Бақылау сұрақтары:
Ақпаратты кодтау процесі қалай анықталады және оның неге қажеттілігі бар?
Санау жүйесі дегеніміз не?
Қандай санау жүйелері бар?
Кез келген екі екілік санды қосыңыз.
Екілік сандарды алу ережесін түсіндіріңіз.
Екілік сандарды көбейту ережесін түсіндіріңіз.
Екілік сандарды бөлу ережесін түсіндіріңіз.
Логиканы негіздеуші кім?
Ақиқаттық кестесі деген не?
Логиканың негізгі заңдарын атаңыз?
Дәріс №3
Тақырыбы: Есептеу техникасының архитектурасы. (2 сағат)
Жоспары: Машинаны ұйымдастыру: Фон-Нейман принципі, басқару құрылғылары, командалар жүйелері. Енгізу шығару және тоқтату. Компьютер жадысының құрылғысы. Енгізу шығару құрылғылары.
Мақсаты: Фон-Нейман принципі, басқару құрылғылары, командалар жүйелері, компьютер жадысының құрылғысы және енгізу шығару құрылғыларымен таныстыру.
Негізгі ұғымдар тізбесі: ЭЕМ, жүйелік блок, монитор,процессор, пернетақта,, тышқан, модем, принтер, плоттер.
Есептеу техникасының даму тарихы.
Алғашқы ЭЕМ-ді құрғаннан бері де 50-жылдан астам уақыт өтті, ал есептеу техникасының даму тарихында ЭЕМ-нің бірнеше кезеңдері тұрмысқа еніп, ауысып та үлгерді.
Есептеу техникасының дамуы механикалық және электромеханикалық, әрі қарай электронды және оптоэлектронды машиналар мен жүйелерге дейінгі жолды жүріп өтті.
1642 жылы Б.Паскаль қосындылағыш құрылғыны ойлап тапты, оның өнімділігі төмен болды және ақпаратты қолмен енгізу мүмкіндігін қамтыды.
1673 жылы Г.Лейбниц 4 арифметикалық операцияны орындауға мүмкіндік беретін арифмометрді ойлап тапты, бұл құрылғының да жылдамдығы төмен болды және мәліметтер қолмен енгізілетін.
19 ғасырда Ч.Бэббидж аналитикалық машина ойлап шығарды, оның сипаттамалары: жады 50 ондық белгімен берілетін 1000 санымен өлшенді, сандармен орындалатын операциялар арифметикалық құрылғының көмегімен жүзеге асырылды, перфокартадағы программалар қолданылды, осы арқылы есептеуді автоматтандыру қамтамасыз етілді. Қосу және азайту амалдары - 1с, көбейту және бөлу операциялары -1мин. уақытта орындалатын.
1944 жылы Гарвард университетінде МАРК-1 деген атпен релейнді есептеу машинасы құрастырылды.
1945 жылы Дж. фон Нейман программалық басқару принципін ақпаратты сақтау принципімен күшейтуді ұсынды. Осылайша арнайы цифрлық формада колданған программаны машина жадысына орналастыруға мүмкіндік туындады.
1946 жылы - Д. Моучли және Д. Эккерт ЭНИАК деп аталатын артиллериялық есептеулерді автоматтандыруға арналған есептеу машинасын ойлап шығарды. Машина: 18 мың электрондық лампаны, 1,5 мың релені қамтып, 150 кВт электр энергиясын тұтынды. Қосу операциясын орындауға - 0,0002 с, көбейту операциясын орындауға – 0,0028 секунд уақыт жұмсалды. Есептеу программасы қолдан теріліп, коммутациялық панельдерде сақталды.
1947 жылы МАРК-2 есептеу машинасы шықты, ал 1948 жылы физик-ғалымдар алғашқы жартылай өткізгішті приборларды құрастырды.
1949 жылы М.Уилкс ЭДВАК деп аталатын – дискретті әрекетті алғашқы цифрлық есептеу машинасын ойлап тапты, осы машина ЭЕМ-нің бірінші кезеңіне дөп келді (1948 –60 жж.).
1949 жылы – ССРО-да МЭСМ (кіші электронды санақ машинасы) пайда болды.
1953 жылы ССРО сол кезде әлем бойынша жылдамдығының жоғарылығымен ерекшеленген БЭСМ машинасын шығара бастады. Онан кейін Стрела, БЭСМ-2, Урал, МИНСК-1 машиналары пайда болады. Бұл машиналар әрине ұзақ қызмет ете қойған жоқ, олардың жылдамдығы, сенімділігі төмен болды, көлемі үлкен және пайдаланатын қуаттың үлкен көлемін талап етті. Алғашқы стандартты программалардың пайда болуы да осы кезбен тұс келеді.
1958 жылы International Business Machines Corporation фирмасы ЭВМ IBM-7070 – машинасын ойлап шығарды, бұл екінші кезеңнің алғашқы жартылай өткізгішті машинасы болатын. (1968 жылға дейін). Жартылай өткізгішті машиналардың көлемі кішірек, қолданатын қуаты да аздау, сенімділігі мен жылдамдығы бұрынғыларға қарағанда жоғарылау болатын.
ССРО-да бұл кезде Минск, БЭСМ, Урал, М-20 машиналары пайда болды. Арнайы есептерді шешуге арналған (басқару, ғылыми зерттеу жүйелерінде) машиналар пайда болып, жоғарғы деңгейлі программалау тілдері қолданылды. Сыртқы жады ретінде магнитті дискілер және ленталар қолданыла басталды.
Екінші кезең ЭЕМ-нің ішіндегі ең үздіктері БЭСМ-6 (ССРО), СТРЕТЧ (АҚШ), АТЛАС (Ұлыбритания) болып саналды. ЭЕМ-ң мультипрограммалық жұмыс принциптері (деректерді өңдеу пакеті, уақытты үлестіру режимдері) ойластырылып, ресурстарды динамикалық үлестіру, ақпаратты тиімді мекендету адам мен машина арасында байланыс орнату сияқты қосымша жұмыс мүмкіндіктері қамтылды. Программалау тілдерінің теориясы дамып, ЭЕМ-нің жұмыс жасау жылдамдығы секундына 1-3 млн операцияға дейін жетті.
1967 жылы IBM фирмасы IBM-360 ЭЕМ-н ойлап шығарды, осы машина үшінші кезең ЭЕМ-нің басы болып саналды (1975 жылға дейін). ЭЕМ жұмыстың мультипрограммалық режимін, операциялық жүйелердің кең көлемін, жекелеген құрылғылардың қатар жұмысын, дамыған тіркелген диагностиканы, шет құрылғылардың дамыған конфигурациясын, кең көлемдегі программалық бірігушіліктерді (бір ЭЕМ үшін құрастырылған программаны басқа ЭЕМ-де қолдану мүмкіндігі), еркін алфавитті-цифрлық ақпараттармен жұмыс жасау мүмкіндігін, негізгі және сыртқы жадының үлкен көлемін қамтыды. Жартылай өткізгішті жады пайда болды, «орталық процессор» ұғымы енгізілді - CPU (өзіне арифметикалық-логикалық құрылғыны, жадының бір бөлігін, басқару құрылғыларын біріктірді). Секундына ондаған млн. операциялар орындауға мүмкіндік берді. 1972 жыл ЭЕМ-нің үшінші кезеңінің басы болып саналады.
ЭЕМ-нің жіктелуі.
Есептеу машиналары мынадай белгілері бойынша жіктеледі:
ақпаратты көрсету тәсілдері бойынша: аналогты және цифрлық;
өнімділігі бойынша: МикроЭЕМ (секундына мың операция); Шағын ЭЕМ-дер (секундына 10-даған мың операциядан бірнеше миллиондаған операцияға дейін); Үлкен ЭЕМ-дер (секундына 10-даған миллион операциялар); СуперЭЕМ-дер (секундына жүздеген және мыңдаған миллион операциялар орындайды);
белгіленуі бойынша: әмбебап (кең классты) және проблемалы-бағытталған (тапсырманың белгілі бір түрін шешуге арналған).
1946 жылы американ математигі Джон Фон Нейман ЭЕМ-нің жұмыс атқару принципі мен құрылғыларын толық көрсеткен ғалым.
ДК–дің құрамына кіретін жабдықтарды қажетіне қарай өзгертіп отырады. Оның құрамына кіретін құрылғыларды компьютердің конфигурациясы деп атайды. Негізгі конфигурация ретінде төрт құрылғы кіреді.
