Ақпарат қайда сақталады?
Шi дәріс. Тақырыбы: ЭЕМ-де ақпараттың көрсетілуі.
ЭЕМ-нің арифметикалық және логикалық негіздері.
Есептеу техникасында микроэлектрониканың қарқынды дамуы мен интеграция деңгейінің жоғарылауы жаңа бағыттағы микрокомпьютерлер мен микропроцессорларды әкелуде. Әр түрлі физикалық табиғаттың объектілерін басқаруды жүзеге асыратын әмбебеп мүмкіндіктері бар және энергияны аз жұмсайтын есептеу жүйелері пайда болды. Оларды қолдану кезінде негізгі техникалық және қосымша процестерді автоматтандыруға шығын төмендейді. Нәтижесінде барлық салалардағы өндірісті кешенді автоматтандыру мәселелері шешіледі. Бұл еңбек өнімділігін жоғарылатуға, шығарылатын өнімнің өз құнын төмендетуге және өндірістегі қолмен орындау операцияларын қысқартуға көмектеседі.
Көптеген арифметикалық және логикалық операциялар (қосу, азайту, логикалық И, логикалық ИЛИ, шығарылатын ИЛИ және салыстыру) үшін аккумулятор операндтың бірі болып табылады, ал екіншісі командада берілген 8-разрядты регистр немесе деректер байты болып табылады. Нәтижені (егер ол бар болса) аккумуляторға орнатады. Егер М регистр қолданылса, онда процессор Н және L регистрлерінде болатын адрес бойынша жадтан операнд алады.
Неге адамдар ондық жүйені, ал компьютер екілік жүйені қолданады?
Адамдар ондық жүйені қолдайды, себебі адамда он саусақ бар, бұрынғы заманда саусақпен санаған. Бірақ адамдар әр кезде және әрқашан ондық жүйені қолданбайды. Мысалы, Қытайда көп уақыт есептеудің бестік жүйесін қоданған.
Ал компьютерлер екілік жүйені қолданады, себебі оның басқа жүйелерден бірнеше артықшығы бар:
· оны қолдану үшін екі тұрақты күйі болуы керек (ток бар, ток жоқ, магниттелген, магниттелмеген және т.б.);
· ақпаратты екі ғана күйде көрсету – сенімді, әрі бөгетке тұрақты;
· ақпаратты логикалық өзгертуді орындау үшін бульдік алгебра аппаратын қолдану мүмкіндігі бар;
Екілік арифметика ондық арифметикадан әлдеқайда оңай.
Екілік жүйенің кемшілігі сандарды жазуға керекті разрядтар санының тез көбеюінде.
Дербес компьютердің орталық процессорының функцияларын жүзеге асыратын микросхема микропроцессор деп аталады. Арифметикалық логикалық құрылғы (АЛҚ) мен басқару блогы микропроцессордың қажетті компоненттері болып табылады.
Арифметикалық логикалық құрылғы арифметикалық және логикалық операциялардың орындалуын қамтамасыз етеді, ал басқару құрылғысы компьютерде болып жатқан процестердің орындалуын және барлық компоненттерінің жұмысын үйлестіреді.
Процессор
Компьютердің процессоры ақпаратты өңдеуге арналған. Әрбір процессорде негізгі операциялардың белгілі бір терімі болады. Мысалы, екілік сандарды қосу операциясы осындай операциялардың бірі болып табылады.
Техникалық процессор құрылымы үнемі өзгеріп отыратын үлкен интегралды схемада жүзеге асырылады, және функциялы элементтердің (диод немесе транзистор) саны үнемі жоғарылайды (процессор 8086-да 30 мыңнан 5 миллионға дейін).
Ырғақты (такттілі) жиілік компьютерге өмірлік жиілік береді. Ырғақты жиілік жоғары болса, бір операцияның орындалу мерзімі төмендейді және компьютердің өнімділігі жоғары болады.
Ырғақ деп біз элементарлы операция орындалатын уақытты айтамыз. Ырғақты жиілікті өлшеуге және оның мәнін анықтауға болады. Жиіліктің өлшем бірлігі – МГц. МГц – секундына миллион ырғаққа тең.
Процессордың өнімділігіне әсер ететін тағы бір сипаттама – ол разрядтылық. Егер процессордың разрядтылығы жоғары болса, онда оның өніміділігі де жоғары болады. Қазіргі кезде 8, 16, 32 және 64-разрядты процессорлар қолданылады. Қазіргі заманғы барлық программалар және разрядты процессорларға арналып жасалған.
Процессордың разрядтылығы анықталады және жазылып көрсетіледі. Мысалы, 16/20, яғни процессор 16-разрядты деректер шинасынан және 20-разрядты адрес шинасынан тұрады. Адрестік шинаның разрядтылығын процессордың адрестік кеңістігі анықтайды, яғни комаьютерде орнатылатын жадтың максималды көлемін анықтайды.
Ең бірінші «Агат» дербес компьютерінде (1985 ж. ) 8/16 разрядты, соған сәйкес 64Кб адрестік кеңістігі бар процессор орнатылған. Pentium II процессорының разрядтылығы 64/32, яғни оның адрестік кеңістігі 4 Гб. Қазіргі заманғы процессорлардың разрядтылығы қанша?
Процессордың өнімділігі процессордың жиілігіне, разрядтылығына, сонымен қатар архитектурасының ерекшелігіне тәуелді интегралды сипаттама болып табылады. (кэш жадтың болуы және т.б.) Процессордың өнімділігін есептеуге болмайды, ол тестілеу кезінде анықталады, яғни процессордың белгілі бір операцияларды белгілі бір ортада орындау жылдамдығын анықтау.
IBM тәрізді компьютерлерде INTEL фирмасының және басқа да фирмалардың бір-біріне үйлесімді микропроцессорлары пайдаланылады.
Микропроцессорлардың бір-бірінен өзгешелігі олардың типтерінде (модельдерінде), яғни оның қарапайым амалдарды орындайтын жұмыс жылдамдығының көрсеткіші – мегагерц - МГц бірлігімен берілген тактылық (қадамдық) жиілігінде жатыр. Бұған дейін кең тараған модельдерге Intel-8088 (~5 МГц), 80286 (~20 МГц), 80386SX (~25 МГц), 80386DX (~40 МГц), 80486 (100 МГц-ке дейін), Pentuim (75 МГц-тен жоғары), Pentuim-Pro (~300 МГц-тен жоғары), PentuimІІ, PentuimІІІ (800 МГц-ке дейін), және PentuimІV (1000 МГц-тен жоғары) жатады, бұл тізім олардың жұмыс өнімділігі мен соған сәйкес боғасының өсуі бойынша реттеліп келтірілген. Кейде конструкциялық ерекшеліктеріне қарай бір модеоьге кіретін прцессорлардың жиіліктері әртүрлі бола береді – жиілігі артқан сайын оның жұмыс жылдамдығы да өсе түседі.
Intel 8088, 80286, 80386 тәрізді бұрын шыққан микропроцессорладың аралас сандар мен амалдарды жылдам орындайтын арнаулы командалары жоқ, сондықтан олар жұмыс өнімділіктерін арттыратын қосымша математикалық сопроцессорлармен (Turbo режимы) жабдықталады.