Kompüterin quruluşu və arxitekturası

Mərkəzi hissə hesab – məntiq qurğusundan (HMQ), idarəetmə qurğusundan (İQ) və daxili yaddaş qurğusundan (DYQ) ibarətdir.

Müasir kompüterlərdə HMQ və İQ prosessor adlanan bir qurğuda birləşdirilir. Periferiya hissəsinə xarici yaddaş qurğuları (XYQ), daxiletmə - xaricetmə qurğuları (DXQ) və idarəetmə pultu (İP) daxildir.
Prosessor kompüterin əsas qurğusu olub, DYQ – də saxlanan proqramla hesab və məntiq əməliyyatlarını yerinə yetirir və kompüterin ümumi işini idarə edir. Kompüterin işləmə sürəti əsasən prosesorun işləmə sürətilə təyin edilir. İşləmə sürətini artırmaq üçün prosesor kiçik tutumlu və çox böyük sürətli yerli yaddaşa (keş yadda) malik olur. Hesablama prosesi kompüter üçün əvvəlcədən tərtib edilmiş proqram vasitəsilə yerinə yetirilir. Proqram icra ardıcıllığına uyğun yazılmış əmrlərdən (təlimatlardan) ibarətdir. Proqramın icrası zamanı İQ növbəti əmri seçib təhlil edir və hansı əməliyyatların hansı operandlar (əməliyyatda iştirak edən kəmiyyətlər) üzərində aparılmasını müəyyənləşdirir. DYQ – dən götürülən operandlar HMQ – də yerləşdirildikdən sonra əməliyyat yerinə yetirilir. Hesab – məntiq qurğusu İQ – nin idarəsi altında işləyir.
Emal edilən verilənlər və icra olunan proqram kompüterin yaddaşında yerləşdirilir. Funksional baxımdan yaddaş iki hissəyə bölünür: Daxili və xarici.
Daxili və ya əsas yaddaş prosesorla bilavasitə əlaqədə olub, icra olunan proqramların və emal olunan verilənlərin saxlanması üçündür. Daxili yaddaşın işləmə (yaddaşa müraciət) sürəti yüksək, lakin onun tutumu nisbətən kiçik olur.
Daxili yaddaş da öz növbəsində iki hissədən ibarət olur: əməli yaddaş (ƏY) və daimi yaddaş (DY). Əməli yaddaş DYQ –nin əsasını təşkil edir, informasiyanın qəbul edilməsi, saxlanması və ötürülməsi üçün istifadə olunur. O, adətən enerjidən asılı olur, yəni kompüter şəbəkədən çıxarıldıqda oradakı informasiya itir. Tutumu əməli yaddaşa nisbətən xeyli az olan daimi yaddaş informasiyasının saxlanması və ötürülməsi üçün istifadə olunur, yəni istifadəçilər tərəfindən oraya informasiya yazılması mümkün deyil. İnformasiya oraya kompüterin hazırlanması zamanı yazılır və adi hallarda dəyişdirilə bilməz. Orada tez-tez istifadə olunan proqramlar və verilənlər saxlanılır (məsələn, əməliyyat sisteminin bəzi proqramlar, kompüterin düzgün işləməsini yoxlayan proqramlar və s.). Daimi yaddaş enerjidən asılı olmur, yəni kompüter şəbəkədən çıxarıldıqda oradakı informasiya saxlanır.
Kompüterin periferiya hissəsinə daxil olan xarici yaddaş qurğusu (XYQ) böyük həcmə malik olan informasiyanı saxlamaq üçün istifadə olunur. Xarici yaddaşla informasiya mübadiləsi (informasiyanın yazılması və oxunması) əməli yaddaş vasitəsilə aparılır. Xarici yaddaş enerjidən asılı olmayan daşıyıcılarda (maqnit diskində, lentində, kartında, optik diskdə) qurulur. Onun tutumu praktik olaraq məhdud olmur, lakin işləmə (müraciət) sürəti daxili yaddaşa nisbətən az olur.
İşləmə prinsipinə görə xarici yaddaş 2 cür olur: birbaşa müraciətli (maqnit və optik disklərdə) və ardıcıl müraciətli (maqnit lentində). Birbaşa müraciətli XYQ nisbətən böyük işləmə sürətinə malik olduğundan, müasir kompüterlərdə ən çox istifadə olunur. Ardıcıl müraciətli XYQ əsasən informasiyanı ehtiyat üçün saxlanması məqsədilə istifadə olunur.
Daxileimə - xaricetmə qurğuları informasiyanın kompüterə daxil edilməsi və kompüter arasında ünsiyyətin təmini üçün istifadə olunur. Daxileimə - xaricetmə prosesləri daxili yaddaşdan istifadə etməklə aparılır. Müasir kompüterlərdə bu qurğulara klaviatura, maus tipli manipulyator, hərf – rəqəm və qrafik çap edən qurğu (printer), dsipley (monitor), qrafikçəkən qurğu (plotter), skaner və s. aiddir.
İdarə pultu hesablama prosesinin gedişi zamanı proqramçı və ya operator tərəfindən sistem əməliyyatlarını yerinə yetirmək üçündür. Kompüterə texniki xidmət göstərildikdə pultun arxasında mühəndis – texniki işçilər oturur. İdarə pultu çox vaxt konstruktiv olaraq prosesorla birlikdə quraşdırılır və İP – nin bir çox düymələri klaviaturada yerləşdirilir.
Sistem interfysi kompüterin qurğularının qarşılıqlı əlaqəsini və onlar arasında informasiya mübadiləsini təmin edir. Orta, böyük və super kompüterlərdə sistem interfeysi özünün daxiletmə - xaricetmə prosesorlarına (onlara kanallar deyilir) malik olan mürəkkəb qurğulardan ibarət olur. Bu qurğular kompüterin hissələri arasında informasiya mübadiləsinin yüksək sürətlə aparılmasını təmin edirlər. Mini – kompüterlərdə sistem interfeysinin funksiyalarını sistem şinləri yerinə yetirir. Bu sinif kompüterlərdə iki strukturdan istifadə olunur.: çoxşinli və ümumi şinli. Birinci halda qurğular arasında informasiya mübadiləsi üçün ayrı-ayrı qrup şinlərdən istifadə olunur.İkinci halda isə bütün qurğular vahid qrup şinlərlə əlaqələndirilir (qrupa verilənlərin, ünvanların və idarəetmə siqnallarının ötürülməsi üçün şinlər daxildir). Ümumi şinli struktur prosessor, yaddaş və periferiya qurğuları arasında informasiya mübadiləsinin eyni qaydalarla aparılmasını təmin edir ki, bu da qurğuların qarşılıqlı əlaqəsini sadələşdirir.
Xarici qurğuların idarə olunması və onların sistem inetrfeysi ilə əlaqələndirilməsi üçün qrup idarəetmə qurğularından, adapterlərdən və kontrollerdən istifadə olunur. Göstərilən idarəetmə qurğuları öz işlərini uyğun idarəedici proqramlar (drayverlər) vasitəsilə qururlar.
3.Kompüterin əsas xarakteriskaları
Kompüterin əsas xarakteriskalarına işləmə sürəti, yaddaş tutumu, hesablama dəqiqliyi, əmrlər sistemi, qiyməti və iş etibarlılığı daxildir.
Kompüterin işləmə sürəti prosessorun bir saniyədə yerinə yetirdiyi sadə əməliyyatların sayı ilə təyin olunur. Sadə əməliyyatlara toplama, göndərmə, müqayisə və s. aiddir. Kompüterin işləmə sürəri yaddaşın təşkilindən çox asılıdır. İnformasiyanın yadaşdan götürülməsinə sərf olunan vaxt işləmə sürətinə xeyli təsir edir.
Qiymətindən tətbiq sahəsindən və s. asılı olaraq işləmə sürəti saniyədə yüz minlərdən milyardlara qədər olan kompüterlər istehsal olunur. Mürəkkəb məsələlərin həllində işləmə sürətini artırmaq üçün bir neçə kompüter birləşdirilib, vahid kompleks şəklində istifadə olunur.
İşləmə sürətilə yanaşı çox vaxt məhsuldarlıq anlayışından da istifadə olunur. Məhsuldarlıq vahid zaman ərzində kompüterdə həll olunan məsələlərin orta sayı ilə təyin olunur. Məhsuldarlıq kompüterin işini bütövlükdə xarakterizə edir. Əgər işləmə sürəti əsasən kompüterin elementləri ilə əlaqəlidirsə, məhsuldarlıq kompüterin arxitekturası və həll olunan məsələlərin tipləri ilə bağlıdır. Məhsuldarlıq prosesorun və daxileimə - xaricetmə qurğularının işləmə sürətlərindən, məsələlərin həll prosesinin gedişindən və s. asılıdır. Daxileimə - xaricetmə əməliyyatlarının emal əməliyyatları ilə eyni vaxtda yerinə yetirilməsi ilə, çoxproqramlı və çoxprosesorlu rejimlərdən istifadə etməklə məhsuldarlığı artırmaq olar. Çoxprosessorlu sistemlərdə məhsuldarlıq xeyli artır.
Qeyd edək ki, işləmə sürəti əsas etibarı ilə prosessordan asılı olduğundan çox vaxt o, (pik sürəti) prosessorun meqaherslərlə ölçülən takt tezliyi ilə təyin olunur.
Yaddaş tutumu (və ya həcmi) kompüterin yaddaşında saxlana bilən informasiyanın maksimum miqdarı ilə təyin olunur. Yaddaş tutumu baytlarla ölçülür. Yuxarıda qeyd etdiyimiz kimi, kompüterdə yaddaş iki cür olur: Daxili və xarici. Daxili (və ya əsas) yaddaşın tutumu müxtəlif kompüterlərdə müxtəlif olur
və ünvanlşdırma sistemi ilə təyin olunur. Müasir kompüterlərdə daxili yaddaş standart tutuma malik olan modullardan təşkil olunduğundan, modulların sayını artırmaqla yaddaş tutumunu artırmaq olar.
Müasir kompüterlərdə xarici yaddaş blok strukturuna və dəyişdirilə bilən konstruksiyaya malik olduğundan, onun tutumu praktik olaraq qeyri – məhdud olur.
Hesablama dəqiqliyi ədədlərin təsviri üçün istifadə olunan mərtəbələrin sayından asılıdır. Müasir kompüterlərdə 32 və ya 64 mərtəbəli prosesorlardan istifadə olunduğundan , kifayət qədər böyük dəqiqlik almağa imkan yaranır. Bu azlıq etdikdə ikiqat və ya üçqat sayda mərtəbələrdən istifadə etməklə dəqiqliyi istənilən qədər artırmaq olar.
Əmrlər sistemi – prosessorun yerinə yetirə bildiyi əmrlər toplusudur. Əmrlər sistemi prosessorun hansı əməliyyatları yerinə yetirdiyini, əmrdəki operandların sayını, əmrin formatını təyin edir. Əmrlər vasitəsilə kompüter toplama, çıxma, vurma, bölmə, müqayisəetmə, yaddaşa yazma, ədədi bir registrdən digərinə köçürmək və s. kimi əməliyyatları yerinə yetirir. Hesablamaların xüsusiyyətini nəzərə almaq üçün əmrlər modifikasiya oluna bilir. Modifikasiyaları nəzərə almaqla kompüterlərdə orta hesabla 100-ə qədər əmrdən istifadə olunur.
Müasir kompüterlərdə əmrlər sisteminin formalaşmasında 2 üsuldan istifadə olunur. Birinci, ənənəvi üsul, tam dəstli (komplekt) əmrlərin icrası üçün prosesorun yaradılmasıdır. Buna kompüter texnikasında CISC (Complete İnstruction Set Computer – tam dəstli əmrlər komplekti) arxitekturası deyilir. İkinci üsulda kompüter əsasən ən sadə və tez-tez istifadə olunan əmrləri yerinə yetirir və bununla da prosessor nisbətən sadələşir və işləmə sürəti artır.Buna RISC (Redused İnstruction Set Computer – ixtisarlanmış dəstli əmrlər kompüteri) arxitekturası deyilir.
Kompüterin qiyməti bir çox amildən, o cümlədən, işləmə sürətindən, yaddaş tutumundan, əmrlər sistemindən və s. asılıdır. Qiymətə həmçinin kompüterin tərkibi və ilk növbədə, xarici qurğuların sayı və çeşidi təsir edir. Proqram təminatı da kompüterin qiymətinə xeyli təsir edir.
Kompüterin iş etibarlılığı müəyyən şərtlər daxilində və müəyyən vaxt müddəti ərzində kompüterin öz xassələrini saxlamaq qabiliyyətidir. Kompüterin iş etibarlılığının göstəriciləri aşağıdakılardir.:
- müəyyən şərtlər daxilində və müəyyən vaxt müddəti ərzində kompüterin
dayanmadan işləməsi ehtimalı;
- nasazlıqların aşkarlanması və aradan qaldırılması;
- kompüterin işinin bərpasına sərf olunan vaxt.
Mürəkkəb struktura malik olan hesablama kompleksləri və sistemləri üçün
“nasazlıq” şərti anlayışıdır. Burada müəyyən elementin nasazlığı kompleksin (sistemin) işini dayandırmır, yalnız onun iş səmərəliyini azaldır.
Kompterin digər xarakteriskaları da, məsələn, universallığı, proqram uyğunluğu, çəkisi, ölçüləri, enerji sərfi və s. müəyyən əhəmiyyət kəsb edirlər. Onlar kompüterin konkret tətbiq sahəsini qiymətləndirərkən nəzərə alınır.