Kaip veikia kompiuteris ir kas yra jo viduje?

Vos per kelis dešimtmečius kompiuteriai iš paprastų įrenginių tapo 21-ojo amžiaus pagrindu. Tačiau nepaisant to, kad tai gana nauja technologija, dauguma žmonių neįsivaizduoja, kaip paprastas stačiakampis – pakankamai mažas, kad tilptų. jūsų kuprinė – joje galima atlikti viską nuo sudėtingos matematikos iki vaizdo, garso ir sudėtingo bėgimo programinė įranga.

Taigi, kaip veikia kompiuteris ir kokių komponentų reikia norint jį sukurti?

Kas yra Kompiuteris?

Kompiuteris yra programuojamas elektroninis įrenginys, galintis apdoroti informaciją. Kompiuteriai, sudaryti iš aparatinės ir programinės įrangos, veikia dviem lygiais: jie gauna duomenis įvesties keliu, tiesiogiai arba per skaitmeninį saugojimo įrenginį, ir išsiunčia išvestį.

Šiuolaikiniai kompiuteriai neturėtų būti painiojami su pasenusiu kompiuterių darbu XIX amžiuje. Nors jie abu atlieka ilgus ir varginančius matematinius skaičiavimus ir informacijos apdorojimą, vienas yra žmogus, o kitas – mašina.

Kaip veikia kompiuteris?

Kompiuteris apdoroja įvestį, kad gautų norimą išvestį, bet kaip mašina pranoksta žmogaus smegenis?

Įprasti kompiuteriai nesistengia imituoti žmogaus smegenų. Vietoj to, jie paleidžia komandas nuosekliai, o duomenys nuolatos iš įvesties ir atminties pereina į įrenginio procesorių. Kita vertus, neuromorfiniai kompiuteriai tuo pačiu metu apdoroja duomenis, todėl jie yra greitesni, efektyvesni ir artimesni žmogaus smegenų struktūrai.

Apskritai kompiuteris veikia keturiais etapais:

1. Įvestis: Įvestis yra duomenys prieš apdorojimą. Jis gaunamas iš pelės, klaviatūros, mikrofono ir kitų išorinių jutiklių.
2. Saugykla: Saugykla yra tai, kaip kompiuteris išsaugo įvesties duomenis. Kietasis diskas naudojamas ilgalaikiam ir masiniam duomenų saugojimui, o duomenų rinkinys, skirtas nedelsiant apdoroti, laikinai saugomas laisvosios prieigos atmintyje (RAM).
3. Apdorojimas: Apdorojimas yra vieta, kur įvestis paverčiama išvestimi. Kompiuterio centrinis procesorius (CPU) yra jo smegenys. Ji yra atsakinga už instrukcijų vykdymą ir matematinių operacijų su įvesties duomenimis atlikimą.
4. Išvestis: Išvestis yra galutinis duomenų apdorojimo rezultatas. Tai gali būti bet koks vaizdas, vaizdo įrašas ar garso turinys, net žodžiai, kuriuos įvedate naudodami klaviatūrą. Taip pat galite gauti išvestį naudodami spausdintuvą arba projektorių, o ne tiesiogiai per savo įrenginį.

Kompiuterio aparatinės įrangos komponentai

Kuo paprastesnę užduotį turi atlikti kompiuteris, tuo lengviau ją sukurti. Štai kodėl senesni kompiuteriai yra supaprastinti, palyginti su šiuolaikiniais analogais, kurių galimybės yra ribotos.

Aparatūros komponentai yra viskas, ką galite fiziškai liesti ir matyti kompiuteryje, įskaitant visus įvesties ir išvesties įrenginius nuo klaviatūrų, mikrofonų ir pelių iki ekranų ir garsiakalbių.

Techninė įranga taip pat yra fizinio apdorojimo dalys, pvz., saugykla, procesorius, vaizdo plokštė, garso plokštė, RAM ir pagrindinė plokštė, kurios visos atlieka svarbų vaidmenį šiuolaikiniuose kompiuteriuose.

Pagrindinė plokštė

Pagrindinė plokštė yra pagrindinis ryšio tarp kompiuterio aparatinės įrangos komponentų centras. Tai pagrindinė grandinė, kurioje viskas turi fiziškai prisijungti, išskyrus tuos, kurie remiasi „Bluetooth“ arba „Wi-Fi“. Be pagrindinės plokštės neįmanoma turėti veikiančio modernaus kompiuterio.

CPU

Jei pagrindinė plokštė yra ryšių centras, tada CPU yra komunikacijos direktorius. Jis priima ir interpretuoja įvestį bei instrukcijas ir siunčia signalus kitiems komponentams, ką tiksliai daryti su norimos išvesties duomenimis. Kuo daugiau branduolių turi CPU, tuo daugiau operacijų jis gali atlikti vienu metu.

RAM

RAM yra pagrindinis procesoriaus asistentas. Vietoj to, kad tektų ieškoti duomenų labai dideliame saugojimo bloke, RAM saugo operacinės sistemos naudojamus duomenis, bet kokią veikiančią programinę įrangą ir gaunamą įvestį. Kuo didesnė RAM talpa, tuo didesnė programinė įranga gali veikti nesulėtinant įrenginio veikimo.

HDD/SSD

HDD reiškia Hard Disk Drive. Tai komponentas, kuriame nuolat saugoma medija ir programos, įskaitant operacinę sistemą (OS). Jų dydis ir našumas skiriasi nuo kelių šimtų gigabaitų (GB) iki kelių terabaitų (TB).

Taip pat galite susidurti su kietojo kūno diskais (SSD), kurie yra kito tipo saugojimo aparatinė įranga. SSD ir HDD yra naudingi įvairiems dalykams, ir daugelis vartotojų derina diskus, kad padidintų našumą.

Grafikos apdorojimo blokas

Grafikos apdorojimo blokas (GPU) skirtas vaizdiniams vaizdams jūsų kompiuteryje apdoroti. Galingi GPU yra būtini norint pateikti aukštos kokybės vaizdus ir grafiką arba žaisti vaizdo žaidimus. Grafikos apdorojimas gali būti atskiri komponentai arba integruoti į centrinį procesorių.

Garso plokštė

Garso plokštės yra atsakingi už klausos duomenų apdorojimą ir siuntimą į jūsų garsiakalbius. Panašiai garso plokštė gali būti atskira arba integruota su CPU.

Kompiuterio programinės įrangos komponentai

Šiuolaikiniai kompiuteriai naudoja aparatinės ir programinės įrangos komponentų derinį, kuris dirba kartu, kad apdorotų sudėtingus įvestis ir išvestis.

Programinė įranga yra iš anksto parašytas instrukcijų rinkinys, nurodantis jūsų kompiuteriui, ką daryti. Tai skaitmeninė programa, o ne fizinis komponentas, kurį galima pamatyti atidarius kompiuterio ar nešiojamojo kompiuterio dangtelį.

Ir, kaip ir jūsų kompiuterio aparatinė įranga, skirtingų tipų programinė įranga atlieka skirtingus vaidmenis jūsų kompiuteryje.

Firmware

Programinė įranga yra ta vieta, kur riba tarp aparatinės ir programinės įrangos tampa neryški. Tai programinė įranga, fiziškai išgraviruota į techninės įrangos dalį.

Firmware yra pirmasis dalykas, kuris paleidžiamas jūsų kompiuteryje, kai jį įjungiate, paprasta programa, kuri nurodo kompiuteriui paleisti OS. Be jo jūsų kompiuteris nepaleis operacinės sistemos ar kitų komponentų, o jūs įstrigsite aparatinėje įrangoje, su kuria negalėsite susisiekti.

Operacinė sistema (OS)

Operacinė sistema yra programinės įrangos dalis, valdanti jūsų kompiuterio aparatinę ir programinės įrangos išteklius. Panašiai, be OS, negalite susisiekti su kompiuteriu net naudodami įvesties įrenginius.

Kompiuterių ateitis

Kompiuteriai, naudojantys nuoseklaus apdorojimo modelį, taps tik pigesni, mažesni, greitesni ir efektyvesni. Tačiau įprastinis kompiuterių dizainas ir architektūra pasiekia savo ribą. Vietoj to galite tikėtis modernios skaičiavimo architektūros, kuri pirmiausia nepriklauso nuo technologijų, augimo sukurta daugiau nei prieš 50 metų, pradedant neuromorfinių kompiuterių perspektyva ir baigiant labiau prieinamu kvantu kompiuteriai.

Nanokompiuteriai: ar kompiuteriai tikrai gali būti mikroskopiniai?

Kompiuteriai mažėja, bet ar jie kada nors bus tokie maži, kad būtų nematomi plika akimi?

Skaitykite toliau

Apie autorių