Как работи компютърът и какво има вътре?

Само за няколко десетилетия компютрите се превърнаха от прости устройства до основни продукти на 21-ви век. Но въпреки че е сравнително нова технология, повечето хора нямат представа как е прост правоъгълник - достатъчно малък, за да се побере вашата раница - е способна на всичко - от сложна математика до възпроизвеждане на видео, аудио и сложни работи софтуер.

И така, как работи компютърът и какви компоненти са ви необходими, за да го направите?

Какво е компютър?

Компютърът е програмируемо електронно устройство, способно да обработва информация. Съставени от хардуер и софтуер, компютрите работят на две нива: те получават данни чрез входен маршрут, на живо или чрез цифрово устройство за съхранение, и изпращат изход.

Съвременните компютри не трябва да се смесват с остарялата професия на компютрите през 19-ти век. Докато и двамата извършват дълги и досадни математически изчисления и обработка на информация, единият е човек, а другият е машина.

Как работи компютърът?

Компютърът обработва входа, за да произведе желания резултат, но как машината превъзхожда човешкия мозък?

Конвенционалните компютри не се опитват да имитират човешкия мозък. Вместо това те изпълняват команди последователно, като данните постоянно се движат от вход и памет към процесора на устройството. Невроморфните компютри, от друга страна, обработват данни по едно и също време, което ги прави по-бързи, енергийно ефективни и по-близки до структурата на човешкия мозък.

Като цяло компютърът работи в четири стъпки:

1. Вход: Входът е данните преди обработката. Той идва от мишката, клавиатурата, микрофона и други външни сензори.
2. Съхранение: Съхранението е начинът, по който компютърът запазва входните данни. Твърдият диск се използва за дългосрочно и масово съхранение на данни, докато наборът от данни за незабавна обработка се съхранява временно в паметта с произволен достъп (RAM).
3. Обработка: Обработката е мястото, където входът се трансформира в изход. Централният процесор (CPU) на компютъра е неговият мозък. Той отговаря за изпълнението на инструкциите и извършването на математически операции върху входните данни.
4. Изход: Резултатът е крайният резултат от обработката на данни. Това може да бъде всичко от изображения, видео или аудио съдържание, дори думите, които въвеждате с клавиатура. Можете също да получавате изхода чрез принтер или проектор, вместо директно през вашето устройство.

Хардуерните компоненти на компютъра

Колкото по-проста е задачата, която трябва да изпълни един компютър, толкова по-лесно е да се изгради. Ето защо по-стари компютри са опростени в сравнение със съвременните си колеги, с ограничени възможности.

Хардуерните компоненти са всичко, което физически можете да докоснете и видите в компютъра, включително всички входни и изходни устройства от клавиатури, микрофони и мишки до екрани и високоговорители.

Хардуерът е също физическите части за обработка като съхранение, процесор, графична карта, звукова карта, RAM и дънна платка, всички от които играят важна роля в съвременните компютри.

дънна платка

Дънната платка е основният комуникационен център между хардуерните компоненти на компютъра. Това е основната верига, където всичко трябва да се свърже физически - с изключение на тези, които разчитат на Bluetooth или Wi-Fi. Без дънна платка е невъзможно да имате работещ модерен компютър.

процесор

Ако дънната платка е комуникационният център, то централният процесор е комуникационният директор. Той получава и интерпретира входа и инструкциите и изпраща сигнали до други компоненти какво точно да прави с данните за желания изход. Колкото повече ядра има един процесор, толкова повече операции може да извърши едновременно.

RAM

RAM е основният помощник на процесора. Вместо да се налага да търси данни в значително голямо устройство за съхранение, RAM съхранява данните, използвани от операционната система, всеки работещ софтуер и входящия вход. Колкото по-голям е капацитетът на RAM, толкова по-тежък софтуер може да работи, без да забавя устройството.

HDD/SSD

HDD означава твърд диск. Това е компонентът, който постоянно съхранява вашите медии и приложения, включително операционната система (ОС). Те се различават по размер и производителност от няколкостотин гигабайта (GB) до няколко терабайта (TB).

Може да срещнете и твърди дискове (SSD), които са друг тип хардуер за съхранение. SSD и твърдите дискове са полезни за различни нещаи много потребители комбинират устройства, за да увеличат максимално производителността.

Графичен процесор

Графичният процесор (GPU) е предназначен за обработка на визуални изображения на вашия компютър. Мощните графични процесори са от съществено значение за изобразяването на висококачествени изображения и графики или за игра на видео игри. Графичната обработка може да бъде собствени компоненти или да бъде интегрирана с процесора.

Звукова карта

Звукови карти отговарят за обработката на слухови данни и изпращането им до вашите високоговорители. По същия начин звуковата карта може да бъде отделна част или интегрирана с процесора.

Софтуерните компоненти на компютъра

Съвременните компютри използват комбинация от хардуерни и софтуерни компоненти, които работят заедно за обработка на сложни входове и изходи.

Софтуерът е предварително написана колекция от инструкции, която казва на вашия компютър какво да прави. Това е цифрова програма, а не физически компонент, който може да се види при отваряне на капака на компютър или лаптоп.

И, подобно на хардуера на вашия компютър, различните типове софтуер изпълняват различни роли във функционирането на вашия компютър.

фърмуер

Фърмуерът е мястото, където границата между хардуер и софтуер става размита. Това е софтуер, който е физически гравиран в хардуер.

Фърмуерът е първото нещо, което стартира вашия компютър, когато го включите, проста програма, която инструктира компютъра ви да стартира операционната система. Без него компютърът ви няма да стартира вашата операционна система или други компоненти и вие ще останете с хардуер, с който не можете да общувате.

Операционна система (ОС)

Операционната система е част от софтуера, която управлява хардуерните и софтуерните ресурси на вашия компютър. По същия начин, без операционна система, не можете да общувате с компютъра си дори с помощта на вашите входни устройства.

Бъдещето на компютрите

Компютрите, които следват модела на последователната обработка, ще стават само по-евтини, по-малки, по-бързи и по-ефективни. Въпреки това, конвенционалният компютърен дизайн и архитектура достигат своя предел. Вместо това можете да очаквате нарастване на модерната изчислителна архитектура, която не разчита първо на технологиите проектиран преди повече от 50 години, от перспективата за невроморфни компютри до по-достъпни Quantum компютри.

Нанокомпютрите: Могат ли компютрите наистина да бъдат микроскопични?

Компютрите стават все по-малки, но дали някога ще бъдат толкова малки, че да са невидими с просто око?

Прочетете Следващото

За автора