Дарис / Дәріс 12

Дәріс 11. Микропроцессорлық жүйе сәулеті.

1. Микропроцессорлық жүйенің құрылымдық сұлбасы.

2. Орталық процессор(ОП).

3. Тұрақты есте сақтау құрылғысы(ТЕСҚ).

4. Оперативтік есте сақтау құрылғысы (ОЕҚ).

5. Енгізу-шығару құрылғылары (ЕШҚ).

6. Объектімен байланыс құрылғысы (ОБҚ).

1. Микропроцессор-барлық есептеулер жүргiзiлетiн компьютердiң негiзгi микросхемасы. Сызба түрiнде процессор, операциялық жүйенiң ұяшықтарына ұқсайтын ұяшықтардан тұрады, бiрақ бұл ұяшықтарда деректер сақталып қана қоймай, өзгертiлуi де мүмкiн. Процессордың iшкi ұяшықтарын регистрлар деп атайды. Басқа құрылғылармен және ең негiзгi- операциялық жүйемен процессор шиналар деп аталатын өткiзгiштер тобы арқылы байланысқан. Негiзгi шиналар үшеу: деректер шинасы, адрестiк шина, командалық шина.

Микропроцессордын тектік құрылымы 1-суретте көрсетілген. Микропроцессор уш негізгі блоктан: арифметикалык-логикалык құрылғыдан (АЛК), ішкі регистрлер блогынан және басқару құрылғысынан турады.

Сурет 1. Микропроцессордын тектік құрылымы

2. 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.

Бейнекарта.

Бейне карта монитормен бiрiгiп дербес компьютердiң iшкi бейнеж‰йесiн құрайды. Қазiргi кезде ойнату таңдауына байланысты еркiн экран шешуiн (640x480, 800x600,1024x768,1152x864; 1280x1024 нүктелер) таңдау арқылы 16.7 миллион түстi қамтамасыз ететiн SVGA видеоадаптерi қолданылады. Экран шешуi iшкiвидеожүйенiң ең маңызды параметрлерiнiң бiрi. Неғұрлым ол жоғары болған сайын, соғұрлым экранда көп ақпаратты бейнелеуге болады, бiрақ әр нүктенiң өлшемi кiшi,яғни бейнеленген элемент өлшемi кiшi болады. Таким образом, для каждого размера монитора существует свое оптимальное разрешение экрана, которое должен обеспечивать видеоадаптер . Көптеген қолданбалы программалар 800x600 экран шешуiне негiзделген. Сондықтан кең тараған монитор өлшемi 15 дюймдi құрайды. Түстiк шешулер (түс тұнықтығы) экранның әрбiр нүктесi қабылдайтын түстер санын анықтайды. Экран шешуiне және түс тұнықтығына тәуелдi қажеттi видеожады көлемiн келесi формуламен есептеуге болады:

P=((m•n)•b)/8,

Р - видеоадаптердiң қажеттi жады көлемi; m - көлденең экран шешуi (нүктелер); n - тiк экран шешуi (нүктелер); b - түстi кодтау разрядтылығы (бит). Бейне жылдамдық- компьютердiң негiзгi процессорында бейне тұрғызу бойынша кейбiр операциялар математикалық есептеулердi жүргiзбей, аппаратты жолмен -видео жылдамдатқыш микросхемаларында деректердi өңдеудi орындауға болатын видеоадаптердiң негiзгi қасиеттерiнiң бiрi.

Дыбыстық карта

Дыбыстық карта дербес компьютердің ең соңғы өңдеулерініің бірі. Ол аналық тақшаның слотына жасырын карта ретінде жалғанып, дыбыс, музыка сияқты операцияларды өңдеуде қолданылады. Дыбыс дыбыстық картаның шығысына жалғанатын дыбыстық колонкалар арқылы ойнатылады. Арнайы жалғастырушы тетік дыбыстық сигналды сыртқы үдеткішке жіберуге мүмкіндік береді. Сөзді немесе музыканы жазуға болатын және кейін қолдану және өңдеуге болатындай қатқыл дискке сақтауға болатын микрофонға арналған разьем бар. Дыбыстық картаның негізгі параметрі сигналдарды аналогті пішімнен цифрлі және керісінше аудару үшін қолданылатын, биттер санын анықтайтын разрядтылық болып табылады. Неғұрлым разрядтылық жоғары болса, соғұрлым цифрлеуге байланысты қателік аз, соғұрлым дыбысталу сапасы жоғары..

3. ТЖҚ, BIOS және CMOS микросхемалары

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 арналған негiзгi 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. 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.

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.

4. Оперативтi жады

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.

КЭШ жады компьютер өнімділігі артуына арналған құрылғылардың бірі. Кэш жады жадының бір түрі болып әртүрлі тез әрекетті замандас компьютерлерде қолданылып ( ағылшынша . cache - құпия орын , қойма ) деген мағынаға ие. Кэш жады есте сақтайтын құрылғымен немесе буфермен келеді. КЭШ жады оқуға - жазуға арналған қатты дисктің айналдыру санын қысқартады , дәл осылай оған сақтайды. Процессор жағынан оқу процес қайталауларын талап етпейді немесе басқа хабар өңдейді .КЭШ жадының екі түрі бар болады : ішкі ( 8-ден 64 кбайт ), орналастырылушы процессор ішінде және сыртқы ( 256 кбайт-тан 1 Мбайт ),ол жүйелік платада орналастырылған.

4.Порттар

Компьютер порттар – бұл арнайы электрондық құрылғылар арқылы әртүрлі сыртқы құрылғылармен байланысы жүзеге асады. Ол паралельді және жүйелі порттар болып екіге бөлінеді. Паралельді порттар сыртқы құрылғылардың байланысы үшін қолданылады , және таяу ара қашықтыққа хабарды үлкен көлемде жібереді. Бір уақытта паралельді порт арқылы 8-паралельді сымдардан 8-бит жұмсалады. Паралельді порт арқылы жүйелік блокқа принтер , сканер іске қосылады . Компьютердегі паралельді порттардың саны үшеуден аспайды , және олар 1, LPT 2. LPT 3( Line Рrin Теr - сызығы аттары сәйкесті болады). Жүйелі порттар манипуляторлардың жүйелік одағына, және модемдердің және көптеген басқа құрылғылардың қосу үшін қолданылады. Жүйелі порттар үлкен ара қашықтықтарға хабар тапсыруы үшін қолданылады, жүйелі порттар сондықтан коммуникациялы желі деп атайды.