Тақырыбы: Пәнге кіріспе. Негізгі түсініктемелер мен анықтамалар. ЭЕМ – нің жіктелуі.

Адам сан, мөлшер ұғымы туралы білгеннен бері сандық эквиваленттерді көрсету үшін және шамаларға операция жасау үшін (-, +, /, *) көптеген әдіс – тәсілдерді ойлап тапты және қолданды. Ең алғашқыларын қарастырмай есептеу машиналарына қысқаша тоқталайық. Арифметикалық әрекеттерді ондық санау жүйесінде орындау үшін ең алғаш машина деп Паскальдің есептеу машинасын айтуға болады. 1942 жылы Паскаль оның жұмысын демонстрациялайды. Паскаль машинасы көп елдерде белгілі болды. 50 экземпляры жасап шығарылды. Арифметикалық операциялары механикалық орындайтын машинаны Паскальға дейін Леонардо до Винчи эскиздерінде көрсетті. Оның эскизі бойынша жасалған машина қазіргі күнде де дайындалады.

Тек қана қосып қоймай көбейтіп бөлетін машинаны Г. Лейбниц жасады. Алайда бұл машиналардың барлығын да авторлар 1 экземплярдан жасады. Инженер Однердің тапқыр шешімі арифмометрді ойлап тауып, арифметикалық сериясын жасап 1 ғасырдай уақытқа алға жылжыды. Арифмометр есептеу құралының негізі болып табылып, дербес ЭЕМ калькулятор шыққанша жұмыс жасады.

Барлық айтылған механизмдердің бір ғана ерекшелігі бар. Олар сандар мен тек жеке іс - әрекетті автоматты түрде жасай алды, бірақ аралық нәтижелерді сақтай алмады. Тізбекті іс - әрекет болмады.

Тізбекті іс - әрекетті автоматты орындайтын алғашқы есептеу машинасы деп Ч. Беббедждің аралық машинасын айтуға болады. Машина қажетті аралық мәндерді сақтап функцияның мәнін алу үшін Беббедж кез келген есептеу мәселелерін шешуге арналған аналитикалық машина ойлап тапты. Беббедждің аналитикалық машинасын қарастыратын болсақ, қазіргі ЭЕМ-нің негізгі құрылғыларына ұқсайтын образдарды табуға болады. Арифметикалық құрылғы (мельница - диірмен), жады (склад - қойма), басқару құрылғысы ол алғашқы берілген мәндерге және аралық нәтижелерге байланысты шешімнің әр түрлі жолын таңдауға мүмкіндік береді. Беббедждің аналитикалық машинасының жобасы жасалынбады. Идея мен элементтік базаның сәйкес болмауынан.

Халлеридтің электрлі релелікмашиналары – табуляторлар үлкен сериямен шығарылды, алайда оларда ақпаратты өңдеу құралдары арасында революция жасай алмады. Олар өткен ғасырдың 70 жылдарына дейін статистикалық ақпаратты қолдану үшін кеңінен қолданылды.

Беббедждің аналитикалық машинасының идеясы 20 ғасырдың 30 – 40 жылдары шығарылған. Релелік машиналарда кеңінен қолданылды. Релелі контактілі схемалардың теориялық негізі Буль алгебрасының аппараты болды, болашақтағылар ЭЕМ схемаларының синтезі үшін қолданды. Алайда, электрлік реле есептеу техникасының элементті базасы ретінде бұл техниканың барлық негізгі параметрлерінің тез іс - әрекет жасау, сенімділік қолданылатын , қуаттылық өзіндік құны қанағаттандырмады.

Тек қана элементтік база ретінде электронды схемаларды меңгеру есептеу кеңінен ақпараттық техниканы адам іс - әрекетінің барлық сферасына енгізуге мүмкіндік берді. Алғашқы ЭЕМ өткен ғасырдың 40 – 50 жылдарында АҚШ, Англияда, кейінірек Ксро – да дайындалып шығарыла бастады.

ЭЕМ-нің классикалық сәулеті

Қазіргі ЭЕМ-дердің құрудың негізгі идеясын 1945 жылы американ математигі Джордж Нейман тұжырымдады. Ақпаратты бағдарламалық басқару принциптерін ол былайша анықтады:

1. ақпарат екілік формада кодталады және бірліктерге, сөздерге бөлінеді.

2. Мағынасы әртүрлі сөздер қолдану әдісіне қарай бөлінеді, бірақ кодтау әдісіне емес.

3. ақпараттың сөздері жадының ұяшықтарына орналасады және ұяшықтарының номерлерімен, адрестерімен идентификацияланады.

4. алгоритмді басқару тізбегінің сөздері команда деп аталады. Компнда ақпарат сөздерінің және операциялардың атауын анықтайды. Командалық тізбек түрінде жазылған алгоритм бағдарлама деп аталады.

5. алгоритм алдын – ала берілген есептеулерді орындау бір жақты анықталған бағдарламалардың орындалуларына сай келеді.

Есептеулердің бағдарламасы командалардың тізбегі түрінде құрылады. Машинаның жадына автоматты есте сақтау құрылғысына жазылады. Осы жерде алғашқы берілгендер немесе өңдеулердің аралық нәтижелері сақталады. Орталық басқару жадысында бағдарламалардың командаларын біртіндеп тізбекті түрде алады және орындайды. Арифметикалық – логикалық ақпаратты түрлендіру үшін қажет. Бағдарлама және алғашқы берілгендер машинаның жадына енгізу құрылғысы арқылы кіреді, ал өңдеудің нәтижесі шығару құрылғысы арқылы шығарылады.

Фон Нейман архитектурасының ерекшелігі, мұнда жады бағдарламаны сақтайтын, сонымен қатар берілгендерді де сақтайтын бір ғана адрестік кеңістік. Бір жағынан алғанда бұл есептеулерді ұйымдастыруды тиімділік береді – жадыны бағдарлама берілгендер арасында бөлу мүмкіндігі. Екінші жағынан арнайы шара қолданбасақ бағдарламаның орындалу сенімділігі төмендейді. Басқару жүйлерінде бұндай кемшіліктер болмау керек.

Шынында бағдарламаның және берілгендердің командалары ЭЕМ-де екілік сандармен кодталады, яғни теориялық тұрғыдан қарастырсақ, бағдарлама мен берілгендер бір жерде болғандықтан оларды сұрату процесінде алмасу мүмкін. Фон Нейман архитектурасына альтернатива Гарвард архитектурасы шықты. Бұл принцип бойынша жинақталған ЭЕМ екі бір – бірімен қиылыспайтын адрестік кеңістікті ұстанды – бағдарлама үшін және берілгендер үшін. Бұл жерде бағдарламаны берілгендер тұратын жадтық бөлінгенде сақтай алмаймыз.

ЭЕМ–ді иерархиялық сипаттау

ЭЕМ күрделі жүйе ретінде әрбір деңгейде әртүрлі сипаттау тілін қолданатын бірнеше деңгейлерде сипатталады. Құрылымдық сипаттау принципі төмендегідей ұғымдарды енгізеді:

1. система қандай да бір мақсатқа жету үшін бір түтінге біріктірілген элементтер жиынтығы.

2. Системаның құрылымы – жүйе элементінің жиынтығы.

3. Элемент – системаның бөлінбейтін бөлімі. Оның құрылымы қарастырылмайды, тек оның функциялары анықталады.

4. Жүйенің функциясы математикалық формада сипатталады, кейде сөздік формада. Системаның құрылымы график түрінде немесе оған эквивалентті математикалық форма түрінде беріледі. Системаның құрылымын схема түрінде берсек, ол инженерлік форма деп аталады. Жүйені әртүрлі деңгейде беру схемалардың әптүрлілігіне сәйкес келеді.

Лекция № 2

Тақырыбы: Микропроцессор туралы жалпы түсінік және ЭЕМ-нің жұмыс істеу барысындағы ролі. Негізгі түсініктемелер мен анықтамалар.