Miten tietokone toimii ja mitä sen sisällä on?

Tietokoneet ovat kehittyneet yksinkertaisista laitteista 2000-luvun peruskäyttöön vain muutamassa vuosikymmenessä. Mutta vaikka se on suhteellisen uusi tekniikka, useimmat ihmiset eivät tiedä kuinka yksinkertainen suorakaide – tarpeeksi pieni mahtumaan reppusi – pystyy kaikkeen monimutkaisesta matematiikasta videon, äänen toistamiseen ja kehittyneeseen juoksemiseen ohjelmisto.

Joten miten tietokone toimii ja mitä komponentteja tarvitset sellaisen tekemiseen?

Mikä on tietokone?

Tietokone on ohjelmoitava elektroninen laite, joka pystyy käsittelemään tietoa. Laitteista ja ohjelmistoista koostuvat tietokoneet toimivat kahdella tasolla: ne vastaanottavat tietoja syöttöreitin kautta, joko suorana tai digitaalisen tallennusyksikön kautta, ja lähettävät ulostulon.

Nykyaikaisia ​​tietokoneita ei pidä sekoittaa 1800-luvun tietokoneiden vanhentuneisiin työtehtäviin. Vaikka he molemmat suorittavat pitkiä ja ikäviä matemaattisia laskelmia ja tietojenkäsittelyä, toinen on henkilö ja toinen kone.

Miten tietokone toimii?

Tietokone prosessoi syötteen tuottaakseen halutun tuotoksen, mutta kuinka kone toimii paremmin kuin ihmisaivot?

Perinteiset tietokoneet eivät yritä matkia ihmisaivoja. Sen sijaan ne suorittavat komentoja peräkkäin, ja tiedot siirtyvät jatkuvasti syötteestä ja muistista laitteen prosessoriin. Neuromorfiset tietokoneet puolestaan ​​käsittelevät tietoja samanaikaisesti, mikä tekee niistä nopeampia, energiatehokkaita ja lähempänä ihmisaivojen rakennetta.

Kaiken kaikkiaan tietokone toimii neljässä vaiheessa:

1. Syöte: Syöte on dataa ennen käsittelyä. Se tulee hiirestä, näppäimistöstä, mikrofonista ja muista ulkoisista antureista.
2. Varastointi: Tallennus on tapa, jolla tietokone säilyttää syötetyt tiedot. Kiintolevyä käytetään pitkäaikaiseen ja massatallennukseen, kun taas välitöntä käsittelyä varten tarvittavat tiedot tallennetaan väliaikaisesti Random Access Memory (RAM) -muistiin.
3. Käsittely: Käsittelyssä syöte muutetaan tuotokseksi. Tietokoneen keskusyksikkö (CPU) on sen aivot. Se vastaa ohjeiden suorittamisesta ja matemaattisten operaatioiden suorittamisesta syöttödatalle.
4. Lähtö: Tulos on tietojenkäsittelyn lopputulos. Se voi olla mitä tahansa kuvia, videoita tai äänisisältöä, jopa sanoja, jotka kirjoitat näppäimistöllä. Voit vastaanottaa tulosteen myös tulostimen tai projektorin kautta suoraan laitteesi kautta.

Tietokoneen laitteistokomponentit

Mitä yksinkertaisempi tehtävä tietokoneen on suoritettava, sitä helpompi se on rakentaa. Siksi vanhoja tietokoneita ovat yksinkertaisia ​​verrattuna nykyaikaisiin kollegoihinsa, ja niiden ominaisuudet ovat rajalliset.

Laitteistokomponentit ovat kaikkea, mitä voit fyysisesti koskettaa ja nähdä tietokoneessa, mukaan lukien kaikki syöttö- ja tulostuslaitteet näppäimistöistä, mikrofoneista ja hiiristä näyttöihin ja kaiuttimiin.

Laitteisto on myös fyysisiä prosessointiosia, kuten tallennustila, suoritin, näytönohjain, äänikortti, RAM ja emolevy, joilla kaikilla on tärkeä rooli nykyaikaisissa tietokoneissa.

Emolevy

Emolevy on ensisijainen tietoliikennekeskus tietokoneen laitteistokomponenttien välillä. Se on pääpiiri, jossa kaiken on yhdistettävä fyysisesti – paitsi ne, jotka luottavat Bluetoothiin tai Wi-Fi-verkkoon. Ilman emolevyä on mahdotonta saada toimivaa nykyaikaista tietokonetta.

prosessori

Jos emolevy on viestintäkeskus, CPU on viestintäjohtaja. Se vastaanottaa ja tulkitsee syötteen ja ohjeet ja lähettää signaaleja muille komponenteille siitä, mitä halutun lähdön tiedoilla tehdään. Mitä enemmän ytimiä CPU: ssa on, sitä enemmän toimintoja se voi suorittaa samanaikaisesti.

RAM

RAM on CPU: n tärkein apulainen. Sen sijaan, että joutuisit kalastamaan tietoja huomattavan suuresta tallennusyksiköstä, RAM tallentaa käyttöjärjestelmän käyttämät tiedot, kaikki käynnissä olevat ohjelmistot ja saapuvat syötteet. Mitä suurempi RAM-muistin kapasiteetti, sitä raskaampaa ohjelmistoa se voi ajaa hidastamatta laitetta.

HDD/SSD

HDD tulee sanoista Hard Disk Drive. Se on osa, joka tallentaa pysyvästi mediasi ja sovelluksesi, mukaan lukien käyttöjärjestelmä. Niiden koko ja suorituskyky vaihtelevat muutamasta sadasta gigatavusta (GB) useisiin teratavuihin (TB).

Saatat myös kohdata SSD-levyjä, jotka ovat toisen tyyppisiä tallennuslaitteita. SSD-levyt ja kiintolevyt ovat hyödyllisiä erilaisiin asioihin, ja monet käyttäjät yhdistävät asemia suorituskyvyn maksimoimiseksi.

Grafiikkaprosessointiyksikkö

Graphics Processing Unit (GPU) on tarkoitettu tietokoneesi visuaalisen kuvan käsittelyyn. Tehokkaat grafiikkasuorittimet ovat välttämättömiä korkealaatuisten kuvien ja grafiikan toistossa tai videopelien pelaamisessa. Grafiikkakäsittely voi olla joko omia komponenttejaan tai integroituna suorittimeen.

Äänikortti

Äänikortit ovat vastuussa kuulotietojen käsittelystä ja lähettämisestä kaiuttimillesi. Vastaavasti äänikortti voi olla joko erillinen osa tai integroitu CPU: n kanssa.

Tietokoneen ohjelmistokomponentit

Nykyaikaiset tietokoneet käyttävät yhdistelmää laitteisto- ja ohjelmistokomponentteja, jotka toimivat yhdessä monimutkaisten tulojen ja tulosten käsittelemiseksi.

Ohjelmisto on valmiiksi kirjoitettu ohjekokoelma, joka kertoo tietokoneellesi, mitä tehdä. Se on digitaalinen ohjelma, ei fyysinen komponentti, joka näkyy avattaessa tietokoneen tai kannettavan tietokoneen kansi.

Ja kuten tietokonelaitteistosi, erityyppisillä ohjelmistoilla on erilaisia ​​rooleja tietokoneesi toiminnassa.

Laiteohjelmisto

Laiteohjelmisto on paikka, jossa laitteiston ja ohjelmiston välinen raja hämärtyy. Se on ohjelmisto, joka on fyysisesti kaiverrettu osaksi laitteistoa.

Laiteohjelmisto on ensimmäinen asia, joka käynnistyy tietokoneellesi, kun käynnistät sen, yksinkertainen ohjelma, joka ohjaa tietokoneesi käynnistämään käyttöjärjestelmän. Ilman sitä tietokoneesi ei käynnistä käyttöjärjestelmääsi tai muita osia ja jäät kiinni laitteistoon, jonka kanssa et voi kommunikoida.

Käyttöjärjestelmä (OS)

Käyttöjärjestelmä on ohjelmisto, joka hallitsee tietokoneesi laitteisto- ja ohjelmistoresursseja. Samoin ilman käyttöjärjestelmää et voi kommunikoida tietokoneesi kanssa edes syöttölaitteita käyttämällä.

Tietokoneiden tulevaisuus

Sekvenssikäsittelymallia noudattavat tietokoneet tulevat vain halvemmiksi, pienempiksi, nopeammiksi ja tehokkaammiksi. Perinteinen tietokonesuunnittelu ja -arkkitehtuuri ovat kuitenkin saavuttamassa rajansa. Sen sijaan voit odottaa nousua modernissa laskenta-arkkitehtuurissa, joka ei ole ensinnäkin riippuvainen teknologiasta Suunniteltu yli 50 vuotta sitten neuromorfisten tietokoneiden mahdollisuuksista helpommin käytettäviksi Quantumiksi tietokoneita.

Nanotietokoneet: voivatko tietokoneet todella olla mikroskooppisia?

Tietokoneet pienenevät, mutta tulevatko ne koskaan olemaan niin pieniä, että niitä ei näe paljaalla silmällä?

Lue Seuraava

Kirjailijasta