1 Amaliy mashg’ulot: Mavzu: Kompyuter tizimining umumiy tarkibini tashkillashtirish Ishdan maqsad

1 Amaliy mashg’ulot:
Mavzu: Kompyuter tizimining umumiy tarkibini tashkillashtirish
Ishdan maqsad: Kompyuterni qurish tamoyillari, ShK arxitekturasi va tuzilishi.
Nazariy qism
Kompyuterlarda ikkilik sanoq sistemasidan foydalanish. O'nlik sanoq sistemasiga nisbatan afzalligi shundaki, qurilmalarni ancha sodda qilib yasash mumkin, ikkilik sanoq sistemasida arifmetik va mantiqiy amallar ham ancha sodda.
Kompyuter dasturini boshqarish. Kompyuterning ishlashi buyruqlar to'plamidan tashkil topgan dastur tomonidan boshqariladi. Buyruqlar ketma-ket birma-bir bajariladi. Xotirada saqlanadigan dasturga ega mashinaning yaratilishi bugungi kunda biz dasturlash deb ataydigan narsani keltirib chiqardi.
Buyruqlar hisoblagichi yordamida dastur xotiradan namuna olinadi. Bu protsessor registri unda saqlanadigan keyingi instruksiyaning manzilini buyruq uzunligiga ketma-ket oshiradi. Va dasturning ko'rsatmalari xotirada birma-bir joylashganligi sababli, u ketma-ket joylashgan xotira elementlaridan buyruqlar zanjirini tanlashni tashkil qiladi.
Agar buyruq bajarilgandan so'ng keyingisiga emas, balki boshqasiga o'tish kerak bo'lsa, buyruqlar hisoblagichiga keyingi buyruqni o'z ichiga olgan xotira elementi raqamini kiritadigan shartli yoki shartsiz o'tish buyruqlari qo'llaniladi. Xotiradan buyruqlarni olish “to'xtatish” buyrug'iga yetib borib, bajarilgandan so'ng to'xtaydi. Shunday qilib, protsessor dasturni avtomatik ravishda, inson aralashuvisiz bajaradi. Kompyuter xotirasi faqat ma'lumotlarni saqlash uchun emas, balki dasturlar uchun ham ishlatiladi. Bunda dastur buyruqlari ham, ma'lumotlar ham ikkilik hisoblash tizimida kodlanadi, ya'ni ularning yozib olingan tasviri bir xil bo'ladi. Shuning uchun, ma'lum holatlarda siz buyruqlar bo'yicha ma'lumotlardagi kabi amallarni bajarishingiz mumkin. Bu barcha imkoniyatlarni ochib beradi. Masalan, dastur bajarilishi jarayonida qayta ishlashdan ham o'tishi mumkin, bu esa dasturning o'zida uning ba'zi qismlarini olish qoidalarini o'rnatish imkonini beradi (dasturda tsikllar va pastki dasturlarning bajarilishi shunday tashkil etilgan). Bundan tashqari, bitta dasturning ko'rsatmalari boshqa dasturning bajarilishi natijalari sifatida olinishi mumkin. Ushbu tamoyilga asoslanib, tarjima usullari asoslanadi - yuqori darajadagi dasturlash tillarida dastur matnini ma'lum bir mashina tiliga tarjima qilish. Adreslash printsipi: kompyuter xotirasining elementlari ketma-ket raqamlangan manzillarga ega. Istalgan vaqtda istalgan xotira elementiga uning manzili bo'yicha murojaat qilishingiz mumkin. Bu tamoyil dasturlashda o‘zgaruvchilardan foydalanish imkoniyatini ochib berdi. Dasturni bajarish jarayonida shartli sakrash imkoniyati. Buyruqlar ketma-ket bajarilishiga qaramay, dasturlar kodning istalgan bo'limiga o'tish imkoniyatini amalga oshirishi mumkin. Ushbu tamoyillar asosida qurilgan kompyuterlar fon Neyman tipidagidir. Ammo ikkinchisidan tubdan farq qiladigan kompyuterlar mavjud. Ular uchun, masalan, dasturni boshqarish printsipi bajarilmasligi mumkin, ya'ni ular hozirda bajarilayotgan dastur buyrug'ini ko'rsatadigan "buyruqlar hisoblagichi"siz ishlashi mumkin. Ushbu kompyuterlar xotiradagi o'zgaruvchiga murojaat qilish uchun unga nom berishlari shart emas. Bunday kompyuterlar fon Neyman bo'lmagan kompyuterlar deb ataladi. Ushbu tamoyillarning asosiy natijasini endi dastur endi mashinaning doimiy qismi emasligi (masalan, kalkulyatorda bo'lgani kabi) deb atash mumkin. Dasturni o'zgartirish oson bo'ldi. Lekin uskunalar, albatta, o'zgarishsiz qoladi va juda oddiy. Taqqoslash uchun, ENIAC kompyuter dasturi (xotirada saqlangan dastur bo'lmagan) paneldagi maxsus jumperlar tomonidan aniqlangan. Mashinani qayta dasturlash (jumperlarni boshqacha o'rnatish) bir kundan ko'proq vaqtni oldi. Zamonaviy kompyuterlar uchun dasturlarni yozish yillar talab qilishi mumkin bo'lsa-da, ular qattiq diskda bir necha daqiqa o'rnatilgandan keyin ham millionlab kompyuterlarda ishlaydi. Fon Neyman mashinasi qanday ishlaydi.
Fon Neyman mashinasi - xotira qurilmasi (xotira) - xotira, arifmetik-mantiqiy qurilma - ALU, boshqaruvchi qurilma - UU, shuningdek kiritish va chiqarish qurilmalaridan iborat qurilma (3.2-rasm). Dasturlar va ma'lumotlar kiritish qurilmasidan arifmetik mantiqiy qurilma orqali xotiraga kiritiladi. Barcha dastur buyruqlari qo'shni xotira elementlariga yoziladi va ishlov berish uchun ma'lumotlar o'zboshimchalik bilan shkaflarda bo'lishi mumkin. Har qanday dasturda oxirgi buyruq o'chirish buyrug'i bo'lishi kerak.

3.2-rasm - Fon Neyman mashinasining sxemasi

Buyruq qanday operatsiyani bajarish kerakligi (ma'lum apparatdagi mumkin bo'lgan operatsiyalardan) va ko'rsatilgan operatsiya bajarilishi kerak bo'lgan ma'lumotlar saqlanadigan xotira elementlarining manzillari, shuningdek, hujayralar manzillaridan iborat. natijani yozish kerak (agar uni Xotirada saqlash kerak bo'lsa). Arifmetik mantiq birligi ko'rsatilgan ma'lumotlar bo'yicha buyruqlar bilan ko'rsatilgan amallarni bajaradi. Arifmetik mantiq birligidan natijalar xotiraga yoki chiqarish qurilmasiga chiqariladi. Xotiraning chiqarish qurilmasidan tub farqi shundaki, ma’lumotlar xotirada kompyuter tomonidan qayta ishlash uchun qulay shaklda saqlanadi va chiqarish qurilmasida (printer, monitor va boshqalar) ular buni qandaydir tarzda bajaradilar. bu odam uchun qulay. UU kompyuterning barcha qismlarini boshqaradi. Boshqaruvchi qurilmadan boshqa qurilmalar "nima qilish kerak" signallarini oladi va boshqa qurilmalardan CU ularning holati haqida ma'lumot oladi. Boshqaruvchi qurilma "Buyruqlar hisoblagichi" deb nomlangan maxsus registrni o'z ichiga oladi. Dastur va ma'lumotlar xotiraga yuklangandan so'ng, dasturning birinchi buyrug'ining manzili buyruqlar hisoblagichiga yoziladi.
UU manzili buyruqlar hisoblagichida joylashgan xotira elementi tarkibini xotiradan o'qiydi va uni maxsus qurilma - "Buyruqlar registriga" joylashtiradi. UU buyruqning ishlashini belgilaydi, buyruqda manzillari ko'rsatilgan ma'lumotlarni xotirada "belgilaydi" va buyruqning bajarilishini nazorat qiladi. Operatsiya ALU yoki kompyuter uskunasi tomonidan amalga oshiriladi. Har qanday buyruqning bajarilishi natijasida buyruq hisoblagichi bittaga o'zgaradi va shu bilan dasturning keyingi buyrug'iga ishora qiladi. Joriy buyruqdan keyingi emas, balki ma'lum manzillar soni bo'yicha berilgan buyruqdan uzoqda bo'lgan buyruqni bajarish kerak bo'lganda, maxsus o'tish buyrug'i boshqaruvni o'tkazmoqchi bo'lgan katak manzilini o'z ichiga oladi.