда бол-ған  соңғы тертінші буын ЭЕМ-дері білімді  нәтижелі түрде өндей алатын, параллель  жұмыс істейтін ондаған микропоцессорлар жиын-тығынан дайындалып шықты. ЭЕМ жүмысын күрделендіру одан әрі жалғасуда.

Интегралдық (біртүтас) схема (ИС) ~ мүмкіндігі күрделі тран-зисторлық  схемадай болатын, аумағы 1 шаршы см-re де жетпейтін фунциональдық блок. Ол жартылай өткізгішті кристаддан (негізінен  кремнийден) түрады да, элементтері  он мындаған-миллиондаған транзисторлар, диодтар, конденсаторлар, резисторлар  арнайы тақша-да (платада, беттақтасында) түтас қүрастырылады. (Тақша —  түрлі электрондық схемаларды орналастыруға  мүмкіндік беретін матери-алдан  қүрылған көп қабатты пластинка.) Қазіргі кезде бір кристал-дық  электроңцық (5x5 мм) схемада жүздеген мың "электрондық молекулалар" жинақталған.

Интегралдық схеманы пайдалану  ЭЕМ-нің сырт аумағын шүғыл кішірейтуге  және оның жүмыс енімділігін коп  мыңдаған есе жоға-рылатуға себеп  болды.

Машина жүмысын басқарушы  жене арифметикалық-логикалық информацияны өңцеуге арналған компьютердің негізгі  қүрылғыла-рын бірге қосып процессор  деп, ал бір не бірнеше АҮИС-тен  түра-тын дербес компьютер (ДК) процессорын  микропроцессор деп атайды. Бір микропроцессордың  қүрамында кемінде бірнеше ондаған  мың транзистор бар. Мысалы, 1981 жылы Intel фирмасы жасап шығарған алғашқы 8086 нөмірлі микропроцессорының өзінде 29000 транзистор орналастырьшған жөне аумағы 5.7 шаршы мм ғана болатын.

Қазіргі кездің күрделі ЭЕМ-дері мен ДК-лерінде орталық (негізгі) жөне шет аймактық деп аталатын бірнеше  микропроцессор орналас-тырылған. Олар машинаға енгізілген бірнеше программаны  шамамен бір мезгілде "қатар" орындап шығуға мүмкіндік туғызып  отыр. Информацияны осылайша еңдеуді  мультипрограммалық режимде өңцеу  деп атайды (мульти — көп).

ЭЕМ-дер өте үлкен (супер), үлкен, кіші (мини), өте кіші (микро) компыотерлер болып бірнеше типке бөлінеді. Үлкен ЭЕМ-дер (60-80-жылдары дайындалған EC ЭЕМ 1035, 1046, ...) секөнтіне миллионнан артық қарапайым операцияларды  орындай алады. (ЭЕМ-нің бағасы оның жабдықтамасы және қамтамасыздандыру  програм-малары бағаларының қосындысына  тёң.) Мысалы, 80-жылдардың басында  Ресейде қүрастырьшған тортінші буындық EC 1046 атаулы үлкен компьютердің сипаттамасы мынадай:

§         орталық процессордың өнімділігі 1,3 млн опер/с

§         негізгі жад көлемі 8 Мбайт

§         алатын орны 17 х 6,5 шаршы м

Интегралдық схеманы пайдалану  жөне ЭЕМ-ді қүрастыруды ав-томаттандыру жылдамдығы 250—800 мың операция/с  болатын мини-ЭЕМ-дерді (СМЗ —  СМ4, ...) және микрЭЕМ-дерді (арзан микро-калькуляторлар мен іштей орналастырылған микроЭЕМ-дерді, бір жазу столына толық сыйып  кететін дербес компьютерлерді (ДК) көптеп шығаруға мүмкіндік туғызды. Қазіргі кезде пайдаланылып жүрген дербес компьютерлер - IBM PC жене оған үйлесімді  ембебап (кесіби) компьютерлер.

IBM РС-ге үйлесімді дербес  компьютерлер жүмыс істеу мүмкіңдігі  жағынан алпысыншы жылдары шығарылған  үлкен ЭЕМ-дерден кем түспейді, тіпті кей жағдайларда олардан  артық та. Оларды оқу орын-дары, мекемелер, инженерлер, т.б. түрлі  информацияны өндеуге, іс қағаздарын  жүргізуге, басқарудың автоматты  жүйесін үйымдасты-руға және тағы  басқалар үшін пайдалануда.

Микрокалькуляторлармен  есептеу жүмыстары жүргізіледі  де, іштей орналастырылған микроЭЕМ-дер  түрмыстық, өнеркәсігпік, т.б. қүрал-дарға  іштей орналастырылып, осы қүралдарды не олардың бөліктерінің жүмысын  автоматты түрде бақылау не басқару  үшін пайдаланылады.

1990 жылдардан бастап объектілі-бағдарлы  программалау тілдері сияқты  электрондық қүралдары жаңа типті  етіліп күрделі дамытыл-ған бесінші  буын ЭЕМ-дері дайындалып шықты.  ЭЕМ-дерді дамыту одан әрі жалғасуда.

Компьютер информацияны арнайы қүрылған программалар ар-қьілы ғана өндей алады. Жалпы, оның орындайтын негізгі жүмысы: информацияны енгізу, оны өңдеу, енделген информацияны сыртқа шығару, сақтау. Программаны пайдаланып жүмыс істейтін компьютер жүмысының  принципін қарастырайық.

ЭЕМ-дердің көпшілігшің қүрылымы Американың кибернетика ғалымы Джон фон Нейманның еңбектерінде 1945 жылы жарық көрді. Төмеңдегі принциппен жүмыс істеу машинаның Нейман при нципімен жұмыс істеу принципі делінеді.

Фон Нейман принциптері.

1) фон Нейман машинасының  негізгі блоктары: басқару блогы,  арифметикалық-логикалық қүрылғы,  жад және енгізу — шығару  қүрылғылары;

2) информация екілік жүйе  бойынша кодталады жөне сөз  деп аталатын бірліктерге белінеді (екілікжүйе, сөз жөнінде келесі  тақы-рыптарда түсініктеме берілген);

3) алгоритм команда деп  аталатын басқару қызметші сөздерінің  тізбектерінен түрады.

4) программа мен деректер  бір жадта сақталады. Түрлі  тиіггі сөздер кодтау жолымен  емес, пайдалану жолымен ажыратылады.

5) басқару қүрылғысы мен  арифметикалық қүрылғы бір қүрыл-ғыға  біріктіріледі, оны орталық процессор  деп атайды. Олар кезекпе-нен жадтан  оқылған командаларды ашып, сөйкес  түрде бір монді етіп орьшдайды.

Информация машинаға оның жад (не ішкі жад, жылдам жад) деп аталатын қүрылғысына екілік жүйеде кодталған (шифрланған) күйде енгізіледі. Шифрлау  үғымын түсіндіру үшін ескі телеграф аппараты арқылы телеграмма жіберу тәсілін  қарастырайық. Онда қабылдау-шының  аппаратына телеграмма Морзе әліппесі арқылы шифрланып жіберілетін. Мысалы, кейбір қазақ алфавиті өрштерінің Морзе  әліппесі бойынша шифрлары мьшадай: