1-mavzu: kirish. Kompyuter arxitekturasining rivojlanish bosqichlari, kompyuterlarni tashkil etish tamoillari va klassifikasiyasi reja

Kompyuterning rivojlanish tarixi. Mexanik hisoblash qurilmalari. Kompyuterlar XX asr kashfiyoti hisoblansa-da, insoniyat hisob-kitob ishlari uchun foydalangan mehnat qurollari bir necha ming yillik tarixga ega. Dastlab odamlar barmoqlarida sanar edilar. Savdo-sotiqning rivojlanishi bilan barmoqlarda sanash yetarli bo’lmay qoldi va taxminan eramizdan avvalgi beshinchi ming yillikda bu ish uchun abak deb ataluvchi va XX asrdagi cho’tlarga o’xshab ketadigan mexanik hisoblagich paydo bo’ldi. Abakda to’g’ri chiziq kesmasi ko’rinishidagi bir necha izlar bo’lib, ulardagi toshchalarni bir tomondan ikkinchisiga surish mumkin edi. Har bir izning o’z quvvati bo’lib, u o’nli sanoq sistemasining mos xonasiga to’g’ri kelar edi. Bu qurilma yordamida qo’shish va ayirish amallarini ham bajarish mumkin edi. Abak olti ming yildan ortiq yil davomida insoniyatga xizmat qilib
keldi (1.1-rasm).

1.1-rasm. Abak kompyuterining umumiy ko`rinishi.
Faqat XVII asrga kelib, shotlandiyalik matematik Jon Neper tomonidan logarifmlarning va logarifmik lineykaning yaratilishi ko’paytirish, bo’lish, darajaga oshirish va ildiz chiqarish ishlarini osonlashdi. Hisob-kitob ishlarining keskin ko’payib ketishi sababli logarifmik lineyka ham mexanik hisoblagichlarga bo’lgan talabni to’la qondira olmadi. XVII asrning o’rtalariga kelib taniqli fransuz matematigi va faylasufi Blez Paskal birinchi ommaviy tarqalgan arifmometr deb ataluvchi mexanik hisoblash qurilmasini yaratdi.

1.2.Paskal arifmometri.
Kompyuter tarixi haqida gap ketganda insoniyatning yana bir ixtirosi – soatlarni ham eslab o’tish lozim. Quyosh, qum va mexanik soatlarning barchasi o’tgan vaqtni sanash uchun ishlatiladi Shu bilan birga ularning ishlash tamoyili zamonaviy kompyuterlarda keng qo’llaniladi. Bu kompyuter ham mexanik soat kabi bir holatdan ikkinchi holatga faqat ma’lum vaqtdan keyin o’tishidir. Soatlar keyingi holatiga bir sekunddan keyin o’tsa, kompyuterning mikroprosessoridagi tranzistorlarning barchasi keyingi holatga sekundiga kompyuterning takt chastotasi deb ataluvchi son marta o’tadilar. Kompyuterda bunday o’tishlar soni sekundiga bir necha milliard bo’lishi mumkin. Eng muhimi kompyuterdagi barcha elektron qurilmalar yangi holatga bir vaqtda o’tishlaridir.
Boshqacha aytganda, zamonaviy kompyuterlarning barchasi ichki soatga egadir. Bu soat zamonaviy kompyuterdagi barcha qurilmalarni xuddi harbiy paraddagi minglab askarlar kabi hamjihat ishlashlarini ta’minlaydi.
Mexanik soatlarning yana bir jihatini alohida ta’kidlash lozim. Bu ularning ma’lum vaqtlarda bong ura olishidir, ya’ni ularni dasturlash mumkin edi. Ikkinchi tomondan ular chaladigan bongning o’zini ham dasturlash mumkin edi. Masalan, soat uchda uch marta bong urilsa, o’n ikkida o’n ikki marta bong urilar edi. Bunday dasturlashning muhim jihati dasturlar qurilma yaratilayotgan paytda dasturlanar edi va keyinchalik bu dasturlarni almashtirishning deyarli iloji bo’lmasdi. XVIII asrga kelib shu asnoda ishlaydigan mexanik qurilmalar – musiqali sandiqchalar juda ommaviylashgan edi. Ularda bir musiqadan ikkinchisiga o’tish uchun undagi temir likopchani almashtirish yetarli edi. Bu likopchadagi teshiklarning joylashish tartibi va ketma-ketligi sandiqchadan taraladigan musiqiy ohangning qanday bo’lishini belgilab berar edi.

1.3. Musiqali sandiqcha va uning funksional ko`rinishi.
XIX asr boshiga kelib shu tamoyilda ishlaydigan dasturlanadigan to’quv dastgohlari ham paydo bo’ldi. Ulardagi temir plastinkani almashtirish bilan to’qiladigan gazlamadagi naqshni o’zgartirish mumkin edi.
Dasturlanadigan to’quv dastgohi. Oradan o’ttiz yil o’tib, ingliz matematigi Charlz Bebbij dasturlanadigan to’quv stanoklariga o’xshash tarzda ishlaydigan analitik hisoblash mashinasi ustida ishlay boshladi. Bebbij yanada ilgarilab ketdi. To’quv mashinasidan farqli ravishda, qog’oz perfolenta yordamida dasturni kiritish bilan birga ana shunday perfolentaga hisoblash natijalarini saqlay ham olar edi.
Bebbij o’zining analitik mashinasi quyidagi bloklardan iborat bo’lishini hoxlagan edi.
• Kiritish va chiqarish qurilmalari;
• Oraliq natijalarni saqlash uchun xotira qurilmasi;
• Hisoblash qurilmasi;
• Boshqarish qurilmasi.
Bebbijning analitik mashinasi qurib bitirilmadi, u bir uyum chizmalar shaklida qolib ketdi. Shunga qaramay, bu mashina uchun bir qator dasturlar yaratilgan edi. Bu ishni amalga oshirgan Ada Lavs (buyuk ingliz shoiri Bayronning qizi) tarixga birinchi dasturchi sifatida kirgan.
Amerikalik muhandis German Xollerit tomonidan yaratilgan yana bir qurilma – mexanik tabulyator AQShda aholini ro’yxatga olish vaqtida keng qo’llanilgan. Keyinchalik Xollerit mashhur IBM – International Business Machines kompaniyasiga asos solgan. Xolleritning tabulyatori universal hisoblash qurilmasi emas edi. U faqat perfokartaga uni teshish orqali kiritilgan ma’lumotlarni o’qib mos sanagichdagi qiymatni bittaga oshira olar edi.

1.4. Xollerit tabulyatori.
Elektron hisoblash mashinalari. Elektr quvvati bilan ishlaydigan va elektron asboblar: diod, triod lampalari va relelar yordamida ishlaydigan hisoblash mashinalari hisoblash ishlarini avtomatlashtirishda tub o’zgarishlar yasadilar. Avvalgi mexanik qurilmalardan farqli ravishda bu mashinalarning deyarli barchasi ikkilik sanoq sistemasida ishlar edi. Bunday mashinalarning nazariy asoslarini XX asrning 40-yillarida taniqli amerikalik matematik Jon fon Neyman ishlab chiqqan edi. Oradan 70 yil vaqt o’tgan bo’lsa-da va zamonaviy kompyuterlar birinchi elektron hisoblash mashinalaridan butkul farq qilsa ham, lekin ular ham fon Neyman tomonidan ishlab chiqilgan tamoyillar asosida ishlaydilar.
Kompyuter arxitekturasining rivojlanish bosqichlarini quyidagicha ifodalash mumkin:
Nolinchi avlod - mexanik kompyuterlar (1642-1945 yillar) - Paskal (1642 yil), Leybnits (1672 yil) va Bebbidjlar (1722 yil) tomonidan ishlab chiqilgan kompyuterlar.
Birinchi avlod - elektron lampalar asosida qurilgan kompyuterlar (1945-1955 yillar) - Fon Neyman tamoili asosida qurilgan kompyuterlar. Birinchi kompyuterni yaratishda M.V.Keldsh, S.A.Lebedev, M.A.Lovrentev kabi buyuk olimlarning xissasi kattadir. Bu avlodlarga quyildagi kompyuterlar kiradi: Strela, BESM-1, M-2, M-3, M-20, Minsk-1,12,14, BESM-2, Ural-1.
Birinchi avlod kompyuterlardan foydalanish ochiq holatda bo’lib, unga ko'ra har bir dasturchi kompyuterni o’zi boshqarar edi. Shuning uchun ham kompyuterni foydali ish vaqti foydalanuvchining malakasiga bog’liq edi. Bu davr standart dasturlar yaratish, dasturlar kutubxonasini tashqi xotirada saqlash va undan foydalanish bilan ajralib turadi.