Компьютерийн зохион байгуулалт

1. Компьютерийн зохион байгуулалт С.Байгалтөгс ШУТИС КТМС 2008-2009

2. Компьютерийн систем • Компьютерийн систем хэрхэн зохион байгуулагддаг , үндсэн санах ойн тухай • Компьютерийн системийн бүрэлдэхүүн хэсэг • Түгээгүүр, түүний удирдлага • Үндсэн санах ой • Хаяг, хаяглал • Виртуал санах ой • Санах ойн агууламж

3. Компьютерийн системийн бүрэлдэхүүн хэсэг • Зураг 1 –д компьютерийн дэлгэц болон workstation компьютер (хүчин чадалтай компьютер гэж ойлгох) хэрхэн зохион байгуулагддагыг ерөнхийд нь харуулсан. Ялгаатай систем ялгаатай эд ангитай, гэхдээ ерөнхийдөө бүх компьютерийн бүрэлдэхүүн хэсэг нь (процессор,санах ой, контроллер, видео) бүгд түгээгүүрээр холбогдсон байдаг.

4. Компьютерийн системийн бүрэлдэхүүн хэсэг • Бодитоор авч үзвэл, Түгээгүүр нь олон тооны параллел цахилгаан утаснаас бүрддэг ба энэ компьютерийн үндсэн эх хавтанд хэвлэгдсэн хэлбэрээр байршина. Өгөгдөл, хаяг, удирдлагийн сигнал нь ТС-ийн бүрэлдэхүүн хэсэг болно. • ТС- Bus –н тодорхой төрөл нь стандартын дагуу сигнал илгээнэ. • PCI стандарт (жишээ татвал) нь одоо байгаа ихэнхи PC-ны bus-ийг тодорхойлдог юм.

5. Компьютерийн системийн бүрэлдэхүүн хэсэг Зураг 1

6. Компьютерийн системийн бүрэлдэхүүн хэсэг • Процессор тасралтгүй гээр машины циклийг гүйцэтгэж , машины командыг нэг нэгээр нь гүйцэтгэнэ. • Команд нь арифметик, логик, эсвэл хяналтын үйл ажиллагааг илэрхийлнэ • Машины үйлдэл үндсэн хадгалалт, оролт гаралтай холбоотой байдаг.

7. Компьютерийн системийн бүрэлдэхүүн хэсэг • Машины үйлдэл bus дээрх өгөгдөл болон удирдлагын сигналыг илэрхийлэх ба өгөгдөл, хяналтын сигналын гэдрэг холбоог хангана. • Зарим машины үйлдэл процессорын дотор явагдана. (bus-тай холбоогүй бол). Эдгээр үйлдэл маш түргэн биелэгдэнэ.

8. Оролт\гаралтын контроллер • Аль нэг төхөөрөмж нэгдсэн bus -тай холбогдох арга нь bus-ын стандартын бусад хэсэг болно. • Оролт \гаралтын контроллер нь оролт болон гаралтын шаардлагын төв процессороос хүлээн авны үндсэн дээр төхөөрөмжийн тусгай хяналтын сигналыг төхөөрөмжийн хяналт руу илгээж байдаг. Мөн уг контроллер нь төхөөрөмжөөс өгөгдлийн урсгалыг удирдаж байдаг. Оролт\ гаралтын контроллер нь системийн нэг хэсэг болсон уг О\Г-н төхөөрөмжөнд зөвхөн хэрэгтэй.

9. Оролт\гаралтын контроллер • О\Г-н контроллер нь компьютерийн үндсэн circuit board (the mother board) дээрх электроний хэсэг юм. Заримдаа энгийн бус төхөөрөмжинд энэхүү өөрийн гэсэн эх боард дээрх холбогч ийн (нэмэлт гарц)дагуу тараагддаг контроллер шаардлагатай болдог.

10. Үндсэн санах ой • Практик дээр, өгөгдөл болон команд (instruction) нь санах ойн ялгаатай хэсгүүдэд байрладаг. Гэхдээ энэ нь програм хангамжийн зохион байгуулалтын үед бий болно, техник хангамжаас хамааралгүй. Түүнчлэн, олонхи компьютер санах ойн тусгай хэсгүүдтэй байдаг ба эдгээр нь тогтмол програмтай (firmware stored in ROM), мөн бусад хэсгүүд нь тогтмол тусгай зорилгоор хэрэглэгдэнэ.

11. Үндсэн санах ой • Үндсэн санах ой (үндсэн хадгалалт эсвэл зүгээр нь санах ой гэж нэрлэгддэг) нь машины зааврын битийн загвартай , өгөгдлийн загвартай байдаг. Санах ойн чип , электроник нь зөвхөн тэдэнтэй холбогдсон хадгалалагдсан битийн загварыг хянаж , шаардлагатай байгаа үед буцаадаг. • Битийн загвар заавар шиг байх болон битийн загвар өгөгдөл шиг байх хооронд ялгаа байхгүй. Систем дэхь санах ойн үр дүнд дараах термийг тодорхойлж болно:

12. Санах ой • Компьютерийн дэлгэцэн дэхь үндсэн санах ой нь 256 мегабайтаас 1 гигабайт хооронд хэмжээтэй. • Хатуу диск болон бусад 2 дагч хадгалалтын төхөөрөмж гигабайтын 10 эсвэл 100 байна. • Нөөц хадгалалт хэд хэдэн терабайтийн хэмжээнээс эхэлнэ.

13. Хаягууд • Үзэхэд 232Үндсэн хадгалалтын байт бүр нь хаягтай байна. Орчин үеийн олонхи компьютер 32 битийн хаягийг хэрэглэдэг, үүнээс хаяглах боломжтой юм. Үндсэн хадгалалтын жагсаан бодож үзвэл: • byte[0x00000000 ... 0xFFFFFFFF] үндсэн хадгалалт: үндсэн хадгалалтын хаяг нь санах ойн дагуух индекс юм. 32 битийн хаяг нь дан байтын хаяг болно.bus-ын32 цахилгаан утас хаяг агуулна. (тоололт , хяналтанд илүү олон bus-ын цахилгаан утас байна. )

14. Хаягууд • Зарим үед хүмүүс хаягийн талаар 0x2000 тай адил ярилцдаг, 0x2000 нь 16 битийн загвартай адилхан харагддаг. Гэхдээ энэ нь бүтэн 32 бит хаягийг товчилсонтой хэрэг. Жинхэнэ хаяг нь 0x00002000 болно.

15. Хаягууд • Анхны MIPS процессор (1985 онд зохиогдсон) 32 битийн хаягийг ашигладаг байсан. 1991 оноос өнөөг хүртэл MIPS процессор эцсийн хувилбар нь 64 битийн хаягийг ашиглаж байна. MIPS32 чип нь хэрэглээнд нэвтэрсэн орчин үеийн чип юм. Энэ чип 32 битийн хаяг ашигладаг ба хэрэглээнд нэвтэрж эхэлснээс хойш 64 бит шаардлагагүй болсон. Хэдийгээр 32 битийн хувилбар нийтэд хүртээл болсон ч гэлээ AMD, Intel-ээс гаргасан саяхны процессор чип 64 бит хаягтай байна. • Уг курсийн ассемблэр хэл MIPS32 чиптэй, бид 32 бит хаягийг хэрэглэх боловч энэ нь 64 битийн MIPS чипний ассемблэр хэлтэй адилхан юм.

16. Хаягууд Зураг 2- үндсэн санах ой

17. Виртуал санах ой • MIPS нь 232 битийн хаягийн орчинтой. Гигабайт нь 230 , мөн MIPS нь 4 хаягийн орчны 4 гигабайттай. Эдгээр бүх санах ойн байрлал нь санах ойн чипийг (голдуу RAM гэж нэрлэгддэг) хэрэглэн гүйцэтгэгддэг.

18. Виртуал санах ой • Орчин үеийн компьютер , бүтэн хаягийн орчинтой ба энэ нь хэр зэрэг RAM суулгасанд санаа зовох асуудалгүй болгоно. RAM дахь зарим хэсэг, диск дээрх бүтэн хаягийн орчны зарим хэсгээр хязгаарлагдана. RAM, хатуу диск, зарим тусгай электрон, үйлдлийн систем нь 32 битийн хаягийн орчныг хангахын тулд цугтаа ажилладаг. Хэрэглэгч эсвэл хэрэглээний программистад одоо үед хэрэв үндсэн санах ойн бүх 232 байт байвал энэ нь харагдана.

19. Виртуал санах ой • Бүтэн хаягийн орчныг хангах энэ арга нь RAM –н санах ойн хослол, виртуал санах ой гэж нэрлэгддэг хатуу дискээр ашиглагддаг. Виртуал гэсэн үг нь “бодитойгоор үзэгдэх, гэхдээ үнэндээ тийм биш ” гэсэн утгатай.

20. Виртуал санах ой

21. Нөөц санах ой • Дискийн хандалт RAM-н хандалттай харьцуулахад удаан байдаг. Боломжтой нь, бодит санах ой, дискний санах ойн хослолыг ашиглан програмын гүйцэтгэлийг удаашруулдаг хаягийн орчныг нэвтрүүлнэ. Хэдийгээр, ухаалаг электрон болон сайн үйлдлийн систем тэй ч виртуал санах ой нь зөвхөн бодит санах ойгоос бага зэрэг удаан байдаг.

22. Нөөц санах ой • Компьютерийн систем нь мөн нөөц санах ойтой. Нөөц санах ой нь маш түргэн RAM ба энэ нь процессор дотоод хэсэгт байна. Үндсэн хадгалалтын хэсгийг хувилан одоо ажиллаж байгаа програмд ашиглагддаг. Процессор нь нөөц санах ойд өгөгдлийг хадгалах, өгөгдлийг олж авахад системийн bus-ийн хэрэглээгүй байдаг. Нөөц санах ойд хандах нь хэвийн үндсэн санах ойд хандахааас илүү түргэн байдаг

23. Нөөц санах ой • Виртуал санах ойтой адилаар, нөөц санах ой нь олонх програмд ил байдаггүй. Энэ нь ассемблэр хэлээр хангагдсан хийсвэрлэлтийн доорх түвшний электрон эд анги болно .

24. Нөөц санах ой (кеш) • Техник хангамж нь сүүлийн нөөцийг хадгалж байдаг ба үндсэн хадгалалттай таарч байдаг. Таны програм нөөц санах ой, виртуал санах ойтой гэдгээ “анзаардаггүй”. Эдгээр нь зөвхөн “үндсэн санах ойд” зөвхөн харагддаг. Хэрэглээний програм нь “хадгалалт нь нөөц санах ой ” , эсвэл “виртуал санах ойгоос гаргах” гэсэн зааврыг агуулдаггүй. Тэдгээр нь зөвхөн тусгай хаягтай үндсэн санах ойтой хамаатай байдаг. • Техник хангамж нь програм зөв байтыг хадгалж байгаа эсвэл гаргаж байгаа эсэхэд эргэлэзэх хэрэггүй.

25. Санах ойн агууламж • Санах ойн систем нь зөвхөн битийн загварын хадгалдаг. Эдгээр загварын зарим нь бүхэл тоог үзүүлдэг, зарим нь шинж чанарыг үзүүлдэг, харин зарим нь зааврыг дүрсэлдэг ба электронтой холбоогүй. Эдгээр загварууд нь тэдгээрийг хэрэглэх үед хэрхэн програмтай холбогддог бол. Процессорын програмын үг нь , жишээлбэл, шинж чанарыг дүрслэн үзүүлэх үед процессорын загвар бичигддэг.

26. Санах ойн агууламж • Хүснэгтэн програм тоог үзүүлэх загварыг боловсруулдаг. • Мэдээж хэрэг, олонхи програм өгөгдлийн хэд хэдэн төрлийг боловсруулдаг ба тус бүр нь хэрхэн хэрэглэгдэхийг дагах хэрэгтэй. Програм бие даасан хэсэг дэхь санах ойн ялгаатай хэрэглээг биелүүлдэг. Харин уг програмчлалын тохироо нь электроний шаардлагагүй юм.

27. Санах ойн агууламж • Үндсэн хадгалалтын аливаа байт бүр нь аливаа 8 битийн загварыг агуулж байдаг. Байтгүй үндсэн хадгалалт нь ямар нэг 8 битийн загварыг агуулж чадна. Компьютерийн санах ойн системд байхгүй байх ба энэ нь ямар загвар дүрсэлж байгаа гэсэн үг.

28. 2 хэсэг: Өгөгдлийн дүрслэл Бүлэг 5 — Тэмдэгт Бүлэг 6 — Тоон дүрслэл Бүлэг 7— Хоёрт ба Heх дүрслэл Бүлэг 8 —Хоёртын нэмэгдэл ба хоёрын тусагдахуун дүрслэл С.Байгалтөгс

29. Тэмдэгт

30. Битийн загвартай тэмдэгтийг дүрслэх нь • Битийн загвараар олон төрлийн зүйлсийг дүрсэлж болно. Уг бүлэгт битийн загвар тэмдэгтийг дүрслэхэд хэрхэн хэрэглэгддэгийг авч үзэх болно. • Бүлгийн агуулга : • ASCII • Хяналтын тэмдэгт • Teletype машин • .asciizба хоосон null terminated strings • Диск файл • Текст файл • Хоёртын файл • Ажиллуулж болох файл

31. Тэмдэгтийг дүрслэх нь • Байт нь 8 битийн бүлгээс бүрдэнэ. Голдуу нэг тэмдэгт нэг байтыг дүрсэлдэг. Америкийн стандартын хорооноос тогтсоноор ямар загвар ямар тэмдэгт төлөөлөхыг ASCII гэж нэрлэх болсон. (“ASCII”-г олон янзаар дууддаг. Голдуу “ask-ee” гэж уншдаг).Ихэнхи микрокомпьютер болон майнфраймүүд уг стандартыг мөрддөг.

32. Тэмдэгтийг дүрслэх нь • ASCII нь ASCII загвар дахь “А”-г (зарим хяналтын системүүдын хувьд) таних үед принтэр “А”-г хэвлэнэ. Принтер зарим загвар илгээгдсэн нөхцөлд бусад тодорхойлолтыг үүсгэж(голдуу майнфрэйм компьютерт), зарим бүрэн ялгаатай тэмдэгтүүдыг хэвлэж болдог.

33. Тэмдэгтийг дүрслэх нь • Сүүлийн үеийн принтер зураг 1 дээр үзүүлснээс илүү боловсронгуй болсон. Голдуу ,орчин үеийн компьютер нэг удаад мэдээллийн файлыг бүтнээр нь илгээдэг. Файл бүтэн хуудасны агуулга болон зохиомжыг тодорхойлж байдаг. ASCII тэмдэгт файлд мэдээллийн зөвхөн нэг хэсэг нь болно.

34. Тэмдэгтийг дүрслэх нь Зураг 1

35. TYPE • DOS –ын команд TYPE нь хуучны үеийн принтертэй ижил үйлдэлтэй. • Тайлбарлах юм бол байтыг нэг нэгээр нь илгээж, дэлгэцэн дээр тэмдэгтийг зохимжтойгоор илгээнэ.Текст (.txt) файл ашигласан жишээг харуулж байна.

36. Өгөгдлийн алдаатай төрөл • Дийлэнх файл мэдээллийг ASCII-аас өөрөөр кодолдог. Ажиллуулж болох файл (.exe) нь голдуу машины зааврыг агуулдаг. TYPE команд нь уг мэдээллийг тэмдэгт өгөгдөл шиг амжилттай таньдаггүй. • Ажиллуулж болох файлыг илгээх үед TYPE команд ямар байдалтай болохыг харуулж байна:

37. Өгөгдлийн алдаатай төрөл • Зөвхөн байтын загварын хязгаартай үе нь тэмдэгттэй зохицно. Загварын үлдэж байгааг нь заримдаа хэвлэгддэггүй тэмдэгт гэдэг. Заримдаа , хэрэглээнд хамааралтай болсон үед хэвлэгддэггүй тэмдэгт тусгай зорилго бүхий тэмдэгт эсвэл геометрын дүрстэй зохицож байдаг. • Өмнөх зурагт ихэнх газар нь хоосон байна учир нь TYPE нь тэмдэгт шиг байттай зохицож таньдаггүй. • Зарим газар нь тусгай зорилго бүхий тэмдэгтээр байт тохиолдлоор тусгай зорилго бүхий тэмдэгтттэй тохирсноор дүүрсэн байна. Харин зарим газар нь ASCII –н хуулир тохирсон мэт харагдаж байна.

38. Хяналтын тэмдэгт • Зарим ASCII загвар хэвлэгддэг тэмдэгттэй тохирдоггүй. жишээлбэл:, загвар 0x00 (ie. 0000 0000) нь NUL тэмдэгт юм. NUL нь өгөгдлийг цуглуулганд тэмдэг шиг олонтоо хэрэглэгддэг. Загвар 0x0A нь нэг шугаман сайжралтын (the linefeed) тэмдэг (LF) , принтер лүү илгээн энэ нь нь нэг шугам нэмэгдэхыг хэлнэ. Загвар 0x00-н дагуу 0x1F -г хяналтын тэмдэгт гэх ба оролт болон гаралтын төхөөрөмжийг хянахад хэрэглэгдэнэ. Хяналтын тэмдэгтын хэрэглээ нь тодорхой гаралтын төхөөрөмжөөс хамаарна. Олон хяналтын тэмдэгт угтаа теле төрлийн машины механик функцэд хэрэглэгддэг.

39. Teletype машин • Teletype машин 1910 оноос 1980 он хүртэл ашиглагдаж байсан телеграф шугамаар тэмдэгтийг хүлээн авах, илгээх машин юм.механик болон электрон хэсэгтэй хийгдсэн ба хуйлсан цаасны тэмдэгтийг хэвлэдэг. Шугамын дагуу хяналтын тэмдэгтийг илгээснээр зайнаас хийх машины ялгаатай мехник үйлдэл шаардлагатай болсон. Ерөнхий хяналтын дараалал нь “linefeed”-н зарчмаар “буцаж эргэх” байсан.

40. Teletype машин • Жижиг оврын компьютерийн үед (1972-1982)teletype нь компьютэр лүү оролт гаралтын ганц агуулгатай байсан. Эдгээр teletype машин тогтмол хэмжээтэй тэмдэгтийг (тэдний электрон гар бичилтын бусад машинтай адилаар) хэвлэдэг байсан. HTML-д таг (the tag) нь (пропорциональ бус) "TeleType“-д тогтсон хэмжээтэй үсгийн фонт <tt>-- гэж хэрэглэгдэнэ. Уг параграф нь <tt> ... </tt> хооронд байрлана.

41. Teletype машин • Teletype-н зарим модель унтраастай шугамд (аливаа нэг зүйлтэй холбогдоогүй ) хэрэглэгдэх боломжтой. Хэрэглэгч удаан болгоомжтойгоор мессэж (эсвэл програм) бичиж, энэ нь цаасан туузан дээр нүхлэгдэн бичигдэнэ.

42. Teletype машин • Зураг 2 дээр машины зүүн талын төхөөрөмж нь цаас туузны уншигч\нүхлэгч байна. Цаасан тууз нэг удаад зөв байхад teletype асаалттай шугамд шилжиж цаасан тууз үүнийг түргэнээр уншдаг. Эдгээр үеүдэд цаасан тууз цөм хадгалалт болж байв. • Хойт Америкийн харилцаа холбооны музейн вэб хуудаснаас teletypes-н талаар илүү дэлгэрэнгүй мэдээллийг олж авч болно.

43. Teletype Mашин Зураг 2

44. ASCII хүснэгт • Уг график ASCII-д хэрэглэгддэг зарим загвар тэмдэгтийг төлөөлөхийг харуулддаг. (дараагийн хуудасны хүснэгтийг хар). Эхний хэвлэгддэг тэмдэгт SP(орчин) ба битийн загвар 0010 0000 тай тохирдог.

45. ASCII хүснэгт • Орчин нь бусад тэмдэгт шиг л тэмдэгт юм. Хэдийгээр богиноссон хүснэгтэд харагдахгүй байгаа ч,том үсгээр цагаан толгойн тэмдэгтийг A,B,C, ..., X, Y, Z –г гэхчлэн завсаргүйгээр харуулна. Том үсэг болон жижиг үсэг хооронд зайтай байна. Жижиг үсгэн тэмдэгтийг a,b,c,...x, y, z.гэж үзүүлнэ. • Сүүлийн загвар болох 0x7F нь 0111 1111 болно. Энэ нь DEL(арилгах) тэмдэгт. Хүснэгт харж ASCII-ын жагсаалтын дүрслэлыг гүйцээ.

46. ASCII хүснэгт

47. ASCII хүснэгт ASCII хүснэгт нь бүх боломжит 7-bit-н төлөв байдлыг дүрсэлнэ.Энд 8-битийн төлөв байдлаас хоёр олон бий. Жишээ нь, хуучны MS Windows PC-нүүд, эдгээр нэмэлт төлөв байдлуудыг график тэмдэгтэн симболуудыг илэрхийлэхэд ашигладаг байв.Зарим принтерүүд эдгээр нэмэлт төлөв байдлуудтай ажиллаж чаддаггүй. • Ассемблер хэлний програмын нэг хэсгийг үзүүлэв: • .asciiz "ABC abc“ Энд ассемблер объект модульд боловсруулах бит төлөв байдлууд байна: • 41 42 43 20 61 62 63 00.asciizЭнд хашилт доторх тэмдэгтүүдийг ассемблерээр илэрхийлсэн хэсэг байна. Эхний тэмдэгт, "A", 0x41 бит төлөвд хамаарна. Хоёр дахь тэмдэгт "B", 0x42 бит төлөвт хамаарна. Дөрөв дэх тэмдэгт " " (хоосон зай), 0x20 бит төлөвт хамаарна. Сүүлийн бит төлөв 0x00 нь ассемблерт тэмдэгтүүдийн төгсгөл хэсэг гэдгийг илэрхийлнэ.

48. Файлууд • Файлууд нь бит төлөвүүдийг агуулах блок байтуудыг агуулна. Эдгээр нь ихэвчлэн хуурцаг болон хатуу диск мэт соронзон төхөөрөмж дээр бичигдсэн байдаг. DOS-н "DIR" комманд нь файл бүр дэх байтын тоо бүхий жагсаалтууд юм. • Байт бүр юуг агуулж болох вэ? Соронзон диск дэх байт нь боломжит 28 (256) төлөв байдлуудын нэгийг нь агуулна.Үндсэн санах ой дах байт мөн ижил юм. • Дискнээс унших, бичих үйлдлүүд нь үргэлж 128 болон түүнээс их байт блок дотор хийгдэнэ. • Файл нь зөвхөн бит төлөв байдлуудыг агуулах ба үндсэн санах ой мөн ижил юм. Жишээ нь, файл нь байнга ASCII хувиргалтын тэмдэгтүүдийг илэрхийлэх байтуудыг агуулдаг бол үүнийг text fileгэж нэрлэнэ, эсвэл зарим тохиолдолдASCII файл гэж нэрлэнэ.

49. Text Files • Компьютер програм нь (a program) provides the context for the bit patterns of the input and output files it uses. Although there are some standard contexts (such as for text files), many applications use a context that is their own. If you could somehow inspect the surface of a disk and see the bit patterns stored in a particular file, you would not know what they represented without additional knowledge. • Text File: A file containing a sequence of bytes. Each byte holds a bit pattern which represents a printable character or one of several control characters (using the ASCII encoding scheme). Not all control characters are allowed. The file can be used with a text editor and can be sent to a hardware device that expects ASCII character codes.Files containing bytes that encode printable characters according to the ASCII convention have about half of the possible patterns. Software that expects text files can work with the ASCII patterns, but often can't deal with the other patterns.

50. Ажиллуулж болохуйц файл • When one says "executable file" one really means: • Executable File: A file containing a sequence of bytes. Each byte holds a bit pattern that represents part of a machine instruction for a particular processor. The operating system can load (copy) an executable file into main storage and can then execute the program.A byte in an executable file can contain any possible 8-bit pattern. A file like this often is called a Binary File. This is misleading vocabulary. All files represent their information as binary patterns. When one says "MS Word file" one really means: • Word File: A file containing a sequence of bytes holding bit patterns created by the MS Word program, which are understood only by that program (and a few others).There is nothing special about the various "types" of files. Each is a sequence of bytes. Each byte holds a bit pattern. A byte can hold one of 256 possible patterns (although some file types allow only 128 or fewer of these patterns). When longer bit patterns are needed they are held in several contiguous bytes.