Kafedrasi kompyuter arxitekturasi moduli bo‘yicha

Kompyuterning arxitekturasi va tuzilishi
Kompyuter qurilmalarini ko'rib chiqishda ularning arxitekturasi va tuzilishini farqlash odatiy holdir. Kompyuterning arxitekturasi uning qandaydir umumiy darajadagi tavsifi deb ataladi, u foydalanuvchi uchun mo'ljallangan dasturlash imkoniyatlari, ko'rsatmalar to'plami, adreslash tizimi, xotirani tashkil etish va hokazolarni o'z ichiga oladi. Arxitektura kompyuterning asosiy mantiqiy tugunlari: protsessor, operativ xotira, tashqi xotira va periferik qurilmalarning ishlash tamoyillarini, axborot aloqalarini va o'zaro bog'lanishini belgilaydi. Turli xil kompyuterlarning umumiy arxitekturasi ularning foydalanuvchi nuqtai nazaridan mosligini ta'minlaydi. Kompyuterning tuzilishi - bu uning funktsional elementlari va ular orasidagi bog'lanishlarning yig'indisidir. Elementlar turli xil qurilmalar bo'lishi mumkin - kompyuterning asosiy mantiqiy tugunlaridan oddiy sxemalargacha. EHMning tuzilishi grafik shaklda strukturaviy diagrammalar ko`rinishida tasvirlangan bo`lib, ular yordamida EHMni har qanday darajadagi detallarda tasvirlash mumkin. Eng keng tarqalgan quyidagi me'moriy echimlar (3.3-rasm):

3.3-rasm - Kompyuter arxitekturasining mavjud turlari
Klassik arxitektura (von Neumann arxitekturasi) - bitta arifmetik mantiq birligi (ALU), bu orqali ma'lumotlar oqimi o'tadi va bitta boshqaruv bloki (CU), bu orqali ko'rsatmalar oqimi o'tadi. Bu bir protsessorli kompyuter. Ushbu turdagi arxitektura umumiy avtobusga ega shaxsiy kompyuter arxitekturasini o'z ichiga oladi. Bu yerda barcha funksional bloklar umumiy shina bilan ulanadi, u tizimli shina deb ataladi. Fizik jihatdan, magistral elektron sxemalarni ulash uchun rozetkalarga ega bo'lgan ko'p simli chiziqdir. Magistral simlarni yig'ish alohida guruhlarga bo'linadi: manzil avtobusi, ma'lumotlar avtobusi va boshqaruv avtobusi. Periferik qurilmalar (printer va boshqalar) kompyuter texnikasiga maxsus kontrollerlar - periferik qurilmalarni boshqarish qurilmalari orqali ulanadi. Nazoratchi - bu protsessorni ushbu uskunaning ishlashini bevosita boshqarishdan ozod qiladigan periferik uskunalar yoki aloqa kanallarini markaziy protsessor bilan bog'laydigan qurilma. Ko'p protsessorli arxitektura. Kompyuterda bir nechta protsessorlarning mavjudligi ko'plab ma'lumotlar oqimi va ko'plab ko'rsatmalar oqimlarini parallel ravishda tashkil qilish mumkinligini anglatadi. Shunday qilib, bir xil vazifaning bir nechta fragmentlari parallel ravishda bajarilishi mumkin. Umumiy operativ xotira va bir nechta protsessorlarga ega bo'lgan bunday mashinaning tuzilishi 1.3-rasmda ko'rsatilgan. Ko'p mashinali hisoblash tizimi - hisoblash tizimiga kiritilgan bir nechta protsessorlar umumiy tezkor xotiraga ega emas, lekin har birining o'ziga xos (lokal) mavjud. Ko'p kompyuterli tizimdagi har bir kompyuter klassik arxitekturaga ega va bunday tizim keng tarqalgan. Biroq, bunday hisoblash tizimidan foydalanish samarasini faqat o'ta maxsus tuzilishga ega bo'lgan muammolarni hal qilishda olish mumkin: u tizimda kompyuterlar bo'lganidek, shunchalik erkin bog'langan kichik vazifalarga bo'linishi kerak. Ko'p protsessorli va ko'p mashinali hisoblash tizimlarining bir protsessorlilarga nisbatan tezligi ustunligi aniq. Parallel protsessor arxitekturasi. Bu erda bir nechta ALU bir CU nazorati ostida ishlaydi. Bu shuni anglatadiki, juda ko'p ma'lumotlar bir dastur - ya'ni bir vaqtning o'zida bitta ko'rsatma oqimi tomonidan qayta ishlanishi mumkin. Bunday arxitekturaning yuqori mahsuldorligini faqat bir xil turdagi turli xil ma'lumotlar to'plamlarida bir xil hisoblash operatsiyalari bir vaqtning o'zida bajariladigan vazifalarda olish mumkin. Keling, eng keng tarqalgan kompyuter tizimi - shaxsiy kompyuter misolida kompyuter qurilmasini ko'rib chiqaylik. Shaxsiy kompyuter (ShK) bir foydalanuvchi uchun mo'ljallangan nisbatan arzon universal mikrokompyuterdir. Shaxsiy kompyuterlar odatda ochiq arxitektura tamoyili asosida proyeksiyalanadi. Ochiq arxitektura printsipi quyidagicha: faqat kompyuterning ishlash printsipi tavsifi va uning konfiguratsiyasi (ma'lum bir apparat va ular orasidagi bog'lanishlar majmuasi) tartibga solinadi va standartlashtiriladi. Shunday qilib, kompyuter mustaqil ishlab chiqaruvchilar tomonidan ishlab chiqilgan va ishlab chiqarilgan alohida yig'ilishlar va qismlardan yig'ilishi mumkin; Kompyuterni ichki kengaytirish slotlari mavjudligi tufayli osongina kengaytirish va yangilash mumkin, unga foydalanuvchi berilgan standartga mos keladigan barcha turdagi qurilmalarni kiritishi va shu orqali o'z shaxsiy afzalliklariga muvofiq o'z mashinasining konfiguratsiyasini o'rnatishi mumkin. Kompyuter tizimining asosiy funksional komponentlarini ularning munosabatlarida aks ettiruvchi soddalashtirilgan blok-sxema 3.4-rasmda keltirilgan.

3.4-rasm – Shaxsiy kompyuterning umumiy tuzilishi
Turli xil kompyuter qurilmalarini bir-biriga ulash uchun ular bir xil interfeysga ega bo'lishi kerak (inglizcha interfeysdan inter - inter, va face - face).
Interfeys ikkita qurilmani moslashtirish vositasi bo'lib, unda barcha jismoniy va mantiqiy parametrlar bir-biriga mos keladi. Agar interfeys umumiy qabul qilingan bo'lsa, masalan, xalqaro shartnomalar darajasida tasdiqlangan bo'lsa, u standart deb ataladi. Funktsional elementlarning har biri (xotira, monitor yoki boshqa qurilma) ma'lum turdagi shina bilan bog'liq - manzil, boshqaruv yoki ma'lumotlar shinasi. Interfeyslarni moslashtirish uchun periferik qurilmalar to'g'ridan-to'g'ri avtobusga emas, balki ularning kontrollerlari (adapterlari) va portlari orqali taxminan quyidagi sxema bo'yicha ulanadi (3.5-rasm):

3.5-rasm - Qurilmani avtobusga ulash sxemasi
Kontrollerlar va adapterlar - bu o'zlarining interfeyslarining muvofiqligi uchun kompyuter qurilmalarini ta'minlaydigan elektron sxemalar to'plami. Bundan tashqari, kontrollerlar mikroprotsessor talabiga binoan atrof-muhit qurilmalarini bevosita boshqaradi. Qurilma portlari bir yoki bir nechta kiritish-chiqarish registrlarini o'z ichiga olgan elektron sxemalarning bir turi bo'lib, ular kompyuterning tashqi qurilmalarini mikroprotsessorning tashqi avtobuslariga ulash imkonini beradi. Portlar standart interfeys qurilmalariga ham tegishli: ketma-ket, parallel va o'yin portlari (yoki interfeyslar). Seriyali port protsessor bilan bayt-bayt, tashqi qurilmalar bilan esa bayt-bayt aloqa qiladi. Parallel port ma'lumotlarni bayt-bayt qabul qiladi va yuboradi. Seriya port odatda sekin yoki ancha uzoq bo'lgan qurilmalarni, masalan, sichqonchani va modemni ulaydi. Parallel port "tezroq" qurilmalarga - printer va skanerga ulangan. Joystik o'yin porti orqali ulanadi. Klaviatura va monitor faqat ulagichlar bo'lgan maxsus portlariga ulanadi. Protsessor arxitekturasini belgilovchi asosiy elektron komponentlar tizim yoki anakart (Motherboard) deb ataladigan kompyuterning asosiy platasida joylashgan. Va qo'shimcha qurilmalarning kontrollerlari va adapterlari yoki bu qurilmalarning o'zlari kengaytirish kartalari (Daughterboard - qiz plata) ko'rinishida ishlab chiqariladi va kengaytirish ulagichlari yordamida avtobusga ulanadi, shuningdek, kengaytirish uyalari (inglizcha uyasi - uyasi, uyasi) deb ataladi.