Компьютердің құрылғылары

Оқулықтық тірек

• Қадырқұлов Р. А., Нұрмұханбетова Г. К. «Информатика», 6-сынып, Алматыкітап баспасы, 2020, 14–24, 34–35-беттер
• Қадырқұлов Р. А., Рысқұлбекова Ә. Д., Нұрмұханбетова Г. К. «Информатика», 7-сынып, Алматыкітап баспасы, 2023, 9–12, 40-беттер
• Қадырқұлов Р. А., Рысқұлбекова А. Д., Нұрмұханбетова Г. К. «Информатика», 8-сынып, Алматыкітап баспасы, 2023, 13, 19–23-беттер
• Қадырқұлов Р. А., Нұрмұханбетова Г. К. «Информатика», 5-сынып, Алматыкітап баспасы, 2023, 103–106-беттер
• Мұхамбетжанова С. Т., Тен А. С., Голикова Н. Г. «Информатика», 9-сынып, Атамұра, 2019, 36–44-беттер

Негізгі ұғымдар

• Процессор (CPU) — компьютердің «миы»: барлық есептеу мен өңдеу процессорда орындалады.
• Процессордың негізгі сипаттамалары: разрядтылық, тактілік жиілік, кэш-жад, ядро саны.
• Жад ішкі (жедел жад RAM, кэш-жад, тұрақты жад ROM) және сыртқы (HDD, оптикалық диск, флеш-жад) болып бөлінеді.
• Дербес компьютер магистральды-модульдік принциппен құрылған: магистраль = мәліметтер шинасы + адрес шинасы + басқару шинасы.
• Компьютерлердің төрт буыны элементтік базасы бойынша ажыратылады: шам → транзистор → интегралдық микросхема → үлкен интегралдық схема.

Теория

Есептеу техникасының тарихы. Абак (Ежелгі Рим), есепшот, механикалық мәшинелер. 1623 ж. — Вильгельм Шиккард мәшинесі (қосу, азайту); 1642 ж. — Блез Паскальдің «Паскаль дөңгелегі»; 1834 ж. — Чарльз Бэббидждің «Аналитикалық мәшинесі» (қойма, амал орындайтын құрылғы, басқару құрылғысы, енгізу-шығару құрылғысы). Бэббидж — «қазіргі компьютердің атасы», Ада Лавлейс — алғашқы программалаушы. 1938 ж. — К. Цузенің Z1 мәшинесі, 1942 ж. — Дж. Атанасовтың ABC компьютері.

Буын	Жылдары	Элементтік база	Ерекшелігі
I	1946–1954	электрондық шамдар	ENIAC: 30 тонна, 18 мың шам, секундына 5000 операция
II	1955–1964	транзистор	бір транзистор 40 шамның орнын басты
III	1965–1974	интегралдық микросхема	операциялық жүйелер, бірнеше программаны қатар орындау
IV	1975 жылдан	үлкен интегралдық схема	дербес компьютер, желілер, интернет

Болашақ компьютерлері: биокомпьютер, молекулалық, кванттық (фотондық) — ақпаратты электрон емес, фотон тасымалдайды.

Жүйелік блоктың ішкі құрылғылары.

Құрылғы	Қызметі
Аналық тақша	ішкі құрылғыларды байланыстыратын шиналар орналасқан тақша
Процессор	ақпаратты өңдейді
Жедел жад	деректер мен программаларды уақытша сақтайды; өшкенде деректер жойылады
Қатқыл диск	деректерді ұзақ сақтайды
Бейнеадаптер	кескінді мониторға бейнесигнал түрінде жібереді
Дыбыстық / желілік адаптер	дыбыс енгізу-шығару / желіге қосылу
Қоректендіру блогы	220 В кернеуді 5 В, 12 В кернеуге айналдырады

Порт — компьютер мен сыртқы құрылғылар арасында дерек алмасуға арналған аналық тақшадағы құрылғы (PS/2, USB, монитор, желілік порт).

Процессор сипаттамалары.

• Разрядтылық — бір тактіде өңделетін бит саны (8, 32, 64 разрядты).
• Тактілік жиілік — секундтағы такт саны, герцпен (МГц, ГГц) өлшенеді; 1 МГц = миллион такт/с.
• Кэш-жад — жиі қолданылатын деректердің көшірмесін сақтайтын шағын жылдам буфер. Деректерді іздеу реті: регистр → кэш → жедел жад → қатқыл диск.
• Көпядролы процессор — бір корпустағы бірнеше ядро; жиілікті өсіргенде жылу көп бөлінетін мәселені шешеді.
• Ядро құрамы: АЛҚ (арифметикалық-логикалық құрылғы), басқару құрылғысы, регистрлер, кэш, сопроцессор (жылжымалы үтірлі сандар), жүйелік шина.

Жад түрлері.

Жад	Ерекшелігі
Жедел жад (RAM, ЖЕСҚ)	уақытша, өшкенде тазарады
Кэш-жад	процессор ішінде, үш деңгейлі; процессор мен баяу RAM арасындағы жылдамдық айырмасын реттейді
Тұрақты жад (ROM, ТЖҚ)	тек оқуға арналған; BIOS — енгізу-шығарудың базалық жүйесі
HDD	үлкен сыйымды «ақпараттық қойма»
Оптикалық диск	CD (700 Мб), DVD (4,7–17 Гб), Blu-ray (23,3 Гб бір қабат); R — бір рет, RW — бірнеше рет жазылады
Флеш-жад	чип түріндегі жад, энергияны аз тұтынады, USB арқылы қосылады

Тасымалдағыштар: магнитті (дискет, HDD), оптикалық (CD, DVD, BD), флеш (жад карталары, флешка, SSD).

Конфигурация — белгілі бір міндеттерді шешуге арналған құрылғылар мен жүйелік ресурстардың сипаттамалары. Базалық — жұмысқа жеткілікті ең аз жиынтық; теңгерілген — процессор, жад, бейнекарта, шина бір-біріне сай; оңтайлы — баға мен мүмкіндік сәйкес. GPU — графиканы массивті-параллель өңдейтін мыңдаған ядролы графикалық процессор.

Формулалар / ережелер

• Жиілік: $1\ \text{ГГц} = 1000\ \text{МГц} = 10^9$ такт/с.
• Дискжетек жылдамдығы: $v = 150 \cdot k$ (мысалы, $52x$: $150 \cdot 52 = 7800$).

Мысалдар

1. Процессор жиілігі 3 ГГц. Секундына неше такт? $3 \cdot 10^9$ такт. 2 ГГц процессормен салыстырғанда $3000 / 2000 = 1{,}5$ есе жылдам (разрядтылық пен ядро саны бірдей болса).
2. Процессор деректі қай ретпен іздейді? Регистр → кэш-жад → жедел жад → қатқыл диск.
3. Компьютер кенет өшіп қалды. Сақталмаған құжат қайда жоғалды? Жедел жадта болған, ол тәуелді жад — ток өшсе тазарады; дискідегі файл сақталады.
4. III буынның элементтік базасы? Интегралдық микросхема (1965–1974).

ҰБТ-дағы жиі қателер

• Жедел жад пен тұрақты жадты шатастыру: BIOS — ROM-да, ал RAM өшкенде тазарады.
• Кэш-жадты сыртқы жад деп санау: ол процессор ішінде, ішкі жадқа жатады.
• Магистраль құрамына «қоректендіру шинасын» қосу: шиналар — мәліметтер, адрес, басқару.
• Тактілік жиілікті байтпен өлшеу: ол герцпен (МГц, ГГц) өлшенеді.
• Транзисторды I буынға жатқызу: I — шамдар, II — транзисторлар.

Өзіңді тексер

1. Процессор ядросында математикалық және логикалық амалдарды қай құрылғы орындайды? — АЛҚ.
2. «Аналитикалық мәшинені» кім ойлап тапты? — Чарльз Бэббидж, 1834 ж.
3. Тек оқуға арналған жад? — Тұрақты жад (ROM).
4. Магистраль қандай шиналардан тұрады? — Мәліметтер, адрес және басқару шиналары.
5. «RW» белгісі нені білдіреді? — Дискіге бірнеше рет жазуға, өшіруге болады.