Von Neumann ilkeleri nelerdir? John von Neumann'ın ilkeleri. bilgisayar nesilleri Modern bilgisayarların sınıflandırılması

Von Neumann Prensipleri (Von Neumann Mimarisi)

Bilgisayar Mimarisi

1946'da D. von Neumann, G. Goldstein ve A. Berks ortak makalelerinde bilgisayarların yapımı ve işleyişine ilişkin yeni ilkeleri özetlediler. Daha sonra bu prensiplere dayanarak ilk iki nesil bilgisayarlar üretildi. Daha sonraki nesillerde bazı değişiklikler oldu, ancak Neumann'ın ilkeleri bugün hala geçerli.

Aslında Neumann, diğer birçok bilim insanının bilimsel gelişmelerini ve keşiflerini özetlemeyi ve bunlara dayanarak temelde yeni bir şey formüle etmeyi başardı.

Von Neumann'ın ilkeleri

Bilgisayarlarda ikili sayı sisteminin kullanımı. Ondalık sayı sistemine göre avantajı, cihazların oldukça basit hale getirilebilmesi ve ikili sayı sistemindeki aritmetik ve mantıksal işlemlerin de oldukça basit bir şekilde gerçekleştirilebilmesidir.

Bilgisayar yazılımı kontrolü. Bilgisayarın çalışması bir dizi komuttan oluşan bir program tarafından kontrol edilir. Komutlar birbiri ardına sırayla yürütülür. Saklanmış bir programa sahip bir makinenin yaratılması, bugün programlama dediğimiz şeyin başlangıcıydı.

Bilgisayar belleği yalnızca verileri depolamak için değil aynı zamanda programları da depolamak için kullanılır.. Bu durumda hem program komutları hem de veriler ikili sayı sisteminde kodlanır; kayıt yöntemleri aynıdır. Bu nedenle, belirli durumlarda veriler üzerinde gerçekleştirdiğiniz eylemlerin aynısını komutlar üzerinde de gerçekleştirebilirsiniz.

Bilgisayar hafıza hücrelerinin sıralı olarak numaralandırılmış adresleri vardır.. İstediğiniz zaman herhangi bir hafıza hücresine adresinden ulaşabilirsiniz. Bu prensip programlamada değişkenlerin kullanılması olasılığının önünü açtı.

Programın yürütülmesi sırasında koşullu atlama olasılığı. Komutların sırayla yürütülmesine rağmen programlar, kodun herhangi bir bölümüne atlama yeteneğini uygulayabilir.

Bu ilkelerin en önemli sonucu, programın artık makinenin (örneğin hesap makinesi gibi) kalıcı bir parçası olmamasıdır. Programı kolayca değiştirmek mümkün hale geldi. Ancak ekipman elbette değişmeden kalıyor ve çok basit.

Karşılaştırıldığında, ENIAC bilgisayarının programı (depolanmış bir programı olmayan) paneldeki özel atlama telleri ile belirlendi. Makineyi yeniden programlamak bir günden fazla sürebilir (atlatma tellerini farklı şekilde ayarlayın). Modern bilgisayarlara yönelik programların yazılması yıllar sürse de, sabit diske birkaç dakikalık kurulumdan sonra milyonlarca bilgisayarda çalışırlar.

Von Neumann makinesi nasıl çalışır?

Bir von Neumann makinesi bir depolama aygıtından (bellek) - bir bellek, bir aritmetik-mantıksal birim - ALU, bir kontrol aygıtı - CU'nun yanı sıra giriş ve çıkış aygıtlarından oluşur.

Programlar ve veriler, giriş cihazından bir aritmetik mantık ünitesi aracılığıyla belleğe girilir. Tüm program komutları bitişik bellek hücrelerine yazılır ve işlenecek veriler isteğe bağlı hücrelerde bulunabilir. Herhangi bir program için son komut kapatma komutu olmalıdır.

Komut, hangi işlemin gerçekleştirilmesi gerektiğine dair bir göstergeden (belirli bir donanımdaki olası işlemlerden) ve belirtilen işlemin gerçekleştirilmesi gereken verilerin depolandığı bellek hücrelerinin adreslerinin yanı sıra hücrenin adresinden oluşur. sonucun yazılması gereken yer (belleğe kaydedilmesi gerekiyorsa).

Aritmetik mantık ünitesi, belirtilen veriler üzerinde talimatlarla belirtilen işlemleri gerçekleştirir.

Aritmetik mantık ünitesinden sonuçlar belleğe veya bir çıkış cihazına gönderilir. Bellek ile çıktı aygıtı arasındaki temel fark, bellekte verilerin bilgisayar tarafından işlenmeye uygun bir biçimde saklanması ve çıktı aygıtlarına (yazıcı, monitör vb.) uygun bir şekilde gönderilmesidir. bir kişi için.

Kontrol ünitesi bilgisayarın tüm parçalarını kontrol eder. Kontrol cihazından diğer cihazlar “ne yapılması gerektiği” sinyallerini alır ve diğer cihazlardan kontrol ünitesi durumları hakkında bilgi alır.

Kontrol cihazı “program sayacı” adı verilen özel bir kayıt (hücre) içerir. Program ve veriler hafızaya yüklendikten sonra programın ilk komutunun adresi program sayacına yazılır. Kontrol ünitesi, adresi program sayacında bulunan hafıza hücresinin içeriğini hafızadan okur ve onu özel bir cihaza - “Komut Kaydına” yerleştirir. Kontrol ünitesi, komutun işleyişini belirler, adresleri komutta belirtilen verileri hafızaya “işaretler” ve komutun yürütülmesini kontrol eder. İşlem ALU veya bilgisayar donanımı tarafından gerçekleştirilir.

Herhangi bir komutun yürütülmesi sonucunda program sayacı bir değişir ve dolayısıyla programın bir sonraki komutunu işaret eder. Geçerli olanın yanında olmayan, ancak verilen komuttan belirli sayıda adresle ayrılan bir komutun yürütülmesi gerektiğinde, özel bir atlama komutu, kontrolün aktarılması gereken hücrenin adresini içerir. .

Von Neumann'ın ilkeleri kaynak metni düzenle]

Bellek homojenliği ilkesi

Komutlar ve veriler aynı bellekte saklanır ve bellekte harici olarak ayırt edilemez. Yalnızca kullanım yöntemiyle tanınabilirler; yani bir bellek hücresindeki aynı değer, yalnızca erişim şekline bağlı olarak veri, komut ve adres olarak kullanılabilir. Bu, sayılarla olduğu gibi komutlar üzerinde de aynı işlemleri gerçekleştirmenize olanak tanır ve buna göre bir dizi olasılığın önünü açar. Böylece komutun adres kısmını döngüsel olarak değiştirerek veri dizisinin ardışık elemanlarına erişmek mümkün olur. Bu tekniğe komut modifikasyonu denir ve modern programlama açısından önerilmez. Daha kullanışlı olanı, bir programdan talimatların başka bir programın yürütülmesi sonucunda elde edilebildiği homojenlik ilkesinin bir başka sonucudur. Çevirinin temelinde bu olasılık yatmaktadır; program metninin üst düzey bir dilden belirli bir bilgisayarın diline çevrilmesi.

Hedefleme ilkesi

Yapısal olarak ana bellek, numaralandırılmış hücrelerden oluşur ve herhangi bir hücre, işlemcinin kullanımına her zaman açıktır. Komutların ve verilerin ikili kodları, kelime adı verilen ve bellek hücrelerinde saklanan bilgi birimlerine bölünür ve bunlara erişmek için karşılık gelen hücrelerin numaraları - adresler kullanılır.

Program kontrol prensibi

Algoritmanın problemi çözmek için sağladığı tüm hesaplamalar, bir dizi kontrol kelimesi - komuttan oluşan bir program biçiminde sunulmalıdır. Her komut, bilgisayar tarafından uygulanan bir dizi işlemden bazı işlemleri belirler. Program komutları bilgisayarın sıralı bellek hücrelerinde saklanır ve doğal bir sırayla, yani programdaki konumlarına göre yürütülür. Gerekirse özel komutlar kullanılarak bu sıra değiştirilebilir. Program komutlarının yürütme sırasını değiştirme kararı, önceki hesaplamaların sonuçlarının analizine dayanarak veya koşulsuz olarak verilir.

İkili kodlama ilkesi

Bu prensibe göre, hem veri hem de komutlar olmak üzere tüm bilgiler, 0 ve 1 ikili rakamlarıyla kodlanır. Her bilgi türü, ikili bir diziyle temsil edilir ve kendi formatına sahiptir. Belirli bir anlamı olan bir formattaki bit dizisine alan adı verilir. Sayısal bilgilerde genellikle bir işaret alanı ve bir de anlamlı rakam alanı bulunur. Komut formatında iki alan ayırt edilebilir: işlem kodu alanı ve adresler alanı.

Öneminin abartılması zor olan gerçekten devrim niteliğindeki bir başka fikir de Neumann'ın önerdiği "depolanmış program" ilkesidir. Başlangıçta program, özel bir yama paneline atlama telleri takılarak ayarlandı. Bu çok emek yoğun bir görevdi: örneğin, ENIAC makinesinin programını değiştirmek birkaç gün sürdü (hesaplamanın kendisi birkaç dakikadan fazla dayanamadı - lambalar arızalandı). Neumann, bir programın işlediği sayılarla aynı hafızada bir dizi sıfır ve bir olarak da saklanabileceğini fark eden ilk kişiydi. Program ile veriler arasında temel bir farkın bulunmaması, bilgisayarın hesaplama sonuçlarına göre kendine bir program oluşturmasını mümkün kıldı.

Von Neumann yalnızca bir bilgisayarın mantıksal yapısının temel ilkelerini ortaya koymakla kalmadı, aynı zamanda bilgisayarın ilk iki nesli boyunca yeniden üretilen yapısını da önerdi. Neumann'a göre ana bloklar, bir kontrol birimi (CU) ve bir aritmetik-mantıksal birim (ALU) (genellikle merkezi bir işlemcide birleştirilir), bellek, harici bellek, giriş ve çıkış aygıtlarından oluşur. Böyle bir bilgisayarın tasarım şeması Şekil 2'de gösterilmektedir. 1. Harici belleğin, verilerin bir bilgisayar için uygun, ancak bir kişi tarafından doğrudan algılanamayacak bir biçimde girilmesi nedeniyle giriş ve çıkış cihazlarından farklı olduğuna dikkat edilmelidir. Dolayısıyla, manyetik disk sürücüsü harici belleği ifade eder ve klavye bir giriş aygıtıdır, görüntüleme ve yazdırma ise çıkış aygıtlarıdır.

Pirinç. 1. Von Neumann ilkelerine dayalı bilgisayar mimarisi. Oklu düz çizgiler bilgi akış yönünü belirtir, noktalı çizgiler işlemciden diğer bilgisayar düğümlerine giden kontrol sinyallerini gösterir

Modern bilgisayarlardaki kontrol cihazı ve aritmetik-mantıksal birim tek bir ünitede birleştirilmiştir - bellekten ve harici cihazlardan gelen bilgilerin dönüştürücüsü olan işlemci (bu, bellekten talimatların alınmasını, kodlamayı ve kod çözmeyi, aritmetik dahil çeşitli işlemleri gerçekleştirmeyi içerir) , işlemler, bilgisayar düğümlerinin çalışmasının koordinasyonu). İşlemcinin işlevleri aşağıda daha ayrıntılı olarak ele alınacaktır.

Bellek (bellek), bilgileri (verileri) ve programları saklar. Modern bilgisayarlardaki depolama aygıtı "çok katmanlıdır" ve belirli bir zamanda bilgisayarın doğrudan çalıştığı bilgileri (yürütülebilir program, bunun için gerekli verilerin bir kısmı, bazıları) depolayan rastgele erişim belleğini (RAM) içerir. kontrol programları) ve harici depolama aygıtları (ESD). ) RAM'den çok daha büyük kapasite. ancak önemli ölçüde daha yavaş erişimle (ve saklanan 1 bayt bilgi başına maliyet önemli ölçüde daha düşük). Bellek aygıtlarının sınıflandırılması RAM ve VRAM ile bitmez - belirli işlevler hem SRAM (süper rastgele erişim belleği), ROM (salt okunur bellek) hem de bilgisayar belleğinin diğer alt türleri tarafından gerçekleştirilir.

Açıklanan şemaya göre oluşturulmuş bir bilgisayarda talimatlar sırayla bellekten okunur ve yürütülür. Bir sonraki hafıza hücresinin numarası (adresi). bir sonraki program komutunun çıkarılacağı özel bir cihazla - kontrol ünitesindeki bir komut sayacıyla gösterilir. Onun varlığı da söz konusu mimarinin karakteristik özelliklerinden biridir.

Von Neumann tarafından geliştirilen bilgi işlem cihazlarının mimarisinin temelleri o kadar temel çıktı ki literatürde “von Neumann mimarisi” adını aldılar. Günümüzde bilgisayarların büyük çoğunluğu von Neumann makineleridir. Bunun tek istisnası, program sayacının bulunmadığı, klasik değişken kavramının uygulanmadığı ve klasik modelden başka önemli temel farklılıkların bulunduğu paralel hesaplamaya yönelik belirli sistem türleridir (örnekler akış ve indirgeme bilgisayarlarını içerir).

Görünüşe göre, bilgi işlemenin hesaplamalara değil mantıksal sonuçlara dayandığı beşinci nesil makineler fikrinin gelişmesi sonucunda von Neumann mimarisinden önemli bir sapma meydana gelecektir.

.

Dört temel aritmetik işlemini gerçekleştirebilen ilk toplama makinesi, ünlü Fransız bilim adamı ve filozof Blaise Pascal'ın toplama makinesiydi. İçindeki ana unsur, icadı bilgisayar teknolojisi tarihinde önemli bir olay haline gelen dişli çarktı. Bilgisayar teknolojisi alanındaki evrimin düzensiz, spazmodik olduğunu belirtmek isterim: güç birikimi dönemlerinin yerini kalkınmadaki atılımlar alır, ardından elde edilen sonuçların pratikte ve yerinde kullanıldığı bir istikrar dönemi başlar. Aynı zamanda bir sonraki ileri sıçrama için bilgi ve güç birikir. Her devrimden sonra evrim süreci yeni, daha yüksek bir düzeye ulaşır.

1671'de Alman filozof ve matematikçi Gustav Leibniz, özel tasarımlı bir dişli çarkı (Leibniz dişli çarkı) temel alan bir toplama makinesi de yarattı. Leibniz'in toplama makinesi, seleflerinin toplama makineleri gibi dört temel aritmetik işlemi gerçekleştiriyordu. Bu dönem sona erdi ve insanlık neredeyse bir buçuk yüzyıl boyunca bilgisayar teknolojisinin bir sonraki evrimi için güç ve bilgi biriktirdi. 18. ve 19. yüzyıllar matematik ve astronomi başta olmak üzere çeşitli bilim dallarının hızla geliştiği bir dönem olmuştur. Çoğunlukla zaman alıcı ve emek yoğun hesaplamalar gerektiren görevleri içeriyordu.

Bilgisayar tarihindeki bir diğer ünlü kişi ise İngiliz matematikçi Charles Babbage'dir. 1823'te Babbage polinomları hesaplamak için bir makine üzerinde çalışmaya başladı, ancak daha da ilginci, bu makinenin doğrudan hesaplamalar üretmenin yanı sıra sonuç üretmesi de gerekiyordu - bunları fotoğrafik baskı için negatif bir plakaya basmak. Makinenin bir buhar motoruyla çalıştırılması planlandı. Teknik zorluklar nedeniyle Babbage projesini tamamlayamadı. Burada ilk defa, hesaplama sonuçlarının çıktısını almak için bazı harici (çevresel) aygıtların kullanılması fikri ortaya çıktı. Başka bir bilim adamı olan Scheutz'un yine de Babbage tarafından 1853'te tasarlanan makineyi hayata geçirdiğine dikkat edin (planlanandan daha küçük olduğu ortaya çıktı). Babbage muhtemelen yeni fikirleri maddi bir şeye dönüştürmekten çok, yaratıcı bir şekilde arama sürecini seviyordu. 1834 yılında “Analitik” adını verdiği başka bir makinenin çalışma prensiplerini ana hatlarıyla açıkladı. Teknik zorluklar onu yine fikirlerini tam olarak hayata geçirmekten alıkoydu. Babbage, makineyi ancak deney aşamasına getirebildi. Ancak bilimsel ve teknolojik ilerlemenin motoru fikirdir. Charles Babbage'ın bir sonraki makinesi aşağıdaki fikirlerin vücut bulmuş haliydi:

Üretim süreci yönetimi. Makine, özel bir kağıt bant üzerindeki deliklerin kombinasyonuna bağlı olarak oluşturulan kumaşın desenini değiştirerek tezgahın çalışmasını kontrol ediyordu. Bu bant, hepimizin delikli kartlar ve delikli bantlar olarak tanıdığı bilgi taşıyıcılarının öncüsü oldu.

Programlanabilirlik. Makine ayrıca delikli özel bir kağıt bantla da kontrol ediliyordu. Üzerindeki deliklerin sırası, komutları ve bu komutların işleyeceği verileri belirliyordu. Makinenin bir aritmetik cihazı ve hafızası vardı. Makinenin komutları, bazı ara sonuçlara bağlı olarak hesaplamaların gidişatını değiştiren koşullu bir atlama komutunu bile içeriyordu.

Dünyanın ilk programcısı sayılan Kontes Ada Augusta Lovelace bu makinenin geliştirilmesinde görev aldı.

Charles Babbage'ın fikirleri diğer bilim adamları tarafından geliştirildi ve kullanıldı. Böylece, 1890'da, 20. yüzyılın başında, Amerikalı Herman Hollerith, veri tablolarıyla çalışan bir makine geliştirdi (ilk Excel?). Makine delikli kartlar üzerindeki bir programla kontrol ediliyordu. 1890 ABD Nüfus Sayımında kullanılmıştır. 1896'da Hollerith, IBM Corporation'ın öncüsü olan şirketi kurdu. Babbage'nin ölümüyle birlikte, bilgisayar teknolojisinin 20. yüzyılın 30'lu yıllarına kadar olan evriminde bir kırılma daha yaşandı. Daha sonra insanlığın tüm gelişimi bilgisayarlar olmadan düşünülemez hale geldi.

1938'de geliştirmenin merkezi kısa süreliğine Amerika'dan Almanya'ya kaydı; burada Konrad Zuse, öncüllerinin aksine ondalık sayılarla değil ikili sayılarla çalışan bir makine yarattı. Bu makine de hala mekanikti ancak şüphesiz avantajı, verileri ikili kodda işleme fikrini hayata geçirmesiydi. Çalışmalarına devam eden Zuse, 1941'de aritmetik cihazı bir röleye dayanan elektromekanik bir makine yarattı. Makine kayan nokta işlemlerini gerçekleştirebilir.

Bu dönemde yurtdışında, Amerika'da da benzer elektromekanik makinelerin yaratılması için çalışmalar sürüyordu. 1944'te Howard Aiken Mark-1 adında bir makine tasarladı. Zuse'nin makinesi gibi o da bir röle üzerinde çalışıyordu. Ancak bu makine açıkça Babbage'nin çalışmalarının etkisi altında yaratıldığı için ondalık formdaki verilerle çalışıyordu.

Doğal olarak mekanik parçaların oranının yüksek olması nedeniyle bu makineler başarısızlığa mahkum edildi.

Dört nesil bilgisayar

20. yüzyılın otuzlu yıllarının sonuna gelindiğinde karmaşık bilgi işlem süreçlerinin otomasyonuna duyulan ihtiyaç büyük ölçüde arttı. Bu, uçak üretimi, nükleer fizik ve diğerleri gibi endüstrilerin hızlı gelişimi ile kolaylaştırılmıştır. 1945'ten günümüze kadar bilgisayar teknolojisinin gelişimi 4 kuşaktan geçti:

Birinci nesil

İlk nesil (1945-1954) - vakum tüplü bilgisayarlar. Bunlar tarih öncesi zamanlar, bilgisayar teknolojisinin ortaya çıktığı dönem. İlk nesil makinelerin çoğu deneysel cihazlardı ve belirli teorik ilkeleri test etmek için yapılmıştı. Çoğu zaman kendileri için ayrı binalara ihtiyaç duyan bu bilgisayar dinozorlarının ağırlığı ve boyutları uzun zamandır bir efsane haline geldi.

1943'ten itibaren ABD'de Howard Aitken, J. Mauchly ve P. Eckert liderliğindeki bir grup uzman, elektromanyetik röleler yerine vakum tüplerine dayalı bir bilgisayar tasarlamaya başladı. Bu makineye ENIAC (Elektronik Sayısal Entegratör ve Bilgisayar) adı verildi ve Mark-1'den bin kat daha hızlı çalışıyordu. ENIAC, 18 bin adet vakum tüpü içeriyordu, 9x15 metrelik bir alanı kaplıyordu, 30 ton ağırlığındaydı ve 150 kilowatt güç tüketiyordu. ENIAC'ın da önemli bir dezavantajı vardı - bir yama paneli kullanılarak kontrol ediliyordu, hafızası yoktu ve bir programı ayarlamak için kabloları doğru şekilde bağlamak birkaç saat, hatta günler sürüyordu. Tüm eksikliklerin en kötüsü bilgisayarın korkunç derecede güvenilmezliğiydi, çünkü bir günlük operasyonda yaklaşık bir düzine vakum tüpü arızalanmayı başardı.

Program ayarlama sürecini basitleştirmek için Mauchly ve Eckert, bir programı belleğinde saklayabilen yeni bir makine tasarlamaya başladı. 1945 yılında bu makine hakkında bir rapor hazırlayan ünlü matematikçi John von Neumann çalışmaya dahil oldu. Bu raporda von Neumann, evrensel bilgi işlem cihazlarının işleyişinin genel ilkelerini açık ve basit bir şekilde formüle etti; bilgisayarlar. Bu, vakum tüpleri üzerine inşa edilen ilk çalışır durumdaki makineydi ve 15 Şubat 1946'da resmi olarak işletmeye alındı. Bu makineyi von Neumann'ın hazırladığı ve atom bombası projesiyle ilgili bazı problemleri çözmek için kullanmaya çalıştılar. Daha sonra 1955'e kadar faaliyet göstereceği Aberdeen Proving Ground'a nakledildi.

ENIAC, 1. nesil bilgisayarların ilk temsilcisi oldu. Herhangi bir sınıflandırma şarta bağlıdır, ancak çoğu uzman, nesillerin makinelerin oluşturulduğu temel temele göre ayırt edilmesi gerektiği konusunda hemfikirdir. Böylece ilk nesil tüp makineleri olarak karşımıza çıkıyor.

Birinci nesil teknolojinin geliştirilmesinde Amerikalı matematikçi von Neumann'ın muazzam rolünü belirtmek gerekir. ENIAC'ın güçlü ve zayıf yönlerini anlamak ve sonraki gelişmeler için önerilerde bulunmak gerekiyordu. Von Neumann ve meslektaşları G. Goldstein ve A. Burks'un (Haziran 1946) raporu, bilgisayarların yapısına ilişkin gereksinimleri açıkça formüle etti. Bu raporun hükümlerinin çoğuna Von Neumann ilkeleri adı verildi.

Yerli bilgisayarların ilk projeleri S.A. tarafından önerildi. Lebedev, B.I. 1948'de Rameyev 1949-51'de. S.A.'nın projesine göre. Lebedev, MESM (küçük elektronik hesaplama makinesi) inşa edildi. Makine modelinin ilk test lansmanı Kasım 1950'de gerçekleşti ve makine 1951'de işletmeye alındı. MESM, ikili sistemde, üç adresli komut sistemiyle çalışıyordu ve hesaplama programı, operasyonel tipte bir hafıza cihazında saklanıyordu. Lebedev'in paralel kelime işlemcili makinesi temelde yeni bir çözümdü. Dünyadaki ilk, Avrupa kıtasındaki ise kayıtlı programa sahip ilk bilgisayarlardan biriydi.

1. nesil bilgisayar aynı zamanda S.A. öncülüğünde geliştirilen BESM-1'i (büyük elektronik hesaplama makinesi) de içeriyor. Lebedeva 1952 yılında tamamlandı, 5 bin lamba içeriyordu, 10 saat hatasız çalıştı. Performans saniyede 10 bin işleme ulaştı (Ek 1).

Neredeyse aynı anda Strela bilgisayarı Yu.Ya'nın önderliğinde tasarlandı (Ek 2). Bazilevski, 1953'te. üretime alındı. Daha sonra, B.I.'nin öncülüğünde geliştirilen ve üretime alınan geniş bir Ural makinesi serisinin başlangıcını işaret eden Ural - 1 bilgisayarı ortaya çıktı (Ek 3). Rameeva. 1958'de Birinci nesil bilgisayar M-20 (saniyede 20 bin işlem hızına kadar) seri üretime alındı.

Birinci nesil bilgisayarların saniyede onbinlerce işlem hızı vardı. Dahili bellek olarak ferrit çekirdekler kullanıldı ve ALU'lar ve kontrol üniteleri elektronik tüpler üzerine inşa edildi. Bilgisayarın hızı daha yavaş bir bileşen olan dahili bellek tarafından belirleniyordu ve bu da genel etkiyi azaltıyordu.

İlk nesil bilgisayarlar aritmetik işlemleri gerçekleştirmeye yönelikti. Bunları analiz görevlerine uyarlamaya çalışırken etkisiz oldukları ortaya çıktı.

Henüz böyle bir programlama dili yoktu ve programcılar, algoritmalarını kodlamak için makine talimatlarını veya birleştiricileri kullandılar. Bu, programlama sürecini karmaşıklaştırdı ve geciktirdi.

50'li yılların sonunda, programlama araçları temel değişikliklerden geçiyordu: evrensel diller ve standart program kütüphaneleri kullanılarak programlamanın otomasyonuna geçiş yapıldı. Evrensel dillerin kullanılması çevirmenlerin ortaya çıkmasına neden olmuştur.

Programlar görev görev yürütüldü, yani. Operatörün görevin ilerleyişini izlemesi ve sona ulaşıldığında bir sonraki görevi başlatması gerekiyordu.

İkinci nesil

İkinci nesil bilgisayarlarda (1955-1964), vakum tüpleri yerine transistörler kullanılmış ve modern sabit sürücülerin uzak ataları olan manyetik çekirdekler ve manyetik tamburlar bellek cihazları olarak kullanılmaya başlanmıştır. Bütün bunlar, daha sonra ilk kez satışa sunulmaya başlanan bilgisayarların boyutunun ve maliyetinin önemli ölçüde azaltılmasını mümkün kıldı.

Ancak bu çağın ana başarıları program alanına aittir. Şimdi işletim sistemi olarak adlandırılan şey ilk kez ikinci nesil bilgisayarlarda ortaya çıktı. Aynı zamanda ilk yüksek seviyeli diller geliştirildi - Fortran, Algol, Cobol. Bu iki önemli gelişme, bilgisayar programlarının yazılmasını çok daha kolay ve hızlı hale getirdi; Programlama bir bilim olarak kalırken bir zanaatın özelliklerini de kazanır.

Buna bağlı olarak bilgisayar uygulamalarının kapsamı genişledi. Artık bilgisayar teknolojisine erişime güvenebilecek olanlar yalnızca bilim insanları değildi; Planlama ve yönetimde bilgisayarlar kullanıldı ve hatta bazı büyük firmalar, modayı yirmi yıl önceden tahmin ederek muhasebelerini bilgisayarlaştırdılar.

Yarı iletkenler ikinci neslin temel temeli haline geldi. Hiç şüphesiz transistörler 20. yüzyılın en etkileyici mucizelerinden biri olarak kabul edilebilir.

Transistörün keşfi için bir patent 1948'de Amerikalı D. Bardeen ve W. Brattain'e verildi ve sekiz yıl sonra onlar, teorisyen V. Shockley ile birlikte Nobel Ödülü sahibi oldular. İlk transistör elemanlarının anahtarlama hızlarının, güvenilirlik ve verimliliğin yanı sıra tüp elemanlarının anahtarlama hızlarından yüzlerce kat daha yüksek olduğu ortaya çıktı. İlk kez, ferrit çekirdekler ve ince manyetik filmler üzerindeki bellek yaygın olarak kullanılmaya başlandı ve endüktif elemanlar (parametreler) test edildi.

Kıtalararası bir rokete kurulum için ilk yerleşik bilgisayar olan Atlas, 1955 yılında Amerika Birleşik Devletleri'nde faaliyete geçti. Makine 20 bin transistör ve diyot kullanıyordu, 4 kilovat tüketiyordu.1961'de Barrow'un yer tabanlı esnek bilgisayarları Atlas roketlerinin uzay uçuşlarını kontrol ediyordu ve IBM makineleri astronot Gordon Cooper'ın uçuşunu kontrol ediyordu. Bilgisayar, 1964 yılında Ranger tipi insansız uzay aracının Ay'a ve Mariner uzay aracının Mars'a uçuşlarını kontrol ediyordu. Sovyet bilgisayarları da benzer işlevleri yerine getiriyordu.

1956'da IBM, hava yastığı üzerinde yüzen manyetik kafalar geliştirdi. Buluşları, bilgisayar teknolojisinin gelişmesinin sonraki onyıllarında önemi tam olarak anlaşılan yeni bir tür bellek - disk depolama cihazlarının yaratılmasını mümkün kıldı. İlk disk depolama aygıtları IBM-305 ve RAMAC makinelerinde ortaya çıktı (Ek 4). İkincisi, 12.000 rpm hızında dönen, manyetik olarak kaplanmış 50 metal diskten oluşan bir pakete sahipti. Diskin yüzeyi, her biri 10.000 karakter içeren, verileri kaydetmek için 100 parça içeriyordu.

İlk seri üretilen transistörlü ana çerçeve bilgisayarlar 1958'de ABD, Almanya ve Japonya'da eş zamanlı olarak piyasaya sürüldü.

İlk mini bilgisayarlar ortaya çıkıyor (örneğin, PDP-8 (Ek 5)).

Sovyetler Birliği'nde ilk lambasız makineler “Setun”, “Razdan” ve “Razdan-2” 1959-1961'de yaratıldı. 60'lı yıllarda Sovyet tasarımcıları, çoğu seri üretilmeye başlanan yaklaşık 30 transistörlü bilgisayar modeli geliştirdi. Bunlardan en güçlüsü Minsk-32 saniyede 65 bin operasyon gerçekleştirdi. Bütün araç aileleri ortaya çıktı: “Ural”, “Minsk”, BESM.

İkinci nesil bilgisayarlar arasında rekor sahibi, saniyede yaklaşık bir milyon işlem hızına sahip olan ve dünyadaki en üretken bilgisayarlardan biri olan BESM-6'dır (Ek 6). Bu bilgisayarın mimarisi ve birçok teknik çözümü o kadar ilerici ve zamanımızın ilerisindeydi ki, neredeyse günümüze kadar başarıyla kullanıldı.

Özellikle Akademisyen V.M. önderliğinde Ukrayna SSR Bilimler Akademisi Sibernetik Enstitüsü'nde mühendislik hesaplamalarının otomasyonu için. Glushkov, MIR (1966) ve MIR-2 (1969) bilgisayarlarını geliştirdi. MIR-2 makinesinin önemli bir özelliği, bilgilerin görsel kontrolü için bir televizyon ekranının ve verileri doğrudan ekran üzerinde düzeltmenin mümkün olduğu bir ışıklı kalemin kullanılmasıydı.

Yaklaşık 100 bin anahtarlama elemanı içeren bu tür sistemlerin inşası, lamba teknolojisine dayalı olarak kesinlikle imkansızdır. Böylece ikinci nesil, birincisinin derinliklerinde doğdu ve onun birçok özelliğini benimsedi. Ancak 60'lı yılların ortalarında transistör üretimi alanındaki patlama maksimuma ulaştı - pazar doygunluğu meydana geldi. Gerçek şu ki, elektronik ekipmanların montajı, mekanizasyon ve otomasyona pek uygun olmayan, çok emek yoğun ve yavaş bir süreçti. Dolayısıyla, devrelerin elemanları arasındaki geleneksel bağlantıları ortadan kaldırarak artan karmaşıklığa uyum sağlayacak yeni teknolojiye geçiş için koşullar olgunlaşmış durumda.

Üçüncü nesil

Son olarak, üçüncü nesil bilgisayarlarda (1965-1974), entegre devreler ilk kez kullanılmaya başlandı - tek bir yarı iletken kristal (şimdi mikro devreler olarak adlandırılan) üzerinde yapılan tüm cihazlar ve onlarca ve yüzlerce transistörden oluşan birimler. Aynı zamanda kişisel bilgisayarlarda gün boyu RAM olarak hala kullanılan yarı iletken bellek ortaya çıktı. Üçüncü nesil bilgisayarların temel temeli haline gelen entegre devrelerin icadında öncelik, bu keşfi birbirlerinden bağımsız olarak yapan Amerikalı bilim adamları D. Kilby ve R. Noyce'ye aittir. Entegre devrelerin seri üretimi 1962'de başladı ve 1964'te ayrık elemanlardan entegre elemanlara geçiş hızla gerçekleşmeye başladı. 1971 yılında söz konusu 9x15 metre ölçülerindeki ENIAK, 1,5 santimetrekarelik bir levha üzerine monte edilebilirdi. Elektroniğin mikroelektroniğe dönüşümü başladı.

Bu yıllarda bilgisayar üretimi endüstriyel boyuta ulaştı. Lider haline gelen IBM, bir bilgisayar ailesini hayata geçiren ilk kişi oldu; en küçüğünden küçük bir dolap boyutuna kadar birbiriyle tamamen uyumlu bir dizi bilgisayar (o zamanlar hiçbir zaman daha küçük bir şey yapmamışlardı), en güçlü ve pahalı modellere. O yıllarda en yaygın olanı, SSCB'de ES serisi bilgisayarların geliştirildiği IBM'in System/360 ailesiydi. 1973 yılında ES serisinin ilk bilgisayar modeli piyasaya sürüldü ve 1975'ten beri ES-1012, ES-1032, ES-1033, ES-1022 modelleri ve daha sonra daha güçlü ES-1060 modelleri ortaya çıktı.

Üçüncü neslin bir parçası olarak, ABD'de orijinal versiyonunda monolitik entegre devreler üzerinde yapılmış 256 veri işleme cihazının kullanılması planlanan benzersiz bir “ILLIAK-4” makinesi inşa edildi. Proje daha sonra oldukça yüksek maliyet (16 milyon dolardan fazla) nedeniyle değiştirildi. İşlemci sayısının 64'e düşürülmesi ve ayrıca düşük entegrasyon derecesine sahip entegre devrelere geçilmesi gerekiyordu. Projenin kısaltılmış bir versiyonu 1972'de tamamlandı; ILLIAC-4'ün nominal hızı saniyede 200 milyon işlemdi. Neredeyse bir yıl boyunca bu bilgisayar hesaplama hızı rekorunu elinde tuttu.

60'lı yılların başlarında, ilk mini bilgisayarlar ortaya çıktı - küçük firmalar veya laboratuvarlar için uygun fiyatlı küçük, düşük güçlü bilgisayarlar. Mini bilgisayarlar, prototipleri ancak 70'lerin ortasında piyasaya sürülen kişisel bilgisayarlara doğru ilk adımı temsil ediyordu. Digital Equipment'ın tanınmış PDP mini bilgisayar ailesi, Sovyet SM serisi makinelerin prototipi olarak hizmet etti.

Bu arada, bir mikro devreye uyan elemanların ve aralarındaki bağlantıların sayısı sürekli artıyordu ve 70'lerde entegre devreler zaten binlerce transistör içeriyordu. Bu, bilgisayar bileşenlerinin çoğunu tek bir küçük parçada birleştirmeyi mümkün kıldı; Intel'in 1971'de yaptığı da buydu; yeni ortaya çıkan masaüstü hesap makineleri için tasarlanan ilk mikroişlemciyi piyasaya sürdü. Bu buluşun önümüzdeki on yılda gerçek bir devrim yaratması gerekiyordu - sonuçta mikroişlemci kişisel bilgisayarımızın kalbi ve ruhudur.

Ama hepsi bu değil; gerçekten de 60'lı ve 70'li yıllar çok önemli bir dönemdi. 1969'da ilk küresel bilgisayar ağı doğdu; şu anda İnternet dediğimiz şeyin embriyosu. Ve aynı 1969'da, Unix işletim sistemi ve C programlama dili eş zamanlı olarak ortaya çıktı; bu, yazılım dünyasında büyük bir etki yarattı ve hala lider konumunu koruyor.

Dördüncü jenerasyon

Element tabanındaki bir başka değişiklik nesillerin değişmesine yol açtı. 70'li yıllarda, on binlerce öğenin tek bir çip üzerine yerleştirilmesini mümkün kılan büyük ve ultra büyük entegre devrelerin (LSI ve VLSI) oluşturulmasına yönelik çalışmalar aktif olarak sürüyordu. Bu, bilgisayarların boyutunda ve maliyetinde daha da önemli bir azalmaya neden oldu. Yazılımla çalışmak daha kullanıcı dostu hale geldi ve bu da kullanıcı sayısının artmasına neden oldu.

Prensip olarak, elemanların bu derece entegrasyonuyla, tek bir çip üzerinde işlevsel olarak eksiksiz bir bilgisayar oluşturmaya çalışmak mümkün hale geldi. Çoğunlukla inanamayan bir gülümsemeyle karşılansa da uygun girişimlerde bulunuldu. Ana bilgisayarların sadece on beş yıl içinde yok olmasına neden olacak şeyin bu fikir olduğunu öngörmek mümkün olsaydı, muhtemelen bu gülümsemelerin sayısı daha az olurdu.

Ancak, 70'lerin başında Intel, mikroişlemci (MP) 4004'ü piyasaya sürdü. Ve eğer bundan önce bilgi işlem dünyasında yalnızca üç yön varsa (süper bilgisayarlar, ana bilgisayarlar ve mini bilgisayarlar), şimdi onlara bir tane daha eklendi - mikroişlemci. Genel olarak işlemci, mikroprogram kontrolü ilkesine dayalı olarak bilgilerin mantıksal ve aritmetik işlenmesi için tasarlanmış bir bilgisayarın işlevsel bir birimi olarak anlaşılmaktadır. Donanım uygulamasına bağlı olarak işlemciler, mikroişlemcilere (tüm işlemci işlevleri tamamen entegredir) ve düşük ve orta entegrasyona sahip işlemcilere ayrılabilir. Yapısal olarak bu, mikroişlemcilerin tüm işlemci işlevlerini tek bir yonga üzerinde gerçekleştirmesi, diğer işlemci türlerinin ise bunları çok sayıda yonga bağlayarak gerçekleştirmesi ile ifade edilir.

Böylece, ilk mikroişlemci 4004, 70'lerin başında Intel tarafından oluşturuldu. Bu 4 bitlik bir paralel hesaplama cihazıydı ve yetenekleri ciddi şekilde sınırlıydı. 4004, dört temel aritmetik işlemi gerçekleştirebiliyordu ve başlangıçta yalnızca cep hesap makinelerinde kullanılıyordu. Daha sonra uygulama kapsamı çeşitli kontrol sistemlerinde (örneğin trafik ışıklarını kontrol etmek için) kullanımı içerecek şekilde genişletildi. Mikroişlemcilerin vaadini doğru bir şekilde öngören Intel, yoğun gelişime devam etti ve projelerinden biri sonuçta büyük bir başarıya yol açtı ve bu, bilgisayar teknolojisinin gelecekteki gelişim yolunu önceden belirledi.

Bu, 8 bitlik işlemci 8080'i (1974) geliştirme projesiydi. Bu mikroişlemci oldukça gelişmiş bir komut sistemine sahipti ve sayıları bölebiliyordu. Genç Bill Gates'in ilk BASIC dil tercümanlarından birini yazdığı Altair kişisel bilgisayarını yaratmak için kullanıldı. Muhtemelen bu andan itibaren 5. neslin sayılması gerekiyor.

Beşinci nesil

Beşinci nesil bilgisayarlara geçiş, yapay zeka yaratmayı amaçlayan yeni mimarilere geçiş anlamına geliyordu.

Beşinci nesil bilgisayar mimarisinin iki ana bloktan oluşacağına inanılıyordu. Bunlardan biri, kullanıcıyla iletişimin “akıllı arayüz” adı verilen bir birim tarafından gerçekleştirildiği bilgisayarın kendisidir. Arayüzün görevi, doğal dil veya konuşmayla yazılmış metni anlamak ve bu şekilde belirtilen problem ifadesini çalışan bir programa çevirmektir.

5. nesil bilgisayarlar için temel gereksinimler: Gelişmiş bir insan-makine arayüzünün oluşturulması (konuşma tanıma, görüntü tanıma); Bilgi tabanları ve yapay zeka sistemleri oluşturmaya yönelik mantıksal programlamanın geliştirilmesi; Bilgisayar ekipmanı üretiminde yeni teknolojilerin yaratılması; Yeni bilgisayar mimarilerinin ve bilgi işlem sistemlerinin oluşturulması.

Bilgisayar teknolojisinin yeni teknik yetenekleri, çözülmesi gereken görev yelpazesini genişletmeli ve yapay zeka oluşturma görevlerine geçmeyi mümkün kılmalıdır. Yapay zeka oluşturmak için gerekli bileşenlerden biri de bilim ve teknolojinin çeşitli alanlarındaki bilgi tabanlarıdır (veritabanları). Veritabanlarının oluşturulması ve kullanılması, yüksek hızlı bilgi işlem sistemleri ve büyük miktarda bellek gerektirir. Genel amaçlı bilgisayarlar yüksek hızlı hesaplamalar yapabilir ancak genellikle manyetik disklerde saklanan büyük hacimli kayıtlar üzerinde yüksek hızlı karşılaştırma ve sıralama işlemleri yapmaya uygun değildir. Veritabanlarını dolduran, güncelleyen ve onlarla çalışan programlar oluşturmak için, geleneksel prosedür dillerine kıyasla en büyük yetenekleri sağlayan özel nesne yönelimli ve mantıksal programlama dilleri oluşturuldu. Bu dillerin yapısı, geleneksel von Neumann bilgisayar mimarisinden, yapay zeka oluşturma görevlerinin gerekliliklerini dikkate alan mimarilere geçişi gerektirir.

Süper bilgisayarlar sınıfı, piyasaya sürüldükleri sırada maksimum performansa sahip olan bilgisayarları veya 5. nesil bilgisayarlar olarak adlandırılan bilgisayarları içerir.

İlk süper bilgisayarlar zaten ikinci nesil bilgisayarlar arasında ortaya çıktı (1955 - 1964, bkz. ikinci nesil bilgisayarlar); yüksek hızlı hesaplamalar gerektiren karmaşık sorunları çözmek için tasarlandılar. Bunlar UNIVAC'tan LARC, IBM'den Stretch ve Control Data Corporation'dan CDC-6600'dür (CYBER ailesi), paralel işleme yöntemleri (birim zaman başına gerçekleştirilen işlem sayısını artırarak), komut ardışık düzen (bir komutun yürütülmesi sırasında) kullandılar ikincisi bellekten okunur ve yürütme için hazırlanır) ve sistemdeki görevleri dağıtan ve veri akışını kontrol eden bir veri işlemcileri matrisi ve özel bir kontrol işlemcisinden oluşan karmaşık bir işlemci yapısı kullanılarak paralel işleme. Birden fazla mikroişlemci kullanarak birden fazla programı paralel olarak çalıştıran bilgisayarlara çok işlemcili sistemler denir. 80'li yılların ortalarına kadar dünyanın en büyük süper bilgisayar üreticilerinin listesi Sperry Univac ve Burroughs'u içeriyordu. Bunlardan ilki, özellikle üniversitelerde ve devlet kurumlarında yaygın olarak kullanılan UNIVAC-1108 ve UNIVAC-1110 ana bilgisayarlarıyla tanınıyor.

Sperry Univac ve Burroughs'un birleşmesinin ardından, birleştirilmiş UNISYS her iki ana bilgisayar hattını da desteklemeye devam ederken her birinde yukarı doğru uyumluluğu korudu. Bu, ana bilgisayarların geliştirilmesini destekleyen, önceden geliştirilen yazılımın işlevselliğini koruyan değişmez kuralın açık bir göstergesidir.

Intel, süper bilgisayarlar dünyasında da ünlüdür. Dağıtılmış bellekli çok işlemcili yapılar ailesindeki Intel'in Paragon çok işlemcili bilgisayarları da bir o kadar klasik hale geldi.

Von Neumann ilkeleri

1946'da D. von Neumann, G. Goldstein ve A. Berks ortak makalelerinde bilgisayarların yapımı ve işleyişine ilişkin yeni ilkeleri özetlediler. Daha sonra bu prensiplere dayanarak ilk iki nesil bilgisayarlar üretildi. Daha sonraki nesillerde bazı değişiklikler oldu, ancak Neumann'ın ilkeleri bugün hala geçerli. Aslında Neumann, diğer birçok bilim insanının bilimsel gelişmelerini ve keşiflerini özetlemeyi ve bunlara dayanarak temelde yeni ilkeler oluşturmayı başardı:
1. Sayıları temsil etme ve saklama ilkesi.
İkili sayı sistemi sayıları temsil etmek ve saklamak için kullanılır. Ondalık sayı sistemine göre avantajı, bitin uygulanmasının kolay olması, büyük kapasiteli bit belleğinin oldukça ucuz olması, cihazların oldukça basit hale getirilebilmesi ve ikili sayı sistemindeki aritmetik ve mantıksal işlemlerin de oldukça basit olmasıdır.
2. Bilgisayar programı kontrolünün ilkesi.
Bilgisayarın çalışması bir dizi komuttan oluşan bir program tarafından kontrol edilir. Komutlar birbiri ardına sırayla yürütülür. Komutlar bilgisayar belleğinde saklanan verileri işler.
3. Saklanan program prensibi.
Bilgisayar belleği yalnızca verileri depolamak için değil aynı zamanda programları da depolamak için kullanılır. Bu durumda hem program komutları hem de veriler ikili sayı sisteminde kodlanır; kayıt yöntemleri aynıdır. Bu nedenle, belirli durumlarda veriler üzerinde gerçekleştirdiğiniz eylemlerin aynısını komutlar üzerinde de gerçekleştirebilirsiniz.
4. Doğrudan belleğe erişim ilkesi.
Bilgisayar RAM hücrelerinin sıralı olarak numaralandırılmış adresleri vardır. İstediğiniz zaman herhangi bir hafıza hücresine adresinden ulaşabilirsiniz.
5. Dallanma ilkesi ve döngüsel hesaplamalar.
Koşullu atlama komutları, kodun herhangi bir bölümüne geçiş uygulamanıza olanak tanır, böylece dallanmayı düzenleme ve programın belirli bölümlerini yeniden yürütme yeteneği sağlar.
Bu ilkelerin en önemli sonucu, programın artık makinenin (örneğin hesap makinesi gibi) kalıcı bir parçası olmamasıdır. Programı kolayca değiştirmek mümkün hale geldi. Ancak ekipman elbette değişmeden kalıyor ve çok basit. Karşılaştırıldığında, ENIAC bilgisayarının programı (depolanmış bir programı olmayan) paneldeki özel atlama telleri ile belirlendi. Makineyi yeniden programlamak bir günden fazla sürebilir (atlatma tellerini farklı şekilde ayarlayın).
Modern bilgisayarlar için programların geliştirilmesi aylar sürse de, büyük programlar için bile kurulumları (bilgisayarlara kurulum) birkaç dakika sürer. Böyle bir program milyonlarca bilgisayara kurulabilir ve her birinde yıllarca çalıştırılabilir.

Uygulamalar

Ek 1

Ek 2

Bilgisayar "Ural"

Ek 3

Bilgisayar "Strela"

Ek 4

IBM-305 ve RAMAC

Ek 5

mini bilgisayar PDP-8

Ek 6

Edebiyat:

1) Broido V.L. Bilgisayar sistemleri, ağlar ve telekomünikasyon. Üniversiteler için ders kitabı. 2. baskı. – St.Petersburg: Peter, 2004

2) Zhmakin A.P. Bilgisayar Mimarisi. – St.Petersburg: BHV - Petersburg, 2006

3) Semenenko V.A. ve diğerleri Elektronik bilgisayarlar. Meslek okulları ders kitabı - M.: Yüksekokul, 1991

Bilgisayarların büyük çoğunluğunun yapısı, 1945 yılında Amerikalı bilim adamı John von Neumann tarafından formüle edilen aşağıdaki genel ilkelere dayanmaktadır (Şekil 8.5). Bu ilkeler ilk olarak EDVAC makinesine yönelik tekliflerinde yayınlandı. Bu bilgisayar, programların depolandığı ilk makinelerden biriydi; delikli kart veya benzeri bir cihazdan okumak yerine, makinenin hafızasında kayıtlı bir programla.

Şekil 9.5 - John von Neumann, 1945

1. Program kontrol prensibi . Bundan, programın işlemci tarafından belirli bir sırayla birbiri ardına otomatik olarak yürütülen bir dizi komuttan oluştuğu anlaşılmaktadır.

Bir program, bir program sayacı kullanılarak bellekten alınır. Bu işlemci kaydı, içinde saklanan bir sonraki talimatın adresini talimat uzunluğu kadar sırayla artırır.

Program komutları belleğe birbiri ardına yerleştirildiği için, sıralı olarak yerleştirilmiş bellek hücrelerinden bir komut zinciri düzenlenir.

Bir komutu yürüttükten sonra bir sonrakine değil başka bir hafıza hücresine geçmek gerekiyorsa, bir sonraki komutu içeren hafıza hücresinin sayısını komut sayacına giren koşullu veya koşulsuz atlama komutları kullanılır. "Durdur" komutuna ulaşıldıktan ve yürütüldükten sonra bellekten komutların getirilmesi durur.

Böylece işlemci, insan müdahalesine gerek kalmadan programı otomatik olarak çalıştırır.

John von Neumann'a göre bir bilgisayar, merkezi bir aritmetik-mantıksal birim, merkezi bir kontrol birimi, bir depolama aygıtı ve bir bilgi giriş/çıkış aygıtından oluşmalıdır. Ona göre bir bilgisayar ikili sayılarla çalışmalı ve elektronik olmalı (elektrikli değil); işlemleri sırasıyla gerçekleştirin.

Algoritmanın problemi çözmek için öngördüğü tüm hesaplamalar, bir dizi kontrol kelimesi-komutundan oluşan bir program biçiminde sunulmalıdır. Her komut, gerçekleştirilen spesifik işlem, işlenenlerin konumu (adresleri) ve bir dizi hizmet karakteristiği için talimatlar içerir. İşlenenler, değerleri veri dönüştürme işlemlerine dahil olan değişkenlerdir. Tüm değişkenlerin (giriş verileri, ara değerler ve hesaplama sonuçları) bir listesi (dizisi), herhangi bir programın başka bir ayrılmaz unsurudur.

Programlara, talimatlara ve işlenenlere erişmek için bunların adresleri kullanılır. Adresler, nesneleri depolamak için tasarlanmış bilgisayar bellek hücrelerinin sayısıdır. Bilgi (komut ve veri: sayısal, metin, grafik vb.) 0 ve 1 ikili rakamlarıyla kodlanır.

Bu nedenle, bilgisayar belleğinde bulunan çeşitli bilgi türleri pratik olarak ayırt edilemez; bunların tanımlanması yalnızca program kendi mantığına göre bağlamda yürütüldüğünde mümkündür.

2. Bellek homojenliği ilkesi . Programlar ve veriler aynı hafızada saklanır. Bu nedenle bilgisayar, belirli bir bellek hücresinde saklananları (sayı, metin veya komut) ayırt etmez. Verilerde olduğu gibi komutlarda da aynı eylemleri gerçekleştirebilirsiniz. Bu, bir dizi olasılığın önünü açar. Örneğin, bir program, yürütülmesi sırasında da işlenebilir; bu, programın bazı parçalarını elde etmek için kuralları belirlemenize olanak tanır (programda döngülerin ve alt rutinlerin yürütülmesi bu şekilde düzenlenir). Ayrıca, bir programdan gelen komutlar, başka bir programın çalıştırılmasının sonuçları olarak elde edilebilir. Çeviri yöntemleri bu prensibe dayanmaktadır; program metninin üst düzey bir programlama dilinden belirli bir makinenin diline çevrilmesi.

3. Hedefleme ilkesi . Yapısal olarak ana bellek yeniden numaralandırılmış hücrelerden oluşur; Herhangi bir hücre, herhangi bir zamanda işlemcinin kullanımına açıktır. Bu, bellek alanlarını adlandırma yeteneğini ifade eder, böylece içlerinde depolanan değerlere daha sonra atanan adlar kullanılarak programın yürütülmesi sırasında erişilebilir veya değiştirilebilir.

Von Neumann'ın ilkeleri pratikte birçok farklı şekilde uygulanabilir. Burada bunlardan ikisini sunuyoruz: veriyoluna sahip bir bilgisayar ve kanal organizasyonu. Bilgisayar işletiminin ilkelerini açıklamadan önce birkaç tanım sunacağız.

Bilgisayar Mimarisi Kullanıcı programlama yeteneklerinin, komut sistemlerinin, adresleme sistemlerinin, bellek organizasyonunun vb. açıklamasını içeren genel düzeydeki açıklaması olarak adlandırılır. Mimari, bir bilgisayarın ana mantıksal düğümlerinin çalışma prensiplerini, bilgi bağlantılarını ve ara bağlantılarını belirler: işlemci, RAM, harici depolama ve çevresel aygıtlar. Farklı bilgisayarların ortak mimarisi, kullanıcı açısından uyumluluklarını sağlar.

Bilgisayar yapısı işlevsel öğelerinin ve aralarındaki bağlantıların bir kümesidir. Öğeler, bir bilgisayarın ana mantıksal düğümlerinden en basit devrelere kadar çok çeşitli cihazlar olabilir. Bir bilgisayarın yapısı, bilgisayarı herhangi bir ayrıntı düzeyinde tanımlayabileceğiniz yardımıyla blok diyagramlar şeklinde grafiksel olarak temsil edilir.

Terim çok sık kullanılıyor Bilgisayar Yapılandırması işlevsel unsurlarının niteliğinin, miktarının, ilişkilerinin ve ana özelliklerinin açık bir tanımıyla bir bilgi işlem cihazının düzeni olarak anlaşılmaktadır. Dönem " Bilgisayar organizasyonu» bilgisayarın yeteneklerinin nasıl uygulanacağını belirler,

Takım – işlemcinin bir programı çalıştırırken belirli bir eylemi gerçekleştirmesi için gerekli bilgilerin toplanması.

Ekip şunlardan oluşur: işlem kodu, gerçekleştirilecek işlemin bir göstergesini ve birkaçını içeren adres alanları, Talimat işlenenlerinin konumunun bir göstergesini içerir.

Bir komutun adres alanında yer alan bilgilerden adres hesaplama yöntemine denir. adresleme modu. Belirli bir bilgisayarda uygulanan komutlar dizisi, onun komut sistemini oluşturur.

Thuring makinesi

Turing makinesi (MT)- soyut icracı (soyut bilgi işlem makinesi). Algoritma kavramını resmileştirmek için 1936'da Alan Turing tarafından önerildi.

Turing makinesi sonlu durum makinesinin bir uzantısıdır ve Church-Turing tezine göre, tüm sanatçıları taklit edebilen(geçiş kurallarını belirterek), her hesaplama adımının oldukça basit olduğu adım adım hesaplama sürecini bir şekilde uygulayan.

Turing makinesinin yapısı[

Turing makinesi her iki yönde de sınırsız içerir kurdele(Birkaç sonsuz bant içeren Turing makineleri mümkündür), hücrelere bölünmüş ve kontrol cihazı(olarak da adlandırılır okuma-yazma kafası(GZCH))), bunlardan birinde olma yeteneğine sahip durumlar kümesi. Kontrol cihazının olası durumlarının sayısı sonludur ve kesin olarak belirtilmiştir.

Kontrol cihazı bant boyunca sola ve sağa hareket edebilir, bazı sonlu alfabelerin karakterlerini okuyup hücrelere yazabilir. Özel olarak öne çıkıyor boş giriş verilerinin yazıldığı hücreler (son sayı) hariç, bandın tüm hücrelerini dolduran bir sembol.

Kontrol cihazı aşağıdakilere göre çalışır: geçiş kuralları algoritmayı temsil eden, gerçekleştirilebilir bu Turing makinesi. Her geçiş kuralı, makineye, mevcut duruma ve mevcut hücrede gözlenen sembole bağlı olarak, bu hücreye yeni bir sembol yazması, yeni bir duruma geçmesi ve bir hücreyi sola veya sağa taşıması talimatını verir. Bazı Turing makinesi durumları şu şekilde etiketlenebilir: terminal ve bunlardan herhangi birine gitmek işin sonu, algoritmanın durdurulması anlamına gelir.

Turing makinesi denir deterministik Tablodaki her durum ve şerit sembolü kombinasyonu en fazla bir kurala karşılık geliyorsa. 2 veya daha fazla talimatın bulunduğu bir "şerit sembolü - durum" çifti varsa, böyle bir Turing makinesi denir. kararsız.

Turing makinesinin açıklaması[

Belirli bir Turing makinesi, A alfabesindeki harf kümesinin, Q durum kümesinin ve makinenin çalıştığı kurallar kümesinin öğelerinin listelenmesiyle tanımlanır. Şu formdadırlar: q i a j →q i1 a j1 d k (baş q i durumundaysa ve gözlenen hücreye a j harfi yazılmışsa, o zaman baş q i1 durumuna gider, hücreye a j1 yazılır) j yerine kafa, üç seçeneğe sahip bir d k hareketi yapar: bir hücre sola (L), bir hücre sağa (R), yerinde kalma (N)). Mümkün olan her konfigürasyon için tam olarak bir kural vardır (deterministik olmayan bir Turing makinesi için daha fazla kural olabilir). Yalnızca arabanın durduğu son durum için kural yoktur. Ayrıca son ve başlangıç ​​durumlarını, bant üzerindeki başlangıç ​​konfigürasyonunu ve makine kafasının konumunu da belirtmeniz gerekir.

Turing makinesi örneği[

Tekli sayı sisteminde sayıları çarpmak için MT örneğini verelim. “Q i a j →q i1 a j1 R/L/N” kuralının girişi şu şekilde anlaşılmalıdır: q i bu kuralın yürütüldüğü durumdur, a j, kafanın bulunduğu hücredeki veridir, q i1 gidilecek durum, j1 - hücrede yazılması gerekenler, R/L/N - hareket etme komutu.

John von Neumann'ın bilgisayar mimarisi

Von Neumann mimarisi- komutların ve verilerin bilgisayar belleğinde ortak depolanmasının iyi bilinen bir ilkesi. Bu tür bilgi işlem sistemlerine sıklıkla "von Neumann makineleri" adı verilir, ancak bu kavramların karşılığı her zaman açık değildir. Genel olarak insanlar von Neumann mimarisi hakkında konuştuğunda, veri ve talimatların tek bir bellekte saklanması ilkesini kastediyorlar.

Von Neumann ilkeleri

Von Neumann'ın ilkeleri[

Bellek homojenliği ilkesi

Komutlar ve veriler aynı bellekte saklanır ve bellekte harici olarak ayırt edilemez. Yalnızca kullanım yöntemiyle tanınabilirler; yani bir bellek hücresindeki aynı değer, yalnızca erişim şekline bağlı olarak veri, komut ve adres olarak kullanılabilir. Bu, sayılarla olduğu gibi komutlar üzerinde de aynı işlemleri gerçekleştirmenize olanak tanır ve buna göre bir dizi olasılığın önünü açar. Böylece komutun adres kısmını döngüsel olarak değiştirerek veri dizisinin ardışık elemanlarına erişmek mümkün olur. Bu tekniğe komut modifikasyonu denir ve modern programlama açısından önerilmez. Daha kullanışlı olanı, bir programdan talimatların başka bir programın yürütülmesi sonucunda elde edilebildiği homojenlik ilkesinin bir başka sonucudur. Çevirinin temelinde bu olasılık yatmaktadır; program metninin üst düzey bir dilden belirli bir bilgisayarın diline çevrilmesi.

Hedefleme ilkesi

Yapısal olarak ana bellek, numaralandırılmış hücrelerden oluşur ve herhangi bir hücre, işlemcinin kullanımına her zaman açıktır. Komutların ve verilerin ikili kodları, kelime adı verilen ve bellek hücrelerinde saklanan bilgi birimlerine bölünür ve bunlara erişmek için karşılık gelen hücrelerin numaraları - adresler kullanılır.

Program kontrol prensibi

Algoritmanın problemi çözmek için sağladığı tüm hesaplamalar, bir dizi kontrol kelimesi - komuttan oluşan bir program biçiminde sunulmalıdır. Her komut, bilgisayar tarafından uygulanan bir dizi işlemden bazı işlemleri belirler. Program komutları bilgisayarın sıralı bellek hücrelerinde saklanır ve doğal bir sırayla, yani programdaki konumlarına göre yürütülür. Gerekirse özel komutlar kullanılarak bu sıra değiştirilebilir. Program komutlarının yürütme sırasını değiştirme kararı, önceki hesaplamaların sonuçlarının analizine dayanarak veya koşulsuz olarak verilir.

İşlemci türleri

Mikroişlemci- bu, bir bilgisayar işlemcisinin işlevlerini yerine getiren bir veya daha fazla büyük entegre devreden (LSI) oluşan bir cihazdır Klasik bir bilgi işlem cihazı, bir aritmetik birim (AU), bir kontrol cihazı (CU), bir depolama cihazından (SU) oluşur ) ve bir giriş-çıkış cihazı (G/Ç)).

Plastik PPGA kasada IntelCeleron 400 Soket 370, üstten görünüm.

Çeşitli mimarilerde işlemciler var.

CISC(İng. ComplexInstructionSetComputing), aşağıdaki özelliklerle karakterize edilen bir işlemci tasarım konseptidir:

· farklı format ve uzunlukta çok sayıda komut;

· çok sayıda farklı adresleme modunun tanıtılması;

· karmaşık talimat kodlamasına sahiptir.

Bir CISC işlemcisi, eşit olmayan uzunluktaki daha karmaşık talimatlarla uğraşmak zorundadır. Tek bir CISC talimatı daha hızlı yürütülebilir ancak birden fazla CISC talimatının paralel olarak işlenmesi daha zordur.

Çeviricide programların hata ayıklamasını kolaylaştırmak, mikroişlemci ünitesinin düğümlerle karmaşık hale getirilmesini gerektirir. Performansı artırmak için saat frekansının ve entegrasyon derecesinin artırılması gerekir; bu da gelişmiş teknolojiyi ve bunun sonucunda daha pahalı üretimi gerektirir.

CISC mimarisinin avantajları[göstermek]

CISC mimarisinin dezavantajları[göstermek]

RISC(Azaltılmış Komut Seti Hesaplama). Azaltılmış komut setine sahip işlemci. Komuta sistemi basitleştirildi. Tüm komutlar basit kodlamayla aynı formattadır. Belleğe yükleme ve yazma komutları kullanılarak erişilir; geri kalan komutlar yazmaç-kayıt türündedir. CPU'ya giren komut zaten alanlara bölünmüştür ve ek şifre çözme gerektirmez.

Ek bileşenlerin barındırılması için kristalin bir kısmı serbest bırakılır. Entegrasyon derecesi önceki mimari değişkene göre daha düşüktür, dolayısıyla yüksek performans için daha düşük saat hızlarına izin verilir. Komut RAM'i daha az karıştırır, CPU daha ucuzdur. Bu mimariler yazılımla uyumlu değildir. RISC programlarında hata ayıklamak daha zordur. Bu teknoloji, CISC teknolojisiyle uyumlu yazılımlarda (örneğin süperskalar teknoloji) uygulanabilir.

RISC talimatları basit olduğundan, bunları yürütmek için daha az sayıda mantık kapısına ihtiyaç duyulur ve bu da sonuçta işlemcinin maliyetini azaltır. Ancak günümüzün çoğu yazılımı özel olarak Intel CISC işlemciler için yazılmış ve derlenmiştir. RISC mimarisini kullanmak için mevcut programların yeniden derlenmesi ve bazen yeniden yazılması gerekir.

Saat frekansı

Saat frekansı, komutların merkezi işlemci tarafından yürütülme hızının bir göstergesidir.
İncelik, temel bir işlemi gerçekleştirmek için gereken süredir.

Yakın geçmişte, merkezi bir işlemcinin saat hızı doğrudan performansıyla tanımlanıyordu; yani CPU'nun saat hızı ne kadar yüksekse, o kadar üretken oluyordu. Uygulamada, farklı frekanslara sahip işlemcilerin aynı performansa sahip olduğu bir durumla karşı karşıyayız çünkü bunlar bir saat döngüsünde (çekirdek tasarımına, veri yolu bant genişliğine, önbelleğe bağlı olarak) farklı sayıda talimatı yürütebilirler.

İşlemci saat hızı sistem veri yolu frekansıyla orantılıdır ( aşağıya bakınız).

Bit derinliği

İşlemci kapasitesi, merkezi işlemcinin bir saat döngüsünde işleyebileceği bilgi miktarını belirleyen bir değerdir.

Örneğin işlemci 16 bit ise bu, bir saat döngüsünde 16 bit bilgiyi işleyebildiği anlamına gelir.

Sanırım herkes, işlemcinin bit derinliği ne kadar yüksek olursa, işlemcinin o kadar fazla bilgi işleyebileceğini anlıyor.

Tipik olarak işlemci kapasitesi ne kadar yüksek olursa performansı da o kadar yüksek olur.

Şu anda 32 ve 64 bit işlemciler kullanılıyor. İşlemcinin boyutu, aynı bit boyutunda komutları yürütmek zorunda olduğu anlamına gelmez.

Ön bellek

Öncelikle önbellek nedir sorusunun cevabını verelim.

Önbellek, merkezi işlemcinin ihtiyaç duyduğu bilgilerin (yürütülebilir programların ve verilerin kodu) geçici olarak depolanması için tasarlanmış yüksek hızlı bir bilgisayar belleğidir.

Önbellekte hangi veriler saklanır?

En sık kullanılanlar.

Önbelleğin amacı nedir?

Gerçek şu ki, RAM performansı CPU performansına kıyasla çok daha düşük. İşlemcinin RAM'den veri gelmesini beklediği ortaya çıktı; bu da işlemcinin performansını ve dolayısıyla tüm sistemin performansını düşürüyor. Önbellek, işlemci tarafından en sık erişilen yürütülebilir programların verilerini ve kodlarını depolayarak işlemci gecikmesini azaltır (önbellek ile bilgisayar RAM'i arasındaki fark, önbellek hızının onlarca kat daha yüksek olmasıdır).

Önbellek, normal bellek gibi bir kapasiteye sahiptir. Önbellek kapasitesi ne kadar yüksek olursa, çalışabileceği veri miktarı da o kadar büyük olur.

Üç düzeyde önbellek vardır: önbellek Birinci (L1), ikinci (L2) ve üçüncü (L3). İlk iki düzey en çok modern bilgisayarlarda kullanılır.

Her üç önbellek düzeyine de daha yakından bakalım.

İlk önbellek seviye en hızlı ve en pahalı hafızadır.

L1 önbellek, işlemciyle aynı yonga üzerinde bulunur ve CPU frekansında çalışır (dolayısıyla en hızlı performanstır) ve doğrudan işlemci çekirdeği tarafından kullanılır.

Birinci seviye önbelleğin kapasitesi küçüktür (yüksek maliyeti nedeniyle) ve kilobayt cinsinden ölçülür (genellikle 128 KB'den fazla değildir).

L2 önbellek L1 önbelleğiyle aynı işlevleri yerine getiren yüksek hızlı bir bellektir. L1 ve L2 arasındaki fark, ikincisinin daha düşük hıza ancak daha büyük kapasiteye (128 KB'den 12 MB'a) sahip olmasıdır; bu da kaynak yoğun görevlerin yerine getirilmesi için çok faydalıdır.

L3 önbellek anakart üzerinde bulunur. L3, L1 ve L2'den önemli ölçüde daha yavaştır, ancak RAM'den daha hızlıdır. L3'ün hacminin L1 ve L2'nin hacminden daha büyük olduğu açıktır. Seviye 3 önbellek çok güçlü bilgisayarlarda bulunur.

Çekirdek sayısı

Modern işlemci üretim teknolojileri, birden fazla çekirdeğin tek bir pakete yerleştirilmesini mümkün kılar. Birkaç çekirdeğin varlığı işlemcinin performansını önemli ölçüde artırır, ancak bu, varlığın olmadığı anlamına gelmez. N çekirdekler daha yüksek performans sağlar N bir kere. Ek olarak, çok çekirdekli işlemcilerle ilgili sorun, bugün işlemcide birkaç çekirdeğin varlığı dikkate alınarak yazılan nispeten az sayıda programın olmasıdır.

Çok çekirdekli işlemci, her şeyden önce çoklu görev işlevini uygulamanıza olanak tanır: uygulamaların çalışmasını işlemci çekirdekleri arasında dağıtmak. Bu, her bir çekirdeğin kendi uygulamasını çalıştırdığı anlamına gelir.

Anakart yapısı

Bir anakart seçmeden önce en azından yüzeysel olarak yapısını dikkate almanız gerekir. Her ne kadar burada soketlerin ve anakartın diğer parçalarının konumunun özel bir rol oynamadığını belirtmekte fayda var.

Dikkat etmeniz gereken ilk şey işlemci soketidir. Bu, tutturuculu küçük kare bir oyuktur.

"Overlock" (bilgisayarda hız aşırtma) terimine aşina olanlar için, çift radyatörün varlığına dikkat etmelisiniz. Çoğu zaman anakartlarda çift soğutucu bulunmaz. Bu nedenle gelecekte bilgisayarlarına hız aşırtma yapmak isteyenler için bu öğenin kartta mevcut olduğundan emin olunması tavsiye edilir.

Uzatılmış PCI-Express yuvaları video kartları, TV tarayıcıları, ses ve ağ kartları için tasarlanmıştır. Video kartları yüksek bant genişliği gerektirir ve PCI-Express X16 konektörlerini kullanır. Diğer adaptörler için PCI-Express X1 konnektörleri kullanılır.

Uzman tavsiyesi!Farklı bant genişliklerine sahip PCI yuvaları neredeyse aynı görünür. Evde video kartlarını takarken ani hayal kırıklıklarını önlemek için konektörlere özellikle dikkatlice bakmaya ve altlarındaki etiketleri okumaya değer.

Daha küçük konektörler RAM çubukları için tasarlanmıştır. Genellikle siyah veya mavi renktedirler.

Anakartın yonga seti genellikle soğutucunun altında gizlidir. Bu eleman, işlemcinin ve sistem biriminin diğer parçalarının ortak çalışmasından sorumludur.

Kartın kenarındaki küçük kare konektörler sabit sürücüyü bağlamak için kullanılır. Diğer tarafta giriş ve çıkış aygıtları (USB, fare, klavye vb.) için konektörler bulunur.

Üretici firma

Birçok şirket anakart üretiyor. Bunların en iyisini veya en kötüsünü ayırmak neredeyse imkansızdır. Herhangi bir şirketin ödemesine yüksek kalite denilebilir. Çoğu zaman bilinmeyen üreticiler bile iyi ürünler sunar.

İşin sırrı, tüm anakartların iki şirketin yonga setleriyle donatılmış olmasıdır: AMD ve Intel. Üstelik yonga setleri arasındaki farklar önemsizdir ve yalnızca son derece uzmanlaşmış sorunların çözümünde rol oynar.

Form faktörü

Anakartlar söz konusu olduğunda boyut önemlidir. Standart ATX form faktörü çoğu ev bilgisayarında bulunur. Büyük boyut ve dolayısıyla çok çeşitli yuvaların varlığı, bilgisayarın temel özelliklerini geliştirmenize olanak tanır.

Daha küçük mATX sürümü daha az yaygındır. İyileştirme olanakları sınırlıdır.

mITX'ler de var. Bu form faktörü bütçe ofis bilgisayarlarında bulunur. Performansı artırmak ya imkansızdır ya da hiçbir anlam ifade etmez.

Genellikle işlemciler ve kartlar set halinde satılır. Ancak işlemci daha önce satın alındıysa anakartla uyumlu olduğundan emin olmak önemlidir. Sokete bakılarak işlemci ve anakart uyumu anında belirlenebiliyor.

Yonga seti

Sistemin tüm bileşenlerinin bağlantı halkası yonga setidir. Yonga setleri iki şirket tarafından üretilmektedir: Intel ve AMD. Aralarında pek bir fark yok. En azından ortalama bir kullanıcı için.

Standart yonga setleri kuzey ve güney köprüsünden oluşur. En yeni Intel modelleri yalnızca kuzeyden oluşuyor. Bu para tasarrufu amacıyla yapılmadı. Bu faktör hiçbir şekilde yonga setinin performansını azaltmaz.

En modern Intel yonga setleri, DD3 RAM denetleyicisi, PCI-Express 3.0 ve diğerleri de dahil olmak üzere denetleyicilerin çoğu artık işlemcide bulunduğundan tek bir köprüden oluşur.

AMD analogları geleneksel iki köprü tasarımı üzerine inşa edilmiştir. Örneğin 900 serisi, SB950 güney köprüsü ve 990FX kuzey köprüsü (990X, 970) ile donatılmıştır.

Yonga seti seçerken kuzey köprüsünün yeteneklerinden başlamalısınız. Northbridge 990FX, CrossFire modunda 4 video kartının eşzamanlı çalışmasını destekleyebilir. Çoğu durumda bu güç aşırıdır. Ancak ağır oyunların hayranları veya zorlu grafik editörleriyle çalışanlar için bu yonga seti en uygunu olacaktır.

990X'in biraz sadeleştirilmiş versiyonu aynı anda iki ekran kartını destekleyebiliyor ancak 970 modeli yalnızca tek bir ekran kartıyla çalışıyor.

Anakart Düzeni

· veri işleme alt sistemi;

· güç kaynağı alt sistemi;

· yardımcı (servis) bloklar ve birimler.

Anakart veri işleme alt sisteminin ana bileşenleri Şekil 1'de gösterilmektedir. 1.3.14.

1 – işlemci soketi; 2 – ön lastik; 3 – kuzey köprüsü; 4 – saat üreteci; 5 – bellek veriyolu; 6 – RAM konektörleri; 7 – IDE (ATA) konektörleri; 8 – SATA konektörleri; 9 – güney köprüsü; 10 – IEEE 1394 konnektörleri; 11 – USB konektörleri; 12 – Ethernet ağ konektörü; 13 – ses konektörleri; 14 – LPC veriyolu; 15 – Süper G/Ç denetleyicisi; 16 – PS/2 bağlantı noktası;

17 - paralel bağlantı noktası; 18 – seri bağlantı noktaları; 19 – Disket konektörü;

20 – BIOS; 21 – PCI veri yolu; 22 – PCI konektörleri; 23 – AGP veya PCI Express konektörleri;

24 – dahili veri yolu; 25 – AGP/PCI Ekspres veriyolu; 26 – VGA konektörü

FPM (Hızlı Sayfa Modu) bir tür dinamik bellektir.
Modül, önceki döngü sırasında aktarılan verilerle aynı sayfada bulunan verilere daha hızlı erişime izin verdiği için adı çalışma prensibine karşılık gelir.
Bu modüller, 486 tabanlı bilgisayarların çoğunda ve 1995 yılı civarında ilk Pentium tabanlı sistemlerde kullanıldı.

EDO (Genişletilmiş Veri Çıkışı) modülleri, 1995 yılında Pentium işlemcili bilgisayarlar için yeni bir bellek türü olarak ortaya çıktı.
Bu FPM'nin değiştirilmiş bir versiyonudur.
Öncekilerden farklı olarak EDO, önceki bloğu CPU'ya gönderirken aynı anda bir sonraki bellek bloğunu almaya başlar.

SDRAM (Senkron DRAM), bekleme modları hariç, işlemci frekansıyla senkronize edilebilecek kadar hızlı çalışan bir rastgele erişim belleği türüdür.
Mikro devreler iki hücre bloğuna bölünmüştür, böylece bir blokta bir bit'e erişilirken diğer blokta bir bit'e erişim için hazırlıklar devam etmektedir.
İlk bilgiye erişim süresi 60 ns ise, sonraki tüm aralıklar 10 ns'ye düşürüldü.
1996'dan başlayarak çoğu Intel yonga seti bu tür bellek modüllerini desteklemeye başladı ve bu da onu 2001 yılına kadar çok popüler hale getirdi.

SDRAM, FPM'den neredeyse üç kat, EDO'dan ise iki kat daha hızlı olan 133 MHz'de çalışabilir.
1999'da piyasaya sürülen Pentium ve Celeron işlemcili bilgisayarların çoğu bu tür belleği kullanıyordu.

DDR (Çift Veri Hızı), SDRAM'ın geliştirilmiş haliydi.
Bu tip bellek modülü ilk kez 2001 yılında piyasaya çıktı.
DDR ve SDRAM arasındaki temel fark, işleri hızlandırmak için saat hızını iki katına çıkarmak yerine, bu modüllerin verileri saat döngüsü başına iki kez aktarmasıdır.
Şimdi bu ana bellek standardıdır, ancak şimdiden yerini DDR2'ye bırakmaya başlıyor.

DDR2 (Çift Veri Hızı 2), teorik olarak iki kat daha hızlı olması gereken DDR'nin daha yeni bir çeşididir.
DDR2 bellek ilk olarak 2003'te ortaya çıktı ve onu destekleyen yonga setleri 2004'ün ortalarında ortaya çıktı.
Bu bellek, DDR gibi, saat döngüsü başına iki veri kümesini aktarır.
DDR2 ile DDR arasındaki temel fark, tasarımdaki iyileştirmeler sayesinde önemli ölçüde daha yüksek saat hızlarında çalışabilme yeteneğidir.
Ancak yüksek saat frekanslarına ulaşmayı mümkün kılan değiştirilmiş çalışma şeması, aynı zamanda bellekle çalışırken gecikmeleri de artırıyor.

DDR3 SDRAM (çift veri hızlı senkronize dinamik rastgele erişim belleği, üçüncü nesil), RAM ve video belleği olarak hesaplamada kullanılan bir tür rastgele erişim belleğidir.
DDR2 SDRAM belleğin yerini aldı.

DDR3, DDR2 modüllerine kıyasla enerji tüketiminde %40'lık bir azalmaya sahiptir; bunun nedeni, bellek hücrelerinin daha düşük besleme voltajıdır (DDR2 için 1,8 V ve DDR için 2,5 V ile karşılaştırıldığında 1,5 V).
Besleme voltajının azaltılması, mikro devrelerin üretiminde 90 nm'lik (başlangıçta, daha sonra 65-, 50-, 40 nm) işlem teknolojisinin kullanılması ve Çift kapılı transistörlerin (kaçak akımların azaltılmasına yardımcı olan) kullanılmasıyla elde edilir. .

DDR3 belleğe sahip DIMM'ler aynı DDR2 bellek modülleriyle mekanik olarak uyumlu değildir (anahtar farklı bir konumda bulunur), bu nedenle DDR2, DDR3 yuvalarına takılamaz (bu, bazı modüllerin diğerlerinin yerine yanlışlıkla takılmasını önlemek için yapılır - bunlar Bellek türleri elektriksel parametrelere göre aynı değildir).

RAMBUS (RIMM)

RAMBUS (RIMM), 1999 yılında piyasaya çıkan bir bellek türüdür.
Geleneksel DRAM'i temel alır ancak kökten değiştirilmiş bir mimariye sahiptir.
RAMBUS tasarımı, bellek erişimini daha akıllı hale getirerek, CPU'nun yükünü biraz boşaltırken verilere ön erişime olanak tanır.
Bu bellek modüllerinde kullanılan ana fikir, verileri küçük paketler halinde ancak çok yüksek saat hızında almaktır.
Örneğin, SDRAM 100 MHz'de 64 bit bilgi aktarabilirken, RAMBUS 800 MHz'de 16 bit bilgi aktarabilir.
Bu modüller Intel'in uygulanmasında pek çok sorun yaşaması nedeniyle başarılı olamadı.
RDRAM modülleri Sony Playstation 2 ve Nintendo 64 oyun konsollarında göründü.

RAM, Rastgele Erişim Belleği anlamına gelir; adrese göre erişilen bellek. Sıralı olarak erişilen adresler herhangi bir değeri alabilir, böylece herhangi bir adrese (veya "hücreye") bağımsız olarak erişilebilir.

İstatistiksel bellek, statik anahtarlardan oluşturulan bellektir. Güç verildiği sürece bilgileri saklar. Tipik olarak bir SRAM devresinde bir biti depolamak için en az altı transistör gerekir. SRAM, küçük sistemlerde (birkaç yüz KB RAM'e kadar) ve erişim hızının kritik olduğu yerlerde (işlemcilerin içindeki önbellek veya anakartlar gibi) kullanılır.

Dinamik bellek (DRAM) 70'lerin başında ortaya çıktı. Kapasitif elemanlara dayanmaktadır. DRAM'i anahtarlama transistörleri tarafından kontrol edilen bir dizi kapasitör olarak düşünebiliriz. Bir biti depolamak için yalnızca bir "kapasitör transistörü" gereklidir, dolayısıyla DRAM, SRAM'den daha fazla kapasiteye sahiptir (ve daha ucuzdur).
DRAM dikdörtgen bir hücre dizisi olarak düzenlenmiştir. Bir hücreye erişmek için o hücrenin bulunduğu satır ve sütunu seçmemiz gerekir. Tipik olarak bu, adresin yüksek kısmı bir satıra, adresin düşük kısmı ise satırdaki ("sütun") bir hücreye işaret edecek şekilde uygulanır. Tarihsel olarak (70'lerin başındaki düşük hızlar ve küçük IC paketleri nedeniyle), adres DRAM yongasına iki aşamada sağlanıyordu - aynı satırlarda bir sütun adresi olan bir satır adresi. İlk önce çip, satır adresini alır ve ardından Birkaç nanosaniye sonra sütun adresi aynı satıra iletilir. Çip, verileri okur ve çıkışa iletir. Yazma döngüsü sırasında veriler, sütun adresiyle birlikte çip tarafından alınır. Çeşitli kontrol hatları kullanılır. çipi kontrol eder Satır adresini ileten ve ayrıca çipin tamamını etkinleştiren RAS (Satır Adresi Strobe) sinyalleri gerçekleştirilen erişimin bir yazma erişimi OE olduğunu belirten WE (Yazma Etkinleştirme) sütun adresini ileten CAS (Sütun Adresi Strobe) sinyalleri Çıkış Etkinleştirme), verileri bellek yongasından “ana bilgisayara” (işlemciye) aktarmak için kullanılan arabellekleri açar.
FP DRAM'i

Klasik DRAM'e her erişim iki adresin aktarımını gerektirdiğinden 25 MHz'lik makineler için çok yavaştı. FP (Hızlı Sayfa) DRAM, her erişim döngüsünde satır adresini aktarmaya gerek olmayan klasik DRAM'in bir çeşididir. RAS satırı aktif olduğu sürece satır seçili kalır ve bu satırdaki tek tek hücreler yalnızca sütun adresi iletilerek seçilebilir. Dolayısıyla, bellek hücresi aynı kalsa da çoğu durumda yalnızca bir adres aktarım aşamasına ihtiyaç duyulduğundan erişim süresi daha azdır.

EDO (Genişletilmiş Veri Çıkışı) DRAM, FP DRAM'in bir çeşididir. FP DRAM'de sütun adresinin tüm veri aktarım süresi boyunca doğru kalması gerekir. Veri arabellekleri yalnızca sütun adresi iletim döngüsü sırasında CAS sinyali etkinlik düzeyi sinyali tarafından etkinleştirilir. Çipte yeni sütun adresi alınmadan önce verilerin bellek veri yolundan okunması gerekir. EDO belleği, CAS sinyali etkin olmayan duruma döndükten ve sütun adresi kaldırıldıktan sonra verileri çıkış arabelleklerinde saklar. Verilerin okunmasına paralel olarak bir sonraki sütunun adresi iletilebilir. Bu, okuma sırasında kısmi eşleştirmeyi kullanma olanağı sağlar. EDO RAM bellek hücreleri FP DRAM ile aynı hızda olsa da sıralı erişim daha hızlı olabilir. Dolayısıyla EDO, özellikle yoğun erişim için (grafik uygulamalarında olduğu gibi) FP'den daha hızlı olmalıdır.

Video RAM, yukarıda listelenen DRAM mimarilerinden herhangi birini temel alabilir. Aşağıda açıklanan "normal" erişim mekanizmasına ek olarak VRAM'de bir veya iki özel seri bağlantı noktası bulunur. VRAM'e genellikle çift bağlantı noktalı veya üç bağlantı noktalı bellek denir. Seri portlar, bir serinin tamamının içeriğini saklayabilen kayıtlar içerir. Tek bir erişim döngüsünde, verileri bir bellek dizisinin tüm satırından bir kayda (veya tersi) aktarmak mümkündür. Veriler daha sonra seri kayıt defterinden herhangi bir uzunlukta parçalar halinde okunabilir veya yazılabilir. Bir kayıt hızlı, statik hücrelerden oluştuğu için ona erişim çok hızlıdır, genellikle bir bellek dizisinden birkaç kat daha hızlıdır. Çoğu tipik uygulamada VRAM, ekran belleği arabelleği olarak kullanılır. Paralel bağlantı noktası (standart arayüz) işlemci tarafından kullanılır ve seri bağlantı noktası, ekrandaki noktalar hakkındaki verileri iletmek (veya bir video kaynağından verileri okumak) için kullanılır.

WRAM, Matrox ve (başka kim hatırlayayım... - Samsung?, MoSys?...) tarafından geliştirilen özel bir bellek mimarisidir. VRAM'e benzer ancak ana bilgisayar tarafından daha hızlı erişime izin verir. WRAM, Matrox'un Millenium ve Millenium II grafik kartlarında kullanıldı (ancak modern Millenium G200'de kullanılmadı).

SDRAM, 90'larda tanıtılan DRAM'in tamamen yeniden tasarlanmış halidir. SDRAM tamamen senkronize (ve dolayısıyla çok hızlı) bir arayüz uyguladığı için "S" Senkronize anlamına gelir. SDRAM'in içinde (genellikle iki) DRAM dizisi bulunur. Her dizinin kendine ait VRAM'deki seri erişim kaydına (biraz) benzeyen kendi Sayfa Kaydı. SDRAM, normal DRAM'den çok daha akıllı çalışır. Tüm devre harici bir saat sinyaliyle senkronize edilir. Her saat tıklamasında çip, iletilen bir komutu alır ve yürütür. komut satırları boyunca.Komut satırı adları klasik DRAM yongalarındakiyle aynı kalır, ancak işlevleri yalnızca orijinaline benzer.Bellek dizisi ile sayfa kayıtları arasında veri aktarımı ve sayfa kayıtlarındaki verilere erişim için komutlar vardır. Bir sayfa kaydına erişim çok hızlıdır; modern SDRAM'ler her 6..10 ns'de bir yeni kelimelik veri aktarabilir.

Senkron Grafik RAM, grafik uygulamaları için tasarlanmış bir SDRAM çeşididir. Donanım yapısı neredeyse aynıdır, bu nedenle çoğu durumda SDRAM ve SGRAM'ı değiştirebiliriz (bkz. Matrox G200 kartları - bazıları SD, diğerleri SG kullanır). Fark, sayfa kaydı tarafından gerçekleştirilen işlevlerdedir. SG, tek bir döngüde birden fazla konuma yazabilir (bu, çok hızlı renk dolgularına ve ekran temizlemeye olanak tanır) ve kelime başına yalnızca birkaç bit yazabilir (bitler, arayüz devresi tarafından saklanan bir bit maskesi tarafından seçilir). Bu nedenle SG, "normal" kullanımda fiziksel olarak SD'den daha hızlı olmasa da grafik uygulamalarında daha hızlıdır. SG'nin ek özellikleri grafik hızlandırıcılar tarafından kullanılır. Özellikle ekran temizleme ve Z-arabellek özelliklerinin çok faydalı olduğunu düşünüyorum.

RAMBUS'lar (RDRAM)

RAMBUS (RAMBUS, Inc.'in ticari markası) 80'li yıllarda geliştirilmeye başlandı, bu yüzden yeni değil.Modern RAMBUS teknolojileri eski ama çok iyi fikirleri günümüzün bellek üretim teknolojileriyle birleştiriyor.RAMBUS basit bir fikre dayanıyor: iyi olan her şeyi alırız DRAM, çipin içine statik bir tampon oluşturuyoruz (VRAM ve SGRAM'de olduğu gibi) ve 250..400 MHz'de çalışan, elektronik olarak yapılandırılabilir özel bir arayüz sağlıyoruz.Arayüz, SDRAM'de kullanılanın en az iki katı kadar hızlıdır ve rastgele erişim süresi genellikle daha yavaştır, sıralı erişim çok, çok, çok hızlıdır. 250 MHz RDRAM'ler piyasaya sürüldüğünde çoğu DRAM'in 12..25 MHz frekanslarında çalıştığını unutmayın. RDRAM, özel bir arayüz ve çok dikkatli bir fiziksel yerleştirme gerektirir. Çoğu RDRAM yongası diğer DRAM'lerden çok farklı görünür: hepsinin paketin bir tarafında tüm sinyal hatları vardır (yani aynı uzunluktadırlar) ve diğer tarafında yalnızca 4 güç hattı vardır. RDRAM'ler Cirrus 546x çiplerini temel alan grafik kartlarında kullanılır. Yakında PC'lerde ana bellek olarak RDRAM'lerin kullanıldığını göreceğiz.

Sabit sürücü aygıtı.

Sabit sürücü, çoğunlukla metal diskleri temsil eden, manyetik bir malzemeyle (gama ferrit oksit, baryum ferrit, krom oksit...) kaplanmış ve bir mil (şaft, eksen) kullanılarak birbirine bağlanan bir dizi plaka içerir.

Disklerin kendisi (yaklaşık 2 mm kalınlığında) alüminyum, pirinç, seramik veya camdan yapılmıştır. (resme bakın)

Disklerin her iki yüzeyi de kayıt için kullanılır. 4-9 tabak kullanılır. Şaft yüksek sabit bir hızda döner (3600-7200 rpm)

Disklerin dönüşü ve kafaların radikal hareketi 2 elektrik motoru kullanılarak gerçekleştirilir.

Veriler, diskin her yüzeyine birer tane olmak üzere yazma/okuma kafaları kullanılarak yazılır veya okunur. Kafa sayısı tüm disklerin çalışma yüzeylerinin sayısına eşittir.

Bilgiler diske kesin olarak tanımlanmış yerlere - eşmerkezli izlere (izler) kaydedilir. Raylar sektörlere ayrılmıştır. Bir sektör 512 bayt bilgi içerir.

RAM ve NMD arasındaki veri alışverişi bir tamsayı (küme) tarafından sırayla gerçekleştirilir. Küme - sıralı sektörlerin zincirleri (1,2,3,4,…)

Bir braket kullanan özel bir motor, okuma/yazma kafasını belirli bir yol üzerinde konumlandırır (radyal yönde hareket ettirir).

Disk döndürüldüğünde kafa istenilen sektörün üzerinde bulunur. Açıkçası, tüm kafalar aynı anda hareket eder ve bilgileri okur; veri kafaları aynı anda hareket eder ve farklı sürücülerdeki aynı parçalardan bilgi okur.

Farklı sabit sürücü sürücülerinde aynı seri numarasına sahip sabit sürücü parçalarına silindir adı verilir.

Okuma-yazma kafaları plakanın yüzeyi boyunca hareket eder. Kafa, diskin yüzeyine dokunmadan ne kadar yakınsa, izin verilen kayıt yoğunluğu da o kadar yüksek olur .

Sabit sürücü arayüzleri.

IDE (ATA – Gelişmiş Teknoloji Eklentisi), sürücüleri bağlamak için kullanılan paralel bir arayüzdür, bu nedenle (SATA çıkışıyla) PATA (Paralel ATA) olarak değiştirildi. Daha önce sabit sürücüleri bağlamak için kullanılıyordu, ancak yerini SATA arayüzü aldı. Şu anda optik sürücüleri bağlamak için kullanılıyor.

SATA (Seri ATA) – sürücülerle veri alışverişi için seri arayüz. Bağlantı için 8 pinli konnektör kullanılır. PATA'da olduğu gibi eskidir ve yalnızca optik sürücülerle çalışmak için kullanılır. SATA standardı (SATA150) 150 MB/sn (1,2 Gbit/sn) aktarım hızı sağladı.

SATA2 (SATA300). SATA 2 standardı, verimi iki katına çıkararak 300 MB/s'ye (2,4 Gbit/s) kadar çıkardı ve 3 GHz'de çalışmaya izin verdi. Standart SATA ve SATA 2 birbiriyle uyumludur, ancak bazı modellerde atlama tellerini yeniden düzenleyerek modları manuel olarak ayarlamak gerekir.

SATA 3, teknik özelliklere göre onu SATA 6Gb/s olarak adlandırmak doğru olsa da. Bu standart veri aktarım hızını ikiye katlayarak 6 Gbit/s'ye (600 MB/s) çıkardı. Diğer olumlu yenilikler arasında NCQ program kontrol fonksiyonu ve yüksek öncelikli bir süreç için sürekli veri aktarımına yönelik komutlar yer alıyor. Arayüz 2009 yılında tanıtılmış olmasına rağmen henüz üreticiler arasında pek popüler değil ve mağazalarda pek bulunmuyor. Bu standart, sabit sürücülerin yanı sıra SSD'lerde (katı hal sürücüler) kullanılır. Pratikte SATA arayüzlerinin bant genişliğinin veri aktarım hızında farklılık göstermediğini belirtmekte fayda var. Pratikte disklere yazma ve okuma hızı 100 MB/s'yi geçmez. Performansın artırılması yalnızca denetleyici ile sürücü önbelleği arasındaki bant genişliğini etkiler.

SCSI (Küçük Bilgisayar Sistemi Arayüzü) - artan veri aktarım hızının gerekli olduğu sunucularda kullanılan bir standart.

SAS (Seri Bağlı SCSI), seri veri iletimini kullanan SCSI standardının yerini alan bir nesildir. SCSI gibi iş istasyonlarında kullanılır. SATA arayüzüyle tam uyumludur.

CF (Compact Flash) – Hafıza kartlarını ve 1,0 inç sabit sürücüleri bağlamak için arayüz. 2 standart vardır: Compact Flash Type I ve Compact Flash Type II, fark kalınlıktadır.

FireWire, daha yavaş olan USB 2.0'a alternatif bir arayüzdür. Taşınabilir sabit sürücüleri bağlamak için kullanılır. 400 Mb/s'ye kadar hızları destekler, ancak fiziksel hız normal hızlardan daha düşüktür. Okurken ve yazarken maksimum eşik 40 MB/s'dir.

Video kartı türleri

Modern bilgisayarlar (dizüstü bilgisayarlar), grafik programlarındaki performansı, video oynatmayı vb. doğrudan etkileyen çeşitli video kartlarıyla mevcuttur.

Şu anda kullanımda olan ve birleştirilebilen 3 tip adaptör bulunmaktadır.

Video kartı türlerine daha yakından bakalım:

• Birleşik;
• ayrık;
• hibrit;
• iki ayrık;
• Hibrit SLI.

Entegre grafik kartı- Bu ucuz bir seçenektir. Video belleği ve grafik işlemcisi yoktur. Yonga seti yardımıyla grafikler merkezi işlemci tarafından işlenir, video belleği yerine RAM kullanılır. Böyle bir cihaz sistemi, genel olarak bilgisayarın performansını ve özel olarak grafik işlemenin performansını önemli ölçüde azaltır.

Genellikle bütçe PC veya dizüstü bilgisayar yapılandırmalarında kullanılır. Ofis uygulamalarıyla çalışmanıza, fotoğraf ve videoları izlemenize ve düzenlemenize olanak tanır, ancak modern oyunları oynamak imkansızdır. Yalnızca minimum sistem gereksinimlerine sahip eski seçenekler mevcuttur.

Tüm modern bilgisayarlar, üzerinden çok zaman geçmesine rağmen Amerikalı matematikçi John von Neumann'ın (1903 - 1957) önerdiği ilkelere göre çalışır. Ayrıca bilgisayarların geliştirilmesine ve uygulanmasına önemli katkılarda bulunmuştur. Bir bilgisayarın çalışma prensiplerini belirleyen ilk kişi oydu:

1. İkili kodlama ilkesi: Bilgisayardaki tüm bilgiler, 0 ve 1'in birleşimi olan ikili biçimde sunulur.

2. Bellek homojenliği ilkesi: hem programlar hem de veriler aynı bellekte saklanır. Bu nedenle, bilgisayar belirli bir bellek hücresinde neyin saklandığını tanımaz, ancak sayılar, metinler, komutlar vb. orada bulunabilir. Süper verilerde olduğu gibi aynı eylemler komutlar üzerinde de gerçekleştirilebilir.

3. Bellek adreslenebilirliği ilkesi: şematik olarak, OP (ana bellek) numaralandırılmış hücrelerden oluşur, CPU (merkezi işlem birimi) herhangi bir bellek hücresine her zaman erişilebilir. Bu nedenle OP ile CPU arasında daha uygun etkileşim için bellek bloklarına adlar atamak mümkündür.

4. Sıralı program kontrolü ilkesi: Bir program, CPU tarafından birbiri ardına sırayla yürütülen bir dizi talimattan oluşur.

5. Koşullu dallanma ilkesi: Komutların tek tek yürütülmesi her zaman geçerli değildir, bu nedenle depolanan verinin değerine bağlı olarak komutların sıralı yürütülmesini değiştiren koşullu dallanma komutlarına sahip olmak mümkündür.

. Modern bilgisayarların sınıflandırılması.

Modern bilgisayar yerleşik olarak bölünmüştür mikroişlemciler, mikrobilgisayar(kişisel bilgisayarlar), ana bilgisayar bilgisayarlar Ve Süper bilgisayar- birkaç işlemciden oluşan bir bilgisayar kompleksi.

Mikroişlemler- formda uygulanan işlemciler integral elektronik mikro devreler. Mikroişlemciler telefonlara, televizyonlara ve diğer cihazlara, makinelere ve cihazlara yerleştirilebilir.

Entegre devrelerde tüm modern mikro bilgisayarların işlemcileri ve RAM'lerinin yanı sıra tüm büyük bilgisayar ve süper bilgisayar bloklarının yanı sıra tüm programlanabilir cihazlar uygulanmaktadır.

Mikroişlemci performansı birkaç taneye tekabül ediyor milyonlarca operasyonlar saniyede ve modern RAM bloklarının hacmi birkaç milyon bayttır.

Mikrobilgisayar - bunlar tam teşekküllü bilgi işlem arabalar veri işleme için sadece işlemci ve RAM'e sahip değil, aynı zamanda giriş-çıkış ve bilgi depolama aygıtlarına da sahiptir.

Kişisel bilgisayarlar - Bu mikrobilgisayar elektronik ekranlarda görüntüleme aygıtlarının yanı sıra klavye biçiminde veri giriş/çıkış aygıtlarına ve muhtemelen bilgisayar ağlarına bağlanmaya yönelik aygıtlara sahip olan.

Mikrobilgisayar mimarisi işlemcilerin ve RAM birimlerinin yanı sıra tüm giriş-çıkış cihazlarının bağlı olduğu bir arayüz cihazı olan bir sistem omurgasının kullanımına dayanmaktadır.

Bagajı kullanma değiştirmenizi sağlar birleştirmek Ve yapı mikrobilgisayar- ek giriş/çıkış aygıtları ekleyin ve bilgisayarların işlevselliğini artırın.

Uzun süreli depolama modern bilgisayarlardaki bilgiler elektronik, manyetik ve optik ortamlar (manyetik diskler, optik diskler ve flash bellek blokları) kullanılarak gerçekleştirilir.

Modern bilgisayarların mimarisi dosyaların, yazılım paketlerinin, veritabanlarının ve kontrol işletim sistemlerinin bulunduğu uzun süreli belleğin varlığını gerektirir.

Ana bilgisayar bilgisayarları - bilgisayarlar yüksek üretkenlik büyük miktarda harici belleğe sahip. Ana çerçeve bilgisayarlar, bilgisayar ağları ve büyük veri depolama tesisleri için sunucu olarak kullanılır.

Ana bilgisayar bilgisayarlar organizasyon için bir temel olarak kullanılır Kurumsal bilgi sistemler Endüstriyel şirketlere ve devlet kurumlarına hizmet vermek.

Süper bilgisayar- Bu çok işlemcili bilgisayar Karmaşık bir mimariye sahip, en yüksek performansa sahip ve süper karmaşık bilgi işlem sorunlarını çözmek için kullanılır.

Süper bilgisayar performansışuna eşittir: onlarca Ve yüzlerce bin milyarlarca bilgi işlem operasyonlar her saniye. Aynı zamanda süper bilgisayarlardaki işlemci sayısı giderek artıyor ve bilgisayar mimarisi daha karmaşık hale geliyor.