Презентация - Компьютер архитектураси

Компьютер архитектураси

Компьютер архитектураси
Архитектура нима? Компьютер архитектураси деганда компьютерни умумлаштирилган холда тасвирлаш тушунилади. Бунда дастурлаш имкониятлари, командалар тизими, адреслаш тизими, хотирани ташкил қилиниши ва шунга ўхшаш бошқа имкониятлари тасвирланади. Архитектура ҳаракат тамойилини, ахборий алоқаларни ва асосий мантиқий ташкил этувчиларни (процессор, ОЗУ, ташқи ХҚ, ташқи қурилмалар) аниқлаб беради.

Компьютер архитектурасининг таснифланиши

Компьютер структураси
Структура нима? Компьютер структураси деганда унинг функционал элементлари ва улар орасидаги муносабатларни жамланмасини тушуниш керак. Функционал элементлар деганда барча каттаю-кичик элементлар назарда тутилади. Мас: оддий микросхемалар, она плата ва ҳ.к

Жон фон Нейман тамойили (принципи) асосида қурилмаларнинг мулоқоти схемаси
Асосий хотира (мурожаат вақти узоқ)
Процессор
Оператив хотира (мурожаат вақти қисқа)
БҚ
АМҚ
Киритиш
Чиқариш

Фон Нейман принципи
EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) — одна из первых электронных вычислительных машин. В отличие от своего предшественника ЭНИАКа, это был компьютер на двоичной, а не десятичной основе. Как и ЭНИАК, EDVAC был разработан в Институте Мура Пенсильванского Университета для Лаборатории баллистических исследований Армии США командой инженеров и учёных во главе с Джоном Эккертом и Джоном Мокли при активной помощи математиков фон Неймана, Германа Голдстайна и Гарри Хаски.

Бир процессорли компьютер. Бу ерда компьютерни ташкил этувчи барча функционал блоклар система магистрали деб номланувчи умумий шина орқали ўзаро боғланган.

Магистрал шина деганда электрон схемаларни улаш учун уялари мавжуд бўлган кўп қаторли ўтказгич линияси тушунилади. уч хил магистрал шиналар мавжуд: маълумотлар шинаси, адрес шинаси ва бошқариш шинаси.

Магистрал шина

Маълумотлар шинаси
S-100

Адрес шинаси

Адрес шинаси

Бошқарув шинаси

Ташқи қурилмалар контроллер деб аталувчи ташқи қурилмаларни бошқариш қурилмалари орқали уланади

Контроллер ташқи қурилмани ёки алоқа каналини марказий процессор билан улайди ва ташқи қурилмани бошқариш вазифасини ўзига олади, бу эса процессорни иш унумдорлиги ошишига олиб келади

Кўп процессорли архитектура
Компьютерда бир нечта процессорнинг мавжудлиги кўп оқимли маълумотлар ва кўп оқимли командаларни параллел ташкил қилиш мумкинлигини билдиради. Битта масала бўлакларга бўлинган холда бир вақтнинг ўзида барча фрагментларни бажариш имконияти мавжуд бўлади. Бундай машиналар битта умумий ОЗУга эга бўлади ва қуйидаги шаклда тасвирлаш мумкин

Кўп машинали ҳисоблаш системалари. Бундай тизимни ташкил қилишда тизимга кирувчи ҳар бир машина локал оператив хотирасига эга бўлишини таъкидлаш лозим. Бу машиналарнинг ҳар бири классик архитектурали бўлади. Бу тизимда масалани ечиш учун масалани шундай қисмларга ажратиш керакки, уларнинг ўзаро боғлиқлиги максимал дажарада камайсин ва шу билан бир вақтда тизимда нечта компьютер бўлса шунча қисмга ажратилсин (ёки масала нечта қисмдан иборат бўлса шунча машина жалб қилинади)

Параллел процессорли архитектура
Бундай тизимда бир неча АМҚ битта бошқариш қурилмаси (УУ) бошқарувида ишлайди. Бундан кўринадики, маълумотларни қайта ишлаш фақатгина битта программа орқали, бошқача айтганда битта буйруқлар потоки (оқими) орқали бажарилади. Бу архитектурада юқори самарадорликка эришиш мумкин, қачонки бир хил бўлган ҳисоблашлар жараёни муайян вақтда (одновременно) турли АМҚларда амалга оширилса

Архитектуралар
Замонавий ҳисоблаш машиналарида ишлаб чиқарувчининг ёндошувидан (талабидан) келиб чиқиб турли архитектуралар қўлланилади

Ҳисоблаш машиналарини таснифланиши

Компьютерларни ташкил этиш тамойиллари (принциплари)  Хисоблаш машиналарини ташкил этишда америкалик олим Жон фон Нейманнинг 1945 йилда олға сурган умумий тамойиллари ишлатилади. Булар қуйидагилар:

1. Иккили кодлаш тамойили. Барча маълумотлар иккилик код кўринишида мавжуд бўлади.

2. Дастурий бошқариш тамойили. Процессор аниқ бир кетма-кетликда ёзилган командларни бажаради. Бу программа ёки алгоритм дейилади. Хотирадан бажариладиган дастурни танлаб олиш командалар ҳисоблагичи орқали бажарилади (счётчик команд). Процессорнинг бу регистри ўзида сақланаётган кейинги келадиган команда адресини буйруқ (команда) узунлигигача кетма-кет узайтиради. Дастурдаги командалар кетма-кет жойлашганлигини инобатга оладиган бўлсак, командалар занжирини танлаш кетма-кет жойлашган ячейкаларда бажарилади. Агар танлаб олишда кейинги эмас балки бошқа командага ўтиш керак бўлиб қолса, шартли ёки шартсиз операторларидан фойдаланилади. Бу операторлар эса командалар ҳисоблагичига ўтилиши керак бўлган ячейка адресини кўрсатади. Хотирадан командаларни танлаш жараёни “стоп” командасига етиш билан тугайди. (дастур якунига етади, t.pascal da “end.” буйруғи). Шу тартибда процессор дастурни инсон омилисиз, автоматик тарзда бажаради (автоматик тизим инсон иштирокисиз, ярим автомат (ёки автоматлаштирилган) тизим инсон иштироки билан)

3. Хотиранинг бирхиллиги тамойили (принципи). Барча ахборотлар – у дастур бўлсин ёки маълумот, битта хотирада жойлашади. Компьютер учун бирор конкрет ячейкада рақам, матн ёки команда, нима жойлашганлигининг умуман фарқи йўқ. Компьютер(процессор) командалари билан худди маълумотлар каби амалларни бажаради (яъни ҳеч кандай фарқ йўқ). Бу эса кўп имкониятларга йўл очади. Масалан, дастур бажарилиши жараёнида ўзини ўзи қайта ишлашга мажбурланиши мумкин (цикллар ва подпрограммалар, функциялар). Бундан ташқари бир дастурнинг командалари бошқа дастурнинг ҳисоблаш натижалари ҳам бўлиши мумкин. Бу тамойилга трансляция (компиляция) услублари (ЮДТдан машина тилига таржима) асосланади.

4. Адреслилик (манзиллилик) тамойили (принципи). Асосий хотира рақамланган ячейкалардан ташкил топган бўлади. Процессор исталган вақтда исталган хотира ячейкасига бевосита мурожаат қила олади. Бундан эса хотира қисмларига ном бериш имконияти мавжудлиги кўринади, бу эса, ўз навбатида шу ном орқали унга мурожаат қилиш ёки ундаги маълумотни ўзгартириш имконини беради. (ячейка адреси ўзгармас, ичидаги маълумот ўзгарувчан)

Тарихга назар
500-йиллар – абак 1614 – Дж.Непер – логарифмик линейка 1642 – Б. Паскаль – хотирали арифметик машина 1834 – Ч. Беббиж – аналитик машина (киритиш-чиқариш қурилмаси, хотира, ҳисоблаш қурилмаси). Перфокартада ишлаган 1876 – Александр Белл – телефон 1890 – Г. Холлерит – статистик табулятор (перфокарта электр сигналларга айлантирилган) 1892 – У. Барроуз – сумматор (калькуляторнинг отаси)

Тарихга назар
1897 – Ж. Томпсон – электрон-нур трубкаси 1901 – Г. Маркони – биринчи радиоалоқа 1904 – диод ва триод 1938 – К. Цузе – механик компьютер (компьютер термини фанга кириб келиши) 1944 – Марк-1 (биринчи дастурланадиган компьютер) 1945 – Ж. фон Нейман замонавий компьютерларнинг компонентларини назарий асослади 1946 – Эниак (Electronic Numerical Integrator and Computer) 1948 – биринчи транзистор

Тарихга назар
1949 – EDSAC (дастурни хотирасида сақловчи биринчи компьютер) 1951 – МЭСМ (малая электронная счетная машина) 1952 – БЭСМ (большая электронная счетная машина) 1958 – Д. Килби – биринчи интеграл схема 1959 – Алгол (дастлабки дастурлаш стандарти)

Тарихга назар
1961 – Илк бор компьютер модем орқали телефонга уланган 1964 – 3-авлод машиналари деб аталувчи IBM/360 типли машиналар и/ч бошланди 1971 – Intel 4004 процессори ишлаб чиқилди (2250 та транзистор) 1972 – Си дастурлаш тили 1973 – биринчи қаттиқ диск

Тарихга назар
1974 – Intel 8080 (8 разрядли) универсал МП (4500 транзистор) 1975 – биринчи лазер принтер 1978 – Intel 8086 1981 – биринчи шахсий компьютер IBM PC 1982 – Intel 80286 (134.000 транзистор) 1984 – биринчи LapTop 1985 – Intel 80386

Тарихга назар
1989 – HTML 1989 – Intel 486DX (биринчи сопроцессор, команда сатридан кўрсатиш режимига ўтиш) 1989 – Windows 3.0 1992 – Mosaic браузери 1993 – процессор Intel Pentium 1995 – Windows 95

Тарихга назар
1995 – Intel Pentium Pro (5,5 млн транзистор) 1997 - Intel Pentium II 1997 – Java 1998 – Windows 98 2000 – Windows 2000