Kā darbojas dators un kas ir tā iekšpusē?

Datori no vienkāršām ierīcēm ir kļuvuši par 21. gadsimta pamatelementiem tikai dažu desmitgažu laikā. Bet, neskatoties uz to, ka tehnoloģija ir salīdzinoši jauna, lielākajai daļai cilvēku nav ne jausmas, cik vienkāršs taisnstūris ir pietiekami mazs, lai ietilptu. jūsu mugursoma — tā spēj veikt visu, sākot no sarežģītas matemātikas līdz video, audio atskaņošanai un sarežģītai skriešanai programmatūra.

Tātad, kā darbojas dators un kādi komponenti ir nepieciešami, lai to izveidotu?

Kas ir dators?

Dators ir programmējama elektroniska ierīce, kas spēj apstrādāt informāciju. Datori, kas sastāv no aparatūras un programmatūras, darbojas divos līmeņos: tie saņem datus pa ievades ceļu vai nu tiešraidē, vai caur digitālo atmiņas vienību, un izsūta izvadi.

Mūsdienu datorus nevajadzētu jaukt ar novecojušo datoru darbu 19. gadsimtā. Kamēr viņi abi veic ilgus un nogurdinošus matemātiskos aprēķinus un informācijas apstrādi, viens ir cilvēks, bet otrs ir mašīna.

Kā darbojas dators?

Dators apstrādā ievadi, lai iegūtu vēlamo rezultātu, bet kā mašīna pārspēj cilvēka smadzenes?

Parastie datori nemēģina atdarināt cilvēka smadzenes. Tā vietā tie izpilda komandas secīgi, un dati pastāvīgi tiek pārvietoti no ievades un atmiņas uz ierīces procesoru. Savukārt neiromorfie datori vienlaikus apstrādā datus, padarot tos ātrākus, energoefektīvākus un tuvākus cilvēka smadzeņu struktūrai.

Kopumā dators darbojas četros posmos:

1. Ievade: Ievade ir dati pirms apstrādes. Tas nāk no peles, tastatūras, mikrofona un citiem ārējiem sensoriem.
2. Uzglabāšana: Uzglabāšana ir veids, kā dators saglabā ievades datus. Cietais disks tiek izmantots ilgstošai un lielapjoma datu glabāšanai, savukārt datu kopa tūlītējai apstrādei tiek īslaicīgi saglabāta brīvpiekļuves atmiņā (RAM).
3. Apstrāde: Apstrāde ir vieta, kur ievade tiek pārveidota par izvadi. Datora centrālais procesors (CPU) ir tā smadzenes. Tas ir atbildīgs par instrukciju izpildi un matemātisku darbību veikšanu ar ievades datiem.
4. Izvade: Izvade ir datu apstrādes gala rezultāts. Tas var būt jebkas no attēliem, video vai audio satura, pat vārdi, kurus rakstāt, izmantojot tastatūru. Varat arī saņemt izvadi, izmantojot printeri vai projektoru, nevis tieši caur ierīci.

Datora aparatūras komponenti

Jo vienkāršāks uzdevums datoram ir jāveic, jo vieglāk to izveidot. Tāpēc vecāki datori ir vienkāršoti, salīdzinot ar to mūsdienu kolēģiem, ar ierobežotām iespējām.

Aparatūras komponenti ir viss, ko varat fiziski pieskarties un redzēt datorā, tostarp visas ievades un izvades ierīces no tastatūrām, mikrofoniem un pelēm līdz ekrāniem un skaļruņiem.

Aparatūra ir arī fiziskās apstrādes daļas, piemēram, krātuve, centrālais procesors, grafiskā karte, skaņas karte, operatīvā atmiņa un mātesplate, kurām visām ir svarīga loma mūsdienu datoros.

Mātesplate

Mātesplate ir galvenais saziņas centrs starp datora aparatūras komponentiem. Tā ir galvenā ķēde, kurā visam ir fiziski jāsavieno, izņemot tos, kas paļaujas uz Bluetooth vai Wi-Fi. Bez mātesplates nav iespējams izveidot funkcionējošu modernu datoru.

Procesors

Ja mātesplate ir sakaru centrmezgls, tad CPU ir sakaru direktors. Tas saņem un interpretē ievadi un instrukcijas un izsūta signālus citiem komponentiem par to, ko tieši darīt ar datiem vēlamajai izvadei. Jo vairāk CPU ir kodolu, jo vairāk darbību tas var veikt vienlaikus.

RAM

RAM ir CPU galvenais palīgs. Tā vietā, lai meklētu datus ievērojami lielā glabāšanas vienībā, RAM saglabā operētājsistēmas izmantotos datus, jebkuru darbojošos programmatūru un ienākošos ievades datus. Jo lielāka ir operatīvās atmiņas ietilpība, jo smagāka programmatūra tā var darboties, nepalēninot ierīces darbību.

HDD/SSD

HDD apzīmē Hard Disk Drive. Tas ir komponents, kas pastāvīgi saglabā jūsu multividi un lietotnes, tostarp operētājsistēmu (OS). To izmērs un veiktspēja atšķiras no dažiem simtiem gigabaitiem (GB) līdz vairākiem terabaitiem (TB).

Varat arī saskarties ar cietvielu diskdziņiem (SSD), kas ir cita veida uzglabāšanas aparatūra. SSD un HDD ir noderīgi dažādām lietām, un daudzi lietotāji apvieno diskus, lai palielinātu veiktspēju.

Grafikas apstrādes vienība

Grafikas apstrādes vienība (GPU) ir paredzēta vizuālo attēlu apstrādei jūsu datorā. Jaudīgi GPU ir nepieciešami augstas kvalitātes attēlu un grafikas renderēšanai vai videospēļu spēlēšanai. Grafikas apstrāde var būt atsevišķi komponenti vai integrēta ar centrālo procesoru.

Skaņas karte

Skaņas kartes ir atbildīgi par dzirdes datu apstrādi un nosūtīšanu jūsu skaļruņiem. Tāpat skaņas karte var būt atsevišķa daļa vai integrēta ar centrālo procesoru.

Datora programmatūras komponenti

Mūsdienu datori izmanto aparatūras un programmatūras komponentu kombināciju, kas darbojas kopā, lai apstrādātu sarežģītas ievades un izvades.

Programmatūra ir iepriekš uzrakstīta instrukciju kolekcija, kas norāda datoram, kā rīkoties. Tā ir digitāla programma, nevis fiziska sastāvdaļa, ko var redzēt, atverot datora vai klēpjdatora vāciņu.

Un, tāpat kā jūsu datora aparatūra, dažāda veida programmatūra pilda dažādas lomas jūsu datora darbībā.

Programmaparatūra

Programmaparatūra ir vieta, kur robeža starp aparatūru un programmatūru kļūst neskaidra. Tā ir programmatūra, kas ir fiziski iegravēta aparatūras daļā.

Programmaparatūra ir pirmā lieta, kas tiek palaista datoru, kad to ieslēdzat, vienkārša programma, kas dod norādījumus datoram palaist OS. Bez tā dators nepalaiž operētājsistēmu vai citus komponentus, un jūs būsiet iestrēdzis ar aparatūru, ar kuru nevarat sazināties.

Operētājsistēma (OS)

Operētājsistēma ir programmatūras daļa, kas pārvalda jūsu datora aparatūras un programmatūras resursus. Tāpat bez OS jūs nevarat sazināties ar datoru, pat izmantojot ievades ierīces.

Datoru nākotne

Datori, kas izmanto secīgās apstrādes modeli, kļūs tikai lētāki, mazāki, ātrāki un efektīvāki. Tomēr parastais datoru dizains un arhitektūra sasniedz savu robežu. Tā vietā jūs varat sagaidīt modernās skaitļošanas arhitektūras pieaugumu, kas vispirms nav atkarīga no tehnoloģijām izstrādāts pirms vairāk nekā 50 gadiem, sākot no neiromorfiskiem datoriem līdz pieejamākam Quantum datori.

Nanoskaitļošana: vai datori tiešām var būt mikroskopiski?

Datori kļūst mazāki, bet vai tie kādreiz būs tik mazi, ka tos nevar redzēt ar neapbruņotu aci?

Lasiet Tālāk

Par autoru