Компьютердің процессорі және жадысы | Скачать Реферат

МАЗМҰНЫ
Кіріспе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1. Компьютердің шығу тарихы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.1 Компьютер атауы және этимологиясы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.2 ЭЕМ буындары . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2. Компьютердің құрылысы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.1 Компьютердің процессорі және жадысы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2 Компьютердің зияны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Қорытынды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Қолданылған әдебиеттер . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

КІРІСПЕ

Компьютер сөзі ағылшын тілінен аударғанда есептеуіш , есептеуге арналған құрылғы дегенді білдіреді. Компьютерлер есептеу операцияларының қатарларын адамның қатысуынсыз, алдын ала көрсетілген нұсқаулық — бағдарлама бойынша жүргізуге мүмкіндік береді. Есептеуіш техниканың қазіргі тарихының негізі 1943 жылы Марк-1 машинасының дүниеге келуінен бастап қаланды. Компьютерлердің алдыңғы буындары шамдық есептеуіш машиналар болатын, олардың орнын транзисторлы электронды есептеуіш машиналар (ЭЕМ), содан кейін — интегралды сызбалар пайдаланылатын электронды есептеуіш машиналар және ең ақырында, қазіргі таңда аса үлкен интеграциялық деңгейлі сызбалар пайдаланылатын ЭЕМ басты.
Негізгі принциптері: Өзінің алдына қойылған тапсырманы орындау үшін компьютер механикалық бөліктердің орын ауыстырылуын, электрондардың, фотондардың, кванттық бөлшектердің ағынын немесе басқа да жақсы зерттелген физикалық құбылыс әсерлерін қолданады. Көбімізге компьютерлердің ең көп таралған түрі — дербес компьютер жақсы таныс.
Компьютер архитектурасы алға қойылған мәселені, зерттеліп отырған физикалық құбылысты максималды айқын көрсетіп, модельдеуге мүмкіндік береді. Мысалы, электрондық ағындар бөгеттер салу кезіндегі су ағынының үлгісі ретінде қолданылуы мүмкін. Осылай құрастырылған аналогтық компьютерлер XX ғасырдың 60-жылдары көп болғанымен, қазір сирек кездеседі.
Қазіргі заманғы компьютерлердің басым бөлігінде алға қойылған мәселе әуелі математикалық терминдерде сипатталады, бұл кезде барлық қажетті ақпарат екілік жүйеде (бір және ноль ретінде) көрсетіледі, содан кейін оны өңдеу үшін қарапайым логика алгебрасы қолданылады. Іс жүзінде барлық математикалық есептерді бульдік операциялар жиынына айналдыруға болатындықтан, жылдам жұмыс жасайтын электронды компьютерді математикалық есептердің, сонымен қатар, ақпаратты басқару есептерінің көпшілігін шешу үшін қолдануға болады.
Бірақ, компьютерлер кез келген математикалық есепті шеше алмайды. Компьютер шеше алмайтын есептерді ағылшын математигі Алан Тьюринг сипаттаған болатын.
Орындалған есеп нәтижесі пайдаланушыға әр түрлі енгізу-шығару құрылғыларының көмегімен көрсетіледі, мысалы, лампалық индикаторлар, мониторлар, принтерлер және т.б.
Компьютер — жай ғана машина, ол өзі көрсетіп тұрған сөздерді түсінбейді және өз бетінше ойламайды. Компьютер тек қана бағдарламада көрсетілген сызықтар мен түстерді енгізу-шығару құрылғыларының көмегімен механикалық түрде көрсетеді. Адам миы экрандағы көріністі қабылдап, оған белгілі бір мән береді.
Дербес компьютер (қысқаша ДК) — компьютердің қазіргі уақытта ең кең тараған түрі болып табылады. Дербес компьютер бір мезгілде бір адамның пайдалануына арналған. Дербес компьютерлердің негізгі екі санаты бар: стационарлық және тасымалы компьютерлер. Стационарлық компьютерлер үстел басында отырып жұмыс істеуге арналған. Тасымалы компьютерлерге қолкомпьютерлер, қалта компьютерлері және планшетті ДК жатады.

1. Компьютердің шығу тарихы

Қазіргі электронды есептеуіш машиналардың арғы тегі — есепшот. Тарихи деректерге сүйенетін болсақ, есепшоттың жасы 2000-5000 жылдар шамасында, ал пайда болған жері не Қытай, не Египет. Есепшотты гректер мен Батыс-Еуропалықтар абак деп, қытайлықтар суан-пан, жапондықтар серобян деп атады. Осы қарапайым құралмен есептеулер оның шұңғыл тақтада орналасқан тастарын жылжыту арқылы жүргізілген. Есепшоттағы тастар піл сүйегінен, шынылардан, қола мен басқа металлдардан жасалған. Есепшоттың жетілдірілген түрі кейбір жерлерде осы күнге дейін қолданылып келеді. Кейін келе XVII ғ басында шотландиялық математик Джон Непер логарифм түсінігін енгізіп, халыққа логарифм кестесін жария қылады. Осы бағыттағы зерттеу жұмыстарын Д.Робертсон да жүргізген. Ол Исаак Ньютонның еңбектеріне негізделе отырып, 1761 жылы жүгіртпесі бар навигациялық есептеулерді жүргізетін логарифмдық сызғыш жасаған болатын. Логарифмдік сызғыш инженерлердің басты есептеуіш құралы болды. Кейін оларды электронды есептеуіш машиналары ығыстырды. Он тоғызға енді толған француз математигі Блез Паскаль жетектер мен дөңгелектерден тұратын механикалық есептеу құрылғысын құрастырды. Бұл құрылғының көмегімен көпорынды сандарды қосу мүмкін болды.
1694 жылы атақты неміс математигі Лейбниц Паскальдың идеясын дамытып, өзінің механикалық есептеу машинасын — арифмометрді құрастырды. Дөңгелектің орнына мұнда цифрлар жазылған цилиндр қолданылды. Бұл құрал күрделі қосу мен алу есептеулерін жүргізумен қатар, сандарды бөлу, көбейту, тіпті квадрат түбірін табу амалдарын да орындайтын болды. Кейін арифмометр бірнеше рет жетілдірілді. Бұл бағытта орыс өнертапқыштары П.Л.Чебышев пен В.Т.Однер көп еңбек етті. Арифмометр қазіргі қолданыста жүрген калькуляторлардың негізін салды. Арифмометр мен қарапайым калькулятор есептеу жұмыстарын механикаландыру құралдарының қызметін атқарады, бұларда есептеуде адамның өзі әрекеттер тізбегін анықтап басқарады. Паскальдың идеясын дамытып, өзінің механикалық есептеуіш машинасын — арифмометрді Лейбниц 1694 жылы құрастырды. Лейбництің машинасы қосу, алу, көбейту, бөлу, тіпті квадрат түбірді табу амалдарын орындай алатын. Кейін осы құрылғыны жетілдіру мақсатымен орыс ғалымдары Чебышев пен Однер ғылыми-зерттеу жұмыстарын жүргізіп, аянбай еңбек еткен. Солардың арқасында қазір біз калькуляторды қолданып келеміз.
Адамзат қарапайым есептеу құралдарын қолдануды мыңдаған жылдар бұрын бастады. Есептеудің ең көп тараған түрі — айырбас саудасында қолданылатын тауарлардың санын анықтау болатын. Ең қарапайым шешім ретінде айырбасталатын тауардың салмақ эквивалентін пайдалануды айтуға болады, себебі бұл жағдайда, тауардың құрамындағы заттардың санын есептеу қажет болмайтын. Бұл мақсаттарда қарапайым балансирлік шеккілер қолданылатын, олар массаны анықтауға арналған алғашқы құрылғы болды.
Эквиваленттілік принципі «абак» деп аталатын құралда да пайдаланылды. Заттарды санау үшін, бұл құралдағы сүйектерді қозғау қажет болатын.
Тісті сақиналарды ойлап табуға байланысты, есептеулерді орындауға арналған құрылғылар күрделене түсті. XX ғасырдың басында табылған антикитерлік механизм (б.з.д. І ғасырда батып кеткен антикалық кемеден табылған) ғаламшарлардың қозғалысының үлгісін көрсете алатын еді. Болжам бойынша, бұл құралды діни мақсаттарда күнтізбелік есептеулер жүргізу, күн және ай тұтылуын болжау, егін егу және жинау уақыттарын анықтау үшін қолданған. Есептеулер жүргізу үшін 30-дан астам қола сақиналар және бірнеше циферблаттар қолданылды. Ай фазаларын есептеу үшін, диффернциалдық тасымал пайдаланылды (ғалымдар бұл тәсілді ХVI ғасырда ойлап табылған деген болатын). Антика мәдениеті құлдыраған соң, бұндай құралдар жойылып кетті. Күрделілігі осы шамалас механизмдерді құру үшін, адамзатқа бір жарым мыңжыл қажет болды.
1623 жылы Вильгельм Шикард «Есептеуіш сағаттар» — төрт арифметикалық амалды орындай алатын механикалық калькуляторды ойлап тапты. Құрылғының бұлай аталу себебі, сағаттардағы сияқты, бұл құралда да тісті сақиналар мен жұлдызшалар қолданылды. Бұл құрылғыны іс жүзінде алғаш рет Шикардтың досы, философ және астроном Иоганн Кеплер пайдаланды.
Бұдан соң Блез Паскаль («Паскалина», 1642 ж.) және Готфрид Вильгельм Лейбниц өз машиналарын жасап шығарды. 1820 жылы Charles Xavier Thomas төрт арифметикалық амалды орындай алатын механикалық калькуляторларды (Томас арифмометрі деп аталатын құрал Лейбниц жұмыстарына негізделген) жасап, саудаға шығарды. Ондық сандарды есептеуге арналған механикалық калькуляторлар 1970-жылдарға дейін қолданылды.
Сонымен қатар, Лейбниц қазіргі заманғы компьютерлердің негізі болып табылатын екілік санақ жүйесін де сипаттады. Бірақ, 1940-жылдарға дейінгі шыққан машиналардың басым бөлігі (Чарльз Бэббидждің машинасы және ЭНИАК) ондық жүйені қолданған болатын.
Сандарды көбейту және бөлу амалдарын осы сандардың логарифмдерін қосу және азайту арқылы орындауға болады (Джон Непер). Нақты сандарды сызғыштағы ұзындық интервалдары көмегімен көрсетуге болады, бұл жаңалық логарифмдік сызғыштарды ойлап табуға негіз болды, бұл құрал көмегімен көбейту және бөлу амалдарын оңай орындауға болатын еді. Логарифмдік сызғыштар қалта калькуляторлары пайда болғанға дейін қолданылды. Айға адам жіберген «Аполлон» бағдарламасының инженерлері өз есептеулерінде логарифмдік сызғыштарды пайдаланған болатын.
«Әмбебап компьютердің» негізгі ерекшелігі — бағдарламалау мүмкіндігі, яғни компьютер жұмысын өзгерту үшін тек оған енгізілетін бұйрықтар тізбегін өзгерту ғана қажет.
1835 жылы Чарльз Бэббидж өзінің аналитикалық машинасын жарыққа шығарды. Бұл машина — жалпы мақсаттағы компьютер болып саналады, енгізілетін мәліметтер және бағдарламалар үшін перфокарталар қолданылды, ал энергия көзі ретінде бу қозғалтқышы пайдаланылды. Математикалық амалдар үшін тісті сақиналар қолданылды.
Бастапқыда, Бэббидждің идеясы бойынша, жоғары дәлдікпен логарифмдік кестелерді басып шығаратын машина құру қажет болатын. Содан соң ғана, перфокарталарды қолдану арқылы, бұл идея «аналитикалық машинаға» дейін дамытылды.
Жоспарлар анықталып, жобаны жүзеге асыру мүмкін екендігіне көз жеткізілгенімен, машинаны құру кезінде белгілі бір қиындықтар болды. Бэббидж өзінің идеяларымен келіспеген әрбір адаммен дискуссияға түсіп отыратын. Машинаның барлық бөліктері қолмен жасалу керек болды. Мыңдаған детальдардан тұратын машина үшін, әрбір детальда кеткен қатенің құны қымбат болатын, сондықтан, детальдарды жасау кезінде аса жоғары дәлдік қажет болды. Нәтижесінде, жобаның авторы мен детальдарды жасайтын маман арасындағы келіспеушілікке, және мемлекеттік қаржыландырудың жетіспеушілігіне байланысты, жоба аяқталмай қалды.
Атақты ақын лорд Байронның қызы Ада Лавлейс 1843 жылы итальян математигі және инженері Луиджи Федерико Менабреаның 1842 жылы жазылған «Notions sur la machine analytique de Charles Babbage» («Elements of Charles Babbage’s Analytical Machine») еңбегін ағылшыншаға аударып, өз түсініктемелерімен толтырды. Ада Лавлейстің аты Бэббидждің атымен қатар аталады.
«Айырмалық машинаның» 2-нұсқасының қалпына келтірілген нұсқасы 1991 жылдан бері Лондондық ғылым мұражайында сақталуда. Бұл машина Бэббидж көрсеткен жоба бойынша жұмыс жасайды, сондықтан Бэббидждің теориясы дұрыс болғандығына көз жеткіземіз. Қажетті бөліктерді құру үшін, мұражай сол уақыттағы деталь жасаушы маманның мүмкіндігімен шектелген машинаны қолданды. Кейбіреулердің айтуы бойынша, сол уақыттағы технология қажетті дәлдіктегі детальдарды құруға мүмкіндік бермеген, бірақ бұл болжам расталмады. Сондықтан Бэббидждің машина жасау кезіндегі сәтсіздікке ұшырауының негізгі себебі ретінде саяси және қаржылық қиындықтар аталады.
Бэббидждің ізі бойынша, оның жұмыстары туралы білмесе де, дублиндік бухгалтер Перси Ладгейт жұмыс жасады. Ол 1909 жылы өзі жасап шығарған бағдарламаланатын механикалық компьютерді жасап шығарды.
1900-жылдары механикалық калькуляторлар, кассалық аппараттар және есептеуіш машиналар электр қозғалтқыштарын қолдана отырып жасалған болатын. Бұл құрылғыларда тісті сақинаның күйі айнымалыны сипаттайтын еді. 1930-жылдардан бастап, Friden, Marchant және Monro сияқты компаниялар арифметикалық төрт амалды орындай алатын механикалық стол калькуляторларын жасап шығара бастады. «Компьютер» («есептеуіш») сөзі қызметке байланысты айтылды (математикалық есептеулерді орындау үшін калькуляторларды қолданатын адамдарды солай атаған). Манхэттендік жоба барысында болашақ Нобель сыйлығының лауреаты Ричард Фейнман әскери мақсаттарға қажет дифференциалдық есептерді шешетін математик-әйелдерді басқарған болатын. Атақта Станислав Мартин Улам соғыс аяқталған соң, сутегі бомбасының жобасына қажетті есептерді шығарумен айналысты.

1.1 Компьютер атауы және этимологиясы

Компьютер атауы — есептеу желісінде компьютерді (есептеу машинасын) шатастырмай табуға мүмкіндік беретін, ұзындығы 15 латын символынан аспайтын бірегей (өте сирек кездесетін) атау. Ол басқа есептеу машинасының немесе есептеу машиналары бірлестігінің атауларымен дөп келмеуі керек және оның құрамында бос орын болмауы тиісті.
Компьютер сөзі ағылшын тілінің ағылш. to compute, ағылш. computer сөздерінен шыққан. Бұл сөздер есептеу, есептегіш мағынасында аударылады (ағылшын сөзі, өз кезегінде, латын тілінің лат. computo — есептеймін сөзінен шыққан). Алғашында ағылшын тілінде бұл сөз механикалық құрылғыларды қолданбай немесе қолдана отырып, арифметикалық есептеулер жүргізетін адамға қатысты айтылған. Содан кейін бұл сөз машиналарға қатысты айтылатын болды, бірақ, қазіргі заманғы компьютерлер математикамен тікелей байланысты емес мәселелермен де айналысады.
Компьютер сөзінің анықтамасы алғаш рет 1897 жылы ағылшындық Оксфорд сөздігінде пайда болған болатын. Бұл сөздікте компьютер механикалық есептеуіш құрылғы ретінде көрсетілген. 1946 жылы бұл сөздікте цифрлық компьютер, аналогтық есептеуіш машинасы және электронды компьютер түсініктерінің мағынасы ажыратылып көрсетілдді.

1.2 ЭЕМ буындары

Компьютер буындары (поколения ЭВМ) — сәулеті мен элементтік негізінің түрлері бойынша біріктірілген, тарихи қалыптасқан компьютер топтары. Олар бір-бірінен элементтік негізі, құрылмалы-технологиялық орындалуы, логикалық ұйымдастырылуы, техникалық сипаттамалары, программалық … жалғасы