§ 8. Граф түріндегі ақпараттық модельдер

 
153 
 Бұл  схема-графта  метрополитеннің  құрылымынан  басқа  еш 
ақпарат жоқ.  
2-ші  мысал.  Бұл  мысал  органикалық  химияға  жатады. 
Көмірсутектер  деп  аталатын  заттардың  қасиеті,  молекуладағы  тек 
қана  көміртектің  және  сутектің  атомдарының  санын  ғана  тәуелді 
болмай,  олардың  қосылу  тәсілінеде  байланысты  екені  белгілі  (1.19-
сурет).  
1.19-сурет 
Суретте  көміртек  (С)  және  сутек  (Н)  атомдарының  бірдей 
санынан  тұратын  үш  әртүрлі  заттың  молекулаларының  құрылымы 
көрсетілген.  Шын  мәнінде  химияда  қабылданған  молекуланың 
құрылымын көрсету тәсілі граф болып табылады.  
3-ші  мысал.  Бұл  мысал  медицинаға  жатады.  Әртүрлі 
адамдардың қан топтарының айырмашылығы бар екені белгілі (1.20-
сурет).  
Суретте әртүрлі топтардаң қан құю мүмкіндігі көрсетілген. Бұл 
графта қосатын сызықтар доғалар болып тұр. (бағыты бар).  
1.20-сурет 
Суретке  қарай  отырып,  қаны  бірінші  топты  адам,  тек  қана 
бірінші топты; қаны екінші топты адам  – не бірінші, не екінші; қаны 
үшінші топты адам - не бірінші, не үшінші; ал, қаны төртінші адам – 
төрт топтың кез келген қанын құя ала алтынын тез ұғуға болады. 
4-ші мысал. Объектінің құрылғысы граф түрінде сипаталғанда 
оның  ішіндегі  әр  элементінің  біріне  бірі  бағынышты  орны 
айқындалады (1-21-сурет).  
Суретте шарикті қаламның құрылымы граф түрінде сипалған. 

 
154 
1-21-сурет 
Салмақтанған  (белгіленген)  граф.  Графтың  төбелеріне 
немесе  сызықтарына  кейбір  қосымша  ақпарат  байланыстырылса, 
оны  салмақтанған  (белгіленген)  граф  дейді.  Ол  ақпарат  төбенің 
немесе сызықтың салмағы деп аталады  
5-ші мысал. Суретте төрт ауылдың арасындағы жолдар туралы 
ақпарат  беретін  салмақтанған  граф  бейнеленген.  Төбелердің 
салмағы  –  ауыл  аттары,  сызықтардың  салмағы  –  километрмен 
есептелген жолдардың ұзындықтары.  
1-22-сурет 
6-ші  мысал.  Бәріне  белгілі  блок-схемалар  алгоритмнің 
құрылымын  бейнелейтін  граф  болып  табылады.  Бұл  графтарды 
төбелері – теңқұқықсыз. Олар бірнеше типке бөлінеді – есептеу, 
тармақталу,  басы/соңы,  т.б.  блоктары.  Блоктың  типі  туралы 
ақпарат оның пішіні арқылы беріледі. (тіктөртбұрыш, ромб,  овал). 
Әр блоктың нақты мазмұны осы блоктың ішіндегі жазумен беріледі. 
Тармақталу-төбесінен  шығатын  доғаларда  «иә»  немесе  «жоқ»  белгі 
болады. 
8.2. Ағаш ұғымы 
Ағаш 
— 
объектілер 
арасындағы 
қабаттылық, 
бағыныштылық,  мұрагерлік  сияқты  байланыстарды  бейнелеуге 
арналған граф.  
Ағаш — ол бағытталмаған байланысқан граф. 
Ол былай құрылады. Ең алдымен еш бір басқа төбелерге тәуелді 
емес «бас» төбе салынады. Бұл төбе «1-ші деңгейлі» ағаштың тамыры 
деп  аталады.  Әрі  қарай  «2-ші  деңгейлі»  төбелерді  қосамыз.  Олардың 
Шарикті қалам 
Корпусы 
Төменгі 
жағы 
Жоғарғы 
жағы 
Қалпақшасы 
Ұшы 
Өзегі 
Құбырша 
Паста 
Көктөбе 
Ақбастау 
Сарыбел 
Белағаш 
38 
46 
35 
24 

 
155 
саны нешеу  болсада  әр  қайсысы  тамырмен  –  1-ші  деңгейдегі  төбемен 
байланысады, бірақ өз-ара байланыспайды.  
Келесі  қадамда  3-ші  деңгейдегі  төбелерді  қосамыз.  Оның  әр 
қайсысы  2-ші  деңгейдің  бір  төбесімен  ғана  байланыста  болады.  2-ші 
деңгейдің  кез  келген  төбесіне  3-ші  деңгейдің  қанша  болсын  (оның 
ішінде бірде біреуі) байланысуы мүмкін, т. с. с.  
Келесі қадам – 4-ші деңгейдегі төбелерді қосу, оның әр қайсысы 
3-ші деңгейдің тек қана бір төбесімен байланысты, басқа еш нәрсемен 
байланыспайды. Тағы сол сияқты төмен қарай тармақтала береді.  
Пайда  болған  граф  «жоғарыдан  төменге  қарай  өскен» 
тармақталған  ағашқа  үқсас:  жоғарғы  деңгейлерінің  нөмірлері  кіші, 
төменгілерінікі – үлкен. 
Шарикті  қаламның  құрамы  көрсетілген  4-ші  мысалдағы  (1.21-
сурет) граф ағаш екені айқын. Бұл ағаштың түбірі— «Шарикті қалам» 
төбесі.  Үшінші  (1.20-сурет)  және  бесінші  (1.22-сурет)  мысалдардағы 
графтар ағаш емес. 
Жалпы айтқанда,  ағаш бағытталмаған граф болуы да мүмкін, 
бірақ  көбінесе  ағаш  бағытталған  болады,  яғни  доғалары  жоғарғы 
төбелерден төменгі төбелерге бағытталады.  
Жоғарғы  төбе,  онымен  байланысқан  төменгі  төбелер  үшін  - 
«арғы  ата»,  ал  төменгі  төбелер  сәйкес  жоғарғы  төбенің  – 
«ұрпақтары» болады.  
Кез келген ағашқа ұрпағы жоқ жалғыз ғана төбе - түбір болуы 
және  де  ұрпақтары  жоқ,  қанша  болса  да  түбірлер  –  жапырақтар 
болуы мүмкін. Қалған төбелерде бір ғана арғы ата, ал ұрпақтар саны 
әртүрлі болуы. 
Ағаштағы  бағытталған  байланстарды  ескерсек,  кез  келген 
төбеден  сызықтың  бойымен,  бір  ғана  жалғыз  жолмен  кез  келген 
басқа төбеге жетуге болады.  
Ағаш түрінде төменгі төбелері жоғарғы төбелерге бағынышты 
жұйелерді бейнелеу ыңғайлы, мысалы шежіре құру.  
Жоғарғы  төбе  бастықты,  төменгі  төбелер  –  бағыныштыларды; 
жоғарғы  –  жүйені,  төменгілері  –  оның  компоненттерін;  жоғарғы  – 
объектілер жиындарын, төменгілері  – оған кіретін ішкі жиындарды; 
жоғарғы төбе – арғы атасын, төменгілері – ұрпақтарын т. с. с.  
Мысал  ретінде, 2003  жылы  Павлодарда  шыққан  «Қанжығалы 
шежіресі
1
» кітабынан шежіре кесіндісі берілген (1.23.-сурет).  
 
 
                                                 
1
 Авторы: ПМУ профессоры т.ғ.к. Еңсебаев Тлеукен Ахметұлы (1947-2009) 

 
156 
1.23-сурет 
Ағаш  бойынша  нақты  адамның  барлық  аталарын  қалпына 
келтіруге болады.  
Мысалы  Төлекенің  арғы  аталары  (кері  хронологиямен): 
Құдайберды,  Мәшек,  Ажыбай,  Қармыс,  Есен,  Ішекбай,  Қанжығалы, 
Ақсопы, Арғын. 
8.3. Жіктеу және мұрагерлік  
7-ші мысал. Геометриялық объектілердің жіктеу графын жасау. 
1.24-сурет 
Шешімі.  Геометриялық  объектілер  арасынан  сызықтар,  жазық 
фигуралар және көлемді денелер деп бөліп алуға болады. Өз кезегінде, 
Геометриялық объект 
Сызық 
Түзу 
Қисық 
Жазық фигура 
Конус 
Көлемді дене 
Сынық 
Призма 
Шар 
Пирамида 
Тапеция 
Эллипс 
Параллелограм 
Шеңбер 
Квадрат 
Ромб 
Тік төртбұрыш 

 
157 
сызықтар  түзу,  қисық  және  сынық  деп  бөлінеді.  Жазық  фигуралар 
арасынан  –  шеңберлер,  эллипстер,  параллелограммдар  және 
трапециялар т.с.с. 
Бұл  жағдайда  жіктеудің  толық  еместігін  айта  кету  керек. 
Мысалы, бәрі басталатын, алғашқы геометриялық объект – нүктенің 
жоқтығы.  Келтірілген  жіктеудің  ағаш  еместігіне  көңіл  аударайық. 
Себебі,  «квадрат»  объектісінің  қатарынан  екі  атасы  –  тіктөртбұрыш 
және ромб болып тұр. Кез келген квадратта тіктөртбұрыштың барлық 
қасиеттері бар, сонымен қатар ромбтың да барлық қасиеттеріне ие.  
Творчестволық есептер және жобалар 
№ 1  
Өзіңіздің  таныстарыңызды  (20  адамнан  кем  емес)  танитын 
себебі  бойынша  жіктеңіз  (топтастарыңыз,  бір  ауланың  балалары,  бір 
ауылдан,  бір  команданың  ойыншылары  т.  с.  с.).  Нәтежесін  граф 
түрінде көрсетіңіз.  Шыққан граф  ағаш  па?  Қатарынан  бірнеше  топқа 
жатқан адамдар бар ма?  
№ 2  
Ағымды 
аптаның 
телебағдарламасынан 
сізге 
қызықты 
дегендерін (20 дан кем емес) хабарды таңдаңыз. Оларды жіктеңіз:  
1.
 
датасы бойынша; 
2.
 
телеарна бойынша;  
3.
 
категория  бойынша  (көркем  фильмдер,  мультфильмдер, 
спорт хабарлары және т. б.). 
Нәтежесін  граф  түрінде  көрсетіңіз.  Шыққан  граф  ағаш  па? 
Қатарынан бірнеше топқа жатқан хабарлар бар ма?  
№ З 
Өзіңізге белгілі кітаптарды жіктеңіз (20 кем емес): 
1.
 
жанр 
бойынша 
(оқулықтар, 
шытырман 
оқиғалар, 
анықтамалар және т. б.); 
2.
 
шығарылған  уақыты  бойынша  (бір  топқа  бір  уақыт 
аралығында шығарылған кітаптарды біріктіруге болады); 
3.
 
шығарылған жылы бойынша. 
Нәтежесін  граф  түрінде  көрсетіңіз.  Шыққан  граф  ағаш  па? 
Қатарынан бірнеше топқа жатқан кітаптар бар ма?  
№ 4 
Әкеңіз жағынан ата-тегіңізді граф түрінде көрсетіңіз; 
Шешеңіз жағынан ата-тегіңізді граф түрінде көрсетіңіз; 
Блок-схемалар 
Блок-схемалар  есептің  шешу  барысын,  орындалу  үрдісін 
көрсететін граф мысалы болып табылады. Төбелері жеке әрекеттерді 

 
158 
белгілейді,  доғалар  әрекеттердің  орындалу  тізбегінің  тәртібін 
нұсқайды.  
Мысалы,  төменде  есептеу  алгоритмінің  блок-схемасы берілген. 
Кірісінде – кез келген бүтін сан, шығысында – есептелген нәтиже.  
Схеманың  шығысында  қандай  мән  болады,  егер  кірісіне  мына 
сандар берілсе:  
а) 3 саны;  
б) 1 саны;  
в) 25 саны. 
 
 
 
 
 
Шығыс 
Кіру 
+7 
:2 
-3 
+2 
иә 
>10 
жоқ 

 
159 
2-Тарау. Аппараттық жасақтама  
§ 1. ЭЕМ архитектурасы 
Жоспар  
1.1. Джон фон Нейман принциптері. 
1.2. Есептуіш машинаның архитектурасы.  
1.3. Дербес компьютердің ашық архитектурасы. 
1.1. Джон фон Нейман принциптері 
Ақпарат  теориясын  жасаған  –  Клод  Шеннон,  алгоритмдер 
және  программалар  теориясын  құрған  математик–  Алан  Тьюринг 
және  есептеу  құрылғыларының  конструкциясының  авторы  –  Джон 
фон  Нейман,  шын  мәнінде  компьютерлік  ғылымның  негізін 
қалаушылары деп есептеледі. 
Есептеу  машинасының  архитектурасы  туралы  ілімнің  негізін 
қалаған американдық математик Джон фон Нейман
1
  болған.  Ол  1946 
жылы  «Предварительное  рассмотрение  логической  конструкции 
электронно-вычислительного 
устройства» 
деген 
классикалық 
мақаласында, есептеу машинасының құру принциптерін баяндаған.  
Джона  фон  Неймананың  сол  мақаласының  орысша  түпнұсқа 
мәтінінен үзінді келтірейік: 
"Очевидно,  что  машина  должна  быть  способна  запоминать 
некоторым образом не только цифровую информацию, необходимую 
для  данного  вычисления...,  но  также  и  команды,  управляющие 
программой,  которая  должна  производить  вычисления  над  этими 
числовыми  данными.  В  специализированной  вычислительной  машине 
эти  команды  являются  неотъемлемой  частью  устройства  и 
составляют часть его конструкции. В универсальной машине должна 
быть возможность отдать приказ устройству произвести вообще 
любое  вычисление...  Следовательно,  в  машине  должен  быть 
некоторый  орган,  способный  хранить  эти  приказы  программы. 
Кроме  того,  должно  быть  устройство,  которое  может  понимать 
эти  команды  и  управлять  их  выполнением".  "Выше  мы  в  принципе 
указали  на  два  различных  вида  памяти  —  память  чисел  и  память 
приказов.  Если,  однако,  приказы  машине  свести  к  числовому  коду..., 
то орган памяти можно использовать для хранения как чисел, так и 
приказов".  "Если  память  для  приказов  является  просто  органом 
памяти,  то  должен  существовать  еще  орган,  который  может 
автоматически выполнять приказы, хранящиеся в памяти. Мы будем 
называть  этот  орган  управлением"."Поскольку  наше  устройство 
                                                 
1
 Джон фон Нейман (1903 – 1957) — венгр-американдық математиігі, кванттық физикаға, кванттық логикаға, 
функционалдық  анализге,  жиындар  теориясына,  информатикаға,  экономикаға  және  басқа  ғылымдарға 
маңызды үлес қосқан. Көбіне қазіргі компьютерлер архитектирасының атасы деп танылады.  

 
160 
должно  быть  вычислительной  машиной,  в  нем  должен  иметься 
арифметический  орган"  -  -  "устройство,  способное  складывать, 
вычитать,  умножать,  делить.  Мы  увидим  также,  что  оно  может 
выполнять  и  другие  операции,  которые  встречаются  довольно 
часто".  "Наконец,  должен  существовать  орган  ввода  и  вывода,  с 
помощью  которого  осуществляется  связь  между  оператором  и 
машиной".  
2.1-сурет.  Фон  Нейман  принциптері  негізінде  құрылған  ЭЕМ 
архитектурсының схемасы 
Фон  Нейман  (әріптестерімен  Герман  Голдстайн,  А.  Беркс)  кез 
келген ЭЕМ –ы құру үшін қажетті прициптерді негіздеген. 
Құрылғының логикалық принципі – ол ЭЕМ логикасын және 
негізгі құрамдас бөліктерінің жеткіліктілігін бірмағналы анықтау. 
Нейман  машинасында  процессор  орталық  орын  алады,  сыртқы 
құрылғыларды  басқарады  және  барлық  ақпараттық  ағымдар  сол 
арқылы өтеді.  
Нейман  бойынша  негізгі  блоктар,  ол  басқару  құрылғысы  (БҚ), 
арифметикалық-логикалық  құрылғы  (АЛҚ)  (әдетте  орталық 
процессорда  біріккен),  жады,  сыртқы  жады,  енгізу,  шығару 
құрылғылары.  Бұл  ЭЕМ-ң  бірінші  және  екінші  буындарының 
классикалық схемасы.  
-
 
 басқару  құрылғысы  (БҚ)  –  қажетті  басқару  сигналдардын 
тиісті  уақыт  сәтінде  қалыптастырады  және  машинаның  сәйкес 
блоктарына  жібереді  және  жады  ұяшықтарының  адрестерін 
қалыптастырып  оны  ЭЕМ-ң  сәйкес  блоктарына  жібереді.  БҚ 
импульстер  ырғақты  генераторынан  тіректі  импульстер  тізбегін 
алады. 
Сыртқы есте 
сақтау құрылғысы  
Процессор 
Арифметика- 
логикалық 
құрылғысы 
 
Басқару 
құрылғысы 
Жедел есте сақтау 
құрылғысы  
Шығару 
құрылғысы  
Енгізу 
құрылғысы 
 

 
161 
-
 
арифметикалық  логикалық  құрылғы  (АЛҚ)
1
  –  әртүрлі 
арифметикалық  және  логикалық  амалдарды  орындауға  арналған 
(ДЭЕМ-ң  кейбір  моделдерінде  амалдардың  орындалуын  жылдамдату 
үшін АЛҚ-ға математикалық бірлес процессор қосылады). 
Құрылғысы  осындай  ЭЕМ-ң  схемасы  2.1-суретте  бейнеленген. 
Тұтас  сызықтар  ақпараттық  ағындарды,  ал  үзік  сызықтар  – 
процессордан басқа құрылғыларға баратын басқарушы сигналдардың 
бағытын көрсетеді. 
Қазіргі  уақытта  АЛҚ  және  БҚ  біртұтас  интегралдық  схема 
түрінде жасалады, оны микропроцессор (МП) деп атайды. 
Интегралдық  схемаға  АЛҚ,  БҚ,  микропроцессорлық  жады, 
командалық  және  адрестік  регистрлер,  дешифраторлар  «тігіледі». 
1971 жылы Intel фирмасы бірінші микропроцессорды шығарған. 
Қазіргі  микропроцессорлар  өте  жедел  регистрлік  жадымен 
шығарылады, сонымен қатар регистрлер саны өсуде. 
Екілік  кодтау  принципі  –  Нейман  екілік  санау  жүйесінің 
техникалық  игеру  артықшылығын,  арифметикалық  және  логикалық 
амалдардың  орындалу  ыңғайлылығын  және  қарапайымдылығын 
негіздеді.  
Ол,  сандарды  жазғанда  оңайлатып,  негізі  екіге  еселі  жүйелерді 
қолдануды,  яғни  сегіздік  және  он  алтылық  жүйелерінде  жазылуын 
ұсынды.  Бұл  ақпараттың  барлық  түрлерін  екілік  кодтау  әдістерімен 
кодтауға мүмкіндік берді.  
Екілік  кодтау  кез  келген  қазіргі  компьютерлердің  ақпараттық 
негізін  құрайды,  бұл  барлық,  сандық  емес  ақпарат  –  мәтіндік, 
графикалық,  дыбыстық  және  басқа  түрлерін  өңдеуге  мүмкіндік 
береді. 
Екілік жүйеде негізделген стандартты логикалық элементтердің 
жиынтығы  логикалық  функционалды  жүйелердің  (логикалық 
элементтер,  триггерлер,  есептеуіштер,  қосындауыштар  және  т.б.) 
қызметтерінің толық игерілуін қамтамасыз етеді. 
Программалық  басқару  принципі.  Программа  командалар 
жиынынан  түрады,  оларды  процессор  автоматты  түрде  бірінен  кейін 
бірін, белгілі бір тізбекпен орындайды.  
Программаның  жадыдан  таңдалып  алынуы  (орысша  выборка) 
командалар 
есепшісі 
көмегімен 
жүзеге 
асырылады. 
Бұл 
процессордың  регистрі  өзінде  сақталған  кезекті  команданың  адресін, 
дәйекті түрде, команданың ұзындығымен өсіріп отырады. 
                                                 
1
 1-тарау. §4. 4.5-пункті. «ЭЕМ түйіндері» 

 
162 
Программаның  командалары  жадыда  бірінен  кейін  бірі 
орналасқандығы,  жадының  тізбекпен  орналасқан  ұяшықтарынан, 
командалардың тізбесін таңдалып алынуын ұйымдастырады. 
Егер  команда  орындалғаннан  кейін  келесіге  өтпей,  әлдеқандай 
басқаға өту керек болса, шартпен немесе шартсыз өту командалары 
қолданылады, ол келесі команда жазылған жады ұяшығының нөмірін, 
командалар есепшісіне енгізеді.  
Жадыдан  таңдап  алыну  "стоп"  командасына  жетіп  және 
орындалғаннан кейін тоқталады. 
Сонымен,  процессор  программаны  адамның  кірісуінсіз 
автоматты түрде орындайды. 
Жадының  біркелкілік  принципі  (немесе  программаның 
сақталу принципы). Программалар және деректер бір жадыда нөлдер 
және бірлер жиынтықтары түрінде сақталады. 
Сол  себепті,  айтылмыш  ұяшықта  не  сақталғанын  –  сан,  мәтін 
немесе команда, оны компьютер айыра алмайды. 
Деректермен  орындалатын  амалдарды,  командаларға  да 
қолдануға болады. Бұл бір қатар мүмкіндіктерге жол ашады. 
Мысалы,  программа  өзінің  орындалу  барысында  дәл  осындай 
қайта өңделуге жатуы мүмкін, оның кейбір бөліктерін алу ережелері 
программаның  өзіне  беріледі  (айталық  программада  циклдарды  және 
бағынышты программаларды орындауды ұйымдастыру). 
Одан 
бетер, 
бір 
программаның 
командалары 
басқа 
программаның  орындалу  нәтижелері  есебінде  алынуы  мүмкін.  Осы 
принципте  трансляциялау  әдістері  –  жоғарғы  деңгейдегі 
программалау  тілінде  жазылған  программа  мәтінін  нақты 
машинаның тіліне аудару негізделген. 
Адрестелу  приципі.  Негізгі  жады  құрылымы  нөмірленген 
ұяшықтардан тұрады. Процессорге уақыттың әрбір ерікті сәтінде кез 
келген ұяшыққа жол ашық. Осыдан, жадының аймақтарына атау беру 
мүмкіндігі туындайды, артынан оларда сақталған мәндерге  қатынасу 
немесе  меншіктелген  атауды  қолданып  программа  орындалу 
үрдісінде ол мәндерді өзгерту үшін керек. 
Сонымен:  
1)
 
жадының (ЖСҚ–жедел сақтау құрылғы) барлық ұяшықтары 
нөмірленген  және  онда  сақталған  деректердің  адрестері  болып 
табылады; 
2)
 
деректер  жедел  жадыдан  белгілі  мөлшермен  (порциямен) 
шығарылады, сондықтан жады өзінің адресімен разрядтылығы белгілі 
байттар тізбегіне бөлінеді; 

 
163 
3)
 
жадыға ақпаратты және командаларды оқу/жазу тек байттар 
тізбегінің адрестері бойынша орындалады. 
Адрестердің мәндері – нөлден басталған бүтін сандар. 
Әртүрлі жадыны иерархиялық ұйымдастыру приципі. Жады 
(СҚ–сақтау  құрылғы)  ақпаратты  (деректер)  және  программаларды 
сақтайды.  
Қазіргі  компьютерлердің  сақтау  құрылғылары  «көпдеңгейлі» 
(2.2-сурет). Оған компьютер тікелей қазіргі уақытта жұмыс жасайтын 
ақпарат  (орындалып  жатқан  программа,  оған  тікелей  қажет 
деректердің  бөлігі,  кейбір  басқарушы  программалар)  сақтайтын 
жедел сақтау құрылғысы (ЖСҚ) және көлемі кең жылдамдығы баяу 
сыртқы сақтау құрылғысы (ССҚ) кіреді. 
2.2-сурет. Сақтау құрылғыларының иерархиялық схемасы 
Жадының жіктелуі ЖСҚ және ССҚ –мен аяқталмайды – белгілі 
қызметті өте жедел жады және тұрақты жады және компьютерлік 
жадының басқа бағынышты түрлері атқарады. 
1.2. Есептуіш машинаның архитектурасы  
Есептуіш машинаның
1
  архитектурасы  (Computer  architecture)– 
ақпараттың  өңделуін  жүргізуді  айқындайтын,  соның  ішінде, 
ақпаратты  деректерге  түрлендіру  әдістері  және  техникалық 
құралдармен программалық жабдықтардың арасындағы әрекеттесу 
прициптерін  анықтайтын  есептеуіш  машинаның  концепциялы 
құрылымы. 
Архитектура компьютердің әрекеттік принциптерін, ақпараттық 
байланыстарын  және  негізгі  логикалық  түйіндерінің:  процессордың, 
                                                 
1
  Есептеуіш  машина  (ЕМ,  Computer)  —  қажетті  түрде  нәтиже  алу  және  ақпаратты  өңдеуге  мүмкіндік 
жасайтын,  техникалық  құралдар  жиынтығы.  Ескерту:  әдетте,  ЕТ-ң  құрамына  жүйелік  программалық 
қамсыздандыруда жатады. 
ЭЕМ-ң сақтау құрылғылары  
Негізгі жады 
Өте жедел жады 
Қатты 
магниттік 
дискідегі жинақтауыш 
 
Жедел  есте  сақтау 
құрылғы (ЖСҚ)
 
Тұрақты 
есте 
сақтау 
құрылғы 
(ТСҚ) 
Микропроцессорлық 
жады 
КЭШ – жады 
Оптикалық  магниттік 
дискідегі жинақтауыш 
 
Иілгіш 
магниттік 
дискідегі жинақтауыш  
Сыртқы жады  

 
164 
жедел  сақтау  құрылғысының,  сыртқы  сақтау  құрылғысының  және 
сырттағы құрылғылардың өзара қосылыстарын анықтайды. 
Сонымен  қатар,  нақты  архитектураны  анықтайтын  толық 
сипаттамаға мыналар кіреді: 
-
 
ЭЕМ құрылымдық схемасы; 
-
 
бұл құрылымдық схеманың элементтеріне кіру әдістері және 
құралдары; 
-
 
ЭЕМ 
интерфейстерінің 
разрядтылығы 
және 
ұйымдастырылуы; 
-
 
регистрлер  жиынтығы  және  кедергісіз  кіру/қатынасу 
(орысша доступность); 
-
 
жадыны ұйымдастыру және оны адрестеу әдістері; 
-
 
процессордың  машиналық  командаларының  пішімдері  және 
жиынтығы; 
-
 
деректерді  ұсыну  әдістері  және  пішімдері,  үзілістерді  өңдеу 
ережелері; 
Тізбеленген  белгілер  және  олардың  қиюласулары  бойынша 
архитектуралар арасынан былайша жекешелеуге болады: 
-
 
интерфейстердің және машиналық сөздердің разрядтылығы 
бойынша: 8-, 16-, 32-, 64-разрядтты (ЭЕМ бір қатары басқа разрядтты 
болады);  
-
 
регистрлер  жиынтығының  ерекшеліктері,  командаларының 
және деректердің пішімдері бойынша: CISC
1
, RISC
2
, VLIW
3
; 
-
 
орталық  процессорлар  саны  бойынша:  бір  процессорлы,  көп 
процессорлы, суперсклярлы; 
-
 
жадымен  әрекеттесу  принципі  боынша  көп  процессорлы: 
симметриялы  көп  процессорлы  (SMP),  массивті-параллельді  (MPP), 
үлестірмелі (орысша распределенные). 
Қазіргі  кезде  көбінесе  ЭЕМ  архитектурасының  екі  типі  кең 
тараған: принстондық (Неймандікі) және гарвардтық
4
 
Екеуі  де  ЭЕМ  екі  негізгі  түйіндері:  орталық  процессор  және 
компьютер 
жадын 
ерекшелейді. 
Айырмашылығы 
жадының 
құрылымында:  принстондық  архитектурада  программалар  және 
деректер  жадының  бір  массивінде  сақталады  және  процессорға  бір 
                                                 
1
  CISC  (Complex  Instruction  Set  Computing)—процессорладың  жобалау  концепсиясы,  келесі  қасиеттер 
жиынтығымен  мінезделеді:  команданың  ұзындығының  мәні  жазылмаған;  арифметикалық  амалдар  бір 
нұсқауда кодталады; регистрлер саны шағын. 
2
 RISC (Reduced Instruction Set Computer;) командалар жиынтығы қысқартылған компьютер. 
3
  VLIW  (Very  long  instruction  word—  «өте  ұзын  машиналық  команда»)—бірнеше  есептеуіш  құрылғылық 
процессорлар  архитектурасы.  Процессордың  бір  нұсқауы  бірнеше  амалдардан  тұрады,  олар  қатарлас 
орындалуымен мінезделеді. 
4
  Гарвард  архитектурасы  —  Гарвард  университетінде  1930-шы  жылдардың  аяғында  Говард  Эйкен 
құрастырған.. 

 
165 
арнамен  жіберіледі,  ал,  гарвард  архитектурасында  командаларды 
және деректерді бөліп сақтау және өңдеу ұсынылған. 
1.3. Дербес компьютердің ашық архитектурасы 
Дербес  компьютердің  архитектурасы  —  ол  оның  негізгі 
бөліктерін:  процессорды,  жедел  сақтау  құрылғысын  (ЖСҚ), 
бейнежүйені,  диск  жүйесін,  сыртқы  құрылғыларды  және  енгізу-
шығару құрылғыларын қиыстыру (орысша компоновка). 
IBM  корпорациясы  құрастырған  дербес  компьютердің  ашық 
архитектурасы мынаны ұсынады: 
-
 
жалпы жүйелік шинаның болуы, оған кеңейту қосқыштары 
(орысша разъем) арқылы қосымша құрылғылар қосылады; 
-
 
компьютердің модульді құрылуы; 
-
 
барлық 
жаңа 
құрылғылардың 
және 
программалық 
құралдардың бұрынғы нұсқаларымен үйлесімділігі. 
Ашық архитектура принципі  – бұл жалпы компьютерді және 
оның  бөліктерін,  жасап  шығарған  фирмаға  тәуелсіз,  өз-ара 
толығымен  үйлесімді  жаңа  құрылғыларды  қолданып  әрқашан 
кемелдендіру мүмкіндігі. 
Бұл  пайдаланушыға  үлкен  пайда  береді,  олар  жаңа 
құрылғыларды  сатып  алып  оны  жүйелік  (аналық)  тақшаның  бос 
қосқыштарына (слотына) қойып, өз компьютерлерінің мүмкіндіктерін 
кеңейте алады.  
Компьютердің  модульді  құрылуы  –  ақпарат  алмасуыда 
магистральді  (шиналық)  принципке  сүйенеді.  Құрылғылар  арасында 
ақпарат  алмасу  үш  көп  разрядтты  шиналар  (көп  сымды  байланыс 
линиясы) арқылы жүреді (2.3-сурет). 
Жүйелік 
шина 
– 
әртүрлі 
түйіндердің 
әрекеттесу 
стандарттарын аппараттық түрде іске асырылуы.  
Оның  разрядтылығы  көбіне,  компьютердің  өнімділігін 
анықтайды, себебі ол процессорды, жедел сақтау құрылғыны (ЖСҚ), 
кеңейту слоттарын өзара қосады. 
Жүйелік  шина  деректерді  берудің  үш  бағытын  қамтамасыз 
етеді: 
микропроцессормен негізгі жады арасында; 
микропроцессормен  және  сыртқы  құрылғылардың  енгізу-
шығару порттарының арасында; 
негізгі  жады  және  сыртқы  құрылғылардың  енгізу-шығару 
порттарының (жадыға тура қатынасу режімінде) арасында.  
Жүйелік  шинаны  микропроцессор  не  тікелей,  не,  көбінесе 
қосымша 
микросхема 
– 
негізгі 
басқарушы 
сигналдарды 
қалыптастыратын шина контроллері арқылы басқарады. 

 
166 
2.3-сурет. Дербес компьютердің құрылымы 
Деректер 
шинасының 
разрядтылығы 
процессордың 
разрядтылығымен  анықталады  (яғни,  процессордың  бір  ырғағында 
өңдейтін  екілік  разрядтар  саны).  Деректер  шинасы  екі  бағытты: 
процессордан құрылғыға және керісінше. 
Адрестеу  кодын  процессор  қалыптастырады  және  адрестеу 
шинасы  тасымалдайды.  Адрестеу  шинасы  тек  бір  бағытты  – 
процессордан құрылғыға қарай болады.  
Жадының адрестелген көлемін разрядттылық анықтайды және 
деректер шинасының разрядттылығымен сәйкес келмеуі мүмкін. 
Басқару  шинасының  бойымен  алмасатын  ақпараттың  сипатын 
(енгізу/шығару),  анықтайтын  сигналдарды  және  құрылғылардың 
әрекеттесуін үйлестіруші сигналдар тасымалданады. 
Барлық  блоктар,  дәлірек  айтқанда  олардың  енгізу/шығару 
порттары, шинаға бірыңғайланған (орысша унификацияланған) сәйкес 
Математикалық 
бірлес процессор 
Микропроцессор 
Арифметика
лық-
логикалық 
құрылғы 
(АЛҚ
) 
Микро-
үрдіс-орлық 
жады 
 
Басқару 
құрылғысы 
(БҚ) 
И 
н 
т 
е 
р 
ф 
е 
й 
с 
т 
і 
к 
 
ж 
ү 
й 
е 
 
 
Ішкі жады 
Тұрақты 
сақтау 
құрылғысы 
(ТСҚ) 
(ROM) 
Жедел 
сақтау 
құрылғысы 
(ЖСҚ) 
(RAM) 
Сыртқы жад 
Қатты 
магниттік 
дискідегі 
жинақтауыш 
(ҚМДЖ) 
Магниттік 
дискідегі 
жинақтауыш 
(ИМДЖ) 
) 
 
ҚМДЖ 
адаптері 
 
ИМДЖ 
адаптері 
Тай- 
мер 
Басқару, адрестеу және деректер шинасы 
Бейне- 
адаптері 
Принтердің 
адаптері 
Қоректену 
блогы 
Желілік 
адаптері 
Дисплей 
Принтер 
Байланыс 
арнасы 
Тактылық 
импуль-
стардың 
генераторы 
Пернетақтан
ың 
интерфейсі 
Пернетақта  

 
167 
қосқыштар  арқылы  біркелкі  (орысша  единообразно)  қосылады: 
тікелей немесе контроллер (адаптер) арқылы. 
Жүйелік  шинаның  маңызды  функционалдық  сипаттары,  ол 
қызмет көрсетілетін құрылғылар саны және өткізу қабілеті, яғни 
деректерді  тасымалдауда  барынша  көп  мүмкін  жылдамдығы. 
Шинаның  өткізу  қабілеті  оның  разрядттылығына  (16-,  32-  және 
64-разрядтты) жұмыс жасауының ырғақ жиілігіне тәуелді. 
Жүйелік  шинаның  физикалық  ұсынылған  түрі,  аналық 
тақшаның үстінде орналасқан паралельді өткізгіштер. 
2.4-сурет.  PCI  шинасының  қосқыштары  (жоғарыдан  төмен: 
x4,x16,x1 
және  x16),  кәдімгі  32-биттік  PCI  шинасының 
қосқыштарымен (төменде) салыстырғанда. 
Компьютердің  әртүрлі  құрылғыларын  бір  бірімен  қосу  үшін, 
олардың  интерфейстері  (ағылш.  interface,  inter  –  арада,  face  –  бет) 
бірдей болуға тиіс.  
Интерфейс  –  бұл,  барлық  физикалық  және  логикалық 
параметрлері  өзара  келістірілген  екі  құрылғыны  түйіндестіру 
(орысша сопряжения) құралы. 
Егер,  интерфейсті  көпшілік  қабылдаған  болса,  мысалы, 
халықаралық  деңгейде  келісіліп  бекітілген,  онда  ол  стандартты  деп 
аталады.  
Функционалды  элементтердің  (жад,  монитор  немесе  басқа 
құрылғы)  әр  қайсысы  бір  ғана  типке  қалыптанған  шинамен  – 
адрестеу, басқару немесе деректер шинасымен байланысқан. 
Интерфейстерін  келістіру  үшін,  сыртқы  құрылғылар  шинаға 
тікелей  қосылмайды,  өздерінің  контоллерлері  (адаптерлері)  және 
порттары арқылы шамамен мына схемада көрсетілгендей қосылады:  
Контроллер  (құрылғының  бақылаушысы)  және  адаптер 
(байланыстыру құрылғысы) – интерфейстерін сәйкестіру мақсатында, 
Құрылғы 
Конроллер 
немесе адаптер 
Шина 
Порт 

 
168 
копмьютер 
құрылғылары 
жабдықталған 
электрондық 
тізбе 
жиынтығы.  
Контроллер  одан  басқа,  микропроцессордың  сұрауы  бойынша, 
сыртқы құрылғыларды тікелей басқаруды жүзеге асырады. 
Құрылғылардың  порттары  –  бір  немесе  бір  неше  енгізу-
шығару  регистрлі  және  компьютердің  сыртқы  құрылғыларын 
микропроцессордың  сыртқы  шиналарына  қосуға  мүмкіндік  беретін 
әлдебір электрондық схемалар. 
Сонымен  қатар,  стандартты  интерфейс  құрығылары: 
тізбектей  жалғасқан  (орысша  последовательный),  параллель  және 
ойын порттары (немесе интерфейстер) – порттар деп аталады. 
Тізбектей  жалғасқан  порт  –  деректі  процессормен  бір-бір 
байттан, ал сыртқы құрылғылармен – бір-бір биттен айырбастайды. 
Параллель  порты  –  деректерді  бір-бір  байттан  алады  және 
жібереді. 
Тізбектей жалғасқан портқа, әдетте баяу істейтін немесе едәуір 
алысталған құрылғыларды (тінтуір немесе модем сияқты) қосалады.  
Параллель  портқа  «жылдамдау»  құрылғылар  –  принтер немесе 
сканер қосылады. 
Ойын  порты  арқылы  джойстик  қосылады.  Пернетақта  және 
монитор  өздерінің  қосқыштары  деп  аталатын  арнаулы  портарына 
қосылады. 
Процессордың архитектурасын анықтайтын негізгі электрондық 
құрамдастар,  жүйелік  немесе  аналық  (MotherBoard)  деп  аталатын 
компьютердің негізгі тақшасында орналасады. Қосымша құрылғылара 
арналған  контроллерлер  және  адаптерлер,  не  ол  құрығылардың  өзі 
кеңейту  тақшалары  түрінде  орындалады  (DаughterBoard–орысша 
дочерняя  тақша)  және  шинаға,  кеңейту  слоттары  (slot  —  саңылау) 
деп аталатын кеңейту қосқыштарының көмегімен қосылады.  
Қазіргі  кезде  жүйелік  шинада  айналасы  үш  типті  слоттар 
қойылады:  PCI,  AGP  және  дыбыс  құрылғылары  үшін  қосқыштардың 
варианттының біреуі. 
Қазіргі  дербес  компьютерлерде  сыртқы  құрылғылардың  көп 
типтері  үшін  (модем,  дыбыс  тақшасы  және  басқа)  PCI  слоттары 
арналған.  Осы  заманғы  бейнекарталарды  қою  үшін  AGP  слоттары 
қолданылады. 
 
 

 
169 
Тест сұрақтары 
1.
 
Автоматты  есептеуіш  машинаның  функционалдық  құралдарының 
құрамы мен тағайындалуын алғаш рет анықтаған: 
a.
 
Клод Шеннон 
b.
 
Алан Тьюринг;  
c.
 
Чарльз Бэббидж; 
d.
 
Джон фон Нейман; 
e.
 
Ада Лавлейс.  
2.
 
Жедел жадының адрестелуі – ол: 
a.
 
жадының құрылымдық бірліктерінің дискреттілігі 
b.
 
жедел жадының энергиялық тәуелділігі; 
c.
 
жадының әр бірлігіне ерікті қатынасу мүмкіндігі; 
d.
 
жедел жадының әр ұяшығының нөмірленуі 
e.
 
жедел жадының энергиялық тәуелді еместігі 
3.
 
Компьютерді программамен басқару принципі: 
a.
 
компьютерде деректердің екілік кодталуы 
b.
 
компьютерді  басқаруда  адамның  ақпараттық  іс  әрекетін 
модельдеу; 
c.
 
сыртқы  аралусыз  тұтастай  командалар  сериясының 
орындалу мүмкіндігі; 
d.
 
аппаратық  құрылғылардың  жұмысын  синхрондау  үшін 
операциялық жүйені қолдану мүмкіндігі; 
e.
 
компьютерде  командаларды  іске  асыру  үшін  пікірлерді 
санауға формулаларды қолдану. 
4.
 
Процессордың құрамына кіретін құрылғыларды атаңыз: 
a.
 
жедел сақтау құрылғысы, принтер; 
b.
 
кэш-жады, бейне жады; 
c.
 
сканер, ТСҚ; 
d.
 
дисплелік процессор, бейнеадаптер; 
e.
 
арифметикалы-логикалық құрылғысы, басқару құрылғысы. 
5.
 
ЭЕМ құруда Фон Нейманның негізі принциптері: 
a.
 
ЭЕМ-ң  логикасы  және  негізгі  компоненттерінің  бірмағналы 
жеткілікті айқындау принципі;  
b.
 
барлық  ақпаратты  екілік  жүйеде  кодттау  және  программаны 
сақтау принципі;  
c.
 
программалық басқару және жадының адрестеу принципі;  
d.
 
жоғарыдағы айтылғандардың барлығы;  
e.
 
дұрыс жауап жоқ, 
6.
 
Қазіргі  компьютерлердің  архитектурасының  айырықша 
ерекшелігі ол: 

 
170 
a.
 
ішкі жадының болуы; 
b.
 
процессордың болуы; 
c.
 
жұйелік шинаның болуы; 
d.
 
принтердің болуы; 
e.
 
дұрыс жауабы жоқ. 
7.
 
Машиналық сөз – ол:  
a.
 
компьютердің  жұмыс  бірлігінде  қолданатын  сыйымдылық 
бірлігі; 
b.
 
процессордың тек қана 32 бит тізбегін өңдеу мүмкіндігі; 
c.
 
процессордағы тәртібі анықталған белгілер тізбегі; 
d.
 
дұрыс жауап жоқ; 
e.
 
процессордың тұтастай өңдей алатын ең ұзын биттер тізбегі. 
8.
 
Есептеу  машиналарында  екілік  есептеу  жұйесін  қолдану  идеясын 
айтқан: 
a.
 
Ч. Бэббидж; 
b.
 
Б. Паскаль; 
c.
 
Г. Лейбниц; 
d.
 
Дж. Буль; 
e.
 
Дж. фон Нейман. 
9.
 
Жүйелік шинаның қызметі: 
a.
 
дербес  компьютердің  барлық  құрылғыларының  арасында 
ақпаратты алмастыру арнасы; 
b.
 
компьютерлер арасында байланысты бақару арнасы; 
c.
 
командалық амалдардың орындалуын басқарады; 
d.
 
жоғарыдағы айтылғандардың барлығы; 
e.
 
дұрыс жауап жоқ. 
10.
 
Қазіргі заманғы дербес компьютерлердің магистральды-модульдық 
принципі  оның  аппараттық  компоненттерінің  мынадай  логикалық 
ұйымдастыруын қарастырады: 
a.
 
әр құрылғы басқалармен тура байланысады; 
b.
 
әр құрылғы басқалармен тура байланысады, сонымен қатар бір 
орталық магистраль арқалы; 
c.
 
барлық  құрылғылар  өз  ара  деректер,  адрестік  және  басқару 
шиналарынан тұратын магистраль арқалы байланысады;  
d.
 
құрылғылар  өз  ара  анықталған  тұрақты  тізбекпен  (шеңбарлі) 
байланысады; 
e.
 
барлық құрылғылардың өз ара байланысы орталық процессорға 
қосылу арқалы іске асырылады. 
 
 

 
171 

жүктеу/скачать 4,79 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: