ЭЕМ регистрлары

ЭЕМ-нің негізгі бөліктері

ЭЕМ – информация өңдеуге арналған әмбебеп машина. Сондықтан, егер біз қандай да болмасын жағдай жөнінде бірдеңе білгіміз келсе (информация алғымыз келсе), онда осы жағдайды ЭЕМ-де модельдеуге тырысамыз да, қажетті информацияны нақтылы жағдайды талдау арқылы емес, информациялық модельді талдау арқылы аламыз.
Кез-келген ЭЕМ-құрамына процессор ,зерде,информацияны енгізу және шығару құрылғылары кіреді.
Процессор тікелей информацияны өңдеумен айналысады – бұл, былайша айтқанда, ЭЕМ-нің «миы». Процессордың негізгі сипаттамалары - әрекет тездік (бір секундта орындалатын амалдар саны) және разрядтылық. Разрядтылық бір амал орындалғанда процессордың өңдейтін информация көлемін сипаттайды: 8-рарядты процессор бір амал орындағанда 8 бит (байт) информация өңдейді.
ЭЕМ-нің оперативті зердесінде (ОЗҚ) өңделетін информация, оның өңдеу программасы, аралық мәндер және жұмыс нәтижелері екілік түрде сақталады. Оперативті зердеден басқа ЭЕМ-де тұрақты зерде (ТЗҚ) болуы мүмкін, оның ішіндегісі оны жасайтын зауытта орналастырылады да, одан кейін өзгертілмейді. Зерденің негізгі сипаттамасы- оның көлемі (есте сакталатын информацияның мөлшері).
Енгізу және шығару құрылғылары ЭЕМ зердесіне информация енгізуді және оны сыртқы шығаруды, яғни сыртқы дүниемен информация алмасуды қамтамасыз етеді. Мектеп ЭЕМ-дері үшін мұндай құрылғылардын ең маңыздысы- монитор немесе экран. Экрандағы бейне және желе нүктелерден құралады. Бұл нүктелердің саны неғұрлым көп болса, экрандағы бейненін сапасы соғұрлым жоғары болады. Бейнені есте сақтау үшін арнайы зерде-бейне зердесі қолданылады.

2.2 Іштей орналастырылған ЭЕМ-дер

ЭЕМ әртүрлі өнеркәсіптік, ғылыми, әскери, тұрмыстық құралдарға іштей орналастырылып, осы құралдарды автоматты басқаруды іске асыруы мүмкін. Мысалы, жеңіл автомобильдің от алу жүйесіне іштей орналастырылған ЭЕМ двигательдін айналу санына, суытатын сұйықтын температурасына, “газ”педальінің жағдайына және бірқатар басқа параметірлерге байланысты двигатель целиндріндегі жанармай қоспасы тұтаудың ең тиімді уақытын тұрақты түрде анықтап отырады. Бұл ЭЕМ үшін информацианы енгізу құрылғысы болып табылатындар- двигтельдің айналу санын анықтағыш, температура өлшегіш және басқалар,ал шығарылатын информация от алуды басқаратын блокқа келіп түседі. ЭЕМ зердесінде от алудың тиімді уақытын таңдаудағы процессор жұмысының программасы, датчиктерден алынған ағымдағы информация, сонымен қатар процессордың программамен жұмыс істеу аралық нәтижелері сақталады
2.3 Дербес ЭЕМ-дер

Дербес ЭЕМ адаммен диалог жасап жұмыс істеуге арналған. Мұндай ЭЕМ-нің енгізу және шығару құрылғылары адам мен ЭЕМ-нің арасындағы информация алмасудың ыңғайлы түрін қамтамасыз етеді. Ондай құрылғылар - клавиатура;тышқан ;монитор (немесе экран):басу құрылғысы (немесе принтер);сыртқы зерде.
Клавиатура информацияны адамнан ЭЕМ-ге беруге арналған және ол кадімгі басу машинкасының клавиатурасына ұқсайды.
Тышқан да информацияны адамнан ЭЕМ-ге беруге арналған.Тышқан – кішкене қорапша, оны адам үстел үстінде қозғалта алады және ол осындай қозғалыс кезінде ЭЕМ-ге сигналдар жібереді. Осындай құрылғыны пайдаланып, мысалы, ЭЕМ-ге суреттерді енгізуге болады – сол үшін суретті үстелге қойып, оны «тышқанмен » айналып шығу жеткілікті.
Монитор информацияны (текстер мен бейнелерді) ЭЕМ-нен адамға беруге арналған. Басқаша айтқанда, монитор – кәдімгі телевизор, тек ондағы бейнені ЭЕМ салады.
Бас құрылғысы информацияның ЭЕМ-нен адамға қағазға басылған текстер мен бейнелер түрінде беруге арналған.
Магниттік дискілердегі сыртқы зерде информацияның үлкен көлемін сақтауға және қайта шығаруға арналған. Сыртқы зерде, сонымен қатар, информацияны ЭЕМ өшіп тұрған кездері сақтауға мүмкіндік береді. Магниттік дискілердегі сыртқы зерде кәдімгі магнитофондағы сияқты принциптерге негізделген, тек айырмашылығы таспалы касетаның орнына информация тасымалдаушы ретінде магниттік дискілер – магниттік затпен қапталған дөңгелек пластикалар қолданылады. Магниттік дискілердегі сыртқы зерде информацияны ЭЕМ-нен бөлек сақтауға және информацяны бір ЭЕМ-нен екіншісіне тасымалдауға мүмкіндік береді.
Егер дербес ЭЕМ-ді модем арқылы кәдімгі телефон желісіне қосса, онда ол басқа ЭЕМ-дермен информация алмаса алады. Информацияны телефон арқылы бергенде модем электр импульстарының тізбегін әр түрлі томдағы дыбыс сигналдарының тізбегіне айналдырады. Қабылдау кезінде модем кері түрлендіру жасайды.
Бұлар қоса, ЭЕМ-нің құрамында әр түрлі датчиктерден информация алуға арналған және әр түлі манипуляцияларды, робаттарды және басқа орындаушы құрылғыларды басқаруға арналған сигналдарды шығаратын енгізу және шығару құрылғылары болуы мүмкін. Осындай құрылғының мысалы ретінде график салғышты алуға болады, ол ЭЕМ командалары бойынша бейнені қағаз бетіне тушьпен немесе, пластмасса бетіне бояумен салады.

2.4 Мектеп ЭЕМ-інің жұмысы кезіндегі информация ағымдары

Жеке мектеп ЭЕМ-дерімен қоса, оқу есептеуіш техникасының комплекстері де шығарылады. Комплектіде бір оқытушы ЭЕМ-і және онымен қосылған бірнеше оқушылар ЭЕМ-дері болады.
Клавиатура басылған клавиштер туралыинформацияны жүйелік блокқа береді.
Монитордың экранында жүйелік блоктан келген информация бойынша бейне жасалады.
Принтер (басу құрылғысы) жүйелік блоктан берілетін информацияны қағазға басып шығарады. Жүйелік блокқа принтерден оның күйі туралы информация келіп түседі: желіге қосылған ба, қағаз салынған ба және т.б.
Дискжетек (сыртқы есте сақтау құрылғысы немесе сыртқы зерде) информацияны иілгіш магниттік дискіге – дикетке жазу үшін және де онда жазылған информацияны оқу үшін қолданылады.
ЭЕМнің негізгі құрылғылары – процессор мен зерде – жүйелік блоктың құрамында болады. Ол информацияны сақтайды және өңдейді. Мектеп ЭЕМ-інде ол клавиятурамен бір корпуста, клавиштердің астында орналасқан. Жүйелік блокта бос ажыратқыштар бар, олар басқа құрылғыларды, мысалы: «тышқан» немесе модемді іске қосуға мүмкіндік береді.

2.5 ЭЕМ-де информацияны өңдеу

Кез-келген ЭЕМ өте қарапайым командалардың аз мөлшерін орындай алады, мысалы: нөлді бірге алмастыру, бір байтқа сегіз нөлді жазу,екі санды қосу немесе азайту. ЭЕМ қуаттылығының құпиясы оның осындай командаларының ұзын тізбегін тез орындайтындығында және информацияның үлкен көлемін өңдеу мүмкіндігінде.
ЭЕМ информацяның қандай үлесіне, қандай әрекеттерді және қандай ретпен орындауының сипатталуы ЭЕМ-ге арналған программа деп аталады. Бейнелеп айтқанда, программасыз ЭЕМ информацияны өңдеуге ешқандай қабілеті жоқ, тек темір үйіндісі ғана, ол қасиетсіз магнитофон сияқты, одан келер пайда жоқ. Сондықтан программа құру – программалау – ЭЕМ-ді кез-келген түрде қолданудың негізін құрайды.
Белгілі бір ЭЕМ-ді пайдалану ортасы оның құрылымымен емес, оған арнап жасалған программалар жиынтығымен анықталады. Бір ЭЕМ-нің өзі ракетаны басқару жүйесінде де, медициналық аспапта да қолданылуы мүмкін; күні бойы еңбекақыны есептейтін ЭЕМ-мен кешке қарай шахмат ойнауға болады және т.с.с. ЭЕМ-ді бір жұмыстан басқа жұмысқа ауыстырып қосу үшін оның зердесіндегі программаны алмастыру жеткілікті.

ІІІ Тәжірбиелік бөлім
3.1 ЭЕМ – есептеуіш машина

Есептеулер информациямен жүргізілетін ежелгі жұмыстардың бірі. Диқандар, құрылысшылар, теңізде жүзушілер, саудагерлердің барлығына да қандай да болмасын, мысалы, алаңның ауданын табуға, құрылыс блоктарының өлшемдерін анықтауға,теңіз кемелерінің тұрған орнын анықтауға және т.б. есептеулер жүргізуге тура келеді. Ғылыми техниканың дамуына, машиналар мен құрылыстың күрделенуіне қарай есептеу жұмыстарына мұқтаждық арта түседі, есептеулер көлемі одан әрі ұлғая береді. Мысал ретінде ракетаны қажетті орбитаға шығарудың есептеулері бірнеше миллион арифметикалық амалдар орындауды қажет ететінін айтсақ та жеткілікті.
Есептеулерді автоматтандыру мұқтаждығы ЭЕМ-нің – электронды есептеу машиналарының - пайда болуына ең басты себеп болды.
Жиі қолданылып жүрген компьютер деген атаудың өзі де ағылшынның compute - санау, есептеу деген сөзінен шыққан. Есептеулер, ғылыми-техникалық есептемелер – ЭЕМ-нің алғаш рет қолданылған салалары болатын, тек кейінірек ЭЕМ информацияны өңдейтін әмбебап машина ретінде қолданыла бастады.
ЭЕМ-нің есептеу мүмкіндігі көптеген есептерді шығару үшін пайдаланылады: еңбек ақысын және автомобильдің беріктігін есептеуде, ұшақты немесе ракетаны басқаруда, екілікті жазулардың құпиясын ашуда және қыш құмыраларды даярлау кезінде қыш шеберлері не жөнінде әңгіме еткенінің сырын ашуда ЭЕМ-дер пайдаланылды. ЭЕМ-ніңесептеу мүмкіндіктерін пайдалану принциптік тұрғыдан жаңа құралдар мен құрылғылар жасауға мүмкіндік береді, ЭЕМ-сіз оларды жасау мүмкін болмайтын.


3.2 Жуықтап есептеулер

Матеметикадыағы үйреншікті есептеулермен салыстырғанда ЭЕМ-дегі есептеулердің өзіндік ерекшеліктері бар. Мысалы, f(x)=0 теңдеуінің түбірін табу есебін қарастырайық. Алайда көпшілік жағдайларда есептің жауабы формулулурмен есептеле бермейді. Мысалы, cos(x)=x (яғни – f(x)=cos(x)-x функциясының түбірі үшін) теңдеудің түбірі үшін алдыңғыдай қарапайым формула жоқ. Мұндай жағдайда, дәл формулалар қорытып шығармай-ақ, түбірді, мысалы,0,001-ге дейінгі дәлдікпен, жуықтап есептеуге болады. әр түрлі математикалық шамаларды жуықтап есептеудің осындай бірнеше әдістерін, соның ішінде түбірді есептеу әдістерінің біреуін қарастырамыз.
Дәл формулалар жоқ, әрі оларды қорытып шығармастан түбірді есептейтіндігіміз тағы да еске саламыз. Алған жауабымыз дәл емес , жуық болады, бірақ біз бір әдісті әр түрлі теңдеулерді (оның ішінде, математикада әлі дәл шешу әдісі белгісіз теңдеулерді де) шешу үшін қолданамыз.

3.3 Функция түбірін кесіндіні қақ бөлу әдісімен есептеу

f – үзіліссіз функция және f(a)*f(b)≤0 болсын дерлік. Сонда f функциясының [a,b] кесіндісінде міндетті түрде түбірі болады. c=(a+b)/2 кесіндінің ортасын түбірдің жуық мәні ретінде аламыз. Нақты түбірдің с-дан айырмашылығы кесіндінің жартысынан артпайды, яғни (b-a)/2-ден артық емес. Егер мұндай дәлдік бізді қанағаттандырмайтын болса, онда [a,b] кесіндісінен оның бір жартысына ауысуға болады: [a,c]-ға немесе [c,b]-ға, яғни:
егер f(a)*f(c)≤0, онда түбірі [a,c] кесіндісінде;
егер f(c)*f(b) ≤0, онда түбір [c,b] кесіндісінде;
жаңа кесіндінің ұзындығы ескі кесіндінің ұзындығынан екі есе кем болғандықтан, түбірдің жуық мәніретінде жаңа кесіндінің ортасын алсақ, түбір (б-а)/4 дәлдікпен аламыз. Егер бұл дәлдік бізді қанағаттандырмайтын болса, онда жаңа кесіндіні тағыда қақ бөлеміз және т.с.с.
сонымен, біз кесіндіні қақ бөліп, оның бір жартысынан ауыса берсек, алынған жаңа кесінділердің ұзындықтары біртіндеп кеми береді, ал түбір ретінде соңғы кесіндінің ортасы алынады.

3.4 Трапециялар әдісімен интегралды жуықтап есептеу

Функцияның кесіндідегі интегралын жуықтап есептеу үшін [a,b] кесіндісін өзара тең n бөлікке бөлеміз де графигін тізбектен тұратын сынық сызықпен айырбастаймыз.сщнда іздеген ауданымызды сынықтың астындағы аудан түрінде жуықтап есептеуге болады, яғни осыдан алынған кішкентай трапециялардың қосындысы ретінде:

S ≈ S1+S2+S3+…+Sn
Мұндағы бір трапецияның ауданы, мысалы S7–ні f(x7) және f(x8) таңбаларының жарым қосындысын h=(b-a):n биіктігіне көбейтіп есептеуге болады.

3.5 Монте-Карло әдісі

Ауданды жуықтап есептеудің Монте-Карло әдісі деп аталатын тағы бір қызғылықты әдісін қарастырамыз. Қабырғалары жазықтықтың координаттар осьтеріне паралель стандарт квадраттың ішінде орналасқан қандай да бір фигура болсын делік. Квадраттың кез-келген нүктесі фигураның ішінде жататындығын немесе жатпайтындығын тез айқындай аламыз. Сонда ауданы былайша есептеуге болады: квадратқа тегіс бір қабат құм себеміз. Фигура ішіне түсетін құм тастарының саны фигура ауданына пропорцоинал болатыны түсінікті, яғни аудан үлкен болса – құм тастар көбірек: кішірек ауданға - құм тастар азырақ себіледі. Ол үшін кездейсоқ сандар деп аталатындар пайдаланады. Алгоритмдік тілде rnd(a) деп аталатын арнайы стандартты функция бар, оның мәні 0-ден а-ға дейінгі кез-келген кездейсоқ сан. Бұл функция әдетте кездейсоқ сандар датчигі деп аталады.....