Главная страница
Контакты

    Басты бет


Чарльз Бэббидждің аналитикалық машинасы

жүктеу 60.75 Kb.



жүктеу 60.75 Kb.
Дата29.03.2017
өлшемі60.75 Kb.

Чарльз Бэббидждің аналитикалық машинасы



Тапсырма: Чарльз Бэббидж бен Фон нейман құрастырған машиналарды салыстырып, кесте құрыңыз. Ортақ амалдарды орындайтын құрылғыларды кестеге теріп жазыңыз.

Чарльз Бэббидждің аналитикалық машинасы

Дж. Фон-Нейманның цифрлық есептеуіш машинасы

































Тірек мәліметттер:

Чарльз Бэббидж аналитикалық машинасы

1835 жылы Чарльз Бэббидж өзінің аналитикалық машинасын жарыққа шығарды. Бұл машина - жалпы мақсаттағы компьютер болып саналады, енгізілетін мәліметтер және бағдарламалар үшін перфокарталар қолданылды, ал энергия көзі ретінде бу қозғалтқышы пайдаланылды.

Компьютер Компьютер (ағылш. computer - «есептегіш»), ЭЕМ (электрондық есептеуіш машина) - есептеулерді жүргізуге, және ақпаратты алдын ала белгіленген алгоритм бойынша қабылдау, қайта өңдеу, сақтау және нәтиже шығару үшін арналған машина.

Мақсат - белгілі бір межеге қол жеткізуге бағытталған әрекеттің ой-санадағы көрінісі. Мақсат ойлау нәтижесінде болашақты алдын ала болжау арқылы туатын мұрат, ішкі қозғаушы күшті білдіреді. Мақсатқа жету үшін әр түрлі іс-әрекеттер мен қимылдар жасалады.

Ақпарат Ақпарат (лат. informatio - түсіндіру, мазмұндау) ұғымы күнделікті өмірден бастап техникалық салада пайдаланылатын көп мағыналы ұғым. Жалпы алғанда бұл ұғым шектеу, байланыс, бақылау, форма, инструкция, білiм, мағына, құрылым, бейнелеу, сезіну тағы басқа ұғымдармен тығыз байланысты.

Математикалық амалдар үшін тісті сақиналар қолданылды.

Жүзік - соғу, қалыптау, ширату , сәндеу арқылы жасалып, сәндік үшін саусаққа салынатын әшекейлі сақина. Палеолит дәуірінде сүйектен, неолит дәуірінде тастан, қола дәуірінде металдан жасалған. Ежелгі Египетте (Мысыр) мөрлі Жүзік салу кең таралып, оның көзінде оюлап салынған сурет не жазу болған; адамдар қол қою орнына мөрлі Жүзіктің таңбасын басқан.

Математика Математика (гр. μάθημα - ғылым, білім, оқу; μαθηματικός - білуге құштарлық) - әлдебір әлемнің сандық қатынастары мен кеңістіктік формаларын, пішіндерін өлшейтін, оның ішінде - структуралар, өзгерістер, белгісіздік жөніндегі ғылым.

Бастапқыда, Бэббидждің идеясы бойынша, жоғары дәлдікпен логарифмдік кестелерді басып шығаратын машина құру қажет болатын.

Дәлдік (Точность; precision) - жылжымалы нүктелі санның машинальгқ түрінің разрядтылық сипаттамасы; Дәлдік (Точность) - процестің, бұйымның және заттың қарастырылған параметрлерінің ақиқат мендерінің олардың теориялық номиналдық мәндеріне жақындық дәрежесі.

Логарифм (logos - қатынас және arіthmos - сан), N санының a ≠ 1 негізі бойынша логарифмі - N санын алу үшін а саны дәрежеленетін m дәреже көрсеткіші (Логарифм негізі), бұл logaN түрінде белгіленеді. Сонымен, егер am=N болса, m=logaN.

Содан соң ғана, перфокарталарды қолдану арқылы, бұл идея "аналитикалық машинаға" дейін дамытылды.

Жоспарлар анықталып, жобаны жүзеге асыру мүмкін екендігіне көз жеткізілгенімен, машинаны құру кезінде белгілі бір қиындықтар болды. Бэббидж өзінің идеяларымен келіспеген әрбір адаммен дискуссияға түсіп отыратын. Машинаның барлық бөліктері қолмен жасалу керек болды. Мыңдаған детальдардан тұратын машина үшін, әрбір детальда кеткен қатенің құны қымбат болатын, сондықтан, детальдарды жасау кезінде аса жоғары дәлдік қажет болды. Нәтижесінде, жобаның авторы мен детальдарды жасайтын маман арасындағы келіспеушілікке, және мемлекеттік қаржыландырудың жетіспеушілігіне байланысты, жоба аяқталмай қалды.

Мемлекет - белгілі бір аумаққа иелік етіп, сол жердегі халықтың еркін дамуына мүмкіндік беретін, қоғам табиғатынан туындайтын ортақ істерді атқаруға қажетті басқарудың жоғарғы дәрежеде ұйымдасқан жүйесі, саяси билік ұйымы.

Беббидждің аналитикалық машинасы техникалық жағынан алғанда өте күрделі құрылғы болғандықтан, оны құрастыруға қажетті техникалық базаның сол кезеңде болмауына байланысты Беббидждің машинасы 40 жылдан астам уақыт қағаздағы сызба түрінде болды.

Кезең - тау жотасы қырқаларының биік бөліктері мен кейбір төбелердің аралығында орналасқая ояң бөліктер. Олардың едәуір белігі тау жоталарының бір жағынан екінші жағына өтуге мүмкіндік туғызады. Кезең - тектоникалық немесе эрозиялық-денудациялық генезисті тау жотасы төбелерінің аралығындағы қырқалар; бар өрісіндегі жоғары қысымды екі атырап пен төмен кысымды екі атыраптың арасындағы кеңістік.

Алайда осы машинаның жобасында ұсынылған негізгі идеялар ХХ ғасырда алғашқы компьютерлерді құрастыру кезінде басшылыққа алынған болатын. Сондықтан аналитикалық машинаны қазіргі компьютерлердің "арғы атасы" десе де болады. 

Беббидждің аналитикалық машинасы – ақпаратты өңдеп қана қоймай, оны жадында сақтап, адамның тікелей араласуынсыз алдын-ала жазылған программамен жұмыс істейтін алғашқы әмбебап құрылғы болатын. Бұл машинада қазіргі компьютерлерде бар барлық негізгі құраушылар: бастапқы сандар мен аралық нәтижелерді сақтауға арналған жад, жадтан алынған сандармен амалдар орындайтын арифметикалық құрылғы, берілген программа бойынша есептеу барысын қадағалап отыратын басқару құрылғысы, деректерді енгізу мен оларды басып шығару құрылғылары болды.

Арифметика (грек. arіthmētіkē, arіthmos – сан) - сандар (бүтін және бөлшек) және оларға қолданылатын амалдар туралы ғылым (грекше arіthmetіke, arіthmos – сан).

Сан - мөлшерді сипаттайтын, санауда пайдаланылатын абстракт нәрсе.

Басқару программасы перфокарта деп аталған қатырма қағаздардағы тесіктердің көмегімен кодталды.

Перфокарта, перфорациялық карта (лат. perforo - тесемін және карта) - белгілі тәртіп бойынша тесіктер (перфорация) тесу арқылы әр түрлі ақпарат түсіруге арналған қалың қағаз (пластмасса). Перфокартаның бетіне вертикаль бағаналар мен горизонталь қатарларға бөлінетін цифрлық тор түсірілген.

Бэббидждің идеясы өз уақытынан озық еді. Оның машинасы өте күрделі құрылғы болғандықтан, ол кездегі техникалық мүмкіндік мұны жүзеге асыра алмады. Беббидждің машинасы 1860 жылдары ғана құрастырылып іске қосылған болатын.

Ол 1820-1856 жылдар аралығында “Аналитикалық машинаның” программалық-басқару жүйесін құрумен айналысты. Ол өте күрделі механикалық құрылғы болғандықтан, оны қолдану мүмкін болмады. Кейбір ғалымдар Бэбидж еңбегін нәтижесіз деп таныды. Бірақ Чарльз Бэббидждің айтқан сөзі уақыт өте дәлелденді. Ол: “Қазіргі аз түсінікті және мүлдем керексіз нәрселер болашақ ұрпақтың қажетті азығына айналады. Бұл ғылыми білімнің заңдылығы”, - деген. Аналитикалық машина проектісінің негізгі идеяларын біздің ғасырдың ЭЕМ конструкторлары қолданды. Қазіргі компьютердің негізгі компоненттері аналитикалық машинада да болды:

ҚОЙМА (қазіргі терминалогияда – ЖАДЫ) – берілген сандар мен аралық нәтижелер сақталады;

ДИІРМЕН (арифметикалық құрылғы) – қоймадан алынған сандарға операциялар жасалады;

КОНТОРА (басқару құрылғысы) – бағдарламаға сәйкес сандарға қолданылатын операциялардың ретін басқарады;

ЕНГІЗУ БЛОГЫ берілгендерді енгізу;

НӘТИЖЕНІ БАСУ.



 
Дж. Фон-Нейман принципі

1945ж.

Қағида немесе принцип (лат. principim – принцип; негіз, алғы бастама) - белгілі білім жүйесінің түп-негізі, алғы бастамасы, абстрактылы түрдегі ең қысқа жалпылама мазмұны. Ғылыми танымда идея, теория, әдіс сияқты таным түрлерімен өзара байланыста тұжырымдалады.

Джон фон Нейман цифрлық есептеуіш машинаның жалпы принциптерін ойлап тапты, ол қазіргі кезге дейін ДК-де қолданылады. Электронды-есептегіш машиналарды құрастырудың фон Нейман принциптері бойынша, компьютер жадына информация енгізіліп, өнделінгеннен кейін де информация күйінде шығарылатын болуы тиіс. Сондықтан осы амалдардың орындалуын қамтамасыз ететін енгізу-шығару құрылғылары компьютердің негізі сыртқы құрылғылары Джон фон Нейман принципі бойынша ЭЕМ-ді ұйымдастыру принциптері төмендегідей:


1. Екілік кодтау принципі: Осы принцип бойынша ЭЕМ ондық жүйеде емес екілік жүйеде жұмыс істеуі қажет. Бұл принцип бойынша берілгендер және командалар екілік тізбектер түрінде беріледі.
2. Бағдарламалық басқару принципі: ЭЕМ-дегі барлық есептеулер бағдарлама түрінде берілуі қажет. Бағдарлама жазылу ретімен автоматты түрде орындалатын командалар жиынынан тұрады.
3. Жадының біртектілік принципі: Бұл принципке сәйкес берілгендер және командалар бір ғана жадыда сақталады.
4. Негізгі жадының адрестік принципі: Негізгі жады нөмірленген ұяшықтардан тұруы қажет.
Осы принциптер бойынша компьютерде мыналар болуы керек:

 арифметикалық-логикалық құрылғы, арифметикалық және логикалық

операцияларды орындайды;

Логика (гр. λογική - «талдауға құрылған», λόγος - «сөз», «сөйлем», «ойлау», «ақыл») - ойлау, оның формалары мен заңдылықтары туралы ғылым. Логика дәлелдеу мен теріске шығарудың белгілі бір әдіс-тәсілдері қаралатын ғылым теориялар жиынтығын құрайды.

 жадтайтын құрылғы немесе бағдарламалар мен деректерді сақтайтын жад;

 басқару құрылғысы, ол бағдарламаларды орындау процесін

ұйымдастырады;

 ақпарат енгізу-шығару сыртқы құрылғысы.

Алдымен белгілі бір сыртқы құрылғының көмегімен компьютердің жадына

бағдарлама енгізіледі. Басқару құрылғысы жадтан бағдарламаның бірінші

командасын тауып оқиды және оның орындалуын ұйымдастырады. Бірінші

команданы орындағаннан кейін, басқару құрылғысы келесі командаларды

оқиды және т.с. ЭЕМ-нің осы құрлысын фон Нейман архитектурасы деп атау келісілген.


Компьютер құрылымы негізгі 3 бөліктен тұрады:
1. Орта бөлігі (микропроцессор және негізгі жады)
2. Жүйелік шина
3. Перифериялық құрылғылар
Процессор – ақпаратты өңдейтін және компьютердің барлық құрылғыларының жұмысын басқаратын интегралдық схема.

Интегралдық схема (ағылш. integrated circuit) - өзара байланысты элементтерден (диод, транзистор, резистор және т.б.) тұратын және жартылай өткізгішті кристалдың ішіне немесе бетіне технологиялық топтау тәсілдерімен біріктіріліп орнатылған электрондық микросхема; түрлендіру мен сигналдар өңдеудің белгілі бір функцияларын орындайтын, қабылдауға, тұтынушыға жеткізуге, сынауға, жұмысқа қосуға қойылатын талаптар тұрғысынан Карағанда бір бүтін зат болып саналатын және электрлі қосылған элементтері мен кристалдарын жайғастыруда жоғары тығыздыгы болатын микроэлектрондық бұйым. Интегралдық схемалар ақпаратты сақтау немесе өңдеуге байланысты операцияларды орындайды, олардың төменгі, орта деңгейде біріктірілген түрлері болды, ал қазіргі кезде өте жоғары деңгейде кішірейтіле тығыздалып біріктірілген тығыз интегралдық схема (БИС) және өте тығыз интегралдық схема (СБИС) қолданылады.



Джон фон Нейман принципі бойынша:енгізу құрылғысы программалар мен мәліметтерді арифметикалық-логикалық құрылғыға жібереді, одан компьютердің ішкі жадысына жазылады.

Мәліметтер (данные; data) - автоматты құралдардың көмегімен, кей жағдайда адамның қатысуымен, өңдеуге I ыңғайлы түрде берілген мағлұмат. Мәліметтердің кірістік, шығыстық, басқару, проблемалық, сандық, мәтіндік, графикалық және т.б.

Әрбір командада орындалуы қажет операция коды және осы командалар өңдейтін мәліметтер орналасқан ұяшықтардың адресі жазылған.

Команда (command, instruction) - 1) программалау тілдерінде - кез келген операцияны орындауды және оған керекті мәліметтерді (операндыны) бейнелейтін өрнек; компьютер атқаруға тиіс операция сипаты; 2) ақпаратты өңдеу процесіне байланысты атқару құрылғысында жүйенің белгілі бір операцияны орындауын талап ететін басқару сигналы; 3) программа орындау процесінің адымын анықтайтын ұйғарым.

Басқару құрылғысы «командалар санауышы» деп аталатын арнайы регистрді қамтиды. Программалар мен мәліметтер жүктелгеннен кейін программаның алғашқы командасының адресі жазылады. Басқару құрылғысы командада көрсетілген адреске сәйкес жады ұяшығының ішіндегі мәліметтерді оқиды және оны «команда регистріне» көшіреді. Командалар регистрі команданы орындалу кезеңінде сақтайды. Басқару құрылғысы команданы орындайды. Әрбір команда үшін басқару құрылғысының өзіндік өңдеу алгоритмі бар. Өз кезегінде әрбір алгоритм микрокомандалар жиынтығын беретін микропрограммалардан құралуы мүмкін. Команда орындалғаннан кейін командалар санауышы программаның келесі командасы орналасқан келесі ұяшыққа сілтейді. Осы процесс программаның орындалуын тоқтататын командаға дейін жалғасады.



 фон нейман

Архитектура будущего компьютера

В своем историческом докладе, опубликованном в 1945 г., Джон фон Нейман выделил и детально описал пять ключевых компонентов того, что ныне называют «архитектурой фон Неймана» современного компьютера. Чтобы компьютер был и эффективным, и универсальным инструментом, он должен включать следующие структуры: центральное арифметико-логическое устройство (АЛУ), центральное устройство управления, «дирижирующее» операциями, запоминающее устройство, или память, а также устройство ввода-вывода информации. Фон Нейман отмечал, что эта система должна работать с двоичными числами, быть электронным, а не механическим устройством и выполнять операции последовательно, одну за другой.



Принципы, сформулированные фон Нейманом, стали общепринятыми только потому, что широко применялись все время; они были положены в основу как больших ЭВМ первых поколений, так и более поздних мини ЭВМ и микро ЭВМ.

  • Чарльз Бэббидждің аналитикалық машинасы Дж. Фон-Нейманның цифрлық есептеуіш машинасы
  • Тірек мәліметттер: Чарльз Бэббидж аналитикалық машинасы
  • Математикалық
  • Дж. Фон-Нейман принципі
  • Джон фон Нейман принципі бойынша
  • Архитектура будущего компьютера

  • жүктеу 60.75 Kb.