Дербес пайдаланылатын компьютердің құрылымы және жұмыс істеуі. Басқарудың программалық принципі
Сабақтың тақырыбы: Дербес пайдаланылатын компьютердің құрылымы және жұмыс істеуі. Басқарудың программалық принципі
Сабақтың мақсаты: Білімділік:
Оқушыларды дербес пайдаланылатын компьютердің құрылымымен, программалық басқару принципімен таныстыру.
Дамытушылық:
Оқушылардың ойлау қабілеттерін, есте сақтауларын дамытып, жетілдіру.
Тәрбиелік:
Оқушыларды шапшаңдыққа, тез шешім қабылдағыштыққа тәрбиелеу.
Сабақтың түрі: дәстүрлі
Сабақтың типі: аралас
Сабақтың жоспары: 1. Ұйымдастыру
- Үй тапсырмасын сұрау
- ЖБНИ
- Компьютермен жұмыс
- Қорытындылау
а) бекіту
ә) үйге тапсырма беру
Сабақтың барысы: Оқушыларды сабаққа бағыттап, үй тапсырмасын сұрау.
IBM PC дербес компьбтерінің құрылымдық схемасы келтірілген. ДК – нің негізгі блоктарын және олардың жұмыс істеу принципін қарастырайық.
Микропроцессор (МП)
Бұл ДК-нің орталық блогы, ол машинаның барлық блоктарының жұмысын басқаруға және ақпаратпен арифметикалық және логикалық операциялар орындауға арналған.
Микропроцессор немесе әдетте оны процессор деп атайды, компьютердің миы болып табылады, процессордың негізгі бөліктері – арифметикалық – логикалық құрылғы, басқару блогы, жад регистрлері.
Арифметикалық – логикалық құрылғыда сандық және символдық ақпараттармен арифметикалық және логикалық операциялар орындалады.
Басқару құрылғысы компьютердің барлық құрауыштарының жұмысын үйлестіреді, яғни белгілі бір басқару сигналдарын қалыптастырып, қажетті уақыт кезеңдерінде оларды жіберіп тұрады, операцияларды орындау үшін жад ұяшықтарының адрестерін пішімдейді де, бұл адрестерді ЭЕМ –нің сәйкес блоктарныа жібереді.
Процессордың сипаттамасын тактілік жиілігі мен разрядтығы айқындайды.
Жұмыс барысында процессор нақты бөлінген уақыт бірлігінде, яғни бір уақыт аралығында – тактте (оқу, жазу, екі санды қосу сияқты) белгілі операцияларды орындайды. Бір тактіге неғұрлым аз уақыт кетсе немесе процессордың тактілік жиілігі жоғары болса, ақпартты өңдеу соғұрлым жылдам болатыны анық.
Процессордың тактілік жиілігі мегагерцпен өлшенеді. 1МГц тактілік жиілік процессордың секундына бір миллион қарапайым операция орындауына парапар. Pentium процессорларының тактілік жиілігі қазір 600 МГц деңгейіне жетеді.
Процессордың өңдеу кезінде оған келіп түскен деректерді сақтауға арналған өзінің ішкі жад ұяшықтары болады. Олар жад регистрлері деп аталады. Процессордың жад регистрлерінде бір байттық, екі байттық немесе сегіз байттық деректер орналасуы мүмкін. Бұл бір байттық регистрі бар процессор немесе оны тағы сегіз разрядты процессор деп те атайды, бір тактіде бір байттық деректі өңдей алатынын білдіреді. Процессордың разряды неғұрлым үлкен болса, компьютер бір тактіде соғұрлым көп ақпарат өңдей алады. Регистрлер машинаның жоғары шапшаңдығын қамтамасыз ету үшін қолданылады.
Микропроцессордың интерфейстік жүйесі процессордың ДК – нің басқа құрылғыларымен байланысын жүзеге асырады.
Ішкі жад
Компьютердің ішкі жады негіз болып табылады, өйткені процессор тек сонымен ғана тікелей жұмыс істейді. Процессорды ақпаратпен қамтамасыз етіп, үнемі жұмыс істейтін болғандықтан, оны жедел жад деп те атайды.
Ішкі жадта еске сақтайтын (жадтайтын) құрылғының екі түрі бар: тұрақты жадтайтын құрылғы (ТЖҚ) және жедел жадтайтын құрылғы (ЖЖҚ).
ТЖҚ тұрақты программалық және анықтамалық ақпартты сақтау үшін қолданылады, ол өзіне сақталған ақпаратты есепке алып отыруға ғана (ТЖҚ – дағы ақпаратты өзгертуге болмайды) мүмкіндік береді.
ЖЖҚ ақпаратты уақытша жазуға, сақтауға және есебін алуға арналған. Компьютерді өшіргенде жедел жадтағының ішіндегісі де өшеді.
Компьютердің ішкі жады реттелген электрондық элементтердің жиынтығынан тұрады. Әрбір элемент екі тұрақты қалыптың бірінде ғана бола алады. Яғни, ол екілік разряд болып табылады немесе басқаша айтқанда бір бит ақпарат сақтай алады.
Компьютердің ішкі жадының әр байтының өз нөмірі болады. Байттар жағдайға байланысты екіден , төрттен, сегізден бірігіп, ұяшықтар деп аталатын жад участкелерін құруы мүмкін. Мұнда кіргізілген байттардың біріншісінің нөмірі ұяшықтың да нөмірі болады. Мысалы, егер ұяшық 3,4,5 нөмірлі байттардан құрылған болса, онда ұяшықтың нөмірі 3 болады. Ұяшықтың нөмірі ұяшықтың адресі деп аталады.
Сонымен компьютердің жады ұяшықтардане тұрады, әрбір ұяшықтың өз адресі болады. Ұяшықтың адресін біле отырып, оған ақпарат жазуға немесе одан ақпаратты оқуға болады.
Ішкі жад – бұл қазіргі кезде процессор өңдеуіндегі программалар мен деректерді сақтауға арналған электрондық элементтердегі жад.
Сыртқы жад ДК-нің сыртқы құрылғыларына жатады және қашан болса да, қандай да болса міндеттерді шешуге қажет болуы мүмкін кезкелген ақпаратты ұзақ уақыт сақтау үшін қолданылады.
Сыртқы жад есте асқтайтын құрылғылардың әр алуан түрлерінен тұрады, бірақ неғұрлым кең тараған, негізінде кезкелген компьютерде болатын түрлері – қатқыл және иілгіш магниттік дискілерде, магниттік таспаларда (стримерлер), оптикалық дискілерде (CD ROM) және магнитті – оптикалық дискілердегі жинақтауыштар болып табылады.
Бұл жинақтауыштардың қызметі – ақпараттың үлкен көлемін сақтау, сақтаулы ақпаратты сұрау бойынша жедел жадтайтын құрылғыға жазу және басып шығарып беру. Қатқыл және иілгіш дискі бір – бірінен конструкциясы, сақтайтын ақпарат көлемі бойынша, ақпаратты іздеу, жазу және есепке алу уақытымен ерекшеленеді.
Олардың барлығынң көлемі әр түрлі, жазу мен сақтау әдістері әр түрлі, ақпаратты жазу және есепке алу құрылғылары да әр түрлі болады.
Ішкі жадта деректер мен программалар байттар мен байттар тобы түрінде ұяшықтарда орналасады. Оларға ұяшық адресі бойынша шығуға болады.
Сыртқы жад құрылғысы мүлдем басқа. Мұнда сақталатын ақпарат көлемі үлкен болғандықтан, байттық әдіс қолайсыз. Біріншіден,көлемі тым үлкен. Екіншіден, пайдаланушылар үшін қиындық тудыратындығынан. Процессормен жұмыс істейтін ішкі жадтан айырмашылығы – адамның сыртқы жад құрылғысымен тікелей жұмыс істеуіне тура келекді. Байттық әдіс жағдайында пайдаланушының үнемі құрылғының типін, ондағы ақпараттың берілу схемасын тексеріп, құрылғының тьипін, ондағы ақпараттың берілу схемасын тексеріп, байттың – ішіндегісінің дерек немесе программа екендігін, егер дерек болса, онда ол оның қандай түрі және т.с.с анықтап отыруы қажет болады.
Бұл проблемаларды шешу үшін сақтау құрылғыларының типін, ондағы ақпараттың берілу схемасын тексеріп, байттың – ішіндегісінің дерек немесе программа екндігін, егер дерек болса, онда ол оның қандай түрі және т.с.с. анықтап отыруы қажет болады.
Бұл пробремаларды шешу үшін сақтау құрылғыларының түріне, тасушының типіне, оның көлеміне, жазу және есепке алу жылдамдығына қатыссыз ақпарат сақтаудың арнайы пішіні ойлап табылады. Ақпарат тасушыға аты бар белгілі үлестер түрінде жазылады. Мұндай құрылым файлдық,ал үлестер файлдар деп аталады.
Файлдарды орналастырудың үш варианты мүмкін: бірдеңгейлік, көпдеңгейлік және кестелік.
Бірдеңгелік схема жағдайнда файлдар бірінен кейін бірі сызықты орналасады. Файлдарды іздеу, аты бойынша барлық файлдарды ретімен қарап шығу арқылы жүргізіледі.
Кестелік сақтау жағдайында жолдар мен бағандар нөмірлері олардың қиылысқан жеріндегі файлдың координаттары болып табылады.
Көпдеңгейлік жүйеде файлды іздеу «толық аты» деп аталатын файлдардың аты бойынша жүргізіледі.
Жүйелік шина
Процессор мен жадты ақпараттық кеңарна немесе ішінде басқа шиналар: деректер беру кеңарнасы мен адрес беру кеңарнасы бар шина жалғастырады.
Деректер шинасы мен адрестер шинасынан басқа жүйелік шинаға машинаның барлық блоктарына нұсқаулар беруге арналған командалар шинасы мен электроқоректену жүйесіне ДК блоктарын қосуға арналған қоректендіру шинасы кіреді.
Жүйелік шина ақпарат берудің үш бағытын қамтамасыз етеді:
микропроцессор мен негізгі жад арасында;
микропроцессор мен сыртқы құрылғылардың негізу – шығару порттары арасында;
негізгі жад пен сыртқы құрылғылардың енгізу – шығару порттары арасында.
Барлық блоктар, анығырақ айтқанда, олардың енгізу – шығару порттары шинаға ағытпалар арқылы тікелей немесе контроллерлер (адаптерлер) арқылы қосылады. Микропроцессор жүйелік шинаны не тікелей, не жиі кездесетін қосымша микросхема – басқарудың негізгі сигналдарын қалыптастыратын шина контроллері арқылы басқарады.
Сыртқы құрылғылар
ДК – нің сыртқы құрылғылары машинаның қоршаған ортамен, пайдаланушылармен, басқару объектілерімен және басқа ЭЕМ-дермен қарым – қатынасын қамтамасыз етеді. Сыртқы құрылғылар әр алуан, олар бір қатар белгілері бойынша жіктелуі мүмкін.
Мысалы, міндеті бойынша сыртқы құрылғылардың келесі түрлерін ерекшелеуге болады:
сыртқы жадтайтын құрылғылар немесе ДК – нің сыртқы жады;
пайдаланушың диалогтік құралдары;
ақпарат енгізу құрылғылары;
ақпарат шығару құрылғылары;
байланыс және телекоммуникация құралдары.
Пайдаланушың диалогтік құралдарының құрамына бейне – мониторлар – ДК – ге енгізілетін және одан шығарылатын ақпаратты бейнелеу құрылғысы, сирегірек пульттік басу машинкалары және сөздік ақпарат енгізу – шығару құрылғылары кіреді.
Сөздік енгізу – шығару құрылғылары жылдам дамушы мультимедиа құралдарына жатады.
Сөздік енгізу құрылғылары, бұл – мысалы, адам айтатын әріптер мен сөздерді тануға және оларды кодтауға мүмкіндік беретін күрделі программалық жасауы бар түрлі микрофондық акустикалық жүйелер, «дыбыстық маустар».
Сөздік шығару құрылғылары – бұл компьютерге қосылған дауыс зорайтқыштар (динамиктер) немесе дыбыстық колонкалар арқылы ойнатылатын, цифрлық кодтарды әріптер мен сөздерге айналдыруды орындайтын түрлі дыбыс синтезаторлары.
Ақпарат енгізу құрылғыларына:
- Пернетақта;
- Графикалық планшеттер (диджитайзерлер);
- Сканерлер;
- Манипуляторлар;
- Сенсорлық экрандар.
Ақпарат шығару құрылғыларына:
- Принтерлер;
- Графиксалғыштар;
Байланыс және телекоммуникация құрылғылары. ДК – ні байланыс араларына, басқа ЭЕМ –ге және есептеу желілеріне қосуға арналған.
Атап айтқанда, желілік контроллер оны басқа ЭЕМ – мен ақпарат алмасу, есептеу желісі құрамында жұмыс істеу үшін байланыс арасына қосу қызметін атқарады. Ауқымды желілерде желілік контроллердің қызметін модем атқарады.
Жоғарыда аталған құрылғылардың көбі шартты түрде ерекшеленген топ – мультимедиа құралдарына жатады.
Мультимедиа құралдары, бұл — адамға әр түрлі, өзі үшін табиғи орталарды: дыбысты, бейнені, графиканы, мәтінді, анимацияны және т.б. қолдана отырып компьютермен қарым – қатынас жасауға мүмкіндік беретін программалық және аппараттық құралдар кешені.
Мультимедиа құралдарына ақпаратты сөздік енгізу және шығару ққұрылғылары, сканерлер, жоғары сапалы бейнелік және дыбыстық тақшалар, кескінді бейнемагнитафоннан немесе бейнекамерадан түсіріп, оны ДК-ге енгізетін бейнеқармау тақшасы жатады.
Сондай – ақ мультимедиа құралдарына – дыбыстық және бейнелік ақпарат жазу үшін жиі қолданылатын, оптикалық дискілердегі сыйымдылығы үлкен, сыртқы жадтайтын құрылғылар жатады.
Қосымша құрылғылар
- Математикалық сопроцессор. Екілік сандармен операция орындауды жылдамдатуға арналған.
- Жадқа тікелей шығу контроллері. Микропроцессорды магниттік дискілердегі жинағыштарды тікелей басқарудан босатады.
- Енгізу – шығару сопроцессоры. Енгізу – шығару процедураларының орындалуын жылдамдатады.
Программалық басқару принцип:
- Енгізу құрылғысын пайдаланып компьютердің ішкі жадына программа жызылады.
- Процессор ішкі жад ұяшықтарында орналасқан программаның алғашқы нұсқауын оқиды.
- Нұсқауларды орындау, олар:
- Деректерге қолданылатын операциялар (арифметикалық — логикалық).
- Жадтағы деректерді оқу.
- Деректерді жадқа жазу.
- Енгізу құрылғысы арқылы деректерді жадқа енгізу.
- Деректерді жадтан шығару құрылғысына шығару.
- Келесі қажетті ұяшықтағының ішіндегісін оқуға көшу.
- Және т.с.с процессор жұмысын тоқтату нұсқауына дейін.
Сабақты қорытындылап, бағалау. Үйге тапсырма: 51-60 беттерді оқып келу.