2.2. Компьютер архитектурасы

Компьютер архитектурасы – бұл компьютерлік жүйенің есептеу, байланыс және деректерді сақтау элементтерінің (аппараттық құралдарының), осы компоненттердің өзара әрекеттесуі (машина ұйымы) және олардың қалай басқарылатын (нұсқаулар жиынтығы) егжей-тегжейлі спецификациясы. Компьютердің архитектурасы келесі салаларды қамтиды:

-  компьютерлік жүйені құрайтын негізгі физикалық компоненттер (аппараттық құрал)

-  компьютер түсінетін нұсқаулар/тіл түрі

-  осы нұсқауларды басқаратын негізгі компьютерлік технология (кейде микроархитектура деп аталады).

Компьютердің архитектурасы – оны ұйымдастырудың сипаттамасы және оның құрылымдық элементтерінің жұмыс істеу принциптері (компьютердің негізгі құрылымы, олардың арасындағы байланыс).

Компьютер архитектурасының мысалы – Фон Нейманның архитектурасы және де 1945 жылы Джон фон Нейман тұжырымдаған қағидалар көптеген компьютерлерді жасаудың негізі болып табылады. Көптеген компьютерлер түрлерінде бүгінгі күнге дейін қолданылады. Ол арифметикалық-логикалық құрылғыдан, басқару блогынан, регистрлерден, деректер мен нұсқауларды сақтауға арналған жадтан, енгізу-шығару интерфейсінен және сыртқы сақтау құрылғыларынан тұратын орталық процессордың (процессордың) құрылымын сипаттайды (сурет 2.6).

         suret_2.6.png

Сурет 2.6  Фон Нейман архитектурасы

 

Сақталған бағдарлама тұжырымдамасына немесе Фон Нейман архитектурасына негізделген компьютерлер жадында өздерінің бағдарламалық кодын (яғни нұсқауларды) және есептеу үшін қажет деректерді (немесе нәтиже болуы мүмкін) сақтайды. Есептеу кезінде бағдарламалық нұсқаулық жадтан алынады және бірінен соң бірі орындалады. Бұл есептеулерді басқаратын компьютердегі компонент орталық процессор (CPU немесе қазіргі уақытта жай процессор) деп аталады. Орталық процессор мыналардан тұрады:

- Амалдарды орындайтын арифметикалық-логикалық блогы. Архитектураның бұл бөлігі деректер бойынша есептеулер жүргізуге ғана қатысты. Барлық әдеттегі қосу, көбейту, бөлу және азайту есептеулері қолжетімді болады, сонымен қатар «Үлкен», «Кіші», «Теңдей» сияқты деректерді салыстыру да қолжетімді болады..

-  Басқару блогы деректерді және бағдарламаны жадыға және одан шығару процесін басқарады, сонымен қатар бағдарлама нұсқауларын бір уақытта орындаумен (орындаумен) айналысады. Бұған аралық мәндерді сақтауға арналған «Регистр» идеясы кіреді. 

-  Деректерді уақытша сақтау үшін пайдаланылатын деректерді сақтау ұяшықтары болып табылатын регистрлер; мысалы, есептеу кезінде қажет болатын мәліметтер.

«Бір-уақытта бір» деген тіркес фон Нейман архитектурасының тізбекті өңдеу машинасы екенін білдіреді.

Жад блогы. Компьютерде деректерді сақтай алатын жады және сол деректерді өңдейтін бағдарлама болады. Қазіргі компьютерлерде бұл жад жедел жады болып табылады.

Енгізу-шығару. Бұл архитектура адамның машинамен өзара әрекеттесу қажеттігін көрсетеді. Кез келген мәндер алға-артқа берілсе де, кейбір ішкі регистрлерде қайта сақталады.

Компоненттер арасындағы бағыттауыш сызықтар, яғни орталық процессор мен жад арасындағы байланыс шина деп аталады. Бұл байланыс компьютердің әртүрлі бөліктері арасында ақпараттың тасымалдануын білдіреді. Фон Нейман архитектурасына негізделген заманауи компьютерде ақпарат «шина» арқылы алға және артқа тасымалданады. Жадтағы орындарды анықтауға арналған шиналар бар - «адрес шинасы». Сондай-ақ деректер ағынын және бағдарлама нұсқауларын қамтамасыз ететін шиналарда бар - «деректер шинасы».