Kişisel bilgisayar mimarisi. Ana bileşenlerin amacı. Bilgisayarın işlevsel özellikleri. Açık bilgisayar mimarisi ilkesi ve modern gelişim eğilimleri Bilgisayar mimarisi ve mantıksal cihazlar

Giriiş………………………………………………………. 3

1. Teorik kısım……………………………………………….. 4

1.1. Modern bir bilgisayarın mimarisine ilişkin temel kavramlar………4

1.2. Mimari elemanların sınıflandırılması

modern bilgisayar……………………………………………………….. 5

1.3. Mimari elemanların ayrıntılı özellikleri

modern bilgisayar……………………………………………………….. 6

2. Pratik kısım……………………………………………. 14

2.1. Görevin genel özellikleri……………………………….. 14

2.2. Sorunu çözmek için kullanılan algoritmanın açıklaması……………………….. 16

Sonuç……………………………………………………24

Kullanılan literatür listesi……………………….. 25

giriiş

Kişisel bilgisayarların ortaya çıkışı, bilgi teknolojisinin gelişmesinde devrim niteliğinde bir atılımdır. Kişisel bilgisayarlar ofislerde, ticaret şirketlerinde, fabrikalarda ve evlerde sağlam bir şekilde yerini almıştır. Bugün bilgisayar, işimizde bir yardımcıdır ve World Wide Web'den (İnternet) en son haberlerin kaynağı ve e-posta kullanarak hızlı bir şekilde bilgi gönderip almanızı sağlayan bir mobil iletişim aracıdır.

Kullanıcının PC mimarisini bilmesi gerekiyor çünkü... Bilgisayarın içinde meydana gelen süreçler, iş için gerekli temel cihazlar hakkında bilgi olmadan, kullanıcı belirli görevleri yerine getirme ihtiyaçlarını gerçekleştiremeyecektir.

Bu ders çalışmasının teorik kısmında modern bir bilgisayarın mimarisi ele alınacak, unsurları ayrıntılı olarak incelenecektir: mikroişlemci; saat üreteci; sistem veri yolu; ana hafıza; harici bellek; güç kaynağı; zamanlayıcı; harici cihazlar; bilgi giriş ve çıkış cihazları; multimedya araçları; makine içi arayüz.

Bu ders çalışmasının pratik kısmında, yakıt ve yağlayıcıların satın alınmasına ilişkin bir maliyet tablosu oluşturma görevi çözülecektir. Bu sorun Microsoft Office Excel kullanılarak çözüldü.

Kurs çalışmasını tamamlamak için aşağıdaki donanım ve yazılımlar kullanıldı: Intel (R) Pentium (R) 4 CPU, Microsoft Windows XP Professional işletim sistemi, programlar - Microsoft Office Word 2007, Microsoft Office Excel 2007.

Teorik kısım

1. Modern PC mimarisine ilişkin temel kavramlar

Bilgisayar, bilgileri depolamak, işlemek ve iletmek için kullanılan çok işlevli bir elektronik cihazdır. Bilgisayar mimarisi, çeşitli sorunları çözerken bir bilgisayarın işlevselliğini belirleyen donanım ve yazılımın düzenlenmesine yönelik bir dizi genel prensip ve bunların özellikleri olarak anlaşılmaktadır. 8, s.22

Çoğu bilgisayarın yapısı 1945'te John von Neumann tarafından formüle edilen ilkelere dayanmaktadır:

Program kontrolü ilkesi (bir program, işlemci tarafından belirli bir sırayla birbiri ardına otomatik olarak yürütülen bir dizi komuttan oluşur).

Bellek homojenliği ilkesi (programlar ve veriler aynı bellekte saklanır; komutlar verilerle aynı şekilde işlenebilir).

Adresleme ilkesi (ana bellek yapısal olarak numaralandırılmış hücrelerden oluşur).

Bu prensipler üzerine inşa edilen bilgisayarlar klasik bir mimariye (von Neumann mimarisi) sahiptir. Von Neumann yalnızca bir bilgisayarın mantıksal yapısının temel ilkelerini ortaya koymakla kalmadı, aynı zamanda bilgisayarın ilk iki nesli boyunca yeniden üretilen yapısını da önerdi. Bir bilgisayarın mimarisi, bir bilgisayarın ana mantıksal düğümlerinin çalışma prensibini, bilgi bağlantılarını ve ara bağlantılarını belirler: merkezi işlemci, ana bellek, harici bellek, çevresel aygıtlar. Von Neumann mimarisinin karakteristik bir özelliği, belleğin hem programları hem de verileri depolamak için tasarlanmış tek bir adres alanı olmasıdır. 4, s.466

Modern bilgisayarlarda von Neumann mimarisi, çevresinde yeni blokların büyüdüğü bir çekirdek biçiminde korunur.

Modern PC mimarisi elemanlarının sınıflandırılması

Bir bilgisayarın mimarisi, kullanıcı için önemli olan özelliklerinin toplamı tarafından belirlenir. Makinenin yapısı ve işlevselliği temel ve ek olarak ayrılabilir. Temel işlevler bilgisayarın amacını belirler: bilginin işlenmesi ve saklanması, harici nesnelerle bilgi alışverişi. Ek işlevler, temel işlevleri gerçekleştirme verimliliğini artırır: etkili çalışma modları, kullanıcıyla diyalog, yüksek güvenilirlik vb. Sağlarlar. Bilgisayarın işlevleri, bileşenleri kullanılarak gerçekleştirilir: donanım ve yazılım.

Modern bir PC şunları içerir:: mikroişlemci (MP); saat üreteci; sistem veri yolu; ana bellek (RAM); harici bellek; güç kaynağı; zamanlayıcı; harici cihazlar (ED) (harici depolama cihazları (ESD) veya harici PC belleği; kullanıcı diyalog araçları; bilgi giriş ve çıkış cihazları; multimedya araçları; makine içi arayüz; uzatma veriyolları; yerel veriyolları.

Pirinç. 1. Kişisel bilgisayarın blok diyagramı 5, S. 130

Mimari elemanların ayrıntılı özellikleri

modern bilgisayar

Yapısal olarak PC'ler, harici aygıtların konektörler aracılığıyla bağlandığı merkezi bir sistem birimi biçiminde yapılır: ek bellek aygıtları, klavye, ekran, yazıcı vb.

Sistem birimi genellikle sistem kartını, güç kaynağını, disk sürücülerini, aksesuar konektörlerini ve genişletme kartları denetleyicilerle - harici cihazların adaptörleri.

Açık sistem kartı(anakart), genellikle bulunur: mikroişlemci; matematiksel yardımcı işlemci; saat üreteci; RAM ve ROM blokları (yongalar); klavye adaptörleri, HDD ve HDD; kesme denetleyicisi; zamanlayıcı vb.

Mikroişlemci (MP), tüm makine bloklarının çalışmasını kontrol etmek ve bilgiler üzerinde aritmetik ve mantıksal işlemler gerçekleştirmek için tasarlanmış bir bilgisayarın merkezi birimidir.

Mikroişlemci şunları içerir:

kontrol cihazı (CU) - gerçekleştirilen işlemin özelliklerine ve önceki işlemlerin sonuçlarına göre belirlenen belirli kontrol sinyallerini doğru zamanda makinenin tüm birimlerine üretir ve sağlar; gerçekleştirilen işlem tarafından kullanılan bellek hücrelerinin adreslerini üretir ve bu adresleri karşılık gelen bilgisayar bloklarına iletir; kontrol cihazı saat darbe üretecinden bir referans darbe dizisi alır;

aritmetik-mantıksal birim (ALU) - sayısal ve sembolik bilgiler üzerinde tüm aritmetik ve mantıksal işlemleri gerçekleştirmek için tasarlanmıştır;

mikroişlemci belleği (MPM) - makinenin sonraki çalışma döngülerinde hesaplamalarda doğrudan kullanılan bilgilerin kısa süreli kaydına ve çıkışına hizmet eder, çünkü ana bellek (RAM) her zaman gerekli olan bilgileri yazma, arama ve okuma hızını sağlamaz. yüksek hızlı bir mikroişlemcinin verimli çalışması;

mikroişlemci arayüz sistemi - diğer PC cihazlarıyla eşleştirme ve iletişimi uygular; dahili bir MP arayüzü, tampon depolama kayıtları ve giriş/çıkış portları (I/O) ve sistem veri yolu için kontrol devrelerini içerir. Arayüz, bilgisayar cihazlarını eşleştirmek ve iletişim kurmak, etkili etkileşimlerini sağlamak için bir dizi araçtır. Giriş/Çıkış bağlantı noktası (G/Ç - Giriş/Çıkış bağlantı noktası) - başka bir PC cihazını mikroişlemciye bağlamanızı sağlayan arayüz ekipmanı.

Saat üreteci

Bir dizi elektriksel uyarı üretir; üretilen darbelerin frekansı makinenin saat frekansını belirler. Bitişik darbeler arasındaki zaman aralığı, bir makine çalışma döngüsünün süresini veya yalnızca makine çalışma döngüsünün süresini belirler.

Saat puls üretecinin frekansı, kişisel bir bilgisayarın temel özelliklerinden biridir ve büyük ölçüde çalışma hızını belirler, çünkü Makinedeki her işlem belirli sayıda çevrimde gerçekleştirilir.

Sistem veri yolu. Bir bilgisayarın tüm cihazlarının birbiriyle eşleşmesini ve iletişimini sağlayan ana arayüz sistemidir.

Sistem veri yolu şunları içerir:

kod veri yolu(KSD), sayısal kodun tüm bitlerinin paralel iletimi için kablolar ve arayüz devreleri içeren;

adres kodu veriyolu(KSA), bir ana bellek hücresinin adres kodunun tüm bitlerinin veya harici bir cihazın giriş/çıkış bağlantı noktasının paralel iletimi için kablolar ve arayüz devreleri dahil;

talimat kodu veriyolu(KShI), makinenin tüm bloklarına talimatların (kontrol sinyalleri, darbeler) iletilmesi için teller ve arayüz devreleri içerir;

güç otobüsü, PC ünitelerini güç kaynağı sistemine bağlamak için kablolara ve arayüz devrelerine sahip.

Sistem veri yolu üç yönde bilgi aktarımı sağlar:

mikroişlemci ile ana bellek arasında;

mikroişlemci ile harici aygıtların giriş/çıkış bağlantı noktaları arasında;

ana bellek ile harici aygıtların G/Ç bağlantı noktaları arasında (doğrudan bellek erişim modunda).

Tüm bloklar veya daha doğrusu G/Ç bağlantı noktaları, ilgili birleşik konektörler (bağlantılar) aracılığıyla veri yoluna aynı şekilde bağlanır: doğrudan veya aracılığıyla dolandırıcılıktroller (adaptörler). Sistem veri yolu mikroişlemci tarafından doğrudan veya daha sık olarak ek bir çip aracılığıyla kontrol edilir - otobüs kontrolörü, ana kontrol sinyallerinin üretilmesi. Harici cihazlar ile sistem veri yolu arasındaki bilgi alışverişi ASCII kodları kullanılarak gerçekleştirilir.

Ana bellek (RAM). Makinenin diğer birimleriyle bilgi depolamak ve anında alışveriş yapmak için tasarlanmıştır. OP iki tür depolama aygıtı içerir: salt okunur bellek (ROM) ve rastgele erişim belleği (RAM).

ROM değiştirilemez (kalıcı) program ve referans bilgilerini saklamaya yarar, yalnızca içinde depolanan bilgileri hızlı bir şekilde okumanıza olanak tanır (ROM'daki bilgiler değiştirilemez).

Veri deposu Mevcut dönemde bir PC tarafından gerçekleştirilen bilgi ve hesaplama sürecine doğrudan dahil olan bilgilerin (programlar ve veriler) çevrimiçi olarak kaydedilmesi, depolanması ve okunması için tasarlanmıştır. RAM'in temel avantajları, yüksek performansı ve her bellek hücresine ayrı ayrı erişebilme yeteneğidir (hücreye doğrudan adres erişimi). RAM'in bir dezavantajı olarak, makinenin gücü kapatıldıktan sonra bilgilerin buraya kaydedilmesinin imkansız olduğu unutulmamalıdır (uçuculuk bağımlılığı).

Harici bellek. Bilgisayarın harici aygıtlarını ifade eder ve sorunları çözmek için gerekli olabilecek her türlü bilginin uzun süreli depolanması için kullanılır. Özellikle tüm bilgisayar yazılımları harici bellekte saklanır. Harici bellek çeşitli türde depolama aygıtları içerir, ancak hemen hemen her bilgisayarda bulunan en yaygın olanları sabit disk sürücüleri (HDD) ve disket sürücüleridir (FLMD).

Bu sürücülerin amacı, büyük miktarda bilgiyi depolamak, saklanan bilgiyi istek üzerine rastgele erişimli bir bellek cihazına kaydetmek ve serbest bırakmaktır. Sabit disk sürücüleri ve düz disk sürücüleri yalnızca tasarım, depolanan bilgilerin hacmi ve bilgilerin aranması, kaydedilmesi ve okunması için gereken süre bakımından farklılık gösterir.

Kaset manyetik bant üzerindeki depolama aygıtları (flamalar), optik disk sürücüleri (CD-ROM - Kompakt Disk Salt Okunur Bellek - salt okunur belleğe sahip CD), vb. de harici bellek aygıtları olarak kullanılır.

Güç kaynağı. Bu, bir PC için özerk ve ağ güç kaynağı sistemlerini içeren bir bloktur.

Zamanlayıcı. Bu, gerektiğinde mevcut anın (yıl, ay, saat, dakika, saniye ve saniyenin kesirleri) otomatik olarak kaydedilmesini sağlayan, makine içi bir elektronik saattir. Zamanlayıcı, otonom bir güç kaynağına (bir batarya) bağlanır ve makinenin ağ bağlantısı kesildiğinde çalışmaya devam eder.

Harici cihazlar (ED). Bu, herhangi bir bilgi işlem kompleksinin en önemli bileşenidir. Maliyet açısından VA'ların bazen tüm bilgisayarın %50 - 80'ini oluşturduğunu söylemek yeterli. PC'lerin kontrol sistemlerinde ve bir bütün olarak ülke ekonomisinde kullanılma olasılığı ve etkinliği büyük ölçüde bilgisayarın bileşimine ve özelliklerine bağlıdır.

PC bilgisayarları, makinenin çevreyle etkileşimini sağlar: kullanıcılar, kontrol nesneleri ve diğer bilgisayarlar. VE'ler çok çeşitlidir ve bir dizi özelliğe göre sınıflandırılabilir. Böylece, amaca göre aşağıdaki cihaz türleri ayırt edilebilir:

harici depolama aygıtları (ESD) veya harici PC belleği;

kullanıcı diyalog araçları;

bilgi giriş cihazları;

bilgi çıkış cihazları;

iletişim ve telekomünikasyon araçları.

Diyalog araçları kullanıcı cihazları arasında video monitörleri (ekranlar), daha az sıklıkla uzaktan kumandalı daktilolar (klavyeli yazıcılar) ve konuşma giriş/çıkış cihazları bulunur.

Video monitörü (ekranlar)- bir bilgisayardan bilgi girişi ve çıkışını görüntülemek için bir cihaz.

Ses giriş/çıkış cihazları hızla büyüyen medyaya aittir. Konuşma giriş cihazları, bir kişi tarafından konuşulan harfleri ve kelimeleri tanımalarına, tanımlamalarına ve kodlamalarına olanak tanıyan karmaşık yazılımlara sahip çeşitli mikrofon akustik sistemleri, örneğin "ses fareleri"dir.

Konuşma çıkış cihazları, dijital kodları hoparlörler (hoparlörler) veya bilgisayara bağlı hoparlörler aracılığıyla çoğaltılan harflere ve kelimelere dönüştüren çeşitli ses sentezleyicilerdir. 5, s. 130-133

Bilgi giriş cihazlarına ilgili olmak:

tuş takımı- sayısal, metin ve kontrol bilgilerini bir PC'ye manuel olarak girmek için bir cihaz;

grafik tabletleri (sayısallaştırıcılar)- özel bir işaretçiyi (kalemi) tablet üzerinde hareket ettirerek grafik bilgilerini ve görüntüleri manuel olarak girmek için;

tarayıcılar(okuma makineleri) - kağıt ortamdan otomatik olarak okumak ve daktiloyla yazılmış metinleri, grafikleri, resimleri, çizimleri bir PC'ye girmek için; metin modunda tarayıcı kodlama cihazında, özel programlar tarafından referans konturlarıyla karşılaştırıldıktan sonra okunan karakterler ASCII kodlarına dönüştürülür ve grafik modunda okunan grafikler ve çizimler iki boyutlu koordinat dizilerine dönüştürülür;

manipülatörler(işaret aygıtları): oyun kolu- manivela, fare, hareket topu- çerçevedeki bir top, ışık kalem vb. - imlecin ekran boyunca hareketini kontrol ederek, ardından imleç koordinatlarını kodlayıp bunları bilgisayara girerek görüntü ekranına grafik bilgileri girmek;

dokunmatik ekranlar- ayrı ayrı görüntü öğelerini, programları veya komutları bölünmüş ekrandan bir PC'ye girmek için;

dijital kamera- Fotoğrafik görüntülerin alınması, saklanması ve bilgisayara iletilmesi için kullanılan bir cihaz. 1, s.27

Bilgi çıkış cihazlarına ilgili olmak:

yazıcılar- bilgilerin kağıda kaydedilmesi için baskı cihazları. Yazıcılar, yazdırma yöntemine göre üç ana türe ayrılır: matris, mürekkep püskürtmeli, lazer.

çiziciler (çizgiciler)- grafik bilgilerinin (grafikler, çizimler, çizimler) bir PC'den kağıda çıkışı için.

Cihazlar iletişim ve telekomünikasyon cihazlarla ve diğer otomasyon ekipmanlarıyla (arayüz adaptörleri, adaptörler, dijital-analog ve analog-dijital dönüştürücüler vb.) iletişim kurmak ve PC'leri iletişim kanallarına, diğer bilgisayarlara ve bilgisayar ağlarına (ağ arayüz kartları, iletim çoklayıcı verileri, modemler).

Özellikle, Şekil 2'de gösterilmiştir. 1 ağ adaptörü bir bilgisayarın harici bir arayüzüdür ve bir bilgisayar ağının parçası olarak çalışmak üzere diğer bilgisayarlarla bilgi alışverişinde bulunmak için onu bir iletişim kanalına bağlamaya yarar. Küresel ağlarda, bir ağ bağdaştırıcısının işlevleri bir modülatör-demodülatör tarafından gerçekleştirilir.

Multimedya(multimedya - multimedya) karmaşık bir şeydir
Bir kişinin iletişim kurmasını sağlayan donanım ve yazılım
çeşitli doğal ortamları kullanan bilgisayar: ses,
video, grafik, metin, animasyon vb.

Multimedya cihazlarının ilk ve en çok kullanılan bileşenlerinden biri ses kartı ve bunun çalışması için gerekli olan, sesin işlenmesine ve çalınmasına olanak sağlayan akustik sistemlerdir.

Multimedya akustik sistemleri öncelikle sesi yükselten ve ileten müzik hoparlörlerini içerir. Aktif olabilirler, yani. bir stereo amplifikatör ve pasif içerir, yani. Bunu kullanma.

Büyük miktarda veri ve programla çalışmanıza olanak tanıyan CD-ROM sürücüsü, ana olmasa da önemli bir alan kaplar.

Bir CD-ROM'u çalıştırmak için onu bağlayacak ve kontrol edecek bir denetleyiciye ihtiyacınız vardır. Kural olarak, denetleyiciler kompakt yerleşim için ses kartlarına yerleştirilir.

Sistem veri yoluna ve PC MP'ye tipik harici cihazlar, mikroişlemcinin işlevselliğini genişleten ve geliştiren entegre devrelere sahip kartlar içerir: matematiksel yardımcı işlemci, doğrudan bellek erişim denetleyicisi, giriş/çıkış yardımcı işlemcisi, kesme denetleyicisi vb.

Makine içi sistem arayüzünün özellikleri

Makine içi sistem arayüzü- PC düğümlerinin ve bloklarının birbirleriyle iletişim ve arayüz oluşturma sistemi - bir dizi elektriksel iletişim hattı (tel), bilgisayar bileşenleriyle arayüz devreleri, sinyallerin iletilmesi ve dönüştürülmesi için protokoller (algoritmalar).

Makine içi arayüzü düzenlemek için iki seçenek vardır.

Çoklu bağlantı arayüzü: her PC bloğu diğer bloklara yerel kablolarıyla bağlanır; Çoklu bağlantı arayüzü kural olarak yalnızca en basit ev bilgisayarlarında kullanılır.

Tek bağlantı arayüzü: Tüm PC blokları ortak bir veri yolu veya sistem veri yolu üzerinden birbirine bağlanır.

Sistem veriyolunun en önemli işlevsel özellikleri şunlardır: Hizmet verdiği cihaz sayısı ve verimi; ör. mümkün olan maksimum bilgi aktarım hızı. Otobüs kapasitesi kapasitesine bağlıdır (otobüsler vardır) 8-, 16-, 32- ve 64-bit) ve saat hızında hangi lastikİşler.

Aşağıdakiler farklı bilgisayarlarda sistem veri yolu olarak kullanılmış ve kullanılabilir:

genişleme otobüsleri- çok sayıda farklı cihazı bağlamanıza olanak tanıyan genel amaçlı veri yolları;

yerel otobüsler, belirli bir sınıftan az sayıda cihaza servis verme konusunda uzmanlaşmıştır. 5, s. 133-136

Çözüm

Bu ders çalışmasının teorik kısmında, modern bir bilgisayarın mimarisi sürekli olarak incelenmekte ve aşağıdaki unsurları anlatılmaktadır:

mikroişlemci;

saat üreteci;

sistem veriyolu;

ana hafıza;

harici bellek;

güç kaynağı;

zamanlayıcı; harici cihazlar;

bilgi giriş ve çıkış cihazları;

multimedya araçları;

makine içi arayüz.

Kurs çalışmasının pratik kısmı, yakıt ve yağlayıcıların satın alınmasına ilişkin maliyet tablosu oluşturma sorununa bir çözüm sunar. Sorunun çözümünde, satın alınan yakıtın fiyatları ve miktarlarına ilişkin ilk veriler kullanıldı. Bu veriler doğrultusunda tablolar oluşturulmuş ve fonksiyon sihirbazı kullanılarak her yakıt türü için 1 litre yakıtın ortalama fiyatı hesaplanmıştır. Çeyrek için yakıt ve madeni yağ alımına ilişkin özet bir maliyet tablosu oluşturulup dolduruldu ve her ay ve her yakıt türü için 1 litre yakıtın ortalama fiyatının hesaplanmasının sonuçlarına göre bir grafik oluşturuldu.

Kaynakça

Zhukova E.L., Burda E.G. Bilgisayar Bilimi: Ders Kitabı. – M.: “Dashkov ve K” yayıncılık ve ticaret şirketi; Rostov bilgi yok: Nauka-Press, 2007. – 272 s.

Bilişim: Tüm uzmanlık alanlarındaki ikinci sınıf öğrencileri için laboratuvar atölyesi. – M.: Üniversite ders kitabı, 2006. – 94 s.

Bilişim: İkinci sınıf öğrencilerinin (ilk yüksek öğrenim) bağımsız çalışmalarına yönelik dersleri tamamlama yönergeleri. - M.: Üniversite ders kitabı, 2006. – 60 s.

Bilişim: Ders Kitabı. öğrencilere yardım ped. Üniversiteler / A.V. Mogilev, N.I. Park, E.K. Henner; Ed. E.K. Henner. - 2. baskı, silindi. – M.: Yayınevi. Merkez "Akademi", 2001. – 816 s.

Bilgisayar Bilimi: Ders Kitabı. – 3. revizyon ed./Ed. prof. N.V. Makarova. – M.: Finans ve İstatistik, 2001. – 768 s.

Mikheeva E.V. Mesleki faaliyetlerde bilgi teknolojileri: ders kitabı. öğrencilere yardım ortalama Prof. eğitim / E.V. Mikheeva. – 6. baskı, silindi. – M.: Yayın Merkezi “Akademi”, 2007. – 384 s.

Khakhutaishvili M.Ş. Ekonomik uzmanların eğitiminde bilgisayar bilimi ve bilgi teknolojisi: Tüketici işbirliğine yönelik ortaöğretim uzmanlaşmış eğitim kurumları için ders kitabı: Bölüm I / Ed. ilmi ed. Dr.ped. bilimler, prof. OLUMSUZ. Astafieva. – Mytishchi, Moskova. bölge: Rusya Federasyonu Merkez Birliği TsUMK, 2000. – 128 s.

Ekonomik Bilişim: Ders Kitabı / Ed. A.P. Kosarev ve L.V. Eremina. – M.: Finans ve İstatistik, 2002. – 592 s.: hasta.

Modern bilgisayar modelleri piyasada çok çeşitli markalar tarafından temsil edilmesine rağmen az sayıda mimari içerisinde toplanmaktadır. Bunun neyle bağlantısı var? Modern bilgisayarların kendine özgü mimarisi nelerdir? Hangi yazılım ve donanım bileşenleri onu oluşturuyor?

Mimari Tanımı

PC mimarisi nedir? Bu oldukça geniş terim genellikle bir bilgisayar sistemini monte etmek için bir dizi mantıksal ilkenin yanı sıra, içine sunulan teknolojik çözümlerin ayırt edici özellikleri olarak anlaşılır. PC mimarisi standardizasyon için bir araç olabilir. Yani, içindeki bilgisayarlar yerleşik şemalara ve teknolojik yaklaşımlara göre monte edilebilir. Belirli kavramları tek bir mimaride birleştirmek, piyasada bir PC modelinin tanıtımını kolaylaştırır ve farklı markalar tarafından geliştirilen ancak buna uygun olduğu garanti edilen programlar oluşturmanıza olanak tanır. Birleşik bir PC mimarisi aynı zamanda bilgisayar donanımı üreticilerinin bir PC'nin belirli teknolojik bileşenlerini geliştirmek için aktif olarak işbirliği yapmasına da olanak tanır.

Söz konusu terim, belirli bir marka düzeyinde benimsenen bilgisayarların veya bireysel bileşenlerinin montajına yönelik bir dizi yaklaşım olarak anlaşılabilir. Bu anlamda üreticinin geliştirdiği, fikri mülkiyetinde olan ve yalnızca kendisi tarafından kullanılan mimari, piyasada rekabet aracı olarak hareket edebilir. Ancak yine de farklı markaların çözümleri bazen farklı model bilgisayarları karakterize eden temel kriterleri birleştiren ortak bir konsept altında sınıflandırılabilir.

“PC mimarisi” terimi, bilgisayar bilimi tarafından bir bilgi dalı olarak farklı şekilde anlaşılabilir. İlk yorumlama seçeneği, söz konusu kavramın standartlaştırma kriteri olarak yorumlanmasını içerir. Başka bir yoruma göre mimarlık, daha çok bir üretim markasının diğerleriyle rekabet edebilmesine olanak sağlayan bir kategoridir.

En ilginç husus, bilgisayarın geçmişi ve mimarisinin nasıl bağlantılı olduğudur. Özellikle bu, bilgisayar tasarımına yönelik klasik mantıksal şemanın ortaya çıkışıdır. Özelliklerini ele alalım.

Klasik bilgisayar mimarisi

Belirli bir mantıksal şemaya göre bir PC tasarlamanın gerekli olduğu temel ilkeler, seçkin bir matematikçi olan John von Neumann tarafından önerildi. Fikirleri, ilk iki nesle kadar uzanan bilgisayar üreticileri tarafından uygulandı. John von Neumann'ın geliştirdiği konsept klasik PC mimarisidir. Özellikleri nelerdir? Bir bilgisayarın aşağıdaki ana bileşenlerden oluşması beklenir:

Aritmetik ve mantıksal blok;

Kontrol araçları;

Harici bellek bloğu;

RAM bloğu;

Bilgi girişi ve çıkışı için tasarlanmış cihazlar.

Bu şema çerçevesinde teknolojik bileşenlerin etkileşimi belirli bir sırayla uygulanmalıdır. Bu nedenle, önce bir bilgisayar programından gelen veriler, harici bir cihaz kullanılarak girilebilen PC belleğine girer. Kontrol cihazı daha sonra bilgiyi bilgisayarın belleğinden okur ve yürütme için gönderir. Bu süreç gerekirse diğer PC bileşenlerini de içerir.

Modern bilgisayarların mimarisi

Modern PC mimarisinin temel özelliklerine bakalım. Yukarıda incelediğimiz konseptten biraz farklı ama birçok yönden onu sürdürüyor. En yeni nesil PC'lerin temel özelliği aritmetik, mantıksal birim ve ayrıca kontrol cihazlarının tek bir teknolojik bileşende (işlemci) birleştirilmesidir. Bu, büyük ölçüde mikro devrelerin ortaya çıkışı ve bunların daha da geliştirilmesi sayesinde mümkün oldu; bu, geniş bir işlev yelpazesinin nispeten küçük bir bilgisayar parçasına sığdırılmasını mümkün kıldı.

Modern bir bilgisayarın mimarisi aynı zamanda denetleyicilerin varlığıyla da karakterize edilir. İşlemcinin harici cihazlarla veri alışverişi işlevini yerine getirmesi beklenen konseptin revizyonu sonucu ortaya çıktılar. Yeni ortaya çıkan entegre devrelerin yetenekleri sayesinde, PC üreticileri ilgili işlevsel bileşeni işlemciden ayırmaya karar verdi. Çeşitli değişim kanallarının yanı sıra daha sonra kontrolör olarak adlandırılmaya başlanan çevresel mikro devreler de bu şekilde ortaya çıktı. Modern PC'lerdeki ilgili donanım bileşenleri, örneğin disklerin çalışmasını kontrol edebilir.

Modern bilgisayarların tasarımı ve mimarisi bir veri yolunun kullanılmasını gerektirir. Temel amacı bilgisayarın çeşitli donanım elemanları arasındaki iletişimi sağlamaktır. Yapısı, belirli bir işlevden sorumlu özel modüllerin varlığına işaret edebilir.

IBM mimarisi

IBM, aslında dünya standartlarından biri haline gelen bir PC mimarisi geliştirdi. Ayırt edici özelliği açıklığıdır. Yani içindeki bilgisayar, markanın bitmiş ürünü olmaktan çıkıyor. IBM, uygun mimariyi geliştirme konusunda öncülerden biri olmasına rağmen pazarda tekelci değildir.

IBM platformunda bir PC'yi monte eden kullanıcı veya şirket, bilgisayar yapısına hangi bileşenlerin dahil edileceğini bağımsız olarak belirleyebilir. Bir veya daha fazla elektronik bileşeni daha gelişmiş bir bileşenle değiştirmek de mümkündür. Bilgisayar teknolojisinin hızlı gelişimi, açık PC mimarisi ilkesinin uygulanmasını mümkün kılmıştır.

IBM mimarisi bilgisayarları için yazılımın özellikleri

Bir bilgisayarı IBM platformu olarak sınıflandırmanın önemli bir kriteri, farklı işletim sistemleriyle uyumluluğudur. Bu aynı zamanda söz konusu mimari türünün açıklığını da göstermektedir. IBM platformuna ait bilgisayarlar, Windows, Linux ve çok sayıda modifikasyonla, ayrıca söz konusu mimarinin PC donanım bileşenleriyle uyumlu diğer işletim sistemleri tarafından kontrol edilebilmektedir. IBM platformuna, büyük markaların yazılımlarının yanı sıra, piyasaya sürülmesi ve kurulumu genellikle donanım üreticilerinin onayını gerektirmeyen çeşitli özel yazılım ürünleri de kurulabilir.

IBM platformuna dayalı hemen hemen her bilgisayarda bulunan yazılım bileşenleri arasında, BIOS olarak da adlandırılan temel giriş ve çıkış sistemi bulunur. Üzerinde ne tür işletim sistemi kurulu olursa olsun, bir bilgisayarın temel donanım işlevlerinin yerine getirilmesini sağlamak için tasarlanmıştır. Bu da aslında söz konusu mimarinin açıklığının bir başka işaretidir: BIOS üreticileri işletim sistemine ve diğer yazılım üreticilerine karşı hoşgörülüdür. Aslında BIOS'un farklı markalar tarafından üretilebiliyor olması da bir açıklık kriteridir. İşlevsel olarak farklı geliştiricilerin BIOS sistemleri benzerdir.

Bilgisayarda yüklü bir BIOS yoksa, çalışması neredeyse imkansızdır. İşletim sisteminin PC'de yüklü olup olmadığı önemli değildir - bilgisayarın donanım bileşenleri arasındaki etkileşim sağlanmalıdır ve bu yalnızca BIOS kullanılarak gerçekleştirilebilir. BIOS'u bir bilgisayara yeniden yüklemek, bir işletim sistemi veya içinde çalışan başka türde bir yazılımın kurulmasından farklı olarak özel yazılım ve donanım araçları gerektirir. BIOS'un bu özelliği, bilgisayar virüslerinden korunması gerektiği gerçeğiyle belirlenir.

Kullanıcı, BIOS'u kullanarak belirli ayarları yaparak PC donanım bileşenlerini kontrol edebilir. Bu da platformun açıklığının yönlerinden biri. Bazı durumlarda, uygun ayarlarla çalışmak, bilgisayarın gözle görülür şekilde hızlanmasını ve bireysel donanım bileşenlerinin daha kararlı çalışmasını sağlayabilir.

Birçok bilgisayardaki BIOS sistemi, birçok BT uzmanının inandığı gibi bir UEFI kabuğu ile desteklenmektedir, bu oldukça kullanışlı ve işlevsel bir yazılım çözümüdür. Ancak UEFI'nin temel amacı, BIOS'un tipik amacından temel olarak farklı değildir. Aslında bu aynı sistemdir, ancak içindeki arayüz bir PC işletim sistemi için tipik olana biraz daha yakındır.

Bilgisayarlar için en önemli yazılım türü sürücüdür. Bilgisayarda yüklü olan donanım bileşeninin düzgün çalışması için gereklidir. Sürücüler genellikle bilgisayar aygıtı üreticileri tarafından yayınlanır. Aynı zamanda, bir işletim sistemiyle uyumlu olan ilgili yazılım türü, örneğin Windows, genellikle diğer işletim sistemleri için uygun değildir. Bu nedenle kullanıcının sıklıkla belirli bilgisayar yazılımı türleriyle uyumlu sürücüleri seçmesi gerekir. Bu anlamda IBM platformu yeterince standartlaştırılmamıştır. Kullanıcının gerekli sürücüyü bulamaması veya donanım bileşeni üreticisinin gerekli türü piyasaya sürmek için zamanı olmaması nedeniyle Windows işletim sistemi altında mükemmel çalışan bir cihazın Linux altında çalıştırılması imkansız olabilir. yazılım.

Bilgisayar yapısına dahil edilmesi beklenen çözümün yalnızca belirli mimariyle değil, bilgisayarın diğer teknolojik unsurlarıyla da uyumlu olması önemlidir. Modern bilgisayarlarda hangi bileşenler değiştirilebilir? Anahtar olanlar arasında: anakart, işlemci, RAM, video kartı, sabit sürücüler. Bileşenlerin her birinin özelliklerine daha ayrıntılı olarak bakalım, diğer donanım öğeleriyle uyumluluğunu neyin belirlediğini belirleyelim ve ayrıca açık PC mimarisi ilkesinin pratikte en doğru şekilde nasıl uygulanacağını öğrenelim.

Anakart

Modern bir bilgisayarın temel bileşenlerinden biri anakart veya sistem kartıdır. Çeşitli donanım bileşenlerini birbiriyle birleştirmenize olanak tanıyan denetleyiciler, veri yolları, köprüler ve diğer öğeleri içerir. Bu sayede modern PC mimarisi gerçekten uygulanıyor. Anakart, bilgisayar işlevlerini çeşitli cihazlara etkili bir şekilde dağıtmanıza olanak tanır. Bu bileşen, işlemci, video kartı, RAM, sabit sürücüler vb. gibi diğer bileşenlerin çoğunu barındırır. Bir bilgisayarın en önemli yazılım bileşeni olan BIOS, çoğu durumda anakart yongalarından birine yazılır. İlgili elemanların zarar görmemesi önemlidir.

Anakartı değiştirirken veya PC montaj sürecinde doğru modeli seçerken, yeni modelin diğer donanım bileşenleriyle uyumlu olacağından emin olmanız gerekir. Yani Intel işlemcileri destekleyen anakartlar var ve yalnızca AMD çiplerinin takılabileceği anakartlar da var. Yeni kartın mevcut bellek modüllerinizi desteklediğinden emin olmak çok önemlidir. Video kartı ve sabit sürücülere gelince, ilgili pazarlardaki oldukça yüksek standardizasyon seviyesi nedeniyle genellikle herhangi bir sorun ortaya çıkmaz. Ancak yeni anakartın ve belirtilen bileşenlerin teknoloji açısından çok fazla farklılık göstermesi istenmeyen bir durumdur. Aksi takdirde daha az üretken bir unsur tüm sistemi yavaşlatacaktır.

İşlemci

Modern bir bilgisayarın ana çipi işlemcidir. PC'nin açık mimarisi, kullanıcının kendi takdirine bağlı olarak bilgisayara daha güçlü, üretken, teknolojik açıdan gelişmiş bir işlemci kurmasına olanak tanır. Ancak böyle bir olasılık bir takım sınırlamaları da beraberinde getirebilir. Bu nedenle, başka bir bileşeni (anakart) değiştirmeden bir Intel işlemciyi AMD işlemciyle değiştirmek genellikle imkansızdır. Aynı markadan ancak farklı türde bir teknolojik hatta ait olan bir mikro devrenin yerine bir mikro devrenin kurulması da sorunludur.

PC'ye daha güçlü bir işlemci takarken RAM'in, sabit sürücülerin ve ekran kartının teknolojik olarak çok geride olmadığından emin olmanız gerekir. Aksi takdirde yukarıda da belirttiğimiz gibi mikro devreyi değiştirmek beklenen sonucu vermeyebilir - bilgisayar daha hızlı çalışmayacaktır. İşlemci performansının ana göstergeleri saat hızı, çekirdek sayısı ve önbellek boyutudur. Ne kadar büyük olursa çip o kadar hızlı çalışır.

Veri deposu

Bu bileşen aynı zamanda PC performansını da doğrudan etkiler. RAM'in ana işlevleri genellikle ilk nesil bilgisayarların tipik işlevleriyle aynıdır. Bu anlamda RAM klasik bir donanım bileşenidir. Ancak bu, önemini vurguluyor: PC üreticileri şu ana kadar buna layık bir alternatif bulamadılar.

Bellek performansının ana kriteri boyutudur. Ne kadar büyük olursa bilgisayar o kadar hızlı çalışır. Ayrıca PC modülleri işlemciye benzer saat hızına sahiptir. Ne kadar yüksek olursa bilgisayar o kadar verimli olur. RAM'i değiştirirken yeni modüllerin anakartla uyumlu olduğundan emin olun.

Video kartı

İlk serideki PC mimarisinin ilkeleri, video kartını ayrı bir bileşene ayırmayı içermiyordu. Yani bu donanım çözümü aynı zamanda bir bilgisayarı modern nesil olarak sınıflandırmanın kriterlerinden biridir. Video kartı, yüksek performanslı yongalar gerektiren en karmaşık veri türlerinden biri olan bilgisayar grafiklerinin işlenmesinden sorumludur.

Bu donanım bileşeni, ana özellikleri işlemcinin, belleğin ve anakartın gücü ve teknoloji düzeyi ile ilişkilendirilerek değiştirilmelidir. Buradaki model yukarıda belirttiğimiz ile aynıdır: karşılık gelen PC öğelerinin performans düzeylerinin büyük ölçüde farklı olması istenmeyen bir durumdur. Bir video kartı için temel kriter, dahili hafıza miktarının yanı sıra ana çipinin saat frekansıdır.

Bilgisayar grafiklerinin işlenmesinden sorumlu modülün işlemciye yerleştirilmiş olduğu görülür. Ve bu, bilgisayarın eski olduğuna dair bir işaret olarak görülemez, aksine birçok modern bilgisayarda da benzer bir model gözlenmektedir. Bu konsept dizüstü bilgisayar üreticileri arasında en büyük popülerliği kazanıyor. Bu oldukça mantıklı: Markaların bu tür bilgisayarların kompakt olmasını sağlaması gerekiyor. Video kartı oldukça büyük bir donanım bileşenidir; boyutu çoğunlukla işlemciden veya bellek modülünden belirgin şekilde daha büyüktür.

Sabit diskler

Sabit sürücü aynı zamanda klasik bir bilgisayar bileşenidir. Kalıcı depolama cihazları kategorisine aittir. Modern PC mimarisinin tipik bir örneği. Sabit sürücüler genellikle dosyaların büyük kısmını depolar. Bu bileşenin anakart, işlemci, RAM ve video kartı özellikleri açısından en az talep gören bileşenler arasında olduğu belirtilebilir. Ancak yine de, sabit sürücünün performansı düşükse, üzerine diğer yüksek teknolojili donanım bileşenleri kurulu olsa bile bilgisayarın yavaşlama ihtimali vardır.

Disk performansı için ana kriter dönüş hızıdır. Hacim de önemlidir ancak bu parametrenin önemi kullanıcının ihtiyaçlarına bağlıdır. Bilgisayarda çok yüksek hızlara sahip küçük kapasiteli bir sabit sürücü varsa, PC, cihazın ilgili elemanlarının yüksek kapasitesi ve düşük dönüş hızıyla olduğundan daha hızlı çalışacaktır.

Anakart, işlemci, RAM ve video kartı bir bilgisayarın dahili bileşenleridir. Bir sabit sürücü dahili veya harici olabilir ve bu durumda çoğunlukla çıkarılabilir. Bir sabit sürücünün ana analogları flash sürücüler ve hafıza kartlarıdır. Bazı durumlarda onu tamamen değiştirebilirler, ancak mümkünse yine de bilgisayarınızı en az bir sabit sürücüyle donatmanız önerilir.

Açık PC mimarisi kavramı elbette bu beş bileşeni değiştirme ve seçme yeteneği ile sınırlı değildir. Bilgisayarın parçası olan, başka amaçlara yönelik birçok cihaz vardır. Bunlar DVD ve Blue-ray sürücüler, ses kartları, yazıcılar, tarayıcılar, modemler, ağ kartları, fanlardır. İlgili bileşenlerin seti, belirli bir markalı PC mimarisi tarafından belirlenebilir. Anakart, işlemci, RAM, video kartı ve sabit sürücü, modern bir bilgisayarın çalışamayacağı veya çalışmasının son derece zor olacağı unsurlardır. Esas olarak işin hızını belirlerler. Ve bu nedenle, teknolojik olarak gelişmiş ve modern bileşenlerin uygun tipte bilgisayara kurulmasını sağlayarak kullanıcı, yüksek performanslı ve güçlü bir bilgisayar toplayabilecektir.

Apple bilgisayarlar

Başka ne tür bilgisayar mimarileri var? IBM mimarisiyle doğrudan rekabet edenlerin sayısı çok azdır. Örneğin bunlar Apple'ın Macintosh bilgisayarlarıdır. Elbette birçok bakımdan IBM mimarisine benziyorlar - aynı zamanda bir işlemciye, belleğe, video kartına, anakarta ve sabit disklere de sahipler.

Ancak Apple bilgisayarları, platformlarının kapalı olmasıyla karakterize edilir. Kullanıcının kendi takdirine bağlı olarak PC'ye bileşen kurma konusunda oldukça sınırlıdır. Apple, yasal olarak uygun mimaride bilgisayar üretebilen tek markadır. Benzer şekilde Apple, kendi platformunda piyasaya sürülen işlevsel işletim sistemlerinin tek sağlayıcısıdır. Bu nedenle, belirli PC mimarisi türleri, bilgisayarın donanım bileşenlerinde çok fazla farklılık göstermeyebilir, ancak imalat markalarının ilgili çözümlerin piyasaya sürülmesine yaklaşımlarında farklılık gösterebilir. Bir şirket, kendi geliştirme stratejisine bağlı olarak platformun açıklığına veya kapalılığına odaklanabilir.

Yani, IBM platformu örneğini kullanan modern PC mimarisinin temel özellikleri: bilgisayar üreticisinin tekel markasının olmaması, açıklık. Ve hem yazılım hem de donanım açısından. IBM platformunun ana rakibi Apple'a gelince, ilgili mimariye sahip bir PC'nin temel özellikleri kapalılığın yanı sıra bilgisayarların tek bir marka tarafından piyasaya sürülmesidir.

Kişisel bilgisayar mimarisi

giriiş

Bilgisayar, verileri işleyebilen ve hesaplamalar yapabilen, ayrıca diğer sembol işleme görevlerini de gerçekleştirebilen programlanabilir bir elektronik cihazdır.

İki ana bilgisayar sınıfı vardır:

• verileri sayısal ikili kodlar biçiminde işleyen dijital bilgisayarlar;
• Hesaplanan büyüklüklerin analogları olan sürekli değişen fiziksel büyüklükleri (elektrik voltajı, zaman vb.) işleyen analog bilgisayarlar.

Şu anda bilgisayarların büyük çoğunluğu dijital olduğundan, yalnızca bu sınıftaki bilgisayarları ele alacağız ve "bilgisayar" kelimesini "dijital bilgisayar" anlamında kullanacağız. Bilgisayarların temeli, esas olarak elektronik ve elektromekanik elemanlar ve cihazlar kullanılarak oluşturulan donanımdan (HardWare) oluşur. Bilgisayarların çalışma prensibi, önceden belirlenmiş, açıkça tanımlanmış aritmetik, mantıksal ve diğer işlemler dizileri olan programları (Yazılım) yürütmektir.

Herhangi bir bilgisayar programı, bireysel komutların bir dizisidir. Komut, bilgisayarın gerçekleştirmesi gereken bir işlemin açıklamasıdır. Kural olarak, bir komutun kendi kodu (sembol), başlangıç ​​verileri (işlenenler) ve sonucu vardır. Örneğin, "iki sayıyı topla" komutunda terimlerin işlenenleri bulunur ve sonuç bunların toplamıdır. Ancak "durdur" komutunun işlenenleri yoktur ve sonuç, programın sonlandırılmasıdır. Komutun sonucu, bu komut için tam olarak tanımlanmış ve bilgisayarın tasarımına yerleştirilmiş kurallara göre üretilir. Belirli bir bilgisayar tarafından yürütülen komutlar dizisine o bilgisayarın komut sistemi denir.

Bilgisayarlar, saniyede milyonlarca işlemden yüz milyonlarca işleme kadar çok yüksek hızlarda çalışır.

Kişisel bilgisayarlar, diğer bilgisayar türlerinden daha fazla, aşağıdakilerle karakterize edilen yeni bilgisayar bilgi teknolojilerine geçişe katkıda bulunur:

• kullanıcı dostu bilgi, yazılım ve teknik arayüz;
• bilgi süreçlerinin kullanıcıyla diyalog modunda gerçekleştirilmesi;
• entegre veritabanlarına dayalı tüm süreçler için uçtan uca bilgi desteği;
• “kağıtsız teknoloji” olarak adlandırılıyor.

Bilgisayar, bilgileri depolamak, işlemek ve iletmek için kullanılan çok işlevli bir elektronik cihazdır. Bilgisayar mimarisi, mantıksal organizasyonunu, yapısını ve kaynaklarını, yani belirli bir süre için veri işleme sürecine tahsis edilebilecek bir bilgi işlem sisteminin araçlarını ifade eder.

Çoğu bilgisayarın yapısı 1945'te John von Neumann tarafından formüle edilen ilkelere dayanmaktadır:

1. Program kontrolü ilkesi (bir program, işlemci tarafından belirli bir sırayla birbiri ardına otomatik olarak yürütülen bir dizi komuttan oluşur).
2. Bellek homojenliği ilkesi (programlar ve veriler aynı bellekte saklanır; komutlar verilerle aynı şekilde işlenebilir).
3. Adresleme ilkesi (ana bellek yapısal olarak numaralandırılmış hücrelerden oluşur).

Bu prensipler üzerine inşa edilen bilgisayarlar klasik bir mimariye (von Neumann mimarisi) sahiptir. PC mimarisi, bilgisayarın ana mantıksal düğümlerinin çalışma prensibini, bilgi bağlantılarını ve ara bağlantılarını belirler:

• merkezi işlemci;
• ana hafıza;
• harici bellek;
• çevresel aygıtlar.

İşlemci mimarisini belirleyen ana elektronik bileşenler, sistem kartı veya Anakart olarak adlandırılan ana bilgisayar kartı üzerinde bulunur. Ek cihazların denetleyicileri ve adaptörleri veya bu cihazların kendisi genişletme kartları (D) şeklinde yapılır. A ughterBoard - ek kart) ve genişletme yuvaları (İngilizce yuva - yuva, oluk) olarak da adlandırılan genişletme konektörleri kullanılarak veri yoluna bağlanır.

Fonksiyonel ve yapısal organizasyon

Temel PC blokları ve anlamları

Bir bilgisayarın mimarisi genellikle kullanıcı için önemli olan bir dizi özellik tarafından belirlenir. Temel ve ek olarak ayrılabilen makinenin yapısına ve işlevselliğine asıl dikkat gösterilmektedir. Temel işlevler bilgisayarın amacını belirler: bilginin işlenmesi ve saklanması, harici nesnelerle bilgi alışverişi. Ek işlevler, temel işlevleri gerçekleştirme verimliliğini artırır: etkili çalışma modları, kullanıcıyla diyalog, yüksek güvenilirlik vb. Sağlarlar. Bilgisayarın belirtilen işlevleri, bileşenleri kullanılarak uygulanır: donanım ve yazılım.

Bir bilgisayarın yapısı, bileşenlerinin bileşimini, sırasını ve etkileşim ilkelerini belirleyen belirli bir modeldir. Kişisel bilgisayar, genel erişilebilirlik ve kullanım evrenselliği gereksinimlerini karşılayan bir masaüstü veya dizüstü bilgisayardır. PC'nin avantajları şunlardır:

• bireysel alıcının erişebileceği düşük maliyet;
• çevresel koşullar için özel gereklilikler olmaksızın çalışmanın özerkliği;
• yönetim, bilim, eğitim ve günlük yaşam alanlarındaki çeşitli uygulamalara uyarlanabilirliğini sağlayan mimarinin esnekliği;
• kullanıcının özel mesleki eğitim almadan onunla çalışmasını mümkün kılan işletim sisteminin ve diğer yazılımların "dostu" olması;
• yüksek operasyonel güvenilirlik (arızalar arasında 5 bin saatten fazla).

Kişisel bilgisayarın yapısı

Ana PC bloklarının bileşimini ve amacını ele alalım.

Not.Burada ve aşağıda, bir PC'nin organizasyonu şu anda en yaygın olan IBM PC benzeri bilgisayarlarla ilişkili olarak ele alınmaktadır.

Mikroişlemci (MP), tüm makine bloklarının çalışmasını kontrol etmek ve bilgiler üzerinde aritmetik ve mantıksal işlemler gerçekleştirmek için tasarlanmış bir bilgisayarın merkezi birimidir.

Mikroişlemci şunları içerir:

• kontrol cihazı (CU) - gerçekleştirilen işlemin özelliklerine ve önceki işlemlerin sonuçlarına göre belirlenen belirli kontrol sinyallerini (kontrol darbeleri) doğru zamanda makinenin tüm bloklarına üretir ve sağlar; gerçekleştirilen işlem tarafından kullanılan bellek hücrelerinin adreslerini üretir ve bu adresleri karşılık gelen bilgisayar bloklarına iletir; kontrol cihazı saat darbe üretecinden bir referans darbe dizisi alır;
• aritmetik-mantıksal birim (ALU) - sayısal ve sembolik bilgiler üzerinde tüm aritmetik ve mantıksal işlemleri gerçekleştirmek için tasarlanmıştır (bazı PC modellerinde, işlemlerin yürütülmesini hızlandırmak için ALU'ya ek bir matematiksel yardımcı işlemci bağlanır);
• mikroişlemci belleği (MPM) - makinenin sonraki çalışma döngülerinde hesaplamalarda doğrudan kullanılan bilgilerin kısa süreli kaydına ve çıkışına hizmet eder, çünkü ana bellek (RAM) her zaman gerekli olan bilgileri yazma, arama ve okuma hızını sağlamaz. yüksek hızlı bir mikroişlemcinin verimli çalışması. Kayıtlar, çeşitli uzunluklarda yüksek hızlı bellek hücreleridir (standart uzunluğu 1 bayt olan ve daha düşük hıza sahip olan OP hücrelerinin aksine);
• mikroişlemci arayüz sistemi - diğer PC cihazlarıyla eşleştirme ve iletişimi uygular; dahili bir MP arayüzü, tampon depolama kayıtları ve giriş/çıkış portları (I/O) ve sistem veri yolu için kontrol devrelerini içerir. Arayüz, bilgisayar cihazlarını eşleştirmek ve iletişim kurmak, etkili etkileşimlerini sağlamak için bir dizi araçtır. Giriş/Çıkış bağlantı noktası (G/Ç - Giriş/Çıkış bağlantı noktası) - başka bir PC cihazını mikroişlemciye bağlamanızı sağlayan arayüz ekipmanı.

Saat üreteci

Bir dizi elektriksel uyarı üretir; üretilen darbelerin frekansı makinenin saat frekansını belirler. Bitişik darbeler arasındaki zaman aralığı, bir makine çalışma döngüsünün süresini veya yalnızca makine çalışma döngüsünün süresini belirler.

Saat darbe üretecinin frekansı, kişisel bir bilgisayarın temel özelliklerinden biridir ve büyük ölçüde çalışma hızını belirler, çünkü makinedeki her işlem belirli sayıda saat döngüsünde gerçekleştirilir.

Sistem veri yolu

Bir bilgisayarın tüm cihazlarının birbiriyle eşleşmesini ve iletişimini sağlayan ana arayüz sistemidir. Sistem veri yolu şunları içerir:

• işlenenin sayısal kodunun (makine kelimesi) tüm bitlerinin paralel iletimi için kablolar ve arayüz devreleri içeren kod veri yolu (CDB);
• bir ana bellek hücresinin veya harici bir cihazın giriş-çıkış bağlantı noktasının adres kodunun tüm bitlerinin paralel iletimi için kablolar ve arayüz devreleri içeren adres kodu veri yolu (ACBA);
• talimatların (kontrol sinyalleri, darbeler) makinenin tüm bloklarına iletilmesi için kablolar ve arayüz devreleri içeren kod talimat veriyolu (IBC);
• PC birimlerini güç kaynağı sistemine bağlamak için kablolara ve arayüz devrelerine sahip bir güç veriyolu.

Sistem veri yolu üç yönde bilgi aktarımı sağlar:

• mikroişlemci ile ana bellek arasında;
• mikroişlemci ile harici aygıtların giriş/çıkış bağlantı noktaları arasında;
• ana bellek ile harici aygıtların G/Ç bağlantı noktaları arasında (doğrudan bellek erişim modunda).

Bloklar veya daha doğrusu giriş-çıkış bağlantı noktaları, ilgili birleşik konektörler (bağlantılar) aracılığıyla veri yoluna eşit şekilde bağlanmaz: Doğrudan veya denetleyiciler (adaptörler) aracılığıyla. Sistem veri yolu mikroişlemci tarafından doğrudan veya daha sık olarak ek bir mikro devre aracılığıyla kontrol edilir - otobüs kontrolörü, ana kontrol sinyallerinin üretilmesi.

Ana bellek (RAM)

Makinenin diğer birimleriyle bilgi depolamak ve anında alışveriş yapmak için tasarlanmıştır. OP iki tür depolama aygıtı içerir: salt okunur bellek (ROM) ve rastgele erişim belleği (RAM).

ROM, değiştirilemez (kalıcı) program ve referans bilgilerini saklamak için kullanılır; yalnızca içinde depolanan bilgilerin hızlı bir şekilde okunmasını sağlar (ROM'daki bilgiler değiştirilemez).

RAM, mevcut zaman diliminde PC tarafından gerçekleştirilen bilgi ve hesaplama sürecine doğrudan dahil olan bilgilerin (programlar ve veriler) çevrimiçi olarak kaydedilmesi, depolanması ve okunması için tasarlanmıştır. RAM'in temel avantajları, yüksek performansı ve her bellek hücresine ayrı ayrı erişebilme yeteneğidir (hücreye doğrudan adres erişimi). RAM'in bir dezavantajı olarak, makinenin gücü kapatıldıktan sonra bilgilerin içine kaydedilememesinin (uçuculuk) iptal edilmesi gerekir.

Harici bellek

Bilgisayarın harici aygıtlarını ifade eder ve sorunları çözmek için gerekli olabilecek her türlü bilginin uzun süreli depolanması için kullanılır. Özellikle tüm bilgisayar yazılımları harici bellekte saklanır. Harici bellek çeşitli türde depolama aygıtları içerir, ancak hemen hemen her bilgisayarda bulunan en yaygın olanları sabit disk sürücüleri (HDD) ve disket sürücüleridir (HD).

Bu sürücülerin amacı, büyük miktarda bilgiyi depolamak, saklanan bilgiyi istek üzerine rastgele erişimli bir bellek cihazına kaydetmek ve serbest bırakmaktır. Manyetik disketlerdeki depolama aygıtları, optik disk sürücüleri (CD-ROM-Salt Okunur Kompakt Disk, DVD, salt okunur belleğe sahip Bellek-CD'si) ve diğerleri de harici bellek aygıtları olarak kullanılır.

Güç kaynağı

Bu, bir PC için özerk ve ağ güç kaynağı sistemlerini içeren bir bloktur.

Zamanlayıcı

Bu, gerektiğinde mevcut anın (yıl, ay, saat, dakika, saniye ve saniyenin kesirleri) otomatik olarak kaydedilmesini sağlayan, makine içi bir elektronik saattir. Zamanlayıcı, otonom bir güç kaynağına (bir batarya) bağlanır ve makinenin ağ bağlantısı kesildiğinde çalışmaya devam eder.

Harici cihazlar (ED)

Bu, herhangi bir bilgi işlem kompleksinin en önemli bileşenidir. Maliyet açısından VA'ların bazen tüm bilgisayarın %50-80'ini oluşturduğunu söylemek yeterli. PC'lerin kontrol sistemlerinde ve bir bütün olarak ülke ekonomisinde kullanılma olasılığı ve etkinliği büyük ölçüde bilgisayarın bileşimine ve özelliklerine bağlıdır.

PC bilgisayarlar, kullanıcılar, kontrol nesneleri ve diğer bilgisayarlar tarafından makinenin çevre ile etkileşimini sağlar. VE'ler çok çeşitlidir ve bir dizi özelliğe göre sınıflandırılabilir. Böylece, amaca göre aşağıdaki cihaz türleri ayırt edilebilir:

• harici depolama aygıtları (ESD) veya harici PC belleği;
• kullanıcı diyalog araçları;
• bilgi giriş cihazları;
• bilgi çıkış cihazları;
• iletişim ve telekomünikasyon araçları.

Kullanıcı diyaloğu araçları arasında video monitörleri (ekranlar), daha az sıklıkla uzaktan kumandalı daktilolar (klavyeli yazıcılar) ve konuşma giriş-çıkış aygıtları bulunur.

Video monitörü (ekran), bir bilgisayardan bilgi girişi ve çıkışını görüntülemek için kullanılan bir cihazdır.

Konuşma giriş-çıkış cihazları multimedya olarak sınıflandırılır. Konuşma giriş cihazları, bir kişi tarafından konuşulan harfleri ve kelimeleri tanımalarına, tanımlamalarına ve kodlamalarına olanak tanıyan karmaşık yazılımlara sahip çeşitli mikrofon akustik sistemleri, örneğin "ses fareleri"dir.

Konuşma çıkış cihazları, dijital kodları, bilgisayara bağlı hoparlörler veya hoparlörler aracılığıyla çoğaltılan harflere ve kelimelere dönüştüren çeşitli ses sentezleyicilerdir.

Bilgi giriş cihazları şunları içerir:

• klavye - sayısal, metin ve kontrol bilgilerini bir PC'ye manuel olarak girmek için bir cihaz;
• özel bir işaretçiyi (kalemi) tablet üzerinde hareket ettirerek grafik bilgilerini ve görüntüleri manuel olarak girmek için grafik tabletler (sayısallaştırıcılar); kalemi hareket ettirdiğinizde konumunun koordinatları otomatik olarak okunur ve bu koordinatlar bilgisayara girilir;
• tarayıcılar - kağıt ortamından otomatik okumak ve daktiloyla yazılmış metinleri, grafikleri, resimleri, çizimleri bir PC'ye girmek için; metin modunda tarayıcı kodlama cihazında, özel programlar tarafından referans konturlarıyla karşılaştırıldıktan sonra okunan karakterler ASCII kodlarına dönüştürülür ve grafik modunda okunan grafikler ve çizimler iki boyutlu koordinat dizilerine dönüştürülür;
• manipülatörler (işaret aygıtları): joystick kolu, fare, çerçeveli hareket topu, ışıklı kalem vb. - imlecin ekran boyunca hareketini kontrol ederek görüntü ekranına grafik bilgileri girmek ve ardından imleç koordinatlarını kodlayıp bunları girmek için PC;
• dokunmatik ekranlar - ayrı ayrı görüntü öğelerini, programları veya komutları bölünmüş ekrandan bir PC'ye girmek için.

Bilgi çıkış cihazları şunları içerir:

• yazıcılar - bilgileri kağıda kaydetmek için yazdırma cihazları;
• çiziciler (çizici) - grafik bilgilerinin (grafikler, çizimler, çizimler) bir PC'den kağıda çıktısı için; Bir kalem ve raster çiziciler kullanarak resim çizen vektör çiziciler vardır: termografik, elektrostatik, mürekkep püskürtmeli ve lazer. Tasarım gereği çiziciler düz yataklı ve tamburlu çizicilere bölünmüştür. Tüm çizicilerin temel özellikleri yaklaşık olarak aynıdır: çizim hızı - 100 – 1000 mm/s (en iyi modeller renkli görüntülere ve yarı ton aktarımına sahiptir); Lazer çiziciler en yüksek çözünürlüğe ve görüntü netliğine sahiptir ancak en pahalı olanlardır.

Aletler ve diğer otomasyon ekipmanlarıyla (arayüz bağdaştırıcıları, adaptörler, dijital-analog ve analog-dijital dönüştürücüler vb.) iletişim kurmak ve bir PC'yi iletişim kanallarına, diğer bilgisayarlara ve bilgisayar ağlarına bağlamak için iletişim ve telekomünikasyon cihazları ( ağ arayüz kartları, "eklemler", veri iletim çoklayıcıları, modemler).

Özellikle ağ bağdaştırıcısı, bilgisayarın harici arayüzüdür ve bir bilgisayar ağının parçası olarak çalışmak üzere diğer bilgisayarlarla bilgi alışverişinde bulunmak için onu bir iletişim kanalına bağlamaya yarar. Küresel ağlarda, bir ağ bağdaştırıcısının işlevleri bir modülatör-demodülatör tarafından gerçekleştirilir.

Yukarıda belirtilen cihazların çoğu, koşullu olarak seçilmiş bir gruba (multimedya) aittir. Multimedya, bir kişinin çeşitli doğal medyaları (ses, video, grafikler, metinler, animasyon vb.) kullanarak bilgisayarla iletişim kurmasına olanak tanıyan bir dizi donanım ve yazılımdır.

Multimedya araçları şunları içerir: konuşma giriş ve çıkış cihazları; halihazırda yaygın olan tarayıcılar (basılı metinlerin ve çizimlerin otomatik olarak bilgisayara girilmesine izin verdikleri için); yüksek kaliteli video (video) ve ses (ses) kartları, bir VCR veya video kameradan görüntüleri yakalayan ve bunları bir PC'ye aktaran video yakalama kartları (videograbber); amplifikatörler, ses hoparlörleri ve geniş video ekranları içeren yüksek kaliteli akustik ve video çoğaltma sistemleri. Ancak belki de daha büyük bir nedenden dolayı multimedya, genellikle ses ve video bilgilerinin kaydedilmesi için kullanılan optik diskler üzerinde yüksek kapasiteli harici depolama aygıtları içerir.

Toplu üretildiğinde kompakt disklerin (CD'ler) maliyeti düşüktür ve büyük kapasiteleri (650 - 700 MB ve yeni türler 8 GB ve daha yüksek), yüksek güvenilirlik ve dayanıklılıkları, CD'de bilgi saklama maliyeti göz önüne alındığında, kullanıcı, manyetik disklerle kıyaslanamayacak kadar düşüktür. Kapsamlı veritabanları ve tüm kütüphaneler CD'lerde düzenlenmiştir; CD'de sözlükler, referans kitapları ve ansiklopediler bulunur; genel eğitim ve genel konularda eğitim ve geliştirme programları.

CD, örneğin yabancı diller, trafik kuralları, muhasebe, genel olarak mevzuat ve özellikle vergi mevzuatı çalışmalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Ve tüm bunlara metinler ve çizimler, konuşma bilgileri ve animasyon, müzik ve video eşlik ediyor. Tamamen evsel açıdan bakıldığında, CD'ler ses ve video kayıtlarını depolamak için kullanılabilir, yani manyetik ses kasetleri ve video kasetleri yerine kullanılabilir. Tabii ki, CD'lerde saklanan çok sayıda bilgisayar oyunu programından bahsetmeye değer.

Böylece CD-ROM, hem işlevsellik hem de oynatma ortamı açısından çeşitlilik gösteren, CD'lerde kayıtlı çok büyük miktardaki bilgiye erişim sağlar.

Kesinti, başka bir programı ve o anda daha önemli (öncelikli) programı derhal yürütmek için bir programın yürütülmesinin geçici olarak durdurulmasıdır. Kesintiler, bilgisayarlar sürekli çalışırken meydana gelir. Tüm bilgi giriş ve çıkış prosedürlerinin kesintiler kullanılarak gerçekleştirildiğini söylemek yeterlidir; örneğin, zamanlayıcı kesintileri meydana gelir ve kesme denetleyicisi tarafından saniyede 18 kez servis yapılır (doğal olarak kullanıcı bunları fark etmez).

Kesinti denetleyicisi, kesme prosedürlerine hizmet eder, harici cihazlardan bir kesme isteği alır, bu isteğin öncelik düzeyini belirler ve MP'ye bir kesme sinyali gönderir. Bu sinyali alan MP, mevcut programın yürütülmesini askıya alır ve harici cihazın talep ettiği kesintiye hizmet etmek için özel bir programı yürütmeye devam eder. Bakım programı tamamlandıktan sonra kesintiye uğrayan program kaldığı yerden devam ettirilir.

Makine içi sistem arayüzü, bilgisayar düğümlerinin ve bloklarının birbirleriyle iletişim ve arayüz oluşturma sistemidir - bir dizi elektriksel iletişim hattı (tel), bilgisayar bileşenlerine sahip arayüz devreleri, sinyallerin iletilmesi ve dönüştürülmesi için protokoller (algoritmalar).

Makine içi arayüzü düzenlemek için iki seçenek vardır:

1. Çoklu bağlantı arayüzü: her PC bloğu diğer bloklara yerel kablolarıyla bağlanır; Arayüz kural olarak yalnızca en basit ev cihazlarında kullanılır.
2. Tek bağlantı arayüzü: tüm PC üniteleri ortak bir veri yolu veya sistem veri yolu üzerinden birbirine bağlanır.

Modern bilgisayarların büyük çoğunluğu sistem veriyolunu sistem arayüzü olarak kullanır. Sistem veriyolunun yapısı ve bileşimi daha önce tartışılmıştı. Sistem veriyolunun en önemli işlevsel özellikleri şunlardır: hizmet verdiği cihaz sayısı ve verimi, yani mümkün olan maksimum bilgi aktarım hızı. Veriyolunun bant genişliği, bit boyutuna (8-, 16-, 32- ve 64-bit veri yolları vardır) ve veriyolunun çalıştığı saat frekansına bağlıdır.

Aşağıdakiler farklı bilgisayarlarda sistem veri yolu olarak kullanılmış ve kullanılabilir:

• genişletme veri yolları - çok sayıda farklı cihazı bağlamanıza olanak tanıyan genel amaçlı veri yolları;
• belirli bir sınıftaki az sayıda cihaza hizmet verme konusunda uzmanlaşmış yerel otobüsler.

Genişleme otobüsleri:

• Multibus 1 veri yolunun iki modifikasyonu vardır: PC/XT veri yolu (kişisel Bilgisayar eXtending Teknolojisi) - ileri teknolojiye sahip PC ve PC/AT veriyolu (PC Advachnology - ileri teknolojiye sahip PC);
• PC/XT veri yolu - 4,77 MHz saat frekansı için tasarlanmış 8 bit veri yolu ve 20 bit adres veri yolu; adaptör kesintileri için 3 satıra ve doğrudan bellek erişimi için 3 kanala sahiptir (DMA kanalları - Doğrudan Bellek Erişimi). Adres veri yolu, mikroişlemcinin adres alanını 1 MB ile sınırladı. MP 8086, 8088 ile kullanılır;
• PC/At bus - 16 bit veri yolu ve 24 bit adres veriyolu, saat frekansı 8 MHz'e kadar çalışır, ancak veri yolu denetleyicisi frekansı yarıya bölebildiğinden 16 MHz saat frekansına sahip bir MP de kullanılabilir ; adaptör kesintileri için 7 satıra ve 4 DMA kanalına sahiptir. MP 80286 ile kullanılır;
• ISA veri yolu (Endüstri Standardı Mimarisi) - 16 bit veri yolu ve 24 bit adres veri yolu, saat frekansı 16 MHz'dir, ancak saat frekansı 50 MHz olan bir MP de kullanılabilir (bölme oranı artar); PC/XT ve PC/AT veri yolları ile karşılaştırıldığında donanım kesme hatlarının sayısı 7'den 15'e ve DMA doğrudan bellek erişim kanallarının sayısı 7'den 11'e çıkarılmıştır. 24 bit adres veri yolu sayesinde adres alanı 1 ila 16 MB. Veri yolunun teorik verimi 16 MB/s'dir, ancak gerçekte kullanımının bir takım özelliklerinden dolayı yaklaşık 3-5 MB/s daha düşüktür. 32 bit yüksek hızlı MP'nin ortaya çıkışıyla birlikte ISA veri yolu, bilgisayar performansının arttırılmasının önünde önemli bir engel haline geldi;
• EISA (Genişletilmiş ISA) veri yolu - 32 bit veri yolu ve 32 bit adres veri yolu, 1989'da oluşturuldu. Veri yolu adres alanı 4 GB, bant genişliği 33 MB/s'dir ve MP - CACHE - OP kanalı üzerindeki değişim hızı, bellek yongalarının parametreleriyle belirlenir, genişletme konnektörlerinin sayısı artırılmıştır (teorik olarak, yukarı 15'e kadar, pratikte 10'a kadar cihaz bağlanabilir. Kesinti sistemi iyileştirildi, EISA veri yolu otomatik sistem konfigürasyonu ve DMA kontrolü sağlıyor; ISA veri yolu ile tamamen uyumlu (ISA'yı bağlamak için konektörler var), veri yolu bilgisayar sistemlerinin çok işlemcili mimarisini destekler. EISA veri yolu çok pahalıdır ve yüksek hızlı PC'lerde, ağ sunucularında ve iş istasyonlarında kullanılır;
• MCA (Mikro Kanal Mimarisi) veri yolu, IBM tarafından 1987'de oluşturulan 32 bitlik bir veri yoludur. PC/2 makineleri için, bant genişliği 76 MB/s, çalışma frekansı 10-20 MHz. Diğer özellikleri itibariyle EISA veriyoluna yakındır ancak ne ISA ne de EISA ile uyumlu değildir. PS/2 bilgisayarları yaygın olarak kullanılmadığı için, öncelikle uygulama programlarının gelişmiş olmaması nedeniyle, MCA veri yolu da çok yaygın olarak kullanılmamaktadır.

Modern bilgi işlem sistemleri aşağıdakilerle karakterize edilir:

• Mikroişlemcilerin (örneğin, bir Pentium MP, 64 bitlik bir veri yolu üzerinden 528 MB/sn hızında veri çıkışı sağlayabilir) ve bazı harici aygıtların (örneğin, yüksek hızda dijital tam ekran videoyu görüntülemek için) hızlarındaki hızlı artış kalite için 22 MB/s bant genişliği gereklidir);
• çok sayıda arayüz işlemi gerektiren programların ortaya çıkması (örneğin, Windows'taki grafik işleme programları, Multimedya ortamında çalışır).

Bu koşullar altında, aynı anda birden fazla cihaza hizmet veren genişleme otobüslerinin verimi, kullanıcıların rahat çalışması için yetersiz kaldı çünkü bilgisayarlar uzun süre "düşünmeye" başladı.

Arayüz geliştiricileri, MP veriyoluna doğrudan bağlı, MP saat frekansında çalışan (ancak dahili çalışma frekansında değil) yerel veri yolları oluşturma ve MP dışındaki bazı yüksek hızlı cihazlarla (ana ve harici bellek) iletişim sağlama yolunu izlediler. , video sistemleri .

Artık iki ana evrensel yerel veri yolu standardı var - VLB ve PCI:

• VLB veri yolu (VE SA Yerel Otobüs - VESA yerel otobüsü) - 1992'de geliştirildi. Video Elektronik Standartları Birliği (VESA), bu nedenle genellikle VESA veri yolu olarak adlandırılır.
• VLB veri yolu aslında video bağdaştırıcısıyla ve daha az sıklıkla sabit sürücüyle iletişim için dahili MP veri yolunun bir uzantısıdır; veri yolunun 64 bitlik bir sürümü yolda. VLB aracılığıyla gerçek veri aktarım hızı 80 MB/s'dir (teorik olarak ulaşılabilir - 132 MB/s).

Lastiğin dezavantajları:

• MP 80386,80486'yı çalıştırmak üzere tasarlanmıştır; Pentium, Pentium Pro, Power PC işlemcileri için uyarlanmamıştır;
• MP'nin saat frekansına sıkı bağımlılık (her VLB veri yolu yalnızca belirli bir frekans için tasarlanmıştır);
• az sayıda bağlı cihaz - VLB veriyoluna yalnızca dört cihaz bağlanabilir;
• veri yolu tahkimi yoktur - bağlı cihazlar arasında çakışmalar olabilir.

PCI veri yolu (Çevre Birimi Bileşen Bağlantısı - harici aygıtların bağlantısı) 1993 yılında Intel tarafından geliştirildi. PCI veri yolu VLB'den çok daha çok yönlüdür. Herhangi bir MP ile çalışacak şekilde yapılandırılmasına olanak tanıyan kendi adaptörü vardır: 80486, Pentium, Pentium Pro, Power PC, vb.; otomatik yapılandırma yeteneği ile çok farklı konfigürasyonlara sahip 10 cihazı bağlamanıza olanak tanır ve kendi "tahkim" ve veri aktarımı kontrol araçlarına sahiptir. PCI veri yolu hala çok pahalıdır.

PCI kapasitesi 32 bittir, 64 bit'e genişletilebilir, teorik verim 132 MB/s'dir (gerçek verim bunun yarısıdır). PCI veri yolu yerel olmasına rağmen, bir genişletme veri yolunun birçok işlevini de yerine getirir, özellikle ISA, EISA, MCA genişletme veri yolları (ve bunlarla uyumludur), eğer bir PCI veri yolu varsa, bunlar doğrudan MP (VLB veriyolunu kullanırken olduğu gibi) , ancak PCI veriyolunun kendisine (bir genişletme arayüzü aracılığıyla).

Bir PC'de VLB ve PCI veri yollarının kullanımının yalnızca uygun VLB veya PCI anakartınız varsa mümkün olduğu unutulmamalıdır. Anakartlar, VIP veriyoluna sahip anakartlar olarak adlandırılan (VLB, ISA ve PCI baş harfleriyle) ISA/EISA, VLB ve PCI kullanımına izin veren multibus yapısıyla üretilir.

Ancak şu anda VLB veriyoluna sahip kartlar üretilmiyor ve ISA veriyolu ölüyor; yüksek bant genişliğine sahip video bağdaştırıcıları veya 3D hızlandırıcılar olarak adlandırılan AGP gibi yeni veriyolları ortaya çıktı.

PC İşlevli Cihazlar

PC'nin temel özellikleri şunlardır:

1. Verim.
2. Verim.
3. Saat frekansı.

Performans ölçüm birimleri şunlardır:

• MIPC (MIPC - Saniyede Vega Talimatı) - sabit noktalı (nokta) sayılar üzerinde bir milyon işlem;
• MFLOPS (Mega Kayan İşlemler İkinci) - kayan nokta (nokta) sayılarında bir milyon işlem;
• Düşük performanslı bilgisayarlar için KOPS (KOPS - Saniyede Kilo İşlem) - sayılar üzerinde belirli ortalama bin işlem;
• GFLOPS - Gig a Saniye Başına Kayan İşlemler) - kayan nokta sayılarında (nokta) saniyede milyar işlem.

Bilgisayar performansının değerlendirilmesi her zaman yaklaşıktır, çünkü bu durumda bazı ortalama veya tam tersine belirli işlem türleri tarafından yönlendirilirler. Gerçekte, farklı problemleri çözmek için farklı operasyon setleri kullanılır. Bu nedenle, bir bilgisayarı karakterize etmek için performans yerine genellikle makinenin hızını daha nesnel olarak belirleyen saat frekansını belirtirler. Ve her işlemin yürütülmesi için çok belirli sayıda saat döngüsü gerektiğinden. Saat frekansını bilerek, herhangi bir makine işleminin yürütme süresini oldukça doğru bir şekilde belirleyebilirsiniz.

1. Makinenin ve arayüz kod veri yollarının bit kapasitesi. Bit kapasitesi, bilgi aktarma işlemi de dahil olmak üzere, bir makine işleminin aynı anda gerçekleştirilebileceği bir ikili sayının maksimum bit sayısıdır; Bit derinliği ne kadar büyük olursa, diğer şeyler eşit olduğunda bilgisayarın performansı da o kadar büyük olur.

2. Sistem türleri ve yerel arayüzler. Farklı arayüz türleri, makine düğümleri arasında bilgi aktarımı için farklı zamanlama sağlar, farklı sayıda harici cihazı ve bunların farklı türlerini bağlamanıza olanak tanır.

3. RAM kapasitesi. RAM kapasitesi çoğunlukla megabayt (MB) cinsinden ölçülür. Hatırlatalım: 1 MB = 1024 KB = 1024 bayt. Birçok modern uygulama programı, kapasitesi 32 MB'tan az olan RAM ile çalışmaz veya çalışır, ancak çok yavaş çalışır. Ana bellek kapasitesinin iki katına çıkarılmasının, diğer şeylerin yanı sıra, bilgisayarın karmaşık sorunları çözerken etkili performansını yaklaşık 1,7 kat artırdığı unutulmamalıdır.

4. Sabit disk depolama kapasitesi (sabit sürücü). Sabit disk kapasitesi genellikle megabayt veya gigabayt (1 GB = 1024 MB) cinsinden ölçülür.

5. Disket sürücülerinin ve lazer kompakt disklerin tipi ve kapasitesi. Günümüzde disket sürücüleri 3,5 ve 5,25 inç boyutunda (neredeyse artık kullanılmamaktadır) (1 inç = 25,4 mm) disketler kullanılarak kullanılmaktadır. İlkinin standart kapasitesi 1,44 MB, ikincisinin ise 1,2 MB'tır. Düşük maliyetli ve yüksek kapasiteli olmaları nedeniyle 650 ve 700 Mb boyutunda CD sürücüler de kullanılmakta olup, 650 - 700 Mb kapasiteli yeniden yazılabilir CD-RW lazer diskler kullanılmaktadır. DVD gibi bir tür depolama aygıtı da kullanılır. Yüksek teknoloji ve yüksek maliyetin yanı sıra 24 Gb'a kadar büyük kapasite.

6. Önbellek türleri ve kapasitesi. Önbellek, daha yavaş depolama aygıtlarında depolanan bilgilerle işlemleri hızlandırmak için bilgisayar tarafından otomatik olarak kullanılan, ara belleğe alınmış, kullanıcı tarafından erişilebilen, yüksek hızlı bir bellektir. Örneğin, ana bellekle işlemleri hızlandırmak için, mikroişlemcinin içinde (birinci düzey önbellek) veya anakarttaki mikroişlemcinin dışında (ikinci düzey önbellek) bir kayıt önbelleği düzenlenir; Disk belleği ile işlemleri hızlandırmak için elektronik bellek hücresi başına bir önbellek düzenlenir. 256 KB önbellek varlığının bilgisayar performansını yaklaşık %20 artırdığını unutmayın. 512 KB önbellek kapasitesi bulunmaktadır

7. Video monitörünün (ekran) ve video bağdaştırıcısının türü.

8. Yazıcı türü.

9. Matematiksel bir yardımcı işlemcinin varlığı. Matematiksel yardımcı işlemci, ikili kayan noktalı sayılar ve ikili kodlu ondalık sayılar üzerindeki işlemlerin onlarca kat hızlandırılmasını sağlar.

10. Mevcut yazılım ve işletim sisteminin türü.

11. Diğer bilgisayar türleriyle donanım ve yazılım uyumluluğu. Diğer bilgisayar türleriyle donanım ve yazılım uyumluluğu, bir bilgisayarda sırasıyla diğer makine türleriyle aynı teknik öğeleri ve yazılımı kullanma yeteneği anlamına gelir.

12. Bilgisayar ağında çalışabilme yeteneği

13. Çoklu görev modunda çalışabilme yeteneği. Çoklu görev modu, birden fazla programda (çoklu program modu) veya birkaç kullanıcı için (çok kullanıcılı mod) aynı anda hesaplamalar yapmanızı sağlar. Bu modda mümkün olan çeşitli makine cihazlarının çalışma sürelerinin birleştirilmesi, bilgisayarın etkin hızını önemli ölçüde artırabilir.

14. Güvenilirlik. Güvenilirlik, bir sistemin kendisine atanan tüm fonksiyonları tam ve doğru bir şekilde yerine getirme yeteneğidir. PC güvenilirliği genellikle arızalar arasındaki ortalama süre ile ölçülür

15. Fiyat.

16. Boyutlar ve ağırlık.

Mikroişlemciler

Mikroişlemci, aksi takdirde merkezi işlem birimi. Merkezi işlem birimi (İngiliz Merkezi İşlem Birimi'nden CPU), program tarafından belirtilen aritmetik ve mantıksal işlemleri gerçekleştiren, hesaplama sürecini kontrol eden ve tüm bilgisayar cihazlarının çalışmasını koordine eden bilgisayarın ana çalışma bileşenidir. Merkezi işlemci genellikle şunları içerir:

• aritmetik-mantıksal birim;
• veri yolları ve adres veri yolları;
• kayıtlar;
• program sayaçları;
• önbellek - çok hızlı küçük bellek (8'den 512 KB'ye kadar);
• matematiksel kayan noktalı yardımcı işlemci.

Modern işlemciler mikroişlemciler olarak uygulanır. Fiziksel olarak, bir mikroişlemci entegre bir devredir - üzerine işlemcinin tüm işlevlerini uygulayan devrelerin yerleştirildiği, yalnızca birkaç milimetre karelik bir alana sahip ince, dikdörtgen bir kristalin silikon levhadır. Levha kristali genellikle plastik veya düz bir seramik kasaya yerleştirilir ve bilgisayarın anakartına takılabilmesi için altın tellerle metal pinlere bağlanır. Bir bilgisayar sisteminde paralel çalışan birden fazla işlemci bulunabilir; bu tür sistemlere çok işlemcili sistemler denir.

İlk mikroişlemci 1971 yılında Intel (ABD) - MP 4004 tarafından piyasaya sürüldü. Şu anda birkaç yüz farklı mikroişlemci üretiliyor, ancak en popüler ve yaygın olanı Intel ve AMD'nin mikroişlemcileri.

Mikroişlemci yapısı

Kontrol cihazı işlevsel olarak en karmaşık PC cihazıdır. Talimat kodu veri yolları aracılığıyla makinenin tüm bloklarına ulaşan kontrol sinyalleri üretir. Bu içerir:

§ Komut kaydı, komut kodunun saklandığı bir depolama kaydıdır: gerçekleştirilen işlemin kodu ve işlemde yer alan işlenenlerin adresleri. Komut kaydı, MP'nin arayüz kısmında, komut kayıt bloğunda bulunur.

§ Bir işlem kod çözücüsü, komut kaydından alınan işlem koduna (OPC) uygun olarak sahip olduğu birçok çıkıştan birini seçen mantıksal bir bloktur.

§ Salt okunur mikroprogram depolama cihazı - PC bloklarında bilgi işleme işlemlerini gerçekleştirmek için gerekli kontrol sinyallerini (darbeleri) hücrelerinde saklar. Kod çözücü tarafından seçilen işleme dayalı bir darbe (işlem koduna uygun olarak), mikro program ROM'undan gerekli kontrol sinyalleri dizisini okur.

§ Adres üretme birimi (MP'nin arayüz kısmında bulunur), MP'nin komut kaydından ve kayıtlarından gelen ayrıntıları kullanarak bir bellek hücresinin (kayıt) tam adresini hesaplayan bir cihazdır.

§ Veri, adres ve talimat kodu veri yolları, mikroişlemcinin dahili veri yolunun bir parçasıdır. Genel olarak kontrol ünitesi aşağıdaki temel prosedürleri gerçekleştirmek için kontrol sinyalleri üretir:

Ökayıt sayacından MPP komutunun adresinin, bir sonraki program komutunun saklandığı RAM hücresinin adresinin örneklenmesi;

Öbir sonraki komutun kodunun RAM hücrelerinden getirilmesi ve okuma komutunun komut kaydına alınması;

Öseçilen komutun işlem kodunun ve özelliklerinin çözülmesi;

Ömakinenin tüm bloklarında belirli bir işlemi gerçekleştirme prosedürünü belirleyen şifresi çözülmüş işlem kodu kontrol sinyallerine (darbeler) karşılık gelen mikro program ROM hücrelerinden okuma ve bu bloklara kontrol sinyalleri gönderme;

Ökomut kaydından ve MPP'den okuma, hesaplamalarda yer alan işlenenlerin (sayıların) adreslerinin ayrı ayrı bileşenlerini kaydeder ve işlenenlerin tam adreslerini oluşturur;

Öişlenenlerin (oluşturulan adreslerde) getirilmesi ve bu işlenenlerin işlenmesi için belirli bir işlemin gerçekleştirilmesi;

Öoperasyonun sonuçlarının belleğe kaydedilmesi;

Öbir sonraki program komutunun adresini oluşturur.

Aritmetik-mantıksal birim, bilgi dönüştürmenin aritmetik ve mantıksal işlemlerini gerçekleştirmek için tasarlanmıştır. İşlevsel olarak ALU genellikle iki kayıttan, bir toplayıcıdan ve kontrol devrelerinden (yerel kontrol cihazı) oluşur.

Toplayıcı - girişinde alınan ikili kodları ekleme prosedürünü gerçekleştiren bir bilgi işlem devresi; Toplayıcı, çift makine kelimesi kapasitesine sahiptir.

Kayıtlar çeşitli uzunluklarda yüksek hızlı bellek hücreleridir: kayıt 1 (Pr1) çift kelime kapasitesine sahiptir ve kayıt 2 (Pr2) bir kelime kapasitesine sahiptir. Bir işlem yapıldığında işleme dahil olan ilk sayı Pr1'e yerleştirilir ve işlem tamamlandıktan sonra sonuç yerleştirilir; Pr2'de - işleme dahil olan ikinci sayı (işlem tamamlandığında içindeki bilgiler değişmez). Kayıt 1, kod veri yollarından bilgi alabilir ve bu veri yollarından bilgi çıktısı alabilir.

Kontrol devreleri, talimat kodu veri yolları aracılığıyla kontrol cihazından kontrol sinyallerini alır ve bunları, kayıtların ve ALU toplayıcının çalışmasını kontrol etmek için sinyallere dönüştürür. ALU, aritmetik işlemleri (+, -, *, :) yalnızca son rakamdan sonra virgül konulan ikili bilgi üzerinde, yani yalnızca ikili tam sayı sayılarında gerçekleştirir.

İkili kayan noktalı sayılar ve ikili kodlu ondalık sayılar üzerinde işlemlerin gerçekleştirilmesi, ya bir matematiksel işlemci kullanılarak ya da özel olarak tasarlanmış programlar kullanılarak gerçekleştirilir.

Mikroişlemci belleği, küçük kapasiteli ancak son derece yüksek hızlı bir bellektir (MPP'ye erişim süresi, yani bu bellekten bilgi aramak, yazmak veya okumak için gereken süre nanosaniye cinsinden ölçülür). Hesaplamalarda yer alan makinenin bir sonraki çalışma döngüleri sırasında bilgilerin doğrudan kısa süreli depolanması, kaydedilmesi ve çıkışı için tasarlanmıştır; MPP, makinenin yüksek hızını sağlamak için kullanılır, çünkü ana makine her zaman yüksek hızlı bir mikroişlemcinin verimli çalışması için gerekli olan bilgileri yazma, arama ve okuma hızını sağlamaz. Mikroişlemci belleği, en az bir makine kelimesi genişliğinde yüksek hızlı kayıtlardan oluşur. Farklı mikroişlemcilerdeki kayıtların sayısı ve genişliği farklıdır.

Mikroişlemci kayıtları genel amaçlı ve özel kayıtlara ayrılır. Özel kayıtlar çeşitli adresleri (örneğin komut adresleri), işlem sonuçlarının işaretlerini ve PC çalışma modlarını (örneğin bayrak kaydı) vb. saklamak için kullanılır. Genel amaçlı kayıtlar evrenseldir ve her türlü bilgiyi depolamak için kullanılabilir , ancak bazılarının bir takım prosedürleri gerçekleştirirken de dahil olması gerekir.

MP'nin arayüz kısmı, MP'nin PC sistem veri yolu ile iletişimi ve koordinasyonunun yanı sıra, yürütülen programın komutlarının alınması ve ön analizi ve işlenenlerin ve komutların tam adreslerinin üretilmesi için tasarlanmıştır.

Arayüz kısmı, MP'nin adres kayıtlarını, bir adres oluşturma ünitesini, MP'de bir komut arabelleği olan bir komut kayıtları bloğunu, MP'nin bir dahili arayüz veriyolunu ve veri yolu ve giriş/çıkış portları için kontrol devrelerini içerir.

G/Ç bağlantı noktaları, MP'nin diğer cihazlarla bilgi alışverişinde bulunduğu PC sistem arayüzünün noktalarıdır. MP'de toplam 65536 bağlantı noktası bulunabilir. Her bağlantı noktasının bir adresi vardır - bu bağlantı noktasını kullanan G/Ç aygıtının parçası olan ve bilgisayarın ana belleğinin parçası olmayan bir bellek hücresinin adresine karşılık gelen bir bağlantı noktası numarası. Cihaz portu, veri alışverişi ve kontrol bilgisi alışverişi için arayüz ekipmanı ve iki hafıza kaydı içerir. Bazı harici cihazlar, değiştirilecek büyük miktarda bilgiyi depolamak için ana belleği de kullanır. Birçok standart cihazda (HDD, kayan sürücü, klavye, yazıcı, yardımcı işlemci vb.) kalıcı olarak kendilerine atanmış giriş/çıkış bağlantı noktaları bulunur.

Veri yolu ve bağlantı noktası kontrol devresi aşağıdaki işlevleri yerine getirir:

§ bir bağlantı noktası adresi ve bunun için kontrol bilgilerinin oluşturulması (bağlantı noktasının alım veya iletim için değiştirilmesi vb.);

§ limandan kontrol bilgilerinin alınması, limanın hazır olup olmadığı ve durumu hakkında bilgi;

§ giriş-çıkış cihazı bağlantı noktası ile MP arasındaki veriler için sistem arayüzünde uçtan uca bir kanalın organizasyonu.

Veri yolu ve bağlantı noktası kontrol devresi, bağlantı noktalarıyla iletişim kurmak için talimatların, adreslerin ve sistem veri yolu verilerinin kod veri yollarını kullanır: bir bağlantı noktasına erişildiğinde, MP, CSA aracılığıyla tüm G/Ç aygıtlarına CSA'daki adresi bildiren bir sinyal gönderir. bağlantı noktasının adresidir ve ardından bağlantı noktası adresini kendisi gönderir. Port adresi eşleşen cihaz hazır olduğunu bildirir ve ardından CAS üzerinden veri alışverişi yapılır.

PC bloklarının çalışma sırası

Program bilgisayarın harici belleğinde saklanır. Bir programı başlatırken kullanıcı, bilgisayarın disk işletim sistemine (DOS - Disk İşletim Sistemi) programın yürütülmesi için bir istek gönderir. Kullanıcı istemi, yürütülebilir programın adının görüntüleme ekranındaki komut satırına girilmesidir. DOS-Command.com ana programı, makine (yürütülebilir) programının harici bellekten, bu programın başlangıcını (ilk komutunu) içeren RAM'e yeniden yazılmasını sağlar.

Bundan sonra program komutları otomatik olarak birbiri ardına yürütülmeye başlar. Her programın yürütülmesi için birkaç makine çalışması döngüsü gerekir (döngüler, saat darbe üretecinden gelen darbelerin periyoduna göre belirlenir). Herhangi bir komutun ilk yürütülmesi döngüsünde, komutun kodu, adres sayaç kaydında ayarlanan adresteki RAM'den okunur ve bu kod, kontrol cihazının komut kayıtları bloğuna yazılır. İkinci ve sonraki yürütme döngülerinin içeriği, komut kayıtları bloğuna yazılan komutun analizinin sonuçlarına göre belirlenir, yani. belirli komuta bağlıdır.

Örnek. Daha önce tartışılan makine komutunu çalıştırırken: SL 0103 5102.

aşağıdaki eylemler gerçekleştirilecektir:

§ ikinci döngü: ilk terimin 0103 RAM hücresinden okunması ve ALU'ya taşınması;

§ üçüncü döngü: ikinci terimin 5102 RAM hücresinden okunması ve ALU'ya taşınması;

§ dördüncü döngü: oraya aktarılan sayıları ALU'ya eklemek ve toplamı oluşturmak;

§ Beşinci döngü: ALU'daki sayıların toplamını okumak ve bunu 0103 hücresine yazmak.

Komut yürütmenin son (bu durumda beşinci) döngüsünün sonunda, MPP komut adresinin kayıt sayacına, yürütülen program komutunun kodunun kapladığı bayt sayısına eşit bir sayı eklenecektir. Bir RAM bellek hücresinin kapasitesi 1 bayt olduğundan ve RAM'deki program komutları ardı ardına yerleştirildiğinden, makine programının bir sonraki komutunun adresi komut adres sayaç kaydında üretilecek ve makine çalışmaya başlayacaktır. o, vb. Komutlar, programın tamamı tamamlanana kadar birbiri ardına yürütülecektir. Program tamamlandığında kontrol, işletim sisteminin Command.com programına geri aktarılacaktır.

PC depolama aygıtları

Bilgisayar belleği, bayt adı verilen 8 bitlik gruplar halinde birleştirilen bitlerden oluşan ikili depolama öğelerinden oluşur. (Bellek birimleri bilgi birimleriyle aynıdır.) Tüm baytlar numaralandırılmıştır. Bir baytın sayısına adresi denir. Baytlar, kelimeler olarak da adlandırılan hücreler halinde birleştirilebilir. Her bilgisayarın belirli bir kelime uzunluğu vardır - iki, dört veya sekiz bayt. Bu, farklı uzunluktaki bellek hücrelerinin (örneğin yarım kelime, çift kelime) kullanımını engellemez. Tipik olarak, bir makine sözcüğü bir tam sayıyı veya bir talimatı temsil edebilir. Ancak bilgilerin sunulmasına yönelik değişken formatlara izin verilmektedir.

Tablo 1.

Dört baytlık bilgisayarlar için belleği sözcüklere bölme.

Bayt 0	Bayt 1	Bayt 2	Bayt 3	Bayt 4	Bayt 5	Bayt 6	Bayt 7
yarım kelime		yarım kelime		yarım kelime		yarım kelime
kelime				kelime
çift ​​kelime

Daha büyük türetilmiş bellek kapasitesi birimleri de yaygın olarak kullanılmaktadır: Kilobayt, Megabayt, Gigabayt ve ayrıca son zamanlarda Terabayt ve Petabayt.

Modern bilgisayarlarda amaç, zamanlama özellikleri, depolanan bilgi hacmi ve aynı miktarda bilgiyi depolama maliyeti açısından büyük farklılıklar gösteren birçok farklı depolama aygıtı bulunur. İki ana bellek türü vardır - dahili ve harici. Dahili bellek RAM, önbellek ve özel bellekten oluşur.

Rastgele erişim belleği (RAM, İngilizce RAM, Rastgele Erişim Belleği - rastgele erişim belleği), işlemciye doğrudan bağlanan ve yürütülebilir programları ve bu programlar tarafından işlenen verileri kaydetmek, okumak ve depolamak için tasarlanmış, çok büyük kapasiteli olmayan hızlı bir depolama aygıtıdır.

RAM yalnızca veri ve programların geçici olarak depolanması için kullanılır, çünkü makine kapatıldığında RAM'deki her şey kaybolur. RAM öğelerine erişim doğrudandır; bu, her bellek baytının kendi bireysel adresine sahip olduğu anlamına gelir. RAM miktarı genellikle 32 – 512 MB'tır ve modern yazılımların verimli çalışması için en az 256 MB RAM'e sahip olmak arzu edilir. Tipik olarak RAM, entegre DRAM bellek yongalarından (Dinamik RAM) yapılır. DRAM yongaları diğer bellek türlerine göre daha yavaştır ancak maliyeti daha düşüktür.

DRAM'deki her bilgi biti, yarı iletken kristalin yapısında oluşan küçük bir kapasitörün elektrik yükü olarak depolanır. Kaçak akımlar nedeniyle bu tür kapasitörler hızla boşalır ve özel cihazlar tarafından periyodik olarak (yaklaşık her 2 milisaniyede bir) yeniden şarj edilir. Bu işleme hafıza yenileme (Refresh Memory) denir. Modern mikro devreler 1 – 16 Mbit veya daha fazla kapasiteye sahiptir. Kasalara takılır ve bellek modüllerine monte edilirler.

En yaygın modül türleri DIMM ve SIMM'dir. SIMM modülünde bellek elemanları, yaklaşık 10 cm uzunluğunda küçük bir baskılı devre kartı üzerine monte edilir, bu tür modüllerin kapasitesi aynı değildir - 256 KB, 1, 2, 4, 8, 16, 32 ve 64 MB. Farklı SIMM'lerde farklı sayıda çip (dokuz, üç veya bir) ve farklı sayıda pin (30 veya 72) bulunabilir.

Bellek modüllerinin önemli bir özelliği, genellikle 60 – 80 nanosaniye olan veri erişim süresidir.

Şu anda SIMM'ler pratikte kullanılmamaktadır. Bunların yerini DIMM'ler aldı ve DIMM'lerin yerini DDR ve RIMM'ler aldı, ancak DIMM'lerle karşılaştırıldığında biraz daha yüksek bir maliyete ve buna bağlı olarak daha yüksek bir değişim hızına sahipler.

Önbellek veya ultra rastgele erişim belleği, işlemci ile biraz daha yavaş olan RAM arasındaki bilgi işleme hızındaki farkı telafi etmek için bir mikroişlemci ile RAM arasında veri alışverişinde kullanılan çok hızlı, küçük hacimli bir bellektir.

Önbellek özel bir cihaz tarafından kontrol edilir - yürütülen programı analiz ederek işlemcinin yakın gelecekte hangi verilere ve komutlara ihtiyaç duyacağını tahmin etmeye çalışan ve bunları önbelleğe pompalayan bir denetleyici. Bu durumda hem "isabet" hem de "ıskalama" mümkündür. İsabet durumunda yani gerekli veriler önbelleğe pompalanırsa gecikmeden bellekten alınır. Gerekli bilgiler önbellekte değilse, işlemci bunu doğrudan RAM'den okur. İsabetlerin kaçırılanlara oranı, önbelleğe almanın etkinliğini belirler.

Önbellek, DRAM'den daha hızlı, daha pahalı ve daha düşük kapasiteli olan SRAM (Statik RAM) yongaları üzerinde uygulanır. Modern mikroişlemciler, birinci düzey önbellek olarak adlandırılan, 8-16 KB boyutunda yerleşik bir önbelleğe sahiptir. Ayrıca bilgisayar anakartına 64 KB ila 256 KB ve üzeri kapasiteli ikinci seviye önbellek takılabilir.

Özel bellek aygıtları arasında salt okunur bellek (ROM), yeniden programlanabilir salt okunur bellek (Flash Bellek), pille çalışan CMOS RAM, video belleği ve diğer bazı bellek türleri bulunur.

Salt Okunur Bellek (ROM, İngilizce ROM, Salt Okunur Bellek), hiçbir zaman değiştirilmesi gerekmeyecek verileri depolamak için kullanılan kalıcı bellektir. Bellek içerikleri, kalıcı depolama için üretimi sırasında cihaza özel olarak "bağlanmıştır". ROM yalnızca okunabilir. Yeniden programlanabilir salt okunur bellek (Flash Bellek), bir disketten birden çok kez yeniden yazılabilen, kalıcı bir bellektir.

Her şeyden önce, işlemcinin çalışmasını kontrol etmek için bir program kalıcı belleğe yazılır. ROM, ekranı, klavyeyi, yazıcıyı, harici belleği kontrol etmek için programlar, bilgisayarı başlatma ve durdurma programları ve aygıtları test etme programları içerir.

En önemli kalıcı veya Flash bellek yongası BIOS modülüdür. BIOS (Temel Giriş/Çıkış Sistemi - temel giriş/çıkış sistemi), aşağıdakiler için tasarlanmış bir dizi programdır:

§ bilgisayarı açtıktan sonra cihazların otomatik olarak test edilmesi;

§ İşletim sisteminin RAM'e yüklenmesi.

BIOS'un rolü iki yönlüdür: bir yandan donanımın (Donanım) ayrılmaz bir öğesidir, diğer yandan herhangi bir işletim sisteminin (Yazılım) önemli bir modülüdür.

CMOS RAM, minimum pil tüketimine sahip düşük hızlı bir bellektir. Bilgisayar donanımının yapılandırması ve bileşiminin yanı sıra çalışma modları hakkındaki bilgileri depolamak için kullanılır. CMOS'un içeriği, BIOS'ta bulunan özel bir Kurulum programı tarafından değiştirilir (İngilizce Kurulum - kurulum, "kurulum" bölümünü okuyun).

Video belleği grafik bilgilerini depolamak için kullanılır. Video belleği (VRAM), kodlanmış görüntülerin depolandığı bir tür rastgele erişim belleğidir. Bu bellek, içeriği aynı anda iki cihaza (işlemci ve ekran) erişebilecek şekilde düzenlenmiştir. Dolayısıyla hafızadaki video verilerinin güncellenmesiyle eş zamanlı olarak ekrandaki görüntü de değişir.

Harici bellek (ERAM), programların ve verilerin uzun süreli depolanması için tasarlanmıştır ve içeriğinin bütünlüğü bilgisayarın açık veya kapalı olmasına bağlı değildir. RAM'den farklı olarak harici belleğin işlemciyle doğrudan bağlantısı yoktur. Bilgisayarın harici belleği şunları içerir:

§ sabit disk sürücüleri;

§ disket sürücüleri;

§ CD sürücüleri;

§ Manyeto-optik CD sürücüleri;

§ manyetik bant sürücüleri (flamalar), vb.

Bir disket veya disket, koruyucu bir kabuk içinde esnek bir plastik disk olan küçük miktarda bilgiyi depolamak için kullanılan bir cihazdır. Verileri bir bilgisayardan diğerine aktarmak ve yazılımı dağıtmak için kullanılır. Bir disket, her iki tarafı manyetik oksitle kaplanmış ve iç yüzeyine temizleme kaplaması uygulanmış plastik bir pakete yerleştirilmiş yuvarlak bir polimer alt tabakadan oluşur. Ambalajın her iki yanında sürücünün okuma/yazma kafalarının diske erişim sağladığı radyal yuvalar bulunur.

İkili bilgilerin manyetik bir ortama kaydedilmesi yöntemine manyetik kodlama denir. Ortamdaki manyetik alanların, kuzey ve güney kutuplarıyla birlikte uygulanan manyetik alan doğrultusunda yollar boyunca hizalanması gerçeğinde yatmaktadır. Tipik olarak ikili bilgi ile manyetik alanların yönelimi arasında bire bir yazışma kurulur. Bilgiler, sektörlere bölünmüş eşmerkezli izler (izler) boyunca kaydedilir. Parçaların ve sektörlerin sayısı disketin tipine ve formatına bağlıdır. Bir sektör, diske yazılabilen veya diskten okunabilen minimum miktarda bilgiyi depolar. Sektör kapasitesi sabittir ve 512 bayttır.

Bir disket 360 Kilobayttan 2,88 Megabayta kadar bilgi depolayabilir. Şu anda en yaygın kullanılan disketler aşağıdaki özelliklere sahiptir: çap 3,5 inç (89 mm), kapasite 1,44 MB, parça sayısı - 80, parçalardaki sektör sayısı - 18.

Disket, otomatik olarak sabitlenen bir disket sürücüsüne takılır, ardından sürücü mekanizması 360 rpm dönüş hızına kadar döner. Disketin kendisi sürücüde döner, manyetik kafalar hareketsiz kalır. Disket yalnızca kendisine erişildiğinde döner. Sürücü, disket denetleyicisi aracılığıyla işlemciye bağlanır.

Disketler bilgisayarlar arasında veri aktarmanın bir aracıysa, sabit disk de bilgisayarın bilgi deposudur. Sabit manyetik disk sürücüsü (HDD - Sabit Disk Sürücüsü) veya sabit sürücü, bilgi taşıyıcılarının yuvarlak alüminyum plakalar - her iki yüzeyi de manyetik malzeme katmanıyla kaplanmış plakalar olduğu en yaygın yüksek kapasiteli depolama aygıtıdır. . Bilgilerin - programların ve verilerin kalıcı olarak saklanması için kullanılır.

Pirinç. 1. Muhafaza kapağı çıkarılmış sabit sürücü.

Bir disket gibi, plakaların çalışma yüzeyleri dairesel eşmerkezli izlere ve izler de sektörlere bölünmüştür. Okuma-yazma kafaları, destekleyici yapıları ve diskleriyle birlikte, veri modülü adı verilen hava geçirmez şekilde kapatılmış bir mahfazanın içine yerleştirilmiştir. Bir veri modülü bir disk sürücüsüne takıldığında, arıtılmış soğutulmuş havayı pompalayan bir sisteme otomatik olarak bağlanır.

Plakanın yüzeyi yalnızca 1,1 mikron kalınlığında manyetik bir kaplamanın yanı sıra, hareket halindeyken alçalırken ve kaldırırken kafayı hasardan koruyan bir yağlayıcı katmana sahiptir. Plaka döndüğünde, üzerinde kafanın disk yüzeyinden 0,5 mikron yükseklikte asılı kalması için bir hava yastığı sağlayan bir hava tabakası oluşur.

Winchester sürücüleri çok büyük bir kapasiteye sahiptir: yüzlerce megabayttan onlarca GB'ye ve hatta yüzlerce GB'a kadar. Modern modellerde iş mili hızı 5600 - 7200 rpm'ye ulaşır, ortalama veri arama süresi 10 ms'dir, maksimum veri aktarım hızı 40 MB/s'ye kadardır. Disketin aksine, sabit disk sürekli olarak döner. Sabit sürücü, sabit sürücü denetleyicisi aracılığıyla işlemciye bağlanır. Tüm modern sürücüler, performanslarını önemli ölçüde artıran yerleşik bir önbellek (64 KB veya daha fazla) ile donatılmıştır.

Pirinç. 2. CD sürücüleri.

CD-ROM, 12 cm çapında ve 1,2 mm kalınlığında şeffaf bir polimer tabandan oluşur. Bir tarafı ince bir alüminyum tabaka ile kaplanmış olup, bir vernik tabakası ile hasara karşı korunmuştur. İkili bilgi, girintilerin (çukurların) ve ana katmanın (kara) sıralı bir değişimi ile temsil edilir. Diskin yarıçapı boyunca bir inçte (2,54 cm) bilgi içeren 16 bin iz vardır. Karşılaştırma için, bir disketin inç yarıçapı başına yalnızca 96 parça vardır. 780 MB'a kadar CD kapasitesi. Bilgiler fabrikada diske yazılır ve değiştirilemez.

CD-ROM'un Avantajları:

§ Küçük fiziksel boyutlarına rağmen, CD-ROM'lar yüksek bilgi kapasitesine sahiptir, bu da onların referans sistemlerinde ve eğitim komplekslerinde zengin açıklayıcı materyallerle kullanılmasına olanak tanır; Yaklaşık olarak bir disket boyutunda olan bir CD, bilgi hacmi açısından bu türden neredeyse 500 diskete eşittir.

§ CD'den bilgi okunması, sabit sürücünün hızıyla karşılaştırılabilecek kadar yüksek bir hızda gerçekleşir.

§ CD'ler basit ve kullanımı kolaydır ve pratik olarak yıpranmazlar.

§ CD'lere virüs bulaşamaz.

§ CD-ROM'daki bilgilerin kazara silinmesi mümkün değildir.

§ Veri depolama maliyeti (1 MB başına) düşüktür.

Manyetik disklerin aksine, CD'lerin çok sayıda dairesel izi yoktur, ancak gramofon plakları gibi spiral bir iz vardır. Bu bakımdan diskin açısal dönme hızı sabit değildir. Okuma manyetik kafası diskin merkezine doğru ilerledikçe doğrusal olarak azalır.

CD ROM ile çalışmak için, bilgisayarınıza normal bir oynatıcıda olduğu gibi CD'lerin değiştirildiği bir CD-ROM sürücüsünü (CD-ROM Sürücüsü) bağlamanız gerekir. CD-ROM sürücülerine genellikle CD-ROM oynatıcıları veya CD-ROM sürücüleri denir.

CD'nin "0" ve "1" karakterlerinin yazılı olduğu alanlar, CD-ROM sürücüsünün gönderdiği lazer ışınının yansıtma derecesine göre farklılık gösterir. Bu farklılıklar bir fotosel tarafından tespit edilir ve genel sinyal uygun bir sıfır ve bir dizisine dönüştürülür. Birçok CD-ROM sürücüsü normal ses CD'lerini çalabilir. Bu, bilgisayarda çalışan kullanıcının arka planda müzik dinlemesine olanak tanır.

650 – 700 Mb'lık özel kompakt disklere CD-R'ye kayıt yapmak için CD-RW ve 650 – 700 Mb'lık kapasiteye sahip tekrarlı kayıt için CD-RW bulunmaktadır. Zamanla CD-ROM'ların yerini dijital video diskler (DVD'ler) alabilir. Bu diskler normal CD'lerle aynı boyuttadır ancak 28 GB'a kadar veri tutabilirler; yani yedi veya daha fazla standart CD-ROM sürücüsünün yerini alırlar. DVD kapasitesi yakında 48 GB'a çıkacak. DVD diskleri 1, 2 ve 4 katman halinde gelir; DVD disklerini oynatmak için bir DVD-ROM'a ihtiyacınız vardır.

Manyeto-optik CD depolama C D-MO (Kompakt Disk-Manyeto Optik). Diskler C D-MO'lar kayıt için yeniden kullanılabilir ancak geleneksel CD-ROM sürücülerinde okunamazlar. Kapasite 128 MB'tan 2,6 GB'a kadar. Bir CD-R (Kompakt Disk Kaydedilebilir) kayıt sürücüsü, normal CD'leri okumanın yanı sıra, özel optik disklere bilgi kaydetme yeteneğine de sahiptir. Kapasite 650 MB. WARM (Birçok Kez Yaz ve Oku) sürücüsü birden çok kez yazmanıza ve okumanıza olanak tanır. WORM (Bir Kez Yaz, Birçok Kez Oku) sürücüsü bir kez yazmanıza ve birçok kez okumanıza olanak tanır. 100 Mb'den 2,2 Gb'ye kadar kapasiteye sahip disklerde ZIP ve JAZZ depolama.

Streamer (İngilizce bant aktarıcı) - büyük miktarda bilgiyi yedeklemek için bir cihaz. Burada kullanılan ortam, 1–2 GB veya daha fazla kapasiteye sahip manyetik bant kasetleridir. Streamer'lar büyük miktarda bilgiyi küçük bir manyetik bant kasetine kaydetmenize olanak tanır. Manyetik bant sürücüsünde yerleşik olarak bulunan donanım sıkıştırma araçları, bilgileri kaydetmeden önce otomatik olarak sıkıştırmanıza ve okuduktan sonra geri yüklemenize olanak tanır; bu da depolanan bilgi miktarını artırır. Streamer'ların dezavantajı, bilgileri kaydetme, arama ve okuma hızlarının nispeten düşük olmasıdır.

Son zamanlarda, çıkarılabilir disklerdeki depolama aygıtları giderek daha fazla kullanılmaya başlandı; bu, yalnızca depolanan bilgi miktarını artırmakla kalmıyor, aynı zamanda bilgisayarlar arasında bilgi aktarımına da olanak tanıyor. Çıkarılabilir disklerin hacmi yüzlerce MB'tan birkaç gigabayta kadar değişir.

Temel PC harici aygıtları

Tuş takımı

Klavye bilgisayara bilgi girmek ve kontrol sinyalleri sağlamak için kullanılır. Standart bir alfasayısal tuş seti ve bazı ek tuşlar içerir - kontrol ve işlev tuşları, imleç tuşları ve küçük bir sayısal tuş takımı. İmleç, monitör ekranında klavyeden girilen bir sonraki karakterin görüntüleneceği konumu belirten parlayan bir semboldür. Klavyede yazılan tüm karakterler hemen monitörde imleç konumunda görüntülenir.

Günümüzde en yaygın klavye, adını klavyenin alfanümerik bölümünün sol üst satırında bulunan tuşlardan alan, QWERTY tuş düzenine ("querty" olarak telaffuz edilir) sahip 101 tuşlu klavyedir. Bu klavyenin üst kenarı boyunca yer alan 12 işlev tuşu vardır. Bir işlev tuşuna basmak, bilgisayara yalnızca bir karakterin değil, bir dizi karakterin gönderilmesiyle sonuçlanır. Fonksiyon tuşları kullanıcı tarafından programlanabilir. Örneğin birçok programda F1 tuşu yardım (ipucu) almak için, F10 tuşu ise programdan çıkmak için kullanılır.

Kontrol tuşlarının aşağıdaki amaçları vardır:

§ Enter - tuşu girin;

§ Herhangi bir eylemi iptal etmek, programdan, menüden vb. çıkmak için Esc (Escape - çıkış) tuşu;

§ Ctrl ve Alt - bu tuşların bağımsız bir anlamı yoktur, ancak diğer kontrol tuşlarıyla birlikte basıldığında eylemlerini değiştirirler;

§ Shift (büyük/küçük harf) - tuşların durumunda bir değişiklik sağlar (yukarıdan aşağıya ve tersi);

§ Ekle (ekle) - ekleme modları (önceden yazılmış olanların ortasına yeni karakterler girilir, birbirinden ayrılır) ve değiştirme modları (eski karakterler yenileriyle değiştirilir) arasında geçiş yapar;

§ Sil - imleç konumundaki bir karakteri siler;

§ Geri Boşluk veya - imlecin önündeki karakteri siler;

§ Giriş ve Son - imleci sırasıyla satırın ilk ve son konumuna taşıyın;

§ Sayfa Yukarı ve Sayfa Aşağı - metinde sırasıyla bir sayfa (bir ekran) ileri ve geri hareket sağlar;

§ Sekme - sekme tuşu, imleci bir sonraki sekme durağına kadar aynı anda birkaç sağa doğru hareket ettirir;

§ Caps Lock - büyük harfleri kilitler ve küçük harfler yerine büyük harfler girmenize olanak tanır;

§ Ekranı Yazdır - ekranda o anda görünen bilgilerin yazdırılmasını sağlar.

İsimsiz uzun alt tuş, boşluk girmek için tasarlanmıştır.

Küçük sayısal tuş takımı iki modda kullanılır; sayıları girme ve imleci kontrol etme. Bu modlar arasında geçiş Num Lock tuşu kullanılarak yapılır.

Klavyede aşağıdaki işlevleri gerçekleştiren yerleşik bir mikro denetleyici (yerel kontrol aygıtı) bulunur:

§ girilen sinyali okuyarak ve anahtar için bir ikili tarama kodu oluşturarak anahtarları sırayla yoklar;

§ klavye gösterge ışıklarını kontrol eder;

§ Arızaların dahili teşhisini gerçekleştirir;

§ Merkezi işlemciyle iletişim kurar G/Ç bağlantı noktası klavyeler.

Klavyede yerleşik bir ara bellek vardır; girilen karakterlerin yerleştirildiği küçük bir ara bellek. Arabellek taşarsa, bir tuşa basıldığında bir ses sinyali duyulur; bu, karakterin girilmediği (reddedildiği) anlamına gelir. Klavye, BIOS'ta yerleşik özel programların yanı sıra klavye sürücüsü Rusça harfleri girme, klavyenin hızını kontrol etme vb. olanağı sağlayan.

Bilgisayar video sistemi

Bilgisayar video sistemi üç bileşenden oluşur:

§ monitör (ekran olarak da adlandırılır);

§ video adaptörü;

§ yazılım (video sistemi sürücüleri).

Video bağdaştırıcısı monitöre ışın parlaklığı kontrol sinyallerini ve yatay ve dikey tarama sinyallerini gönderir. Monitör bu sinyalleri görsel görüntülere dönüştürür. Yazılım video görüntülerini işler, sinyal kodlama ve kod çözme, koordinat dönüşümleri, görüntü sıkıştırma vb. gerçekleştirir.

Monitör, bilgileri görsel olarak görüntülemek için kullanılan bir cihazdır (metin, tablolar, resimler, çizimler vb. şeklinde). Monitörlerin büyük çoğunluğu katot ışın tüpü (CRT) temelinde tasarlanmıştır ve çalışma prensibi televizyonun çalışma prensibine benzer. Monitörler alfasayısal ve grafiksel, monokrom ve renklidir. Modern bilgisayarlar genellikle renkli grafik monitörlerle donatılmıştır.

Ekranın ana elemanı katot ışın tüpüdür. İzleyiciye bakan ön kısmı, iç kısmı hızlı elektronların çarpması durumunda ışık yayabilen özel bir madde olan fosforla kaplanmıştır. Fosfor, üç ana renkten (kırmızı, yeşil ve mavi) oluşan nokta kümeleri şeklinde uygulanır. Bu renklere birincil denir çünkü bunların kombinasyonları (çeşitli oranlarda) spektrumdaki herhangi bir rengi temsil edebilir. Fosfor nokta kümeleri üçgen üçlüler halinde düzenlenmiştir. Üçlü bir piksel oluşturur - görüntünün oluşturulduğu bir nokta (İngilizce piksel - resim öğesi, resim öğesi). Piksellerin merkezleri arasındaki mesafeye monitörün nokta aralığı denir. Bu mesafe görüntünün netliğini önemli ölçüde etkiler. Adım ne kadar küçük olursa netlik de o kadar yüksek olur. Tipik olarak renkli monitörlerde aralık 0,24 mm'dir. Bu adımla insan gözü üçlünün noktalarını “karmaşık” bir rengin bir noktası olarak algılar.

Tüpün diğer tarafında üç adet (ana renk sayısına göre) elektron tabancası bulunmaktadır. Üç silahın tümü aynı piksele "hedeflenmiştir", ancak her biri "kendi" fosfor noktasına doğru bir elektron akışı yayar. Elektronların ekrana engelsiz ulaşabilmesi için tüpten dışarı hava pompalanıyor ve tabancalar ile ekran arasında yüksek bir elektrik voltajı oluşturularak elektronların hızlandırılması sağlanıyor.

Elektronların yolunda ekranın önüne, fosfor noktalarının karşısında çok sayıda deliğe sahip ince bir metal plaka olan bir maske yerleştirilir. Maske, elektron ışınlarının yalnızca karşılık gelen rengin fosfor noktalarına çarpmasını sağlar. Silahların elektronik akımının büyüklüğü ve buna bağlı olarak piksellerin parlaklığı, video adaptöründen gelen sinyal tarafından kontrol edilir.

Pirinç. 3. Elektron ışınının ekran boyunca ilerleyişi.

Şişenin elektron tabancalarının bulunduğu kısmına, elektron ışınının tüm piksellerden tek tek, satır satır, yukarıdan aşağıya doğru ilerlemesini ve ardından sürecin başlangıcına dönmesini sağlayan bir monitör saptırma sistemi yerleştirilmiştir. üst satır vb.

Saniyede görüntülenen satır sayısına yatay tarama hızı denir. Görüntü çerçevelerinin değişme sıklığına da çerçeve hızı denir. İkincisi 60 Hz'den düşük olmamalıdır, aksi takdirde görüntü titreyecektir.

Geleneksel CRT monitörlerin yanı sıra düz panel sıvı kristal (LCD) monitörler de giderek daha fazla kullanılıyor. Sıvı kristaller, bazı organik maddelerin akışkanlığa ve kristallere benzer mekansal yapılar oluşturma yeteneğine sahip oldukları özel bir halidir. Sıvı kristaller, elektrik voltajının etkisi altında yapılarını ve ışık-optik özelliklerini değiştirebilir. Bir elektrik alanı kullanarak kristal gruplarının yönünü değiştirerek ve bir elektrik alanının etkisi altında ışık yayan bir sıvı kristal çözeltisine eklenen maddeleri kullanarak, 15 milyondan fazla renk tonu taşıyan yüksek kaliteli görüntüler oluşturmak mümkündür. .

Çoğu LCD monitör, iki cam plaka arasına sıkıştırılmış ince bir sıvı kristal filmi kullanır. Yükler, pasif matris olarak adlandırılan, yatay ve dikey görünmez ipliklerden oluşan bir ızgara aracılığıyla iletilir ve ipliklerin kesişme noktasında bir görüntü noktası oluşturur (yüklerin sıvının komşu bölgelerine nüfuz etmesi nedeniyle biraz bulanık).

Aktif matrisler, filamanlar yerine şeffaf bir transistör ekranı kullanır ve parlak, neredeyse distorsiyonsuz bir görüntü sağlar. Panel, her biri dört bölümden (üç ana renk ve bir yedek için) oluşan 308.160 (642x480) bağımsız hücreye bölünmüştür. Böylece ekranda her biri kendi transistörü tarafından kontrol edilen yaklaşık 1,25 milyon nokta bulunuyor.

Kompaktlık açısından bu tür monitörlerin eşi benzeri yoktur. CRT monitörlere göre 2 - 3 kat daha az yer kaplarlar ve aynı oranda daha hafiftirler; çok daha az elektrik tüketir ve insan sağlığını etkileyen elektromanyetik dalgalar yaymaz.

Bir monitör türü dokunmatik ekrandır. Burada bilgisayarla iletişim, hassas ekranın belirli bir yerine parmağınızla dokunarak gerçekleştirilir. Bu, monitör ekranında gösterilen menüden gerekli modu seçer. Menü, monitör ekranında görüntülenen ve içinden belirli bir seçim yapabileceğiniz farklı bilgisayar işletim seçeneklerinin bir listesidir. Operatör ve dispeçer işyerleri dokunmatik ekranlarla donatılmış olup, bilgi ve referans sistemlerinde vb. kullanılmaktadır.

Video bağdaştırıcısı, video verilerini (metin ve grafikler) işleyen ve ekranın çalışmasını kontrol eden elektronik bir karttır. Video belleği, giriş/çıkış kayıtları ve BIOS modülünü içerir. Işın parlaklık kontrol sinyallerini ve görüntü tarama sinyallerini ekrana gönderir. Günümüzde en yaygın video bağdaştırıcısı, ekranda 256 renk ile 1280x1024 piksel ve 16 - 32 milyon renk ile 1024x768 piksel görüntüleyebilen SVGA (Süper Video Grafik Dizisi) bağdaştırıcısıdır.

Geleneksel video bağdaştırıcılarının yanı sıra karmaşık grafikler ve video kullanan uygulamaların sayısındaki artışla birlikte, çeşitli bilgisayar video sinyali işleme cihazları yaygın olarak kullanılmaktadır:

§ Grafik hızlandırıcılar (hızlandırıcılar), bir video sisteminin verimliliğini artıran özel grafik yardımcı işlemcileridir. Hızlandırıcılar ekranda hangi piksellerin görüntüleneceğini ve renklerinin ne olduğunu bağımsız olarak hesapladığından, bunların kullanımı merkezi işlemciyi video verileriyle yapılan büyük miktarda işlemden kurtarır.

§ İstenilen kareyi belleğe yakalamak ve ardından bunu bir dosya olarak kaydetmek için bir VCR, kamera, lazer oynatıcı vb.'den gelen video sinyalini bilgisayar ekranında görüntülemenize olanak tanıyan çerçeve yakalayıcılar.

§ TV tarayıcıları, bilgisayarı TV'ye dönüştüren video kartlarıdır. TV alıcısı, istediğiniz herhangi bir televizyon programını seçmenize ve bunu ekranda ölçeklenebilir bir pencerede görüntülemenize olanak tanır. Bu sayede işinizi durdurmadan aktarımın ilerleyişini izleyebilirsiniz.

Ses adaptörü (Sound Blaster veya ses kartı), mikrofon, kulaklık, hoparlör, yerleşik sentezleyici ve diğer ekipmanı kullanarak sesi kaydetmenize, oynatmanıza ve yazılımda oluşturmanıza olanak tanıyan özel bir elektronik karttır. Ses bağdaştırıcısı iki bilgi dönüştürücü içerir:

§ sürekli, yani analog ses sinyallerini (konuşma, müzik, gürültü) dijital ikili koda dönüştüren ve bunu manyetik bir ortama kaydeden analogdan dijitale;

§ Dijitalden analoğa, dijital olarak depolanan sesi ters olarak analog sinyale dönüştürür ve bu daha sonra bir hoparlör sistemi, ses sentezleyici veya kulaklık kullanılarak çalınır.

Profesyonel ses kartları, karmaşık ses işlemeyi gerçekleştirmenize, stereo ses sağlamanıza ve içinde çeşitli müzik enstrümanlarının yüzlerce tonluk sesinin depolandığı kendi ROM'larına sahip olmanıza olanak tanır.

Ses dosyaları genellikle çok büyüktür. Böylece stereo sesli üç dakikalık bir ses dosyası yaklaşık 30 MB hafıza kaplıyor. Bu nedenle Sound Blaster kartları temel işlevlerine ek olarak otomatik dosya sıkıştırma olanağı da sağlar.

Ses kartlarının uygulama kapsamı, bilgisayar oyunları, eğitim yazılım sistemleri, reklam sunumları, bilgisayarlar arasında “sesli posta”, bilgisayar ekipmanında meydana gelen çeşitli işlemlerin seslendirilmesi, örneğin yazıcıda kağıt eksikliği vb.'dir.

Modem

Modem, bilgisayar verilerini telefon hatları üzerinden uzun mesafelere iletmeye yarayan bir cihazdır. Bir bilgisayar tarafından üretilen dijital sinyaller, insan konuşmasını - sürekli ses frekans sinyallerini - taşımak üzere tasarlandığından telefon ağı üzerinden doğrudan iletilemez. Modem, bilgisayar dijital sinyallerinin ses frekansının alternatif akımına dönüştürülmesini sağlar - bu işleme modülasyon denir ve demodülasyon adı verilen ters dönüşüme de denir. Dolayısıyla cihazın adı: modem - modülatör/demodülatör.

İletişim kurmak için bir modem diğerini telefon numarasıyla arar ve ikincisi çağrıyı yanıtlar. Modemler daha sonra birbirlerine sinyal göndererek her ikisine de uygun bir iletişim modu üzerinde anlaşırlar. Verici modem daha sonra üzerinde anlaşılan oran (saniye başına bit) ve formatta modüle edilmiş verileri göndermeye başlar. Diğer uçtaki modem ise alınan bilgiyi dijital forma dönüştürerek bilgisayarına iletir. İletişim oturumu tamamlandıktan sonra modemin hattan bağlantısı kesilir.

Modem özel anahtarlama yazılımı kullanılarak kontrol edilir. Modemler, ayrı bir cihaz şeklinde yapılmış harici ve bilgisayarın içine monte edilmiş bir elektronik kart olan dahili olabilir. Hemen hemen tüm modemler faks işlevlerini de destekler.

Faks, telefon ağı üzerinden faks görüntüsü aktarımı için kullanılan bir cihazdır. "Faks" adı, bir grafik orijinalin (imza, belge vb.) baskı yoluyla tam olarak çoğaltılması anlamına gelen "faksimile" (Latince fac simile - bunun gibi bir şey yapın) kelimesinden gelir. Faks gibi veri gönderip alabilen modeme faks modem denir.

Manipülatörler

Manipülatörler (fare, joystick vb.) imleci kontrol etmek için kullanılan özel cihazlardır. Fare, avucunuza tamamen sığan küçük bir kutuya benziyor. Fare, bilgisayara özel bir blok - bir adaptör aracılığıyla bir kabloyla bağlanır ve hareketleri, görüntü ekranında karşılık gelen imleç hareketlerine dönüştürülür. Cihazın üst kısmında hareketin başlangıcını ve bitişini ayarlamanıza, bir menü seçmenize vb. olanak tanıyan kontrol düğmeleri (genellikle üç adet) bulunur.

Bir joystick genellikle bir kalem çubuğudur; dikey konumdan sapması, imlecin monitör ekranında karşılık gelen yönde hareket etmesine yol açar. Genellikle bilgisayar oyunlarında kullanılır. Bazı modellerde joystick'e monte edilmiş bir basınç sensörü bulunur. Bu durumda, kullanıcı tutamağa ne kadar sert basarsa, imleç görüntü ekranı üzerinde o kadar hızlı hareket eder.

İztopu, vücudun üst kısmına yerleştirilmiş bir topun bulunduğu küçük bir kutudur. Kullanıcı topu eliyle döndürür ve imleci buna göre hareket ettirir. Farenin aksine, iztopu bilgisayarın yakınında boş alan gerektirmez; makinenin gövdesine yerleştirilebilir.

Sayısallaştırıcı, bitmiş görüntüleri (çizimler, haritalar) dijital forma dönüştürmek için kullanılan bir cihazdır. Düz bir panelden (masa üzerinde bulunan bir tablet) ve özel bir aletten (tablet üzerindeki konumun belirtildiği bir kalem) oluşur. Kalemi tabletin üzerinde hareket ettirdiğinizde, yakındaki noktalardaki koordinatlar kaydedilir ve bunlar daha sonra bilgisayarda gerekli ölçü birimlerine dönüştürülür.

Yazıcılar

Yazıcılar (baskı cihazları), bir bilgisayardan veri çıktısı almak, ASCII bilgi kodlarını karşılık gelen grafik sembollere (harfler, sayılar, işaretler vb.) Dönüştürmek ve bu sembolleri kağıda sabitlemek için kullanılan cihazlardır. Yazıcılar, 1000'e kadar farklı modifikasyona sahip en gelişmiş PC cihazları grubudur. Yazıcılar çeşitli yönlerden birbirlerinden farklılık gösterir:

§ renkli (siyah beyaz ve renkli);

§ karakter oluşturma yöntemi (karakter yazdırma ve karakter sentezi);

§ çalışma prensibi (matris, termal, mürekkep püskürtmeli, lazer);

§ baskı yöntemleri (vurgulu, vurgusuz) ve çizgi oluşumu (sıralı, paralel);

§ taşıyıcı genişliği (geniş (375 – 450 mm) ve dar (250 mm) taşıyıcıyla);

§ Basılı satırın uzunluğu (80 ve 132 – 136 karakter);

§ karakter seti (tam ASCII karakter setine kadar);

§ yazdırma hızı;

§ Çözünürlükte en yaygın ölçüm birimi dpi'dir (inç başına nokta sayısı) - inç başına nokta sayısı.

Bir dizi grup içerisinde çeşitli yazıcı türleri ayırt edilebilir. Örneğin, PC'lerde yaygın olarak kullanılan matris karakter sentezleyen yazıcılar, çalışma prensiplerine dayalı olabilir: darbeli, termografik, elektrografik, elektrostatik, manyetografik vb. Darbeli yazıcılar arasında, mektup, küresel, petal (papatya tipi), iğne (matris) ), vb. sıklıkla kullanılır.

Yazıcılar karakter karakter, satır satır veya sayfa sayfa yazdırabilir. Yazdırma hızı 10 – 300 karakter/sn (darbeli yazıcılar) ila 500–1000 karakter/sn arasında değişir ve hatta dakikada birkaç on (20'ye kadar) sayfaya kadar (etkisiz lazer yazıcılar) kadar değişir; çözünürlük - milimetre başına 3 – 5 noktadan milimetre başına 30 – 40 noktaya (lazer yazıcılar).

Çoğu yazıcı, grafiksel bilgilerin (sözde karakterleri kullanarak) verimli bir şekilde çıktısına izin verir; hizmet yazdırma modları; yoğun yazdırma, çift genişlikte yazdırma, üst simge ve alt simgelerle altı çizili yazdırma, vurgulu yazdırma (her karakter iki kez yazdırılır), çift geçişli yazdırma (karakter hafif bir kaydırmayla ikinci kez yazdırılır) ve çok renkli yazdırma (yukarı doğru) 100'e kadar farklı renk ve ton) baskı.

Nokta vuruşlu yazıcılarda görüntü noktalardan oluşur. Nokta vuruşlu yazıcılar iki modda çalışabilir: metin ve grafik. Metin modunda, karakter kodları, yazıcının karakter oluşturucusundan seçilen karakter ana hatlarıyla yazdırılmak üzere yazıcıya gönderilir. Grafik modunda, görüntü noktalarının sırasını ve konumunu belirleyen kodlar yazıcıya gönderilir.

İğne (darbeli) nokta vuruşlu yazıcılarda noktalar, bir mürekkep şeridi aracılığıyla kağıda çarpan ince iğneler kullanılarak yazdırılır. Her iğne kendi elektromıknatısı tarafından kontrol edilir. Yazdırma ünitesi yatay olarak hareket eder ve satırdaki karakterler sırayla yazdırılır. Birçok yazıcı hem ileri hem de geri vuruşlarla yazdırır. Yazdırma kafasındaki pin sayısı baskı kalitesini belirler. Ucuz yazıcılarda 9 pin bulunur. Bu tür yazıcılardaki karakter matrisi 7x9 veya 9x9 piksel boyutundadır. Daha gelişmiş nokta vuruşlu yazıcılarda 18 hatta 24 iğne bulunur.

Nokta vuruşlu yazıcıların baskı kalitesi, yazdırma işlemi sırasında, yazdırma kafasının birkaç geçişinde kısmi örtüşme ile noktaların çıktısını alma yeteneği ile de belirlenir. Metin yazdırma için genel olarak farklı baskı kalitesiyle karakterize edilen aşağıdaki modlar vardır:

§ taslak modu (Taslak);

§ tipografiye yakın yazdırma modu (NLQ - Mektup Kalitesine Yakın);

§ tipografik baskı kalitesine sahip mod (LQ - Letter-Quality);

§ süper kalite modu (SLQ - Super Letter-Qublity).

Not.LQ ve SLQ modları yalnızca mürekkep püskürtmeli ve lazer yazıcılar tarafından desteklenir.

Farklı sayıda iğneye sahip yazıcılarda bu modlar farklı şekilde uygulanır. 9 pinli yazıcılarda Taslak yazdırma, yazıcı kafasının hat boyunca tek geçişinde yapılır. Bu en hızlı yazdırma modudur ancak en düşük kaliteye sahiptir. NLQ modu iki geçişte uygulanır: Kafanın ilk geçişinden sonra kağıt, nokta boyutunun yarısına karşılık gelen bir mesafeye kadar çekilir; daha sonra noktaların kısmen örtüşmesiyle ikinci bir geçiş yapılır. Bu, yazdırma hızını yarı yarıya azaltır.

Nokta vuruşlu yazıcılar genellikle çeşitli yazı tiplerini ve bunların çeşitlerini destekler; bunlar arasında roman (küçük daktilo yazı tipi), italik (italik), kalın yazı tipi (kalın), genişletilmiş (uzatılmış), elit (yarı sıkıştırılmış), yoğunlaştırılmış (sıkıştırılmış), pika bulunur. (düz yazı - cicero), courier (courier), san serif (doğranmış senserif yazı tipi), serif (serif), prestige elit (prestige elit) ve orantısal yazı tipi (karakter için ayrılan alanın genişliği, karakterin genişliğine bağlıdır) .

Nokta vuruşlu yazıcıların çalışma modlarının değiştirilmesi ve yazı tiplerinin değiştirilmesi, cihazlarda bulunan tuşlara basılarak ve/veya anahtarların buna göre ayarlanmasıyla hem yazılımsal hem de donanımsal olarak yapılabilmektedir.

Matris yazıcıların Taslak modunda metin yazdırırken performansı 100 – 300 karakter/s aralığındadır; bu, dakikada yaklaşık iki sayfaya karşılık gelir (sayfa değişiklikleri dahil).

Lazer yazıcılar, aynı adı taşıyan fotokopi makinelerinde kullanılan elektrografik görüntü oluşturma yöntemini kullanır. Lazer, önceden şarj edilmiş ışığa duyarlı bir tamburun yüzeyinde görünmez bir nokta elektronik görüntünün hatlarını çizen ultra ince bir ışık ışını oluşturmak için kullanılır - elektrik yükü, lazer tarafından aydınlatılan tamburun yüzeyindeki noktalardan akar ışın. Boşalan bölgelere yapışan boya (toner) tozu ile elektronik görüntü geliştirildikten sonra baskı gerçekleştirilir - tonerin tamburdan kağıda aktarılması ve toner eriyene kadar ısıtılarak görüntünün kağıt üzerine sabitlenmesi.

Lazer yazıcılar, 50 nokta/mm'ye (1200 dpi) varan çözünürlük ve 1000 karakter/s'ye varan yazdırma hızlarıyla en yüksek kalitede baskı sağlar. Renkli lazer yazıcılar yaygın olarak kullanılmaktadır. Örneğin, Tektronix (ABD) Phaser 550 lazer yazıcının yatay ve dikey çözünürlüğü 1200 dpi'dir: renkli yazdırma hızı dakikada 5 A4 sayfa, monokrom yazdırma hızı ise 14 ppm'dir.

Yazıcılar MP'ye hem paralel hem de seri bağlantı noktaları aracılığıyla bağlanabilir. Paralel bağlantı noktaları, paralel yazıcıları bağlamak için kullanılır (her seferinde bir bayt bilgi alır). Örneğin Centronics gibi adaptörler aynı anda üç yazıcıya kadar bağlanmanıza olanak tanır. Seri bağlantı noktaları (2 adet), sıralı olarak çalışan (bilgileri sırayla 1 bit olarak algılayan) yazıcıları, örneğin R3-232C tipi adaptörleri (bağlantı C2) bağlamak için kullanılır. Seri yazıcı yavaş olduğu anlamına gelmez. Çoğu yazıcı paralel bağlantı noktalarını kullanır.

Birçok yüksek hızlı yazıcının, birkaç yüz kilobayta kadar kapasiteye sahip kendi ara belleği vardır. Sonuç olarak, en popüler PC yazıcılarının (payları en az% 30) Japon Seiko Epson şirketi tarafından üretildiğini belirtmekte fayda var. Bu yazıcılar için kullanılan kontrol dili (ESC/P) fiili bir standart haline geldi. Star Micronics, Hewlett Packard, Xerox, Mannesmann, Citizen, Panasonic vb. şirketlerin yazıcıları da yaygın olarak kullanılmaktadır.

Mürekkep püskürtmeli yazıcıların yazdırma kafasında iğneler yerine, içinden küçük boya damlacıklarının (mürekkep) kağıda atıldığı ince tüpler - püskürtme uçları vardır. Bunlar darbesiz baskı cihazlarıdır. Yazıcı kafası matrisi genellikle 12 ila 64 püskürtme ucu içerir. Son yıllarda bunların geliştirilmesinde önemli ilerlemeler kaydedildi: 20 nokta/mm'ye kadar çözünürlük ve 500 karakter/s'ye kadar yazdırma hızı ile lazer kalitesine yaklaşan mükemmel baskı kalitesi sağlayan mürekkep püskürtmeli yazıcılar oluşturuldu. baskı. Renkli mürekkep püskürtmeli yazıcılar mevcuttur.

Matris iğneli yazıcılara ek olarak, iğne baskı kafası yerine termal matris kafasıyla donatılmış ve yazdırma sırasında özel termal kağıt veya termal karbon kullanan (elbette önemli dezavantajları olan) bir grup matris termal yazıcı da vardır. .

Tarayıcılar

Tarayıcı, bir kağıt belgeden doğrudan bilgisayara bilgi girmeye yarayan bir aygıttır. Metinleri, diyagramları, resimleri, grafikleri, fotoğrafları ve diğer grafik bilgilerini girebilirsiniz. Tarayıcılar, elektronik belge işleme sistemlerinin en önemli unsurudur ve herhangi bir “elektronik masanın” gerekli bir unsurudur. Faaliyetlerinizin sonuçlarını dosyalara kaydederek ve kağıt belgelerdeki bilgileri otomatik görüntü tanıma sistemine sahip bir tarayıcı kullanarak bir PC'ye girerek, kağıtsız ofis sistemleri oluşturma yolunda gerçek bir adım atabilirsiniz.

Tarayıcılar çok çeşitlidir ve bir dizi kritere göre sınıflandırılabilir. Tarayıcılar siyah beyaz ve renkli olarak gelir. Siyah beyaz tarayıcılar çizgi ve gri tonlamalı görüntüleri okuyabilir. Çizgi görüntüler yarı tonları veya başka bir deyişle gri düzeylerini aktarmaz. Gri tonlama, 16, 64 veya 256 gri düzeyini tanımanıza ve aktarmanıza olanak tanır. Renkli tarayıcılar hem siyah beyaz hem de renkli orijinallerle çalışır. İlk durumda hem çizgi hem de gri tonlamalı görüntüleri okumak için kullanılabilirler.

Renkli tarayıcılar RGB renk modelini kullanır: taranan görüntü, dönen bir RGB filtresi aracılığıyla veya arka arkaya yanan üç renkli lambayla aydınlatılır; her bir ana renge karşılık gelen sinyal ayrı ayrı işlenir. İletilen renklerin sayısı 256 ile 65536 arasında (Yüksek Renk standardı) ve hatta 16,7 milyona (Gerçek Renk standardı) kadar değişmektedir.

Tarayıcıların çözünürlüğü 75 ile 1600 dpi (inç başına nokta) arasında değişir. Yapısal olarak tarayıcılar elde taşınır ve masaüstüdür. Masa üstü ise tablet, rulo ve projeksiyona ayrılmıştır. Elde taşınan tarayıcılar tasarım açısından en basit olanlardır: görüntü üzerinde manuel olarak hareket ederler. Onların yardımıyla, tek geçişte yalnızca az sayıda görüntü satırı girilir (yakalanmaları genellikle 105 mm'yi geçmez). El tipi tarayıcılarda, izin verilen tarama hızının aşılması durumunda operatörü uyaran bir gösterge bulunur. Bu tarayıcıların boyutları küçüktür ve maliyetleri düşüktür. Tarama hızı 5-50 mm/s (çözünürlüğe bağlı olarak).

Tarayıcı tarafından makinenin belleğinde oluşturulan dosyaya bitmap adı verilir. Bilgisayar dosyalarındaki grafik bilgilerini temsil etmek için iki format vardır: tarama formatı ve vektör formatı. Raster formatında, bir grafik görüntü, görüntü ekranında görüntülenen görüntünün piksellerine karşılık gelen çok sayıda noktadan (sıfırlar ve birler) oluşan mozaik bir küme olarak bir dosyada saklanır. Standart metin ve grafik işlemcileri kullanarak bu dosyayı düzenlemek mümkün değildir çünkü bu işlemciler bilginin mozaik gösterimiyle çalışmaz. Metin biçiminde bilgi, yazı tiplerinin, karakter kodlarının, paragrafların vb. özellikleriyle tanımlanır. Standart kelime işlemciler, tam olarak bu bilgi temsiliyle çalışacak şekilde tasarlanmıştır.

Bir bitmap'in saklanması için büyük miktarda bellek gerektirdiği de unutulmamalıdır. Bu nedenle, 10 nokta/mm çözünürlüğe sahip ve yarı ton iletimi olmayan (satır görüntüsü) 1 sayfalık bir A4 belgeden (204x297 mm) bir bitmap, yaklaşık 1 MB bellek kaplar ve 16 gri tonunu yeniden üretirken - 4 MB, yüksek kaliteli renkli bir görüntü üretirken (Kigh Renk standardı - 65536 renk) - 16 MB. Başka bir deyişle, Gerçek Renk standardı ve 50 nokta/mm çözünürlük kullanıldığında, HDD kapasitesi tek bir bitmap'i bile depolamaya yetmeyebilir. Bitmap'leri depolamak için gereken bellek miktarının azaltılması, örneğin TIFF (Etiket Görüntü Dosyası Formatı), CT1FF (Sıkıştırılmış TIFF), JPEG, PCX, GIF (Grafik Değişim Formatı) ve diğerleri (bitmap'li dosyalar) gibi çeşitli bilgi sıkıştırma yöntemleri kullanılarak gerçekleştirilir. belirtilen kısaltmalara karşılık gelen uzantılara sahiptir).

En çok tercih edilen, tarayıcının OCR (Optik Karakter Tanıma) gibi görüntü tanıma sistemi programlarıyla birlikte kullanılmasıdır. OCR sistemi, tarayıcı tarafından bir belgeden okunan karakterlerin (harfler ve sayılar) bit (mozaik) dış hatlarını tanır ve bunları ASCII kodlarıyla kodlayarak bunları metin editörleri için uygun bir vektör formatına dönüştürür.

Bazı OCR sistemlerinin öncelikle tanıma konusunda eğitilmesi gerekir; tarayıcının hafıza şablonlarına ve tanınan karakterlerin prototiplerine ve bunlara karşılık gelen kodlara girilir. Farklı alfabelerde (örneğin, Latince (İngilizce) ve Rusça - Kiril) aynı stile sahip harfleri ve farklı yazı tiplerini (stilleri) tanırken zorluklar ortaya çıkar. Ancak çoğu sistem eğitim gerektirmez: tanınan karakterler zaten hafızalarında kayıtlıdır. Bu nedenle, en iyi OCR yazılım paketlerinden biri olan TIGER 2.0, 30 farklı yazı tipinin prototiplerini içerir ve İngilizce ve Rusça harfleri tanımak için yerleşik elektronik sözlükleri kullanır.

Son yıllarda, karakterleri noktalara göre değil, her birinin bireysel topoloji karakteristiğine göre tanıyan Omnifont gibi akıllı görüntü tanıma programları ortaya çıktı. Görüntü tanıma sistemi varsa metin PC belleğine bitmap şeklinde değil kodlar halinde yazılır ve sıradan metin editörleri ile düzenlenebilir.

Tarayıcı bilgisayarın paralel bağlantı noktasına bağlanır. Tarayıcıyla çalışmak için bilgisayarın özel bir sürücüye, tercihen TWAIN standardına uygun bir sürücüye sahip olması gerekir. İkinci durumda, çok sayıda TWAIN uyumlu tarayıcıyla çalışmak ve dosyaları TWAIN standardını destekleyen programlarla işlemek mümkündür; örneğin ortak grafik editörleri Corel Draw, Max Mate, Picture Publisher, Adobe PhotoShop, Photo Sona ermek. FineReader metin tanıma. Çoğu sürücü, yerel bilgisayar SCSI arayüzüyle çalışacak şekilde tasarlanmıştır.

Kaynakça

1. Rudometov E., Rudometov V. PC mimarisi, bileşenleri, multimedya. - St.Petersburg, 2000.
2. Gein A.G., Senokosov AI Bilişim. - M.: Bustard, 1998.
3. Kushnirenko A.G. ve diğerleri Bilgisayar bilimi. - M.: Bustard, 1998.
4. Kuznetsov A. A. ve diğerleri Bilgisayar biliminin temelleri. - M.: Bustard, 1998.
5. Lebedevg. V., Kushnirenko A.G. Bilgisayar bilimi dersinin öğretilmesine ilişkin 12 ders. - M.: Bustard, 1998.

Bilgisayarların büyük çoğunluğunun tasarımı 1945'te formüle edilen genel ilkelere dayanmaktadır. D. von Neumann, G. Goldstein ve A. Berks ortak makalelerinde bilgisayarların yapımı ve işleyişine ilişkin yeni ilkeleri özetlediler. Sonuç olarak ilk iki nesil bilgisayarlar bu prensipler temel alınarak üretildi. Bu ilkelerin ana hatları aşağıda özetlenmiştir:

• Bilgisayarlarda ikili sayı sisteminin kullanımı.
• Bilgisayar yazılımı kontrolü.
• Program, bir program sayacı kullanılarak bellekten alınır.
• Bilgisayar belleği yalnızca verileri depolamak için değil aynı zamanda programları da depolamak için kullanılır.
• Adresleme ilkesi: Bilgisayar bellek elemanlarının sıralı olarak numaralandırılmış adresleri vardır.
• Programın yürütülmesi sırasında koşullu geçiş olasılığı.

Bu prensipler üzerine inşa edilen bilgisayarlar von Neumann tipindedir. Ancak ikincisinden temel olarak farklı bilgisayarlar var. Örneğin, program kontrolü prensibini takip etmeyebilirler, yani o anda yürütülen program komutunu gösteren bir "program sayacı" olmadan çalışabilirler. Bellekte saklanan herhangi bir değişkene erişmek için bu bilgisayarların ona bir isim vermesi gerekmez. Bu tür bilgisayarlara von Neumann olmayan bilgisayarlar denir.

3.2 Von Neumann makinesinin çalışma prensibi

von Neumann makinesi- bir depolama aygıtı (bellek) - bellek, bir aritmetik-mantıksal aygıt - ALU, bir kontrol aygıtı - CU'nun yanı sıra giriş ve çıkış aygıtlarından oluşan bir aygıt (Şekil 3.1).

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

Şekil 3.1 – Von Neumann makine diyagramı

Komut, hangi işlemin gerçekleştirilmesi gerektiğine dair bir göstergeden (belirli bir donanım üzerindeki olası işlemlerden) ve belirtilen işlemin gerçekleştirilmesi gereken verilerin depolandığı bellek elemanlarının adreslerinin yanı sıra adreslerden oluşur. Sonucun yazılması gereken hücrelerin (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, verinin bilgisayar tarafından işlenmeye uygun bir biçimde bellekte saklanması ve çıktı aygıtında (yazıcı, monitör vb.) bu şekilde alınmasıdır. bir kişi için uygundur.

Denetleyici bilgisayarın tüm parçalarını kontrol eder. Kontrol eden cihazdan diğer cihazlar "ne yapılması gerektiği" sinyallerini alır ve diğer cihazlardan da kontrol ünitesi onların durumu hakkında bilgi alır.

Kontrol eden cihazda “Program Sayacı” adı verilen özel bir kayıt bulunur. Program ve veriler hafızaya yüklendikten sonra programın ilk komutunun adresi program sayacına yazılır. Kontrol ünitesi, adresi program sayacında bulunan hafıza elemanının içeriğini hafızadan okur ve onu özel bir cihaza - “Komut Kaydı”na yerleştirir. Kontrol ünitesi, komutun işleyişini belirler, adresleri komutta belirtilen verileri hafızaya “işaretler” ve komutun yürütülmesini kontrol eder. İşlem ALU veya bilgisayar donanımı tarafından gerçekleştirilir.

3.3 PC mimarisi ve yapısı

Bilgisayar Mimarisi kullanıcıya yönelik programlama yeteneklerinin, komut sisteminin, adresleme sisteminin, bellek organizasyonunun vb. açıklamasını içeren genel düzeyde 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 temel mantıksal düğümlerinden basit devrelere kadar çeşitli cihazlar olabilir. Bir bilgisayarın yapısı, bilgisayarı herhangi bir ayrıntı düzeyinde tanımlayabileceğiniz yardımıyla blok diyagramlar şeklinde grafiksel olarak temsil edilir.

En yaygın mimari çözümler şunlardır (Şekil 3.2):

Şekil 3.2 – Mevcut bilgisayar mimarisi türleri

Klasik mimari(von Neumann mimarisi) - içinden veri akışının geçtiği bir aritmetik-mantıksal birim (ALU) ve içinden komut akışının geçtiği bir kontrol cihazı (CU) - program. Bu tek işlemcili bir bilgisayardır.

Denetleyici, çevresel ekipmanı veya iletişim kanallarını merkezi işlemciye bağlayan ve işlemciyi bu ekipmanın çalışmasını doğrudan kontrol etmekten kurtaran bir cihazdır.

Çok işlemcili mimari. Bir bilgisayarda birden fazla işlemcinin bulunması, birçok veri akışının ve birçok komut akışının paralel olarak düzenlenebileceği anlamına gelir. Böylece bir görevin birkaç parçası paralel olarak yürütülebilir. Ortak bir RAM'e ve birkaç işlemciye sahip böyle bir makinenin yapısı Şekil 3.2'de gösterilmektedir.

Çok makineli bilgi işlem sistemi-bilgi işlem sisteminin parçası olan birkaç işlemcinin ortak bir RAM'i yoktur, ancak her birinin kendine ait (yerel) vardır. Çoklu makine sistemindeki her bilgisayar klasik bir mimariye sahiptir ve böyle bir sistem oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, böyle bir bilgi işlem sisteminin kullanılmasının etkisi yalnızca çok özel bir yapıya sahip problemlerin çözümünde elde edilebilir: sistemdeki bilgisayarlar sayısı kadar gevşek bir şekilde ilişkili alt görevlere bölünmelidir. Çok işlemcili ve çok makineli bilgi işlem sistemlerinin tek işlemcili sistemlere göre hız avantajı açıktır.

Paralel işlemcili mimari. Burada birden fazla ALU tek bir kontrol ünitesinin kontrolü altında çalışır. Bu, çok sayıda verinin tek bir program, yani tek bir komut akışı tarafından işlenebileceği anlamına gelir. Böyle bir mimarinin yüksek performansı ancak aynı hesaplama işlemlerinin aynı türden farklı veri kümeleri üzerinde eş zamanlı olarak gerçekleştirildiği görevlerde elde edilebilir.

3.4 Bilgisayar yapısı

Kişisel bilgisayar(PC), bir kullanıcı için tasarlanmış nispeten ucuz bir evrensel mikro bilgisayardır. Kişisel bilgisayarlar geleneksel olarak açık mimari ilkesine göre tasarlanmıştır.

Açık Mimari PrensibiŞöyleki:

• Yalnızca bilgisayarın çalışma prensibinin açıklaması ve konfigürasyonu (belirli bir donanım seti ve aralarındaki bağlantılar) düzenlenir ve standartlaştırılır. Böylece bir bilgisayar, bağımsız üreticiler tarafından tasarlanan ve üretilen ayrı bileşenlerden ve parçalardan bir araya getirilebilir;
• Kullanıcının belirli bir standardı karşılayan her türlü cihazı yerleştirebileceği ve böylece makinesinin konfigürasyonunu kişisel avantajlarına göre ayarlayabileceği dahili genişletme yuvalarının varlığı nedeniyle bilgisayar kolayca genişletilebilir ve yükseltilebilir.

Bir bilgisayar sisteminin ana işlevsel bileşenlerini aralarındaki ilişkilerle gösteren basitleştirilmiş bir blok diyagram Şekil 3.3'te gösterilmektedir.

Şekil 3.3 - Kişisel bilgisayarın genel yapısı

Arayüz, tüm fiziksel ve mantıksal parametrelerin birbiriyle uyumlu olduğu iki cihazı koordine etmenin bir yoludur.

Arayüz genel olarak kabul ediliyorsa, örneğin uluslararası anlaşmalar düzeyinde onaylanmışsa buna standart denir. İşlevsel öğelerin her biri (bellek, monitör veya diğer cihaz) belirli bir türdeki veri yolu - adres, kontrol veya veri yolu - ile ilişkilidir. Arayüzleri koordine etmek için çevresel cihazlar veri yoluna doğrudan değil, kontrolörleri aracılığıyla bağlanır. (adaptörler) ve bağlantı noktaları yaklaşık olarak bu şemaya göre (Şekil 3.4):

Şekil 3.4 - Cihazın veri yoluna bağlantı şeması

Denetleyiciler ve adaptörler, arayüzlerinin uyumluluğu amacıyla bilgisayar cihazlarına sağlanan elektronik devre setleridir. Kontrolörler ayrıca mikroişlemcinin talebi üzerine çevresel cihazları doğrudan kontrol eder.

Bağlantı noktaları standart arayüz cihazlarıdır: seri, paralel ve oyun bağlantı noktaları (veya arayüzler). Seri bağlantı noktası, işlemciyle bayt bayt ve harici cihazlarla bit bit veri alışverişi yapar. Paralel bağlantı noktası her seferinde bir bayt veri alır ve gönderir

Kişisel bilgisayarın (PC) mimarisi, PC ve yazılımın bileşimini yansıtan bir yapı içerir.

Bir bilgisayarın yapısı, işlevsel öğelerinin (temel mantıksal birimlerden en basit devrelere kadar) ve bunlar arasındaki bağlantıların bir kümesidir.

Mimari, işlemciyi, rastgele erişim belleğini, harici depolama aygıtlarını ve çevresel aygıtları içeren bir bilgisayarın ana mantıksal düğümlerinin çalışma prensiplerini, bilgi bağlantılarını ve ara bağlantılarını tanımlar.

Tüm modern bilgisayarları oluşturmanın temel prensibi yazılım kontrolüdür.

Klasik von Neumann mimarisi

1946'da Amerikalı matematikçiler John von Neumann, Herman Goldstein ve Arthur Burks ortak bir makalede bilgisayarların yapımı ve işleyişine ilişkin yeni ilkeleri özetlediler. Bu ilkelere dayanarak, 1$ ve 2$'lık nesil bilgisayarlar üretildi. Sonraki nesillerde bazı değişiklikler oldu, ancak von Neumann'ın ilkeleri (adlandırıldığı şekliyle) kaldı.

Von Neumann'ın temel ilkeleri:

1. Cihazların aritmetik ve mantıksal işlemleri ondalık sayıya göre çok daha kolay gerçekleştirebildiği ikili sayı sisteminin bir PC'de kullanılması.
2. Bilgisayar yazılımı kontrolü. Bir bilgisayarın çalışması, birbiri ardına yürütülen bir dizi komuttan oluşan bir program tarafından kontrol edilir. Saklanmış bir programa sahip bir makinenin oluşturulması, programlamanın başlangıcını işaret ediyordu.
3. Veriler ve programlar PC belleğinde saklanır. Komutlar ve veriler ikili sistemde aynı şekilde kodlanır.
4. PC bellek hücreleri sıralı olarak numaralandırılmış adreslere sahiptir. Herhangi bir bellek hücresine adresinden erişilebilmesi, değişkenlerin programlamada kullanılmasını mümkün kıldı.
5. Programın yürütülmesi sırasında koşullu atlama olasılığı. PC'deki komutlar sırayla yürütülür, ancak gerekirse kodun herhangi bir bölümüne atlayabilirsiniz.

Ana prensip, değişmeden kalan ve çok basit olan donanımın aksine, programın artık makinenin kalıcı bir parçası olmaması, ancak değiştirilebilir olmasıydı.

Von Neumann ayrıca PC'nin yapısını da önerdi (Şekil 1).

Şekil 1. PC yapısı

Von Neumann makinesi şunları içeriyordu:

• depolama aygıtı (depolama aygıtı);
• tüm aritmetik ve mantıksal işlemleri gerçekleştiren bir aritmetik mantık birimi (ALU);
• tüm makine bileşenlerinin eylemlerini programa uygun olarak koordine eden bir kontrol cihazı (CU);
• giriş/çıkış aygıtları.

Programlar ve veriler ALU aracılığıyla giriş cihazından belleğe girildi. Tüm program komutları sırayla bellek hücrelerine yazıldı ve işlenecek veriler rastgele hücrelere yazıldı.

Komut, gerçekleştirilecek işlemin ve verilerin depolandığı ve istenen işlemin gerçekleştirilmesi gereken bellek hücrelerinin adreslerinin yanı sıra sonucun yazılması gereken hücrenin adresinin belirtilmesinden oluşuyordu (örneğin, hafızada saklama).

ALU'dan sonuçlar belleğe veya çıkış cihazına gönderilir. Temel olarak, bu cihazlar, verilerin bellekte bir PC'de işlenmeye uygun bir biçimde ve çıkış cihazlarında (monitör, yazıcı vb.) insanlar için uygun bir biçimde saklanması bakımından farklılık gösterir.

Komutlu sinyaller kontrol ünitesinden diğer cihazlara gönderilir ve diğer cihazlardan kontrol ünitesi bunların yürütülmesinin sonucu hakkında bilgi alır.

CU, programın ilk komutunun adresinin yazıldığı bir program sayacı olan özel bir kayıt (hücre) içerir. Kontrol ünitesi, ilgili 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.

Komut yürütüldükten sonra program sayacı $1$ artar ve programdaki bir sonraki komutu işaret eder. Geçerli komutu sırayla takip etmeyen bir komutun yürütülmesi gerekiyorsa, özel bir atlama komutu, kontrolün aktarılması gereken hücrenin adresini içerir.

Modern bilgisayarların mimarisi

Modern PC'lerin mimarisi omurga modüler prensibine dayanmaktadır. Bir PC, nispeten bağımsız PC aygıtları olan (örneğin işlemci, RAM, denetleyici, ekran, yazıcı, tarayıcı vb.) ayrı parçalardan - modüllerden oluşur.

Modüler prensip, kullanıcının gerekli PC konfigürasyonunu bağımsız olarak oluşturmasına ve gerekirse güncellemesine olanak tanır. Sistemin modüler organizasyonu bilgi alışverişi temel prensibine dayanmaktadır. Bir bilgisayarın tek bir mekanizma olarak çalışması için, anakart üzerinde baskılı bir köprü şeklinde yapılan sistem (omurga) veri yolunun sorumlu olduğu çeşitli cihazlar arasında veri alışverişi yapılması gerekir.

PC mimarisinin temel özellikleri, donanım düzeni ilkelerinin yanı sıra seçilen sistem donanımı setine de bağlıdır.

Bu mimari, açıklığıyla karakterize edilir - ek aygıtları (sistem ve çevre birimi) bir PC'ye dahil etme yeteneğinin yanı sıra kullanıcı programlarını herhangi bir PC yazılımı seviyesine kolayca yerleştirme yeteneği.

Not 1

Ayrıca, PC mimarisinin iyileştirilmesi, sistem belleği ile bilgi alışverişinin maksimum hızlanmasıyla ilişkilidir. Verilerin saklandığı sistem belleğinden bilgisayar tüm yürütülebilir komutları okur. Böylece, merkezi işlemci belleğe en fazla çağrıyı yapar ve bellekle alışverişin hızlandırılması, tüm sistemin bir bütün olarak çalışmasının önemli ölçüde hızlanmasına yol açacaktır.

Çünkü İşlemciyi bellekle değiştirmek için sistem omurgasını kullanırken, omurganın hız sınırlamalarını hesaba katmanız gerekir, bu durumda omurgayı kullanarak veri alışverişinde önemli bir hızlanma elde etmek imkansızdır.

Bu sorunu çözmek için aşağıdaki yaklaşım önerildi. Sistem belleği, sistem veri yolu yerine, işlemciye daha yakın bir yerde bulunan ve karmaşık arabellekler ve uzun mesafeler gerektirmeyen özel bir yüksek hızlı veri yoluna bağlanır. Bu durumda bellek değişimi işlemci için mümkün olan maksimum hızda gerçekleşir ve sistem veri yolu onu yavaşlatmaz. Bu çözüm özellikle işlemci hızının artmasıyla alakalı hale geldi.

Böylece, yalnızca ilk bilgisayarlarda kullanılan tek veri yolundan gelen PC yapısı, üç veriyoluna dönüşüyor.

Şekil 2. Üç yollu PC yapısı

Modern PC'lerdeki ALU ve kontrol ünitesi işlemciyi oluşturur. Bir veya daha fazla büyük entegre devreden oluşan bir işlemciye mikroişlemci veya mikroişlemci yığını denir.

Çok işlemcili bilgisayar mimarisi

Bir PC'de birden fazla işlemcinin bulunması, birçok veri akışının ve komutun paralel olarak düzenlenebileceği anlamına gelir; Bir görevin birkaç parçası aynı anda yürütülebilir.

Şekil 3. Çok işlemcili PC mimarisi

Çok makineli bilgi işlem sistemi

Çok makineli bilgi işlem sistemi mimarisinde her işlemcinin kendi RAM'i vardır. Çok makineli bir bilgi işlem sisteminin kullanılması, sistemin bölündüğü gevşek ilişkili alt görevlerin sayısı kadar çok sayıda PC'den oluşması gereken çok özel bir yapıya sahip problemleri çözerken etkilidir.

Çok işlemcili ve çok makineli bilgi işlem sistemleri, performans açısından tek işlemcili sistemlere göre avantajlıdır.

Paralel İşlemci Mimarisi

Bu mimaride birden fazla ALU, bir kontrol ünitesinin kontrolü altında çalışır. Bu, çok sayıda verinin tek bir program tarafından, yani tek bir komut akışıyla işlenebileceği anlamına gelir. Böyle bir mimarinin yüksek performansı ancak aynı hesaplama işlemlerinin aynı türden farklı veri kümeleri üzerinde eş zamanlı olarak gerçekleştirildiği görevlerde elde edilebilir.

Şekil 4. Paralel İşlemci Mimarisi

Modern arabalar genellikle çeşitli mimari çözümlerin unsurlarını içerir. Yukarıda tartışılanlardan farklı olan başka mimari çözümler de vardır.

Author24.ru

Bilgisayar sistemi mimarisi: sınıflandırma ve tanım

Modern bilgisayar çözümleri, belirli bir mimariye atanmalarına göre sınıflandırılabilir. Ama ne olabilir? Bu terimi anlamaya yönelik temel yaklaşımlar nelerdir?

Bir dizi donanım bileşeni olarak bilgisayar sistemlerinin mimarisi

“Bilgisayar sistemi mimarisi” kavramının özü nedir? İlgili terim, her şeyden önce, çeşitli arayüz türlerini kullanarak belirli bir algoritma dahilinde etkileşime giren, bir PC'yi oluşturan bir dizi elektronik bileşen olarak anlaşılabilir.

Bir bilgisayar sistemini oluşturan ana bileşenler:

• giriş aygıtı;
• ana bilgi işlem yonga seti;
• veri depolama cihazları;
• bilgileri görüntülemek için tasarlanmış bileşenler.

Buna karşılık, belirtilen bileşenlerin her biri çok sayıda ayrı cihazı içerebilir. Örneğin, ana bilgi işlem yonga seti bir işlemci, bir anakart yonga seti ve bir grafik işlem birimi içerebilir. Ayrıca aynı işlemci başka bileşenlerden de oluşabilir: örneğin bir çekirdek, önbellek, kayıtlar.

Aslında belirli PC donanım bileşenlerinin yapısına dayanarak ne tür bir bilgisayar sistemi mimarisinin oluşturulduğu belirlenir. Belirli bilgi işlem çözümlerinin sınıflandırılabileceği ana kriterleri ele alalım.

Bilgisayar sistemlerinin sınıflandırılması

Uzmanlar arasında yaygın olan yaklaşıma uygun olarak mimarilerindeki bilgisayar sistemleri şunları içerebilir:

• ana bilgisayarlara;
• mini bilgisayarlara;
• kişisel bilgisayarlara.

Bir bilgisayar sisteminin mimarisinin belirlenebileceği bu bilgi işlem çözümleri sınıflandırmasının birçok uzman tarafından eski sayıldığına dikkat edilmelidir. Özellikle günümüzde aynı kişisel bilgisayarlar, amaç ve özellikler bakımından çok farklı olan çok sayıda çeşide bölünebilmektedir.

Böylece bilgisayar sistemleri geliştikçe bilgisayar mimarisi değişen kriterler kullanılarak sınıflandırılabilir. Bununla birlikte, belirtilen şema geleneksel olarak kabul edilir. Bunu daha detaylı düşünmek faydalı olacaktır. Buna göre birinci tip bilgisayar, büyük makinelerin mimarisine ait olanlardır.

Ana bilgisayar bilgisayarlar

Büyük bilgisayarlar veya ana bilgisayarlar çoğunlukla endüstride çeşitli üretim süreçleri için veri işleme merkezleri olarak kullanılır. Güçlü, olağanüstü yüksek performanslı çiplerle donatılabilirler.

Söz konusu bilgisayar sistemi mimarisi saniyede birkaç on milyara kadar hesaplama gerçekleştirebilir. Büyük bilgisayarlar diğer sistemlerle kıyaslanamayacak kadar pahalıdır. Kural olarak, bunların bakımı gerekli niteliklere sahip oldukça fazla sayıda kişinin katılımını gerektirir. Çoğu durumda, bunların çalışmaları kurumsal bilgi işlem merkezi olarak organize edilen departmanlar bünyesinde yürütülür.

Mini bilgisayar

Bilgisayar sistemlerinin ve bunlara dayalı bilgisayar ağlarının mimarisi, mini bilgisayar olarak sınıflandırılan çözümlerle temsil edilebilir. Genel olarak amaçları ana bilgisayarlarınkine benzer olabilir: karşılık gelen bilgisayar türünün endüstride kullanımı çok yaygındır. Ancak kural olarak, bunların kullanımı nispeten küçük işletmeler, orta ölçekli işletmeler ve bilimsel kuruluşlar için tipiktir.

Modern mini bilgisayarlar: yetenekler

Çoğu durumda, bu bilgisayarlar tam olarak şirket içi ağların etkin bir şekilde yönetilmesi amacıyla kullanılır. Dolayısıyla, söz konusu çözümler özellikle yüksek performanslı sunucular olarak kullanılabilir. Ayrıca Intel'in Xeon Phi'si gibi çok güçlü işlemcilerle donatılmıştır. Bu çip 1 teraflopun üzerindeki hızlarda çalışabiliyor. İlgili işlemci, 22 nm işlem teknolojisi kullanılarak üretim için tasarlanmıştır ve 240 GB/s5 bellek bant genişliğine sahiptir.

Kişisel bilgisayarlar

Bir sonraki bilgisayar mimarisi türü PC'dir. Muhtemelen en yaygın olanıdır. PC'ler, ana bilgisayarlar ve mikro bilgisayarlar kadar güçlü ve yüksek performanslı değildir, ancak çoğu durumda hem endüstrideki hem de bilimdeki sorunları çözme yeteneğine sahiptirler; uygulamaları ve oyunları çalıştırmak gibi tipik kullanıcı görevlerinden bahsetmeye bile gerek yok.

Kişisel bilgisayarları karakterize eden bir diğer dikkat çekici özellik de kaynaklarının bir havuzda toplanabilmesidir. Yeterince fazla sayıda PC'nin bilgi işlem gücü bu nedenle yüksek sınıf bilgisayar mimarilerinin performansıyla karşılaştırılabilir, ancak elbette bir PC kullanarak nominal olarak bu seviyelere ulaşmak çok sorunludur.

Bununla birlikte, kişisel bilgisayarlara dayalı bilgisayar sistemleri ve ağların mimarisi, çeşitli endüstrilerdeki uygulama, erişilebilirlik ve ölçeklenebilirlik açısından evrensellik ile karakterize edilir.

Kişisel bilgisayarlar: sınıflandırma

Yukarıda belirttiğimiz gibi, PC'ler çok sayıda çeşide sınıflandırılabilir. Bunlar şunları içerir: masaüstü bilgisayarlar, dizüstü bilgisayarlar, tabletler, PDA'lar, akıllı telefonlar - PC'leri ve telefonları birleştiren.

Kural olarak, masaüstü bilgisayarlar en güçlü ve üretken mimarilere sahiptir; Küçük boyutları ve donanım bileşenlerinin kaynaklarını önemli ölçüde azaltma ihtiyacı nedeniyle en az güçlü olanlar akıllı telefonlar ve tabletlerdir. Ancak ilgili cihazların çoğu, özellikle de üst düzey modeller, prensip olarak hız açısından önde gelen dizüstü bilgisayar modelleriyle ve bütçeye uygun masaüstü bilgisayarlarla karşılaştırılabilir.

PC'lerin belirtilen sınıflandırması, çok yönlülüklerini gösterir: şu veya bu çeşitlilikte, endüstriyel, bilimsel ve laboratuvar gibi tipik kullanıcı görevlerini çözebilirler. İlgili türdeki bilgisayar sistemlerinin yazılımı ve mimarisi, çoğu durumda, bir ana bilgisayar veya mini bilgisayarla çalışan bir kişi için gerekli olabilecek özel eğitime sahip olmayan sıradan bir vatandaşın kullanımına uyarlanmıştır.

Bir PC'ye bilgi işlem çözümü nasıl atanır?

Bir bilgi işlem çözümünü PC olarak sınıflandırmanın ana kriteri, kişisel yönelimidir. Yani, uygun bilgisayar türü öncelikle tek bir kullanıcı tarafından kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Ancak eriştiği altyapı kaynaklarının birçoğunun doğası gereği inkar edilemez şekilde sosyal olduğu ortaya çıkıyor: bu, İnternet kullanımı örneğinde de görülebiliyor. Bilgi işlem çözümünün kişisel olduğu göz önüne alındığında, kullanımının pratik etkinliği ancak bir kişinin başkaları tarafından oluşturulan veri kaynaklarına erişim sağlaması durumunda kaydedilebilir.

Bilgisayar mimarileri için yazılımların sınıflandırılması: ana bilgisayarlar ve mini bilgisayarlar

Yukarıda tartışılan bilgisayarların sınıflandırılmasının yanı sıra, ilgili bilgisayar ekipmanı türlerine yüklenen programları belirli kategorilere atamak için de kriterler vardır. Ana bilgisayarlar ve mini bilgisayarlar benzer amaçlara ve bazı durumlarda performansa gelince, kural olarak, belirli üretim sorunlarını çözmek için uyarlanmış çeşitli işletim sistemlerini kullanma yeteneğine sahiptirler. Özellikle bu işletim sistemi, çeşitli otomasyon araçlarını, sanallaştırmayı, endüstriyel standartların uygulanmasını ve çeşitli uygulama yazılımı türleriyle entegrasyonu çalıştıracak şekilde uyarlanabilir.

Yazılım sınıflandırması: kişisel bilgisayarlar

Sıradan PC'lere yönelik programlar, kullanıcı görevlerini ve ayrıca ana bilgisayarları ve mini bilgisayarları karakterize eden performans düzeyini gerektirmeyen üretim görevlerini çözmek için optimize edilmiş çeşitlerde sunulabilir. Bu nedenle, PC'ler için endüstriyel, bilimsel ve laboratuvar programları bulunmaktadır. Yazılım, uygun tipteki bilgisayar sistemlerinin mimarisi, kullanıldıkları spesifik sektöre, kullanıcının beklenen vasıf düzeyine bağlıdır: endüstriyel tasarım için profesyonel çözümlerin, bu konuda bilgi sahibi olan bir kişi için tasarlanmayabileceği açıktır. bilgisayar programlarının kullanımına ilişkin yalnızca temel bilgiler.

Şu veya bu türden PC programları çoğu durumda sezgisel bir arayüze ve çeşitli yardım belgelerine sahiptir. Buna karşılık, ana bilgisayarların ve mini bilgisayarların gücü, yalnızca talimatlara uyulması değil, aynı zamanda kullanıcının başlatılan programların yapısında düzenli olarak değişiklik yapması koşuluyla tam olarak kullanılabilir: bu, örneğin aşağıdakilerle ilgili ek bilgi gerektirebilir: dil programlamanın kullanımı.

PC yazılım mimarisinin seviyeleri

“Bilgisayar sistemleri mimarisi” kavramı, bir bilgisayar bilimleri ders kitabı tarafından yazarının görüşlerine bağlı olarak farklı şekillerde yorumlanabilir. Terimin bir başka yaygın yorumu da yazılım katmanlarına atıfta bulunmasıdır. Bu durumda, karşılık gelen yazılım seviyelerinin hangi bilgisayar sisteminde uygulandığı önemli değildir.

Bu yaklaşıma uygun olarak bilgisayar mimarisi, bilgisayarın donanım bileşenlerinin işleyişini sürdürmek için kullanılan farklı türdeki veriler, işlemler, yazılım özelliklerinin yanı sıra kullanıcının bu kaynakları kullanabileceği koşulları yaratan bir dizi olarak anlaşılmalıdır. uygulamada.

Yazılım Katmanı Mimarileri

Uzmanlar, ilgili terimin anlaşılmasına yönelik olarak ele alınan yaklaşım bağlamında aşağıdaki ana bilgisayar sistemi mimarilerini tanımlamaktadır:

• bir bilgi işlem çözümünün dijital mantıksal mimarisi - aslında, çeşitli modüller, hücreler, kayıtlar biçimindeki PC donanımı - örneğin işlemci yapısında bulunur;
• çeşitli mikro programların yorumlanması düzeyinde mikro mimari;
• özel komutların yayınlanması için mimari - montajcı düzeyinde;
• ilgili komutların yorumlanması ve bunların işletim sistemi tarafından anlaşılabilecek program koduna uygulanması için mimari;
• belirli yazılım türlerinin program kodlarında değişiklik yapmanızı sağlayan derleme mimarisi;
• belirli kullanıcı sorunlarını çözmek için program kodlarının uyarlanmasına olanak tanıyan üst düzey dillerin mimarisi.

Yazılım Mimarisi Sınıflandırmasının Anlamı

Elbette bu terimin yazılım seviyelerine karşılık geldiği bağlamında bu sınıflandırma çok şartlı olabilir. Bilgisayar mimarisi ve bilgisayar sistemlerinin tasarımı, üretilebilirliklerine ve amaçlarına bağlı olarak, geliştiricilerin yazılım seviyelerini sınıflandırmada ve aslında söz konusu terimin özünü anlamada farklı yaklaşımlar gerektirebilir.

Bu kavramların teorik olmasına rağmen, bunların yeterli düzeyde anlaşılması büyük önem taşımaktadır, çünkü belirli bilgi işlem altyapısı türlerinin oluşturulmasına yönelik daha etkili kavramsal yaklaşımların geliştirilmesine katkıda bulunur ve geliştiricilerin, çözümlerini belirli sorunları çözen kullanıcıların ihtiyaçlarına göre optimize etmelerine olanak tanır. .

Özet

Böylece “bilgisayar sistemi mimarisi” teriminin özünü, belirli bir bağlama bağlı olarak nasıl görülebileceğini tanımladık. Geleneksel tanımlardan birine göre, ilgili mimari, bir bilgisayarın performans düzeyini, uzmanlığını ve kullanıcı niteliklerine yönelik gereksinimleri önceden belirleyen donanım yapısı olarak anlaşılabilir. Bu yaklaşım, modern bilgisayar mimarilerinin 3 ana kategoriye sınıflandırılmasını içerir: ana bilgisayarlar, mini bilgisayarlar ve PC'ler (bunlar da çeşitli bilgi işlem çözümleri ile temsil edilebilir).

Kural olarak, bu mimarilerin her türü belirli sorunları çözmek için tasarlanmıştır. Ana bilgisayarlar ve mini bilgisayarlar en çok endüstride kullanılır. Bir PC kullanarak aynı zamanda çok çeşitli üretim problemlerini çözebilir ve mühendislik geliştirmeleri gerçekleştirebilirsiniz - bilgisayar sistemlerinin ilgili mimarisi de buna uyarlanmıştır. Bu teknolojiyle yapılan laboratuvar çalışmaları ve bilimsel deneyler daha net ve etkili hale geliyor.

Söz konusu terimin başka bir yorumu, belirli yazılım düzeyleriyle olan ilişkisini içerir. Bu anlamda bilgisayar sistemlerinin mimarisi, bir bilgisayarın çalışmasını sağlayan ve aynı zamanda belirli kullanıcı sorunlarını çözmek için bilgi işlem gücünü pratikte kullanmak için koşullar yaratan çalışan bir programdır.

fb.ru

PC mimarisi nedir

Modern bir bilgisayarın mimarisi, mantıksal organizasyonu, yapıyı ve kaynakları, yani bilgi işlem sisteminin mekanizmalarını temsil eder. İkincisi, bilgi işleme süreci için belirli bir zaman aralığına tahsis edilebilir.

Kişisel bilgisayar oluşturma kuralları

Modern bir bilgi işlem makinesinin temeli, John Neumann tarafından formüle edilen PC mimarisinin ilkeleridir:

1. Yazılım kontrolü. İşlemcinin otomatik olarak (belirli bir sırayla birbiri ardına) yürüttüğü bir grup komuttan oluşur.

2. Bellek homojenliği. Programlar ve diğer veriler tek bir hafıza bölümünde saklanır. Aynı eylemler hem veriler hem de komutlar üzerinde gerçekleştirilir.

3. Hedefleme. Ana bellek numaralandırılmış sektörlerden (hücrelerden) oluşur.

Kişisel bilgisayar oluşturma

Klasik PC mimarisi yukarıdaki prensipler üzerine inşa edilmiştir. Kişisel bilgisayarın çalışma koşullarını, bilgi bağlantılarını ve ana mantıksal düğümlerinin ara bağlantısını belirler. Bunlar harici ve ana belleği, merkezi işlem birimini ve çevresel aygıtları içerir.

Kişisel bilgisayar yapısal olarak ana sistem birimi olarak tasarlanmıştır. Çevresel cihazlar özel konektörler aracılığıyla ona bağlanır. PC mimarisi aşağıdaki ana bileşenleri içerir: anakart, güç kaynağı, sabit manyetik ve optik sürücüler, ek ve harici cihazlar için arayüzler. Buna karşılık, anakart (sistem) kartı bir mikroişlemci, bir saat puls üreteci, bir matematiksel yardımcı işlemci ve bellek yongaları içerir. Bir zamanlayıcı, çevre birimi denetleyicileri, video ve ses kartlarının yanı sıra.

PC mimarisi modüler omurga prensibine dayanmaktadır. Bu kural, kullanıcının kişisel bilgisayarın gerekli yapılandırmasını bağımsız olarak tamamlamasına ve ayrıca (gerekirse) yükseltmesine olanak tanır. Sistemin modüler organizasyonunun rahatlığı, veri alışverişinin omurga prensibinde yatmaktadır. Tüm cihazların denetleyicileri, “sistem veri yolu” olarak adlandırılan ana bilgi iletim hattı aracılığıyla RAM ve mikroişlemci ile etkileşime girer. Anakart üzerinde baskılı köprü şeklinde yapılmıştır. Sistem veri yolu bilgisayarın ana arayüzüdür ve tüm PC mimarisi onun etrafında inşa edilmiştir. Tüm cihazların birbiriyle iletişimini ve eşleşmesini sağlayan bu unsurdur. Sistem veri yolu üç yönde veri aktarımı üretir:

Ana bellek ile mikroişlemci arasında;

Harici cihazların giriş ve çıkış portları ile işlemci arasında;

Bağlantı noktaları ve ana bellek arasında.

Kişisel bilgisayarın harici aygıtları, ikincisi ile çevre arasında iletişim sağlar: kontrol nesneleri, kullanıcılar ve diğer bilgisayarlar.

Bilgisayarın ana işlevsel özellikleri:

1. Hız, performans, saat frekansı.

2. Arayüzlerin ve mikroişlemcinin kod veri yollarının genişliği.

3. Yerel ve sistem denetleyicilerinin türleri.

4. RAM boyutu.

5. Sabit sürücü kapasitesi.

6. Kullanılabilirlik, boyut ve önbellek türleri.

7. Video bağdaştırıcısının türü.

8. Multimedya ses türü.

9. Yazılım.

10. Diğer kişisel bilgisayarlarla donanım uyumluluğu.

11. Makineyi bir bilgisayar ağında ve çoklu görev modunda çalıştırma yeteneği.