To'rtta asosiy arifmetik amalni bajarishga qodir bo'lgan birinchi qo'shish mashinasi mashhur frantsuz olimi va faylasufi Blez Paskalning qo'shish mashinasi edi. Undagi asosiy element tishli g'ildirak bo'lib, uning ixtirosi tarixda muhim voqea bo'ldi kompyuter texnologiyasi. Shuni ta'kidlashni istardimki, kompyuter texnologiyalari sohasidagi evolyutsiya notekis, spazmodikdir: kuch to'plash davrlari rivojlanishdagi yutuqlar bilan almashtiriladi, shundan so'ng barqarorlashtirish davri boshlanadi, bu davrda erishilgan natijalar amalda qo'llaniladi. bir vaqtning o'zida bilim va kuch keyingi sakrash uchun to'planadi. Har bir inqilobdan keyin evolyutsiya jarayoni yangi, yuqori darajaga etadi.

1671 yilda nemis faylasufi va matematigi Gustav Leybnits ham maxsus konstruksiyadagi tishli g'ildirak asosida qo'shish mashinasini - Leybnits tishli g'ildiragini yaratdi. Leybnits qoʻshish mashinasi, xuddi oʻzidan oldingilarning qoʻshish mashinalari kabi, toʻrtta asosiy arifmetik amalni bajargan. Bu davr tugadi va insoniyat deyarli bir yarim asr davomida kompyuter texnologiyalari evolyutsiyasining navbatdagi bosqichi uchun kuch va bilim to'pladi. 18—19-asrlar turli fanlar, jumladan, matematika va astronomiya jadal rivojlanib borgan davr edi. Ular ko'pincha vaqt va mehnat talab qiladigan hisob-kitoblarni talab qiladigan vazifalarni bajarishdi.

Hisoblash tarixidagi yana bir mashhur shaxs ingliz matematigi Charlz Bebbij edi. 1823 yilda Bebbij polinomlarni hisoblash mashinasi ustida ishlay boshladi, lekin bundan ham qizig'i, bu mashina to'g'ridan-to'g'ri hisob-kitoblarni amalga oshirishdan tashqari, natijalarni berishi kerak edi - ularni fotografik chop etish uchun salbiy plastinkada chop etishi kerak edi. Mashinaning bug 'dvigateli bilan ishlashi rejalashtirilgan edi. Texnik qiyinchiliklar tufayli Bebbij o'z loyihasini yakunlay olmadi. Bu erda birinchi marta hisoblash natijalarini chiqarish uchun qandaydir tashqi (periferik) qurilmadan foydalanish g'oyasi paydo bo'ldi. E'tibor bering, yana bir olim Scheutz 1853 yilda Bebbij tomonidan ishlab chiqilgan mashinani amalga oshirdi (u rejalashtirilganidan ham kichikroq bo'lib chiqdi). Bebbijga, ehtimol, yangi g'oyalarni biror narsaga tarjima qilishdan ko'ra ko'proq izlash ijodiy jarayoni yoqdi. 1834 yilda u "Analitik" deb nomlangan boshqa mashinaning ishlash tamoyillarini belgilab berdi. Texnik qiyinchiliklar unga yana o'z g'oyalarini to'liq amalga oshirishga to'sqinlik qildi. Bebbij mashinani faqat tajriba bosqichiga olib chiqa oldi. Ammo ilmiy-texnika taraqqiyotining dvigateli aynan g‘oyadir. Charlz Bebbijning navbatdagi mashinasi quyidagi g'oyalarning timsolidir:

Ishlab chiqarish jarayonini boshqarish. Mashina maxsus qog'oz lentasidagi teshiklarning birikmasiga qarab yaratilgan matoning naqshini o'zgartirib, to'quv dastgohining ishlashini nazorat qildi. Ushbu lenta barchamizga perfokartalar va perfokartalar kabi tanish bo'lgan ma'lumot tashuvchilarning salafiga aylandi.

Dasturlash imkoniyati. Mashina, shuningdek, teshiklari bo'lgan maxsus qog'oz lenta bilan boshqarildi. Undagi teshiklarning tartibi buyruqlar va ushbu buyruqlar tomonidan qayta ishlangan ma'lumotlarni aniqladi. Mashinada arifmetik qurilma va xotira bor edi. Mashinaning buyruqlari hatto shartli o'tish buyrug'ini ham o'z ichiga olgan, bu esa ba'zi bir oraliq natijalarga qarab hisob-kitoblar kursini o'zgartirgan.

Ushbu mashinani yaratishda dunyodagi birinchi dasturchi hisoblangan grafinya Ada Augusta Lovelace ishtirok etdi.

Charlz Bebbijning g'oyalari boshqa olimlar tomonidan ishlab chiqilgan va ishlatilgan. Shunday qilib, 1890 yilda, 20-asrning boshida amerikalik Herman Hollerith ma'lumotlar jadvallari bilan ishlaydigan mashinani ishlab chiqdi (birinchi Excel?). Mashina perfokartalardagi dastur orqali boshqarildi. U 1890 yilgi AQSh aholini ro'yxatga olishda ishlatilgan. 1896 yilda Xollerit IBM korporatsiyasining salafi bo'lgan kompaniyaga asos soldi. Bebbijning o'limi bilan 20-asrning 30-yillarigacha hisoblash texnologiyalari evolyutsiyasida yana bir tanaffus bo'ldi. Keyinchalik, insoniyatning butun rivojlanishini kompyuterlarsiz tasavvur qilib bo'lmaydi.

1938 yilda rivojlanish markazi qisqa vaqt ichida Amerikadan Germaniyaga ko'chdi, u erda Konrad Zuse o'zidan oldingilaridan farqli o'laroq, o'nlik raqamlar bilan emas, balki ikkilik raqamlar bilan ishlaydigan mashinani yaratdi. Ushbu mashina hali ham mexanik edi, lekin uning shubhasiz afzalligi shundaki, u ikkilik kodda ma'lumotlarni qayta ishlash g'oyasini amalga oshirdi. O'z ishini davom ettirgan Zuze 1941 yilda arifmetik qurilmasi relega asoslangan elektromexanik mashinani yaratdi. Mashina suzuvchi nuqta operatsiyalarini bajarishi mumkin edi.

Xorijda, Amerikada ham shu davrda shunga o'xshash elektromexanik mashinalarni yaratish bo'yicha ishlar olib borildi. 1944 yilda Govard Aiken Mark-1 nomli mashinani ishlab chiqdi. U xuddi Zuzening mashinasi kabi estafeta ustida ishlagan. Ammo bu mashina Bebbijning ishi ta'sirida aniq yaratilgani uchun u kasr shaklidagi ma'lumotlar bilan ishladi.

Tabiiyki, mexanik qismlarning yuqori ulushi tufayli bu mashinalar halokatga uchradi.

Kompyuterlarning to'rt avlodi

20-asrning 30-yillari oxiriga kelib, murakkab hisoblash jarayonlarini avtomatlashtirishga bo'lgan ehtiyoj sezilarli darajada oshdi. Bunga samolyotsozlik, yadro fizikasi va boshqa sohalarning jadal rivojlanishi yordam berdi. 1945 yildan hozirgi kungacha kompyuter texnologiyalari o'z rivojlanishida 4 avlodni bosib o'tdi:

Birinchi avlod

Birinchi avlod (1945-1954) - vakuumli kompyuterlar. Bu tarixdan oldingi davrlar, kompyuter texnologiyalarining paydo bo'lish davri. Birinchi avlod mashinalarining aksariyati eksperimental qurilmalar bo'lib, ma'lum nazariy tamoyillarni sinab ko'rish uchun qurilgan. Ko'pincha o'zlari uchun alohida binolarni talab qiladigan ushbu kompyuter dinozavrlarining vazni va o'lchamlari uzoq vaqtdan beri afsonaga aylangan.

1943 yildan boshlab AQSHda Xovard Eytken, J. Mauchli va P. Ekkert boshchiligidagi bir guruh mutaxassislar elektromagnit relega emas, balki vakuumli naylarga asoslangan kompyuterni loyihalashni boshladilar. Ushbu mashina ENIAC (Elektron raqamli integrator va kompyuter) deb nomlangan va u Mark-1 dan ming marta tezroq ishlagan. ENIAC 9x15 metr maydonni egallagan, og'irligi 30 tonna va 150 kilovatt quvvat iste'mol qilgan 18 ming vakuum trubkasidan iborat edi. ENIAC-ning ham muhim kamchiligi bor edi - u patch-panel yordamida boshqarildi, uning xotirasi yo'q edi va dasturni o'rnatish uchun simlarni to'g'ri ulash uchun bir necha soat yoki hatto kun kerak bo'ldi. Kamchiliklarning eng yomoni bu kompyuterning dahshatli ishonchsizligi edi, chunki o'nga yaqin vakuum naychalari bir kun ishlamay qolgan.

Dasturlarni sozlash jarayonini soddalashtirish uchun Mauchli va Ekkert dasturni xotirasida saqlay oladigan yangi mashinani loyihalashni boshladilar. 1945 yilda ushbu mashina haqida hisobot tayyorlagan mashhur matematik Jon fon Neyman ish bilan shug'ullangan. Ushbu hisobotda von Neumann universal hisoblash qurilmalari ishlashining umumiy tamoyillarini aniq va sodda tarzda shakllantirdi, ya'ni. kompyuterlar. Bu vakuum naychalarida qurilgan birinchi operatsion mashina bo'lib, 1946 yil 15 fevralda rasman foydalanishga topshirilgan. Ular fon Neuman tomonidan tayyorlangan va atom bombasi loyihasi bilan bog'liq ba'zi muammolarni hal qilish uchun ushbu mashinadan foydalanishga harakat qilishdi. Keyin u Aberdin sinov maydonchasiga ko'chirildi va u erda 1955 yilgacha ishladi.

ENIAC 1-avlod kompyuterlarining birinchi vakili bo'ldi. Har qanday tasnif shartli, ammo ko'pchilik mutaxassislar avlodlarni mashinalar qurilgan elementar asosga qarab ajratish kerak degan fikrga kelishdi. Shunday qilib, birinchi avlod quvurli mashinalar kabi ko'rinadi.

Birinchi avlod texnologiyasini ishlab chiqishda amerikalik matematik fon Neymanning ulkan rolini ta'kidlash kerak. ENIAC ning kuchli va zaif tomonlarini tushunish va keyingi ishlanmalar uchun tavsiyalar berish kerak edi. Fon Neyman va uning hamkasblari G. Goldshteyn va A. Burksning (1946 yil iyun) ma'ruzasida EHMlarning tuzilishiga qo'yiladigan talablar aniq shakllantirilgan. Ushbu hisobotning ko'pgina qoidalari Von Neumann tamoyillari deb nomlangan.

Mahalliy kompyuterlarning birinchi loyihalari S.A. Lebedev, B.I. Rameev 1948 yil 1949-51 yillarda. loyihasi bo'yicha S.A. Lebedev, MESM (kichik elektron hisoblash mashinasi) qurilgan. Mashinaning prototipini birinchi sinovdan o'tkazish 1950 yil noyabrda bo'lib o'tdi va mashina 1951 yilda foydalanishga topshirildi. MESM ikkilik tizimda, uch manzilli buyruqlar tizimida ishlagan va hisoblash dasturi saqlash qurilmasida saqlangan operatsion turi. Lebedevning parallel so'zlarni qayta ishlash mashinasi printsipial jihatdan yangi yechim edi. Bu dunyodagi birinchi kompyuterlardan biri va Evropa qit'asida saqlanadigan dasturga ega birinchi kompyuter edi.

1-avlod EHM tarkibiga BESM-1 (katta elektron hisoblash mashinasi) ham kiradi, uning ishlanmasi S.A. Lebedeva 1952 yilda qurib bitkazildi, unda 5 ming lampalar mavjud bo'lib, 10 soat davomida uzilishlarsiz ishladi. Ishlash sekundiga 10 ming operatsiyaga yetdi (1-ilova).

Deyarli bir vaqtning o'zida Strela kompyuteri Yu.Ya rahnamoligida ishlab chiqilgan (2-ilova). Bazilevskiy, 1953 yil. ishlab chiqarishga kiritildi. Keyinchalik Ural - 1 kompyuteri paydo bo'ldi (3-ilova), bu katta seriyali Ural mashinalarining boshlanishini belgilab berdi, B.I. Rameeva. 1958 yilda Birinchi avlod kompyuteri M-20 (tezligi 20 ming operatsiya/s) seriyali ishlab chiqarishga chiqarildi.

Birinchi avlod kompyuterlari soniyasiga bir necha o'n minglab operatsiyalarni bajarish tezligiga ega edi. Ferrit yadrolari ichki xotira sifatida ishlatilgan va ALU va boshqaruv bloklari elektron naychalarga qurilgan. Kompyuterning tezligi sekinroq komponent - ichki xotira bilan aniqlandi va bu umumiy ta'sirni kamaytirdi.

Birinchi avlod kompyuterlari arifmetik amallarni bajarishga qaratilgan edi. Ularni tahliliy topshiriqlarga moslashtirishga harakat qilganda, ular samarasiz bo'lib chiqdi.

Hali bunday dasturlash tillari yo'q edi va dasturchilar o'zlarining algoritmlarini kodlash uchun mashina ko'rsatmalari yoki assemblerlardan foydalanganlar. Bu dasturlash jarayonini murakkablashtirdi va kechiktirdi.

50-yillarning oxiriga kelib, dasturlash vositalari tubdan o'zgarishlarga uchradi: universal tillar va kutubxonalardan foydalangan holda dasturlashni avtomatlashtirishga o'tish amalga oshirildi. standart dasturlar. Umumjahon tillardan foydalanish tarjimonlarning paydo bo'lishiga olib keldi.

Dasturlar topshiriq bo'yicha topshiriq bajarildi, ya'ni. operator vazifaning borishini kuzatishi va oxiriga yetganda, keyingi vazifani boshlashi kerak edi.

Ikkinchi avlod

EHMlarning ikkinchi avlodida (1955-1964) vakuum naychalari o‘rniga tranzistorlar qo‘llanila boshlandi, xotira qurilmalari sifatida magnit yadrolar va magnit barabanlar – zamonaviy kompyuterlarning uzoq ajdodlari sifatida foydalanila boshlandi. qattiq disklar. Bularning barchasi keyinchalik birinchi marta sotuvga chiqarila boshlangan kompyuterlarning hajmi va narxini keskin pasaytirish imkonini berdi.

Ammo bu davrning asosiy yutuqlari dasturlar sohasiga tegishli. Kompyuterlarning ikkinchi avlodida birinchi bo'lib hozirgi operatsion tizim deb ataladigan narsa paydo bo'ldi. Shu bilan birga, birinchi yuqori darajadagi tillar - Fortran, Algol, Kobol ishlab chiqilgan. Ushbu ikkita muhim yaxshilanish kompyuter dasturlarini yozishni ancha oson va tezroq qildi; Dasturlash fan bo'lib qolavergan holda hunarmandchilik xususiyatlariga ega bo'ladi.

Shunga ko'ra, kompyuter dasturlari ko'lami kengaydi. Endi faqat olimlar hisoblash texnologiyasidan foydalanish imkoniyatiga ishonishlari mumkin emas edi; rejalashtirish va boshqarishda kompyuterlardan foydalanilgan va ba'zi yirik firmalar hatto yigirma yil davomida modani kutgan holda buxgalteriya hisobini kompyuterlashgan.

Yarimo'tkazgichlar ikkinchi avlodning elementar asosiga aylandi. Shubhasiz, tranzistorlarni 20-asrning eng ta'sirli mo''jizalaridan biri deb hisoblash mumkin.

Tranzistorning kashfiyoti uchun patent 1948 yilda amerikaliklar D. Bardin va V. Brattenga berildi va sakkiz yildan so'ng ular nazariyotchi V. Shokli bilan birgalikda Nobel mukofoti laureatlari bo'lishdi. Birinchi tranzistor elementlarining o'tish tezligi quvur elementlarinikidan yuzlab marta yuqori bo'lib chiqdi, shuningdek, ishonchlilik va samaradorlik. Birinchi marta ferrit yadrolari va yupqa magnit plyonkalardagi xotira keng qo'llanila boshlandi va induktiv elementlar - parametrlar sinovdan o'tkazildi.

Qit'alararo raketaga o'rnatish uchun birinchi bort kompyuteri Atlas 1955 yilda Qo'shma Shtatlarda foydalanishga topshirilgan. Mashina 20 ming tranzistor va diodlardan foydalangan, u 4 kilovatt quvvat sarflagan.1961 yilda Barrows yer usti streç kompyuterlari Atlas raketalarining kosmik parvozlarini, IBM mashinalari esa kosmonavt Gordon Kuperning parvozini boshqargan. Kompyuter 1964 yilda Reynjer tipidagi uchuvchisiz kosmik kemalarning Oyga parvozlarini, shuningdek, Marsga Mariner kosmik kemasining parvozlarini boshqargan. Shunga o'xshash funktsiyalar Sovet kompyuterlari ham bu vazifani bajargan.

1956 yilda IBM havo yostig'ida suzuvchi magnit boshchalarni ishlab chiqdi. Ularning ixtirosi xotiraning yangi turini - diskni saqlash qurilmalarini yaratishga imkon berdi, ularning ahamiyati hisoblash texnologiyasi rivojlanishining keyingi o'n yilliklarida to'liq baholandi. Birinchi disk saqlash qurilmalari IBM-305 va RAMAC mashinalarida paydo bo'ldi (4-ilova). Ikkinchisida 12000 rpm tezlikda aylanadigan 50 ta magnit bilan qoplangan metall disklardan iborat paket bor edi. Disk yuzasida ma'lumotlarni yozib olish uchun 100 ta trek mavjud bo'lib, ularning har biri 10 000 ta belgidan iborat.

Birinchi ommaviy ishlab chiqarilgan tranzistorli asosiy kompyuterlar 1958 yilda AQSh, Germaniya va Yaponiyada bir vaqtning o'zida chiqarilgan.

Birinchi mini-kompyuterlar paydo bo'ladi (masalan, PDP-8 (5-ilova)).

Sovet Ittifoqida birinchi chiroqsiz "Setun", "Razdan" va "Razdan-2" 1959-1961 yillarda yaratilgan. 60-yillarda sovet dizaynerlari tranzistorli kompyuterlarning 30 ga yaqin modellarini ishlab chiqdilar, ularning aksariyati ommaviy ishlab chiqarila boshlandi. Ulardan eng kuchlisi Minsk-32 soniyasiga 65 ming operatsiyani bajargan. Avtoulovlarning butun oilalari paydo bo'ldi: "Ural", "Minsk", BESM.

Ikkinchi avlod kompyuterlari orasida rekordchi BESM-6 (6-ilova) bo'ldi, u sekundiga millionga yaqin operatsiya tezligiga ega bo'ldi - bu dunyodagi eng samaralilaridan biri. Arxitektura va ko'p texnik echimlar Bu kompyuter juda ilg'or va o'z vaqtidan oldinroq ediki, u deyarli bizning davrimizga qadar muvaffaqiyatli ishlatilgan.

Ayniqsa, muhandislik hisob-kitoblarini avtomatlashtirish uchun Ukraina SSR Fanlar akademiyasining Kibernetika institutida akademik V.M. Glushkov MIR (1966) va MIR-2 (1969) kompyuterlarini yaratdi. MIR-2 mashinasining muhim xususiyati ma'lumotni vizual nazorat qilish uchun televizor ekrani va yorug'lik ruchkasidan foydalanish bo'lib, uning yordamida to'g'ridan-to'g'ri ekranda ma'lumotlarni tuzatish mumkin edi.

100 mingga yaqin kommutatsiya elementlarini o'z ichiga olgan bunday tizimlarning qurilishi chiroq texnologiyasi asosida oddiygina mumkin emas edi. Shunday qilib, ikkinchi avlod birinchisining tubida tug'ilib, uning ko'pgina xususiyatlarini o'zlashtirdi. Biroq, 60-yillarning o'rtalariga kelib, tranzistorlar ishlab chiqarish sohasidagi bum maksimal darajaga yetdi - bozor to'yinganligi sodir bo'ldi. Gap shundaki, elektron asbob-uskunalarni yig'ish juda ko'p mehnat talab qiladigan va sekin jarayon bo'lib, mexanizatsiyalash va avtomatlashtirishga yaxshi yordam bermadi. Shunday qilib, o'tish uchun sharoitlar tayyor yangi texnologiya, bu ularning elementlari orasidagi an'anaviy ulanishlarni yo'q qilish orqali sxemalarning ortib borayotgan murakkabligini moslashtiradi.

Uchinchi avlod

Nihoyat, EHMlarning uchinchi avlodida (1965-1974) birinchi marta integral mikrosxemalar - bitta yarimo'tkazgichli kristall (hozirda mikrosxema deb ataladi) ustida tayyorlangan o'nlab va yuzlab tranzistorlarning butun qurilmalari va birliklari qo'llanila boshlandi. Shu bilan birga, yarimo'tkazgichli xotira paydo bo'ldi, u kun davomida shaxsiy kompyuterlarda RAM sifatida ishlatiladi. Uchinchi avlod kompyuterlarining elementar asosiga aylangan integral mikrosxemalar ixtirosida ustuvorlik bu kashfiyotni bir-biridan mustaqil ravishda amalga oshirgan amerikalik olimlar D.Kilbi va R.Noyslarga tegishli. 1962 yilda integral mikrosxemalar ommaviy ishlab chiqarila boshlandi, 1964 yilda esa diskret elementlardan integral elementlarga o'tish tez sur'atlar bilan amalga oshirila boshlandi. 1971 yilda 9x15 metr o'lchamdagi zikr etilgan ENIAK 1,5 kvadrat santimetr plastinkada yig'ilishi mumkin edi. Elektronikani mikroelektronikaga aylantirish boshlandi.

Bu yillarda kompyuter ishlab chiqarish sanoat miqyosini egalladi. Etakchi bo'lgan IBM birinchi bo'lib kompyuterlar oilasini - bir-biriga to'liq mos keladigan, eng kichigidan tortib, kichkina shkafning o'lchamiga ega bo'lgan kompyuterlar seriyasini (ular hech qachon kichikroq narsani yasamagan) joriy qildi. eng kuchli va qimmat modellarga. O'sha yillarda eng keng tarqalgani IBM kompaniyasining System/360 oilasi bo'lib, uning asosida SSSRda ES seriyali kompyuterlar ishlab chiqilgan. 1973-yilda ES seriyasining birinchi kompyuter modeli, 1975-yildan esa ES-1012, ES-1032, ES-1033, ES-1022, keyinroq esa kuchliroq ES-1060 modellari paydo boʻldi.

Uchinchi avlodning bir qismi sifatida AQShda noyob "ILLIAK-4" mashinasi qurilgan bo'lib, uning asl nusxasida monolit integral mikrosxemalar bo'yicha ishlab chiqarilgan 256 ma'lumotlarni qayta ishlash moslamalaridan foydalanish rejalashtirilgan edi. Loyiha keyinchalik juda tufayli o'zgartirildi yuqori narx(16 million dollardan ortiq). Protsessorlar sonini 64 tagacha qisqartirish, shuningdek, integratsiya darajasi past bo'lgan integral mikrosxemalarga o'tish kerak edi. Loyihaning qisqartirilgan versiyasi 1972 yilda yakunlandi; ILLIAC-4 ning nominal tezligi sekundiga 200 million operatsiyani tashkil etdi. Deyarli bir yil davomida ushbu kompyuter hisoblash tezligi bo'yicha rekord o'rnatdi.

60-yillarning boshlarida birinchi mini-kompyuterlar paydo bo'ldi - kichik firmalar yoki laboratoriyalar uchun arzon bo'lgan kichik, kam quvvatli kompyuterlar. Mini-kompyuterlar prototiplari faqat 70-yillarning o'rtalarida chiqarilgan shaxsiy kompyuterlar uchun birinchi qadam edi. Digital Equipment kompaniyasining taniqli PDP mini-kompyuterlari oilasi Sovet SM seriyali mashinalari uchun prototip bo'lib xizmat qildi.

Shu bilan birga, bitta mikrosxemaga mos keladigan elementlar va ular orasidagi ulanishlar soni doimiy ravishda o'sib bordi va 70-yillarda integral mikrosxemalar allaqachon minglab tranzistorlarni o'z ichiga olgan. Bu kompyuter komponentlarining ko'p qismini bitta kichik qismga birlashtirish imkonini berdi - Intel 1971 yilda shunday qildi va endigina paydo bo'lgan ish stoli kalkulyatorlari uchun mo'ljallangan birinchi mikroprotsessorni chiqardi. Ushbu ixtiro kelgusi o'n yillikda haqiqiy inqilobni amalga oshirishga mo'ljallangan edi - axir, mikroprotsessor bizning shaxsiy kompyuterimizning yuragi va ruhidir.

Ammo bu hammasi emas - haqiqatan ham 60-70-yillarning burilishlari taqdirli vaqt edi. 1969 yilda birinchi global kompyuter tarmog'i- biz hozir Internet deb ataydigan narsaning embrioni. Va o'sha 1969 yilda bir vaqtning o'zida operatsiya xonasi paydo bo'ldi Unix tizimi va dasturiy ta'minot olamiga katta ta'sir ko'rsatgan va hanuzgacha etakchi mavqeini saqlab qolgan C dasturlash tili ("C").

To'rtinchi avlod

Elementlar bazasidagi yana bir o'zgarish avlodlar almashinuviga olib keldi. 70-yillarda yirik va oʻta yirik integral mikrosxemalarni (LSI va VLSI) yaratish boʻyicha ishlar faol olib borildi, bu esa oʻn minglab elementlarni bitta chipga joylashtirish imkonini berdi. Bu kompyuterlarning hajmi va narxining yanada sezilarli darajada pasayishiga olib keldi. Bilan ishlash dasturiy ta'minot yanada do'stona bo'ldi, bu esa foydalanuvchilar sonining ko'payishiga olib keldi.

Asosan, elementlarning bunday darajada integratsiyalashuvi bilan bitta chipda funktsional jihatdan to'liq kompyuter yaratishga harakat qilish mumkin bo'ldi. Tegishli urinishlar qilindi, garchi ular asosan aql bovar qilmaydigan tabassum bilan kutib olindi. Agar aynan shu g'oya atigi o'n yarim yil ichida asosiy kompyuterlarning yo'q bo'lib ketishiga sabab bo'lishini oldindan bilish mumkin bo'lsa, bunday tabassumlar kamroq bo'lar edi.

Biroq, 70-yillarning boshlarida Intel 4004 mikroprotsessorini (MP) chiqardi. Va agar bundan oldin hisoblash dunyosida faqat uchta yo'nalish (superkompyuterlar, asosiy kompyuterlar va minikompyuterlar) mavjud bo'lsa, endi ularga yana biri qo'shildi - mikroprotsessor. Umuman olganda, protsessor deganda mikrodasturlarni boshqarish printsipi asosida axborotni mantiqiy va arifmetik qayta ishlash uchun mo'ljallangan kompyuterning funksional birligi tushuniladi. Uskunani amalga oshirish asosida protsessorlarni mikroprotsessorlarga (barcha protsessor funktsiyalari to'liq integratsiyalashgan) va past va o'rta integratsiyaga ega protsessorlarga bo'linishi mumkin. Strukturaviy jihatdan, bu mikroprotsessorlarning barcha protsessor funktsiyalarini bitta chipda amalga oshirishi, boshqa turdagi protsessorlar esa ularni ko'p sonli chiplarni ulash orqali amalga oshirishida ifodalanadi.

Shunday qilib, birinchi mikroprotsessor 4004 70-yillarning oxirida Intel tomonidan yaratilgan. Bu 4 bitli parallel hisoblash qurilmasi bo'lib, uning imkoniyatlari juda cheklangan edi. 4004 to'rtta asosiy arifmetik amalni bajarishi mumkin edi va dastlab faqat cho'ntak kalkulyatorlarida ishlatilgan. Keyinchalik uning ko'lami kengaytirildi va foydalanishni o'z ichiga oldi turli tizimlar nazorat qilish (masalan, svetoforni boshqarish uchun). Intel mikroprotsessorlar va'dasini to'g'ri ko'rib, intensiv rivojlanishni davom ettirdi va uning loyihalaridan biri yakunda katta muvaffaqiyatlarga olib keldi, bu esa kompyuter texnologiyalarining kelajakdagi rivojlanish yo'lini oldindan belgilab berdi.

Bu 8-bitli 8080 protsessorini ishlab chiqish loyihasi edi (1974). Ushbu mikroprotsessor ancha rivojlangan buyruq tizimiga ega edi va raqamlarni bo'lish imkoniyatiga ega edi. U Altair shaxsiy kompyuterini yaratish uchun ishlatilgan, buning uchun yosh Bill Geyts o'zining birinchi BASIC tili tarjimonlaridan birini yozgan. Ehtimol, shu paytdan boshlab 5-avlodni hisoblash kerak.

Beshinchi avlod

Beshinchi avlod kompyuterlariga o'tish yaratishga qaratilgan yangi arxitekturalarga o'tishni nazarda tutdi sun'iy intellekt.

Beshinchi avlod kompyuter arxitekturasi ikkita asosiy blokni o'z ichiga oladi, deb ishonilgan. Ulardan biri kompyuterning o'zi bo'lib, unda foydalanuvchi bilan aloqa "aqlli interfeys" deb nomlangan blok tomonidan amalga oshiriladi. Interfeysning vazifasi tabiiy tilda yoki nutqda yozilgan matnni tushunish va shu tarzda bayon qilingan muammo bayonini ishchi dasturga tarjima qilishdir.

5-avlod kompyuterlariga qo'yiladigan asosiy talablar: Rivojlangan odam-mashina interfeysini yaratish (nutqni aniqlash, tasvirni aniqlash); Bilimlar bazalari va sun'iy intellekt tizimlarini yaratish uchun mantiqiy dasturlashni ishlab chiqish; Kompyuter texnikasini ishlab chiqarishda yangi texnologiyalarni yaratish; Yangi kompyuter arxitekturalari va hisoblash tizimlarini yaratish.

Kompyuter texnologiyalarining yangi texnik imkoniyatlari hal qilinishi kerak bo'lgan vazifalar doirasini kengaytirib, sun'iy intellektni yaratish vazifalariga o'tishga imkon berishi kerak edi. Sun'iy intellektni yaratish uchun zarur bo'lgan tarkibiy qismlardan biri bu fan va texnikaning turli sohalarida bilim bazalari (ma'lumotlar bazalari) hisoblanadi. Ma'lumotlar bazalarini yaratish va ulardan foydalanish yuqori tezlikdagi hisoblash tizimlari va katta hajmdagi xotirani talab qiladi. Umumiy maqsadli kompyuterlar yuqori tezlikda hisob-kitoblarni amalga oshirishga qodir, lekin odatda magnit disklarda saqlanadigan katta hajmdagi yozuvlarda yuqori tezlikda taqqoslash va saralash operatsiyalarini bajarish uchun mos kelmaydi. Ma'lumotlar bazalarini to'ldirish, yangilash va ular bilan ishlashni ta'minlaydigan dasturlarni yaratish uchun maxsus ob'ektga yo'naltirilgan va mantiqiy dasturlash tillari yaratilgan. eng katta imkoniyatlar an'anaviy protsessual tillar bilan solishtirganda. Ushbu tillarning tuzilishi an'anaviy fon Neyman kompyuter arxitekturasidan sun'iy intellektni yaratish vazifalari talablarini hisobga olgan holda arxitekturaga o'tishni talab qiladi.

Superkompyuterlar sinfiga chiqarilish vaqtida maksimal unumdorlikka ega bo'lgan yoki 5-avlod kompyuterlari deb ataladigan kompyuterlar kiradi.

Birinchi superkompyuterlar ikkinchi avlod kompyuterlari orasida paydo bo'lgan (1955 - 1964, ikkinchi avlod kompyuterlariga qarang), ular yuqori tezlikda hisob-kitoblarni talab qiladigan murakkab muammolarni hal qilish uchun mo'ljallangan. Bular UNIVAC'dan LARC, IBM'dan Stretch va Control Data korporatsiyasidan CDC-6600 (CYBER oilasi) bo'lib, ular parallel ishlov berish usullaridan (vaqt birligi uchun bajarilgan operatsiyalar sonini ko'paytirish), buyruqlarni uzatishda (bitta buyruqni bajarish paytida) foydalanganlar. ikkinchisi xotiradan o'qiladi va bajarishga tayyorlanadi) va ma'lumotlar protsessorlari matritsasi va tizimdagi vazifalarni taqsimlovchi va ma'lumotlar oqimini boshqaruvchi maxsus boshqaruv protsessoridan iborat murakkab protsessor strukturasi yordamida parallel ishlov berish. Bir nechta mikroprotsessorlar yordamida bir nechta dasturlarni parallel ravishda ishlaydigan kompyuterlar ko'p protsessorli tizimlar deb ataladi. Ro'yxatda 80-yillarning o'rtalariga qadar eng yirik ishlab chiqaruvchilar Dunyodagi superkompyuterlar Sperry Univac va Burroughs edi. Birinchisi, xususan, universitetlar va davlat tashkilotlarida keng qo'llaniladigan UNIVAC-1108 va UNIVAC-1110 meynfreymlari bilan mashhur.

Sperry Univac va Burroughs birlashgandan so'ng, birlashtirilgan UNISYS har ikkala asosiy kompyuter liniyasini ham qo'llab-quvvatlashda davom etdi va har birida yuqoriga qarab muvofiqlikni saqlab qoldi. Bu meynfreymlarni ishlab chiqishni qo'llab-quvvatlovchi o'zgarmas qoidaning aniq ko'rsatkichidir - ilgari ishlab chiqilgan dasturiy ta'minotning funksionalligini saqlab qolish.

Superkompyuterlar olamida ham ma'lum Intel kompaniyasi. Paragon ko'p protsessorli kompyuterlar Inteldan ko'p protsessorli taqsimlangan xotira tuzilmalari oilasida xuddi klassik bo'lib qoldi.

Fon Neyman tamoyillari

1946-yilda D.fon Neyman, G.Goldshteyn va A.Berks oʻzlarining qoʻshma maqolalarida EHMni qurish va ishlatishning yangi tamoyillarini belgilab berdilar. Keyinchalik bu tamoyillar asosida kompyuterlarning dastlabki ikki avlodi ishlab chiqarildi. Neyman tamoyillari bugungi kunda ham dolzarb bo'lsa-da, keyingi avlodlarda ba'zi o'zgarishlar yuz berdi. Darhaqiqat, Neyman ko'plab boshqa olimlarning ilmiy ishlanmalari va kashfiyotlarini umumlashtirishga va ular asosida tubdan yangi tamoyillarni shakllantirishga muvaffaq bo'ldi:
1. Sonlarni ifodalash va saqlash tamoyili.
Ikkilik sanoq sistemasi raqamlarni ifodalash va saqlash uchun ishlatiladi. O'nlik sanoq sistemasiga nisbatan afzalligi shundaki, bitni amalga oshirish oson, katta hajmli bit xotirasi ancha arzon, qurilmalarni ancha sodda qilib yasash mumkin, ikkilik sanoq sistemasidagi arifmetik va mantiqiy amallar ham ancha sodda.
2. Kompyuter dasturini boshqarish printsipi.
Kompyuterning ishlashi buyruqlar to'plamidan iborat dastur tomonidan boshqariladi. Buyruqlar ketma-ket bajariladi. Buyruqlar kompyuter xotirasida saqlangan ma'lumotlarni qayta ishlaydi.
3. Saqlangan dastur printsipi.
Kompyuter xotirasi nafaqat ma'lumotlarni, balki dasturlarni saqlash uchun ham ishlatiladi. Bunday holda, dastur buyruqlari ham, ma'lumotlar ham ikkilik sanoq tizimida kodlanadi, ya'ni. ularning yozish usuli bir xil. Shuning uchun, ma'lum holatlarda, siz ma'lumotlardagi kabi buyruqlarda bir xil amallarni bajarishingiz mumkin.
4. Xotiraga bevosita kirish printsipi.
Hujayralar tasodifiy kirish xotirasi Kompyuterlar ketma-ket raqamlangan manzillarga ega. Istalgan vaqtda istalgan xotira katakchasiga uning manzili bo'yicha kirishingiz mumkin.
5. Tarmoqlanish va siklik hisoblash printsipi.
Shartli o'tish buyruqlari kodning istalgan bo'limiga o'tishni amalga oshirish imkonini beradi, shu bilan tarmoqlanishni tashkil qilish va dasturning ayrim bo'limlarini qayta bajarish imkoniyatini beradi.
Ushbu tamoyillarning eng muhim natijasi shundan iboratki, endi dastur endi mashinaning doimiy qismi emas edi (masalan, kalkulyator kabi). Dasturni osongina o'zgartirish mumkin bo'ldi. Lekin uskunalar, albatta, o'zgarishsiz va juda oddiy bo'lib qoladi. Taqqoslash uchun, ENIAC kompyuterining dasturi (saqlangan dasturga ega bo'lmagan) paneldagi maxsus jumperlar tomonidan aniqlangan. Mashinani qayta dasturlash uchun bir kundan ko'proq vaqt ketishi mumkin (jumperlarni boshqacha o'rnatish).
Va zamonaviy kompyuterlar uchun dasturlarni ishlab chiqish oylar davom etishi mumkin bo'lsa-da, ularni o'rnatish (kompyuterga o'rnatish) hatto katta dasturlar uchun ham bir necha daqiqa davom etadi. Bunday dastur millionlab kompyuterlarga o'rnatilishi va ularning har birida yillar davomida ishlashi mumkin.

Ilovalar

1-ilova

2-ilova

"Ural" kompyuteri

3-ilova

"Strela" kompyuteri

4-ilova

IBM-305 va RAMAC

5-ilova

mini kompyuter PDP-8

6-ilova

Adabiyot:

1) Broido V.L. Hisoblash tizimlari, tarmoqlar va telekommunikatsiyalar. Universitetlar uchun darslik. 2-nashr. - Sankt-Peterburg: Pyotr, 2004 yil

2) Jmakin A.P. Kompyuter arxitekturasi. – Sankt-Peterburg: BHV - Peterburg, 2006 yil

3) Semenenko V.A. va boshqalar.Elektron kompyuterlar. Kasb-hunar maktablari uchun darslik - M.: Oliy maktab, 1991 y

Qonun va CCA

Dars 9. Kompyuter qurilishining magistral-modul prinsipi.

Topshiriq: o'quv matnidan foydalanib, quyidagi savollarga javob bering (daftaringizga yozing).

1. Zamonaviy ShK arxitekturasining magistral-modul prinsipining asoschisi kim edi.

2. Kompyuter arxitekturasi bu...

3. ShK arxitekturasining magistral-modulli konstruksiyasi asosidagi asosiy tamoyillarni sanab o‘ting.

4. Magistral yo‘l qanday qismlardan iborat?

5. Qurilma interfeysi nima uchun mo‘ljallangan?

6. Interfeyslarni muzokara qilish uchun nima ishlatiladi? Bu muvofiqlashtirish qanday ishlaydi (diagramma chizing)?

7. Kompyuterda ma'lumotlar qanday qayta ishlanadi?

8. ShKning magistral-modul prinsipining sxematik diagrammasini chizing.

9. Magistral yo'l ...

10. Boshqaruv shinasi, manzil shinasi, ma'lumotlar shinasi nima uchun mo'ljallangan?

12. Modulli printsip shaxsiy kompyuter foydalanuvchisiga nima imkonini beradi? Modulli-magistral printsipining asosiy afzalliklarini sanab o'ting.

D/z. Savollarga javob bering, o'quv matniga javob berishga tayyorlang.

Tarbiyaviy matn

Kompyuter qurilishining magistral-modul prinsipi

Oldingi darslarda olingan ma'lumotlarni eslaylik:

Kompyuter - axborot bilan ishlash uchun mo'ljallangan elektron qurilma, ya'ni axborotni kiritish, qayta ishlash, saqlash, chiqarish va uzatish. Bundan tashqari, shaxsiy kompyuter ikkita ob'ektning yagona ob'ekti - apparat va dasturiy ta'minot.

Kompyuter arxitekturasi - bu uning mantiqiy tashkil etilishi, resurslari va tarkibiy elementlarining ishlash tamoyillarining tavsifi. Asosiy kompyuter qurilmalari va ular orasidagi ulanishlar tuzilishini o'z ichiga oladi.

Odatda, kompyuter arxitekturasini tavsiflashda uni tashkil etishning tavsiflanayotgan oilaga mansub ko'pgina mashinalarga xos bo'lgan, shuningdek, dasturlash imkoniyatlariga ta'sir ko'rsatadigan tamoyillariga alohida e'tibor beriladi.

Zamonaviy kompyuterlarning arxitekturasi quyidagilarga asoslanadi Jon fon Neyman tamoyillari va magistral-modul printsipi.

1946-yilda D.fon Neyman, G.Goldshteyn va A.Berks oʻzlarining qoʻshma maqolalarida EHMni qurish va ishlatishning yangi tamoyillarini belgilab berdilar. Keyinchalik bu tamoyillar asosida kompyuterlarning dastlabki ikki avlodi ishlab chiqarildi. Neyman tamoyillari bugungi kunda ham dolzarb bo'lsa-da, keyingi avlodlarda ba'zi o'zgarishlar yuz berdi.

Darhaqiqat, Neyman ko'plab boshqa olimlarning ilmiy ishlanmalari va kashfiyotlarini umumlashtirishga va ular asosida tubdan yangi narsalarni shakllantirishga muvaffaq bo'ldi.

Fon Neyman tamoyillari

1. Foydalanish ikkilik tizim kompyuterlarda hisoblash. O'nlik sanoq sistemasiga nisbatan afzalligi shundaki, qurilmalarni ancha sodda qilib yasash mumkin, ikkilik sanoq sistemasidagi arifmetik va mantiqiy amallar ham juda sodda bajariladi.

2. Kompyuter dasturiy ta'minotini boshqarish. Kompyuterning ishlashi buyruqlar to'plamidan iborat dastur tomonidan boshqariladi. Buyruqlar ketma-ket bajariladi. Saqlangan dasturga ega mashinaning yaratilishi bugungi kunda biz dasturlash deb ataydigan narsaning boshlanishi edi.

3. Kompyuter xotirasi nafaqat ma'lumotlarni, balki dasturlarni saqlash uchun ham ishlatiladi.. Bunday holda, dastur buyruqlari ham, ma'lumotlar ham ikkilik sanoq tizimida kodlanadi, ya'ni. ularning yozish usuli bir xil. Shuning uchun, ma'lum holatlarda, siz ma'lumotlardagi kabi buyruqlarda bir xil amallarni bajarishingiz mumkin.

4. Kompyuter xotirasi kataklarida ketma-ket raqamlangan manzillar mavjud. Istalgan vaqtda istalgan xotira katakchasiga uning manzili bo'yicha kirishingiz mumkin. Bu tamoyil dasturlashda o'zgaruvchilardan foydalanish imkoniyatini ochib berdi.

5. Dasturni bajarish jarayonida shartli sakrash imkoniyati. Buyruqlar ketma-ket bajarilishiga qaramay, dasturlar kodning istalgan bo'limiga o'tish imkoniyatini amalga oshirishi mumkin.

6. Axborotni kiritish va chiqarish qurilmalarining mavjudligi. Ushbu qurilmalar asosiy va foydalanuvchi darajasida kompyuterning ishlashi uchun etarli.

7. Ochiq arxitektura printsipi- kompyuterni qurish qoidalari, unga ko'ra har bir yangi blok eskisiga mos kelishi va kompyuterning bir joyiga osongina o'rnatilishi kerak. Kompyuterda siz eski bloklarni yangilari bilan osongina almashtirishingiz mumkin, ular qayerda joylashgan bo'lishidan qat'i nazar, buning natijasida kompyuterning ishlashi nafaqat buzilmaydi, balki yanada samaraliroq bo'ladi. Ushbu tamoyil sizni tashlab yubormaslik, balki ilgari sotib olingan kompyuterni modernizatsiya qilish, undagi eskirgan birliklarni yanada ilg'or va qulaylarga almashtirish, shuningdek, yangi jihozlarni sotib olish va o'rnatish imkonini beradi. Bundan tashqari, ularning barchasida ularni ulash uchun ulagichlar standart bo'lib, kompyuterning o'zi dizaynida hech qanday o'zgarishlarni talab qilmaydi.

Ushbu tamoyillarning eng muhim natijasi shundan iboratki, endi dastur endi mashinaning doimiy qismi emas edi (masalan, kalkulyator kabi). Dasturni osongina o'zgartirish mumkin bo'ldi. Lekin uskunalar, albatta, o'zgarishsiz va juda oddiy bo'lib qoladi.

Kompyuter ajralmas, yaxlit ob'ekt emas. U bir qator qurilmalardan iborat - modullar.(Foydalanuvchi o'z xohishiga ko'ra kompyuterini ushbu modullardan to'ldirishi mumkin). Kompyuterdagi har bir qurilma uchun mavjud elektron sxema qaysi uni boshqaradi. Ushbu sxema boshqaruvchi yoki adapter deb ataladi. Ba'zi kontrollerlar bir vaqtning o'zida bir nechta qurilmalarni boshqarishi mumkin. Barcha kontrollerlar va adapterlar protsessor va operativ xotira bilan tizimli shina (elektron liniyalar toʻplami. Shina koʻp simlardan tashkil topgan kabel) orqali oʻzaro taʼsir qiladi.

Magistral kompyuter qurilmalari o'rtasida ma'lumotlar almashinuvini ta'minlaydi.

Magistral uch qismdan iborat:

1. Manzil avtobusi, kerakli xotira katakchasi yoki ma'lumot almashinadigan qurilmaning manzili o'rnatiladi.

2. Ma'lumotlar avtobusi, u orqali kerakli ma'lumotlar uzatiladi.

3. Boshqaruv avtobusi bu jarayonni tartibga solish. (signallar avtomagistral bo'ylab axborot almashish xarakterini belgilovchi boshqaruv shinasi orqali uzatiladi. Bu signallar qanday operatsiyani bajarish kerakligini ko'rsatadi).

Kompyuterning to'g'ri ishlashi uchun uning barcha qurilmalari birgalikda ishlashi, bir-birini "tushunishi" va "nizo bo'lmasligi" kerak. Bu barcha kompyuter qurilmalarida mavjud bo'lgan bir xil interfeys tufayli ta'minlanadi.
Interfeys - bu ikkita qurilmani ulash vositasi bo'lib, unda barcha jismoniy va mantiqiy parametrlar bir-biriga mos keladi.

Qurilmalar o'rtasida ma'lumotlar almashinuvi shina orqali sodir bo'lganligi sababli, interfeyslarni muvofiqlashtirish uchun barcha tashqi qurilmalar avtobusga bevosita emas, balki ularning kontrollerlari (adapterlari) va portlari orqali ulanadi.

Portlar ketma-ket yoki parallel bo'lishi mumkin. TO ketma-ket portlar sekin yoki uzoq qurilmalar (sichqoncha, modem) ulangan va tezroq (skaner, printer) parallel qurilmalarga ulangan. Klaviatura va monitor maxsus portlarga ulangan.

Qurilmani boshqa birovning portiga xato yoki nodonlik bilan ulashdan qochish uchun har bir qurilma "begona" ulagichga mos kelmaydigan individual vilka shakliga ega.

Raqamli shaklda taqdim etilgan va kompyuterda qayta ishlanadigan ma'lumotlar deyiladi ma'lumotlar.

Ma'lumotlarni qayta ishlash jarayonida kompyuter bajaradigan buyruqlar ketma-ketligi deyiladi dastur.

Kompyuterda ma'lumotlarni qayta ishlash:

1. Foydalanuvchi uzoq muddatli xotirada saqlangan dasturni ishga tushiradi, u operativ xotiraga yuklanadi va bajarila boshlaydi.

2. Bajarilishi: Protsessor ko'rsatmalarni o'qiydi va ularni bajaradi. Kerakli ma'lumotlar uzoq muddatli xotiradan RAMga yuklanadi yoki kiritish qurilmalari yordamida kiritiladi.

3. Chiqarilgan (qabul qilingan) ma'lumotlar protsessor tomonidan RAM yoki uzoq muddatli xotiraga yoziladi va foydalanuvchiga axborotni chiqarish qurilmalari yordamida ham taqdim etiladi.

o'rtasida axborot almashinuvini ta'minlash turli qurilmalar axborot oqimlarining harakati uchun qandaydir magistral ta'minlanishi kerak.

Magistral (tizimli avtobus) uchta ko'p bitli avtobusni o'z ichiga oladi: ma'lumotlar shinasi, manzil shinasi va boshqaruv shinasi, ular ko'p simli liniyalardir. Shinaga protsessor va operativ xotira, shuningdek, mashina tilida axborot almashuvchi periferik kiritish, chiqarish va axborotni saqlash qurilmalari (elektr impulslari ko‘rinishidagi nollar va birliklar ketma-ketligi) ulangan.

Ma'lumotlar avtobusi. Ushbu avtobus turli qurilmalar o'rtasida ma'lumotlarni uzatadi. Masalan, operativ xotiradan o'qilgan ma'lumotlar qayta ishlash uchun protsessorga yuborilishi mumkin va keyin olingan ma'lumotlar saqlash uchun RAMga qaytarilishi mumkin. Shunday qilib, ma'lumotlar shinasidagi ma'lumotlar qurilmadan qurilmaga istalgan yo'nalishda uzatilishi mumkin, ya'ni ma'lumotlar shinasi ikki tomonlama. Ma'lumotlar shinasi yordamida protsessorning asosiy ish rejimlari quyidagilardan iborat: operativ xotiradan ma'lumotlarni yozish/o'qish, ma'lumotlarni yozish/o'qish. tashqi xotira, kirish qurilmasidan ma'lumotlarni o'qish, ma'lumotlarni chiqish qurilmasiga yuborish.

Ma'lumotlar shinasining kengligi protsessorning bit sig'imi, ya'ni protsessor tomonidan bir vaqtning o'zida qayta ishlanishi yoki uzatilishi mumkin bo'lgan ikkilik bitlar soni bilan belgilanadi. Kompyuter texnologiyalari rivojlanishi bilan protsessorlarning quvvati doimiy ravishda oshib bormoqda.

Manzil avtobusi. Ma'lumotlar shinasi orqali ma'lumotlar yuboriladigan yoki o'qiladigan qurilma yoki xotira katakchasini tanlash protsessor tomonidan amalga oshiriladi. Har bir qurilma yoki RAM katakchasi o'z manziliga ega. Manzil manzil shinasi bo'ylab uzatiladi va signallar u bo'ylab bir yo'nalishda - protsessordan operativ xotira va qurilmalarga (bir yo'nalishli avtobus) uzatiladi.

Manzil shinasi kengligi manzilli xotira hajmini (manzil maydoni), ya'ni noyob manzillarga ega bo'lishi mumkin bo'lgan bir baytli operativ xotira hujayralari sonini belgilaydi.

Manzilli xotira katakchalari sonini quyidagi formula yordamida hisoblash mumkin:

N=2 I, bu yerda I - manzil shinasi kengligi.

Har bir avtobus o'z manzil maydoniga ega, ya'ni manzilli xotiraning maksimal miqdori:

2 16 = 64 KB

2 20 = 1 MB

2 24 = 16 MB

2 32 = 4 GB

Boshqaruv avtobusi. Boshqaruv avtobusi avtomobil yo'li bo'ylab ma'lumot almashish xarakterini aniqlaydigan signallarni uzatadi. Boshqaruv signallari qanday operatsiyani - xotiradan ma'lumotni o'qish yoki yozishni bajarish kerakligini, qurilmalar o'rtasida ma'lumot almashinuvini sinxronlashtirishni va hokazolarni ko'rsatadi.

Modulli printsip iste'molchiga o'ziga kerak bo'lgan kompyuter konfiguratsiyasini yig'ish va kerak bo'lganda uni yangilash imkonini beradi. Har bir alohida kompyuter funktsiyasi bir yoki bir nechta modullar tomonidan amalga oshiriladi - standart dizayndagi tizimli va funktsional jihatdan to'liq elektron birliklar. Kompyuter strukturasini modulli asosda tashkil qilish blokli uyni qurishga o'xshaydi.

Magistral modul printsipi bir qator afzalliklarga ega:

1. Tashqi qurilmalar bilan ishlash uchun protsessor buyruqlari xotira bilan ishlash kabi ishlatiladi.

2. Qo'shimcha qurilmalarni magistralga ulash mavjud qurilmalar, protsessor yoki xotiraga o'zgartirishlar kiritishni talab qilmaydi.

3. Modullar tarkibini o'zgartirish orqali siz kompyuterning ishlashi davomida uning quvvatini va maqsadini o'zgartirishingiz mumkin.

Kompyuter arxitekturasi va fon Neyman tamoyillari

"Arxitektura" atamasi kompyuterning asosiy mantiqiy tugunlarining ishlash printsipi, konfiguratsiyasi va o'zaro bog'lanishini tavsiflash uchun ishlatiladi. Arxitektura kompyuter quriladigan apparat va dasturiy ta'minotning ko'p darajali ierarxiyasidir.

Kompyuter arxitekturasi haqidagi ta'limotning asoslarini atoqli amerikalik matematik Jon fon Neyman qo'ygan. Birinchi Eniak kompyuteri 1946 yilda AQSHda yaratilgan. Ijodkorlar guruhiga kiritilgan fon Neyman, kim taklif qildi kompyuter qurilishining asosiy tamoyillari: axborotni ifodalash uchun ikkilik sanoq sistemasiga o'tish va saqlangan dastur printsipi.

Hisoblash dasturini ta'minlaydigan kompyuter xotira qurilmasiga joylashtirish taklif qilindi avtomatik rejim buyruqlarni bajarish va buning natijasida kompyuter tezligini oshirish. (Eslatib o'tamiz, ilgari barcha kompyuterlar qayta ishlangan raqamlarni o'nli kasr shaklida saqlagan va dasturlar maxsus patch-panelga o'tish moslamalarini o'rnatish orqali aniqlangan.) Neymann birinchi bo'lib dastur nol va birliklar to'plami sifatida ham saqlanishi mumkinligini taxmin qilgan. bir xil xotira va u ishlov beradigan raqamlar.

Kompyuterni qurishning asosiy tamoyillari:

1. Har qanday kompyuter uchta asosiy komponentdan iborat: protsessor, xotira va qurilma. kirish-chiqish (I/U).

2. Kompyuter ishlaydigan axborot ikki turga bo'linadi:

ishlov berish buyruqlari (dasturlari) to'plami; qayta ishlanishi kerak bo'lgan ma'lumotlar.

3. Ikkala buyruq ham, ma'lumotlar ham xotiraga (RAM) kiritiladi - Saqlangan dastur printsipi .

4. Qayta ishlash protsessor tomonidan boshqariladi, uning boshqaruv bloki (CU) operativ xotiradan buyruqlarni tanlaydi va ularning bajarilishini tashkil qiladi, arifmetik-mantiqiy blok (ALU) esa ma’lumotlar ustida arifmetik va mantiqiy amallarni bajaradi.

5. Kirish/chiqish qurilmalari (I/O) protsessor va operativ xotiraga ulangan.

Fon Neyman nafaqat kompyuterlarning mantiqiy tuzilishining asosiy tamoyillarini ilgari surdi, balki kompyuterlarning dastlabki ikki avlodida qayta ishlab chiqarilgan tuzilmani ham taklif qildi.

Guruch. 1. Kompyuter arxitekturasi Shaklning oxiri,

fon Neyman

- axborot oqimlarining yo'nalishi; - protsessordan boshqa kompyuter tugunlariga boshqaruv signallarining yo'nalishi

Fon Neyman tomonidan ishlab chiqilgan hisoblash qurilmalari arxitekturasining asoslari shu qadar fundamental bo'lib chiqdiki, ular adabiyotda "fon Neyman arxitekturasi" nomini oldi. Bugungi kunda VMlarning katta qismi von Neumann mashinalari.

Uchinchi avlod kompyuterlarining paydo bo'lishi tranzistorlardan integral mikrosxemalarga o'tish bilan bog'liq bo'lib, bu protsessor tezligining oshishiga olib keldi. Endi protsessor sekinroq kirish/chiqish qurilmalaridan ma'lumotni kutib, bo'sh turishga majbur bo'ldi va bu butun kompyuterning samaradorligini pasaytirdi. Ushbu muammoni hal qilish uchun ishni boshqarishning maxsus sxemalari yaratilgan tashqi qurilmalar, yoki oddiygina kontrollerlar.

Zamonaviy shaxsiy kompyuterlarning arxitekturasi asoslanadi magistral-modulli printsip. Axborot aloqasi orqali kompyuter qurilmalari o'rtasida amalga oshiriladi tizim avtobusi(boshqa nomi - tizimli magistral).

Avtobus - bu ko'plab o'tkazgichlardan tashkil topgan kabel. Bir guruh o'tkazgichlar - ma'lumotlar avtobusi qayta ishlangan ma'lumotlar uzatiladi, boshqa tomondan - manzil avtobusi- protsessor tomonidan foydalaniladigan xotira yoki tashqi qurilmalar manzillari. Magistralning uchinchi qismi - boshqaruv avtobusi, nazorat signallari u orqali uzatiladi (masalan, qurilma ishlashga tayyorligi haqidagi signal, qurilmaning ishlashini boshlash signali va boshqalar).

Tizim avtobusi qanday ishlaydi? Biz allaqachon bir va nol bitlar faqat dasturchilarning boshida borligini aytdik. Protsessor uchun faqat uning kontaktlaridagi kuchlanishlar haqiqiydir. Har bir pin bir bitga to'g'ri keladi va protsessor faqat ikkita kuchlanish darajasini farqlashi kerak: ha / yo'q, yuqori / past. Shuning uchun protsessorning manzili kuchlanishlar ketma-ketligidir maxsus kontaktlar, manzil avtobusini chaqirdi. Tasavvur qilishingiz mumkinki, manzil avtobusining kontaktlarida kuchlanishlar o'rnatilgandan so'ng, belgilangan manzilda saqlangan raqamni kodlaydigan ma'lumotlar avtobusining kontaktlarida kuchlanish paydo bo'ladi. Bu rasm juda qo'pol, chunki xotiradan ma'lumotlarni olish uchun vaqt kerak bo'ladi. Chalkashmaslik uchun protsessorning ishlashi maxsus soat generatori tomonidan boshqariladi. U protsessor ishini alohida bosqichlarga ajratuvchi impulslarni ishlab chiqaradi. Protsessor vaqtining birligi bitta taktli tsikl, ya'ni taktli generatorning ikkita impulslari orasidagi intervaldir.

Protsessor manzil shinasida paydo bo'ladigan kuchlanishlar jismoniy manzil deb ataladi. IN haqiqiy rejim Protsessor faqat jismoniy manzillar bilan ishlaydi. Aksincha, protsessorning himoyalangan rejimi qiziq, chunki dastur mantiqiy manzillar bilan ishlaydi va protsessor ularni ko'rinmas tarzda jismoniylarga aylantiradi. Windows tizimi himoyalangan protsessor rejimidan foydalanadi. Zamonaviy operatsion tizimlar va dasturlar shunchalik ko'p xotira talab qiladiki, protsessorning himoyalangan rejimi uning haqiqiy rejimiga qaraganda ancha "haqiqiy" bo'lib qoldi.

Tizim shinasi xarakterlanadi soat chastota va bit chuqurligi. Avtobusda bir vaqtning o'zida uzatiladigan bitlar soni deyiladi avtobus kengligi. Soat chastotasi 1 soniyada elementar ma'lumotlarni uzatish operatsiyalari sonini tavsiflaydi. Avtobus kengligi bit bilan o'lchanadi, soat chastotasi- megahertsda.

Protsessordan ma'lumotlar shinasi orqali boshqa qurilmalarga uzatiladigan har qanday ma'lumot bilan birga keladi manzil manzil shinasi orqali uzatiladi. Bu xotira katakchasining manzili yoki manzili bo'lishi mumkin periferik qurilma. Shinaning kengligi xotira katakchasi manzilini uzatishga imkon berishi kerak. Shunday qilib, so'z bilan aytganda, avtobus kengligi kompyuterning operativ xotirasi miqdorini cheklaydi, u dan katta bo'lishi mumkin emas, bu erda n - avtobus kengligi. Avtobusga ulangan barcha qurilmalarning ishlashi izchil bo'lishi muhimdir. Tez protsessor va sekin xotira yoki tez protsessor va xotiraga ega bo'lish oqilona emas, balki sekin qattiq disk.

Guruch. 2. Magistral printsip asosida qurilgan kompyuterning diagrammasi

Zamonaviy kompyuterlarda u amalga oshiriladi ochiq arxitektura printsipi, foydalanuvchiga o'ziga kerak bo'lgan kompyuter konfiguratsiyasini yig'ish va kerak bo'lganda uni yangilash imkonini beradi.

Konfiguratsiya Kompyuter deganda kompyuterni tashkil etuvchi kompyuter komponentlarining haqiqiy to'plami tushuniladi. Ochiq arxitektura printsipi kompyuter qurilmalari tarkibini o'zgartirish imkonini beradi. Axborot magistraliga qo'shimcha periferik qurilmalar ulanishi mumkin va ba'zi qurilmalar modellari boshqalar bilan almashtirilishi mumkin.

Periferik qurilmaning jismoniy darajadagi magistralga apparat ulanishi maxsus blok orqali amalga oshiriladi - boshqaruvchi(boshqa nomlar - adapter, taxta, karta). Kontrollerlarni o'rnatish uchun anakart maxsus ulagichlar mavjud - uyalar.

Periferik qurilmaning ishlashini dasturiy ta'minot nazorati dastur orqali amalga oshiriladi - haydovchi, bu komponent hisoblanadi operatsion tizim. Kompyuterga o'rnatilishi mumkin bo'lgan juda ko'p turli xil qurilmalar mavjud bo'lganligi sababli, har bir qurilma odatda ushbu qurilma bilan to'g'ridan-to'g'ri o'zaro ta'sir qiluvchi haydovchi bilan birga keladi.

Kompyuter tashqi qurilmalar bilan aloqa qiladi portlar– kompyuterning orqa panelidagi maxsus ulagichlar. Farqlash ketma-ket Va parallel portlar. Serial (COM - portlar) manipulyatorlarni, modemlarni ulash va uzoq masofalarga kichik hajmdagi ma'lumotlarni uzatish uchun ishlatiladi. Parallel (LPT - portlar) printerlarni, skanerlarni ulash va katta hajmdagi ma'lumotlarni uzatish uchun ishlatiladi. qisqa masofalar. Yaqinda universal ketma-ket portlar (USB) keng tarqaldi, ularga turli xil qurilmalarni ulash mumkin.

1946 yilda uchta olim - Artur Burks, Herman Goldshteyn va Jon fon Neumann "Elektron hisoblash qurilmasining mantiqiy dizaynini dastlabki ko'rib chiqish" maqolasini nashr etdilar. Maqolada ma'lumotlarni kompyuterda aks ettirish uchun ikkilik tizimdan foydalanish asoslandi (asosan texnik jihatdan amalga oshirish, arifmetik va mantiqiy operatsiyalarni bajarish qulayligi - bundan oldin mashinalar ma'lumotlarni o'nlik kasr shaklida saqlaydi) va g'oyani ilgari surdi. dastur va ma'lumotlar uchun umumiy xotiradan foydalanish. O'sha paytda fon Neymanning nomi fanda juda keng tarqalgan edi, bu uning hammualliflarini ikkinchi darajaga tushirdi va bu g'oyalar "fon Neyman tamoyillari" deb nomlandi.

Ikkilik kodlash printsipi

Ushbu tamoyilga ko'ra, kompyuterga kiruvchi barcha ma'lumotlar ikkilik signallar (ikkilik raqamlar, bitlar) yordamida kodlanadi va so'zlar deb ataladigan birliklarga bo'linadi.

Xotiraning bir xilligi printsipi

Dasturlar va ma'lumotlar bir xil xotirada saqlanadi. Shuning uchun kompyuter berilgan xotira katakchasida nima saqlanayotganini - raqam, matn yoki buyruqni ajrata olmaydi. Siz ma'lumotlardagi kabi buyruqlarda bir xil amallarni bajarishingiz mumkin.

Xotiraning manzillilik printsipi

Strukturaviy jihatdan asosiy xotira raqamlangan yacheykalardan iborat; Har qanday hujayra istalgan vaqtda protsessor uchun mavjud. Bu xotira maydonlarini nomlash qobiliyatini nazarda tutadi, shunda ularda saqlangan qiymatlarga keyinchalik kirish yoki belgilangan nomlar yordamida dasturni bajarish paytida o'zgartirish mumkin bo'ladi.

Dasturni ketma-ket boshqarish printsipi

Bu dastur protsessor tomonidan ma'lum ketma-ketlikda avtomatik ravishda birin-ketin bajariladigan buyruqlar to'plamidan iborat deb taxmin qiladi.

Arxitektura qat'iyligi printsipi

Ish paytida topologiya, arxitektura va buyruqlar ro'yxatining o'zgarmasligi.

Ushbu tamoyillar asosida qurilgan kompyuterlar fon Neyman kompyuterlari deb tasniflanadi.

Kompyuterda bo'lishi kerak:

• arifmetik mantiq birligi, arifmetik va mantiqiy amallarni bajarish. Hozirgi kunda ushbu qurilma deyiladi Markaziy protsessor. Markaziy protsessor(markaziy protsessor) - kompyuterda sodir bo'ladigan barcha jarayonlarni boshqaruvchi mikrosxema bo'lgan kompyuter mikroprotsessori;
• nazorat qilish qurilmasi, bu dasturni bajarish jarayonini tashkil qiladi. Zamonaviy kompyuterlarda arifmetik-mantiqiy blok va boshqaruv bloki markaziy protsessorga birlashtirilgan;
• Xotira qurilmasi(xotira) dasturlar va ma'lumotlarni saqlash uchun;
• axborotni kiritish/chiqarish uchun tashqi qurilmalar.

Kompyuter xotirasi har birida qayta ishlangan ma'lumotlar yoki dastur ko'rsatmalari bo'lishi mumkin bo'lgan bir qator raqamlangan katakchalarni ifodalaydi. Barcha xotira xujayralari boshqa kompyuter qurilmalariga teng darajada oson kirishi kerak.

Ish printsipi:

• Tashqi qurilma yordamida kompyuter xotirasiga dastur kiritiladi.
• Boshqarish qurilmasi dasturning birinchi buyrug'i (buyrug'i) joylashgan xotira katakchasi tarkibini o'qiydi va uning bajarilishini tashkil qiladi. Buyruq quyidagilarni belgilashi mumkin:
  • mantiqiy yoki arifmetik amallarni bajarish;
  • arifmetik yoki mantiqiy amallarni bajarish uchun xotiradan ma'lumotlarni o'qish;
  • natijalarni xotiraga yozish;
  • tashqi qurilmadan xotiraga ma'lumotlarni kiritish;
  • ma'lumotlarni xotiradan tashqi qurilmaga chiqarish.
• Boshqaruv qurilmasi buyruqni hozirgina bajarilgan buyruqdan so'ng darhol joylashgan xotira katagidan boshlaydi. Biroq, bu tartib boshqaruvni uzatish (sakrash) ko'rsatmalari yordamida o'zgartirilishi mumkin. Bu buyruqlar boshqaruv qurilmasiga boshqa xotira katakchasidagi buyruqdan boshlab dasturni bajarishni davom ettirish zarurligini bildiradi.
• Dasturni bajarish natijalari kompyuterdagi tashqi qurilmaga chiqariladi.
• Kompyuter tashqi qurilmadan signalni kutish rejimiga o'tadi.

Prinsiplardan biri Von Neumann arxitekturasi" o'qiydi: Agar barcha ko'rsatmalar uning xotirasida saqlangan bo'lsa, kompyuter simli ulanishlarni o'zgartirishi shart emas. Va bu g'oya "von Neumann arxitekturasi" doirasida amalga oshirilishi bilanoq, zamonaviy kompyuter.

Har qanday texnologiya singari, kompyuterlar ham funksionallik, foydalilik va go'zallikni oshirish tomon rivojlandi. Umuman olganda, qonun deb da'vo qiladigan bayonot bor: mukammal qurilma tashqi ko'rinishda xunuk bo'lishi mumkin emas va aksincha, chiroyli uskunalar hech qachon yomon emas. Kompyuter nafaqat foydali, balki xona uchun dekorativ qurilmaga ham aylanadi. Tashqi ko'rinish Albatta, zamonaviy kompyuter fon Neyman sxemasi bilan mos keladi, lekin ayni paytda undan farq qiladi.

IBM tufayli fon Neymanning g'oyalari bizning davrimizda keng tarqalgan kompyuter tizim bloklarining ochiq arxitekturasi printsipi shaklida amalga oshirildi. Ushbu printsipga ko'ra, kompyuter bir qismli qurilma emas, balki mustaqil ravishda ishlab chiqarilgan qismlardan iborat bo'lib, qurilmalarni kompyuter bilan bog'lash usullari ishlab chiqaruvchining siri emas, balki hamma uchun mavjud. Shunday qilib, tizim bloklari bolalar konstruktsiyasi printsipiga muvofiq yig'ilishi mumkin, ya'ni siz qismlarni boshqa, kuchliroq va zamonaviylarga almashtirishingiz, kompyuteringizni yangilashingiz mumkin (yangilash, yangilash - "darajani ko'tarish"). Yangi qismlar eskilari bilan butunlay almashtirilishi mumkin. Tizim avtobusi shaxsiy kompyuterlarni "ochiq me'moriy" qiladi, bu tizim blokining barcha tugunlari va qismlarining barcha chiqishlari kiradigan virtual umumiy yo'l yoki yadro yoki kanalning bir turi. Aytish kerakki, katta kompyuterlar (shaxsiy kompyuterlar emas) ochiqlik xususiyatiga ega emas, ular shunchaki biror narsani boshqa, ilg'or kompyuterlar bilan almashtira olmaydi; masalan, eng zamonaviy kompyuterlarda elementlar orasidagi ulanish simlari ham bo'lmasligi mumkin. kompyuter tizimi: sichqoncha, klaviatura ("klaviatura") va tizim bloki. Ular infraqizil nurlanish yordamida bir-birlari bilan bog'lanishlari mumkin, buning uchun tizim blokida infraqizil signallarni qabul qilish uchun maxsus oyna mavjud (masofadan boshqarish pultiga o'xshash). masofaviy boshqarish televizor).

Hozirda normal Shaxsiy kompyuter kompleksi quyidagilardan iborat:

• Asosiy elektron doska Hisoblash ma'lumotlarini qayta ishlaydigan o'sha bloklar joylashgan (tizim, ona);
• standart ulagichlarga o'rnatilgan boshqa kompyuter qurilmalarini boshqaruvchi sxemalar tizim platasi – uyalar;
• axborotni saqlash disklari;
• barcha elektron kontaktlarning zanglashiga olib keladigan quvvat manbai;
• tanasi ( tizimli blok), unda kompyuterning barcha ichki qurilmalari umumiy ramkaga o'rnatiladi;
• klaviaturalar;
• monitor;
• boshqa tashqi qurilmalar.

  Fon Neyman tamoyillari asosida qurilgan kompyuterlar

  1940-yillarning oʻrtalarida Mur elektrotexnika maktabida oʻz dasturlarini umumiy xotirada saqlaydigan kompyuter dizayni ishlab chiqildi. Mur elektrotexnika maktabi ) Pensilvaniya shtat universitetida. Ushbu hujjatda tasvirlangan yondashuv loyihaning yagona muallifi Jon fon Neyman nomidan fon Neyman arxitekturasi sifatida tanildi, garchi aslida loyiha muallifligi jamoaviy edi. Fon Neyman arxitekturasi oʻsha vaqtda yaratilayotgan ENIAC kompyuteriga xos boʻlgan muammolarni kompyuter dasturini oʻz xotirasida saqlash orqali hal qildi. Loyiha haqidagi ma'lumotlar ko'p o'tmay boshqa tadqiqotchilar uchun ham mavjud bo'ldi

Kompyuter arxitekturasi haqidagi ta'limotning asoslarini atoqli amerikalik matematik Jon fon Neyman qo'ygan. U 1944 yilda dunyodagi birinchi quvurli kompyuter ENIAC ni yaratishda ishtirok etdi, uning dizayni allaqachon tanlangan edi. Fon Neumann o'z faoliyati davomida o'zining hamkasblari G.Goldshteyn va A.Berks bilan ko'p sonli munozaralar paytida printsipial jihatdan yangi kompyuter g'oyasini bildirdi. 1946 yilda olimlar "Elektron hisoblash qurilmasining mantiqiy dizaynini dastlabki ko'rib chiqish" nomli klassik maqolada kompyuterlarni qurish tamoyillarini bayon qildilar. O'shandan beri yarim asr o'tdi, lekin unda ilgari surilgan qoidalar bugungi kunda ham dolzarbligicha qolmoqda.

Maqolada raqamlarni ifodalash uchun ikkilik tizimdan foydalanish ishonchli tarzda asoslanadi (esda tutish kerakki, ilgari barcha kompyuterlar qayta ishlangan raqamlarni o'nli kasr shaklida saqlagan). Mualliflar ikkilik tizimning texnik amalga oshirish uchun afzalliklarini, undagi arifmetik va mantiqiy amallarni bajarish qulayligi va soddaligini ishonchli tarzda namoyish etdilar. Keyinchalik, kompyuterlar raqamli bo'lmagan ma'lumotlar turlarini - matn, grafik, tovush va boshqalarni qayta ishlashni boshladilar, ammo ma'lumotlarni ikkilik kodlash hali ham mavjud. axborot asosi har qanday zamonaviy kompyuter.

Yana bir chinakam inqilobiy g'oya, uning ahamiyatini ortiqcha baholash qiyin - Neumann tomonidan taklif qilingan "saqlangan dastur" tamoyili. Dastlab, dastur maxsus patch panelda jumperlarni o'rnatish orqali o'rnatildi. Bu juda ko'p mehnat talab qiladigan ish edi: masalan, ENIAC mashinasining dasturini o'zgartirish uchun bir necha kun kerak bo'ldi (hisoblashning o'zi bir necha daqiqadan ko'proq davom eta olmadi - lampalar muvaffaqiyatsiz tugadi). Neumann birinchi bo'lib dasturni qayta ishlangan raqamlar bilan bir xil xotirada nol va birlar qatori sifatida saqlash mumkinligini tushundi. Dastur va ma'lumotlar o'rtasida fundamental farqning yo'qligi hisob-kitoblar natijalariga muvofiq kompyuterning o'zi uchun dastur yaratish imkonini berdi.

Fon Neyman nafaqat kompyuterning mantiqiy tuzilishining asosiy tamoyillarini ilgari surdi, balki uning tuzilishini ham taklif qildi, u EHMlarning dastlabki ikki avlodida qayta ishlab chiqarilgan. Neymanga ko'ra asosiy bloklar - boshqaruv bloki (CU) va arifmetik-mantiqiy birlik (ALU) (odatda markaziy protsessorga birlashtirilgan), xotira, tashqi xotira, kiritish va chiqarish qurilmalari. Shuni ta'kidlash kerakki, tashqi xotiraning kirish va chiqarish qurilmalaridan farqi shundaki, unga ma'lumotlar shaklda kiritiladi. kompyuteringiz uchun qulay, lekin insonning bevosita idrok etishi mumkin emas. Shunday qilib, magnit disk qurilmasi tashqi xotiraga tegishli, klaviatura esa kiritish qurilmasi, displey va chop etish chiqarish qurilmalari.

Zamonaviy kompyuterlardagi boshqaruv moslamasi va arifmetik-mantiqiy blok bir birlikka birlashtirilgan - xotiradan va tashqi qurilmalardan keladigan ma'lumotlarni o'zgartiruvchi protsessor (bu xotiradan ko'rsatmalarni olish, kodlash va dekodlash, turli xil, shu jumladan arifmetik operatsiyalarni bajarishni o'z ichiga oladi. , operatsiyalar, kompyuter tugunlarining ishlashini muvofiqlashtirish). Protsessorning vazifalari quyida batafsilroq ko'rib chiqiladi.

Xotira (xotira) axborot (ma'lumotlar) va dasturlarni saqlaydi. Zamonaviy kompyuterlardagi saqlash qurilmasi "ko'p bosqichli" bo'lib, kompyuter ma'lum bir vaqtda to'g'ridan-to'g'ri ishlayotgan ma'lumotlarni (bajariladigan dastur, u uchun zarur bo'lgan ma'lumotlarning bir qismi, ba'zilari) saqlaydigan tasodifiy kirish xotirasini (RAM) o'z ichiga oladi. boshqaruv dasturlari) va tashqi xotira qurilmalari (ESD). lekin sezilarli darajada sekinroq kirish bilan (va saqlangan ma'lumotlarning 1 bayti uchun sezilarli darajada arzonroq). Xotira qurilmalarining tasnifi RAM va VRAM bilan tugamaydi - ma'lum funktsiyalar SRAM (super tasodifiy kirish xotirasi), ROM (faqat o'qish uchun xotira) va kompyuter xotirasining boshqa kichik turlari tomonidan amalga oshiriladi.

Ta'riflangan sxema bo'yicha qurilgan kompyuterda ko'rsatmalar xotiradan ketma-ket o'qiladi va bajariladi. Keyingi xotira katakchasining raqami (manzili). undan keyingi dastur buyrug'i olinadigan maxsus qurilma - boshqaruv blokidagi buyruq hisoblagichi tomonidan ko'rsatiladi. Uning mavjudligi ham ulardan biridir xarakterli xususiyatlar arxitektura ko'rib chiqilmoqda.

Fon Neyman tomonidan ishlab chiqilgan hisoblash qurilmalari arxitekturasining asoslari shu qadar fundamental bo'lib chiqdiki, ular adabiyotda "fon Neyman arxitekturasi" nomini oldi. Bugungi kunda kompyuterlarning aksariyati fon Neyman mashinalaridir. Istisno faqat ma'lum turdagi tizimlardir parallel hisoblash, unda dastur hisoblagichi mavjud emas, o'zgaruvchining klassik kontseptsiyasi amalga oshirilmaydi va klassik modeldan boshqa muhim fundamental farqlar mavjud (misollar oqim va qisqartirish kompyuterlarini o'z ichiga oladi).

Ko'rinishidan, fon Neyman arxitekturasidan sezilarli og'ish beshinchi avlod mashinalari g'oyasini ishlab chiqish natijasida yuzaga keladi, bunda ma'lumotlarni qayta ishlash hisob-kitoblarga emas, balki mantiqiy xulosalarga asoslanadi.

Fon Neyman tamoyillari

Xotiraning bir xilligi printsipi - Buyruqlar va ma'lumotlar bir xil xotirada saqlanadi va xotirada tashqaridan farqlanmaydi. Ular faqat foydalanish usuli bilan tan olinishi mumkin; ya'ni xotira katakchasidagi bir xil qiymat faqat unga kirish usuliga qarab ma'lumot sifatida, buyruq sifatida va manzil sifatida ishlatilishi mumkin. Bu raqamlardagi kabi buyruqlar ustida bir xil amallarni bajarishga imkon beradi va shunga mos ravishda bir qator imkoniyatlarni ochadi. Shunday qilib, buyruqning manzil qismini tsiklik ravishda o'zgartirish orqali ma'lumotlar massivining ketma-ket elementlariga kirish mumkin. Ushbu uslub buyruqni o'zgartirish deb ataladi va zamonaviy dasturlash nuqtai nazaridan tavsiya etilmaydi. Bir xillik printsipining yana bir natijasi foydaliroq bo'lib, boshqa dasturni bajarish natijasida bitta dasturdan ko'rsatmalar olinishi mumkin. Bu imkoniyat tarjima asosida yotadi - dastur matnini yuqori darajadagi tildan ma'lum bir kompyuter tiliga tarjima qilish.

Adreslash printsipi - Strukturaviy jihatdan asosiy xotira raqamlangan yacheykalardan iborat bo'lib, istalgan yacheyka protsessor uchun istalgan vaqtda mavjud bo'ladi. Buyruqlar va ma'lumotlarning ikkilik kodlari so'zlar deb ataladigan va xotira kataklarida saqlanadigan axborot birliklariga bo'linadi va ularga kirish uchun mos keladigan katakchalarning raqamlari - manzillar ishlatiladi.

Dasturni boshqarish printsipi - Muammoni hal qilish algoritmida nazarda tutilgan barcha hisob-kitoblar boshqaruv so'zlari - buyruqlar ketma-ketligidan iborat dastur shaklida taqdim etilishi kerak. Har bir buyruq kompyuter tomonidan amalga oshiriladigan operatsiyalar to'plamidan ba'zi operatsiyalarni belgilaydi. Dastur buyruqlari kompyuterning ketma-ket xotira kataklarida saqlanadi va tabiiy ketma-ketlikda, ya'ni dasturdagi joylashuvi tartibida bajariladi. Agar kerak bo'lsa, foydalaning maxsus guruhlar, bu ketma-ketlikni o'zgartirish mumkin. Dastur buyruqlarini bajarish tartibini o'zgartirish to'g'risidagi qaror oldingi hisob-kitoblar natijalarini tahlil qilish asosida yoki so'zsiz qabul qilinadi.

Ikkilik kodlash printsipi - Bu printsipga ko'ra, barcha ma'lumotlar, ham ma'lumotlar, ham buyruqlar 0 va 1 ikkilik raqamlari bilan kodlanadi. Har bir turdagi axborot ikkilik ketma-ketlik bilan ifodalanadi va o'z formatiga ega. Muayyan ma'noga ega bo'lgan formatdagi bitlar ketma-ketligi maydon deb ataladi. Raqamli ma'lumotlarda odatda belgi maydoni va muhim raqamlar maydoni mavjud. Buyruqlar formatida ikkita maydonni ajratish mumkin: operatsiya kodi maydoni va manzillar maydoni.