Kuidas arvuti töötab ja mis on selle sees?

Arvutid on vaid mõne aastakümnega muutunud lihtsatest seadmetest 21. sajandi põhitarvikuks. Kuid vaatamata sellele, et tehnoloogia on suhteliselt uus, pole enamikul inimestel aimugi, kuidas lihtne ristkülik – piisavalt väike, et see ära mahuks. teie seljakott – on võimeline kõike alates keerulisest matemaatikast kuni video, heli esitamise ja keeruka jooksmiseni tarkvara.

Niisiis, kuidas arvuti töötab ja milliseid komponente selle tegemiseks vaja on?

Mis on arvuti?

Arvuti on programmeeritav elektrooniline seade, mis on võimeline töötlema teavet. Riist- ja tarkvarast koosnevad arvutid töötavad kahel tasandil: nad võtavad vastu andmeid sisendmarsruudi kaudu, kas otseülekande või digitaalse salvestusseadme kaudu, ja saadavad välja väljundi.

Kaasaegseid arvuteid ei tohiks segamini ajada 19. sajandi arvutite aegunud tööülesannetega. Kuigi mõlemad teevad pikki ja tüütuid matemaatilisi arvutusi ja infotöötlust, on üks inimene ja teine ​​masin.

Kuidas arvuti töötab?

Arvuti töötleb sisendit soovitud väljundi saamiseks, kuid kuidas ületab masin inimese aju?

Tavalised arvutid ei püüa jäljendada inimese aju. Selle asemel käitavad nad käske järjest, kusjuures andmed liiguvad pidevalt sisendist ja mälust seadme protsessorisse. Neuromorfsed arvutid aga töötlevad andmeid samal ajal, muutes need kiiremaks, energiasäästlikumaks ja inimaju struktuurile lähemale.

Üldiselt töötab arvuti neljas etapis:

1. Sisend: Sisend on andmed enne töötlemist. See pärineb hiirest, klaviatuurist, mikrofonist ja muudest välistest anduritest.
2. Hoiustamine: Salvestus on see, kuidas arvuti sisendandmeid säilitab. Kõvaketast kasutatakse pikaajaliseks ja massandmete salvestamiseks, samas kui koheseks töötlemiseks mõeldud andmekogum salvestatakse ajutiselt muutmälus (RAM).
3. Töötlemine: Töötlemine on koht, kus sisend muudetakse väljundiks. Arvuti keskprotsessor (CPU) on selle aju. See vastutab juhiste täitmise ja sisendandmetega matemaatiliste toimingute tegemise eest.
4. Väljund: Väljund on andmetöötluse lõpptulemus. See võib olla ükskõik milline piltidest, videotest või helisisu, isegi klaviatuuriga sisestatud sõnad. Saate väljundit vastu võtta ka printeri või projektori kaudu, mitte otse seadme kaudu.

Arvuti riistvarakomponendid

Mida lihtsam on arvuti ülesanne, seda lihtsam on seda ehitada. Sellepärast vanemad arvutid on oma kaasaegsete kolleegidega võrreldes lihtsustatud ja piiratud võimalustega.

Riistvarakomponendid on kõik, mida saate arvutis füüsiliselt puudutada ja näha, sealhulgas kõik sisend- ja väljundseadmed alates klaviatuuridest, mikrofonidest ja hiirtest kuni ekraanide ja kõlariteni.

Riistvara on ka füüsilised töötlemise osad, nagu salvestusruum, protsessor, graafikakaart, helikaart, RAM ja emaplaat, mis kõik mängivad kaasaegsetes arvutites olulist rolli.

Emaplaat

Emaplaat on peamine sidejaotur arvuti riistvarakomponentide vahel. See on peamine vooluahel, kus kõik peab füüsiliselt ühendama – välja arvatud need, mis toetuvad Bluetoothile või Wi-Fi-le. Ilma emaplaadita on võimatu omada toimivat kaasaegset arvutit.

Protsessor

Kui emaplaat on sidejaotur, siis CPU on sidedirektor. See võtab vastu ja tõlgendab sisendit ja juhiseid ning saadab teistele komponentidele signaale selle kohta, mida täpselt soovitud väljundi andmetega teha. Mida rohkem tuumasid protsessoril on, seda rohkem toiminguid saab see korraga teha.

RAM

RAM on protsessori peamine assistent. Selle asemel, et andmeid püüda märkimisväärselt suures salvestusseadmes, salvestab RAM operatsioonisüsteemi kasutatavad andmed, mis tahes töötav tarkvara ja sissetulevad sisendid. Mida suurem on RAM-i maht, seda raskema kaaluga tarkvara suudab see töötada ilma seadet aeglustamata.

HDD/SSD

HDD tähistab kõvaketast. See on komponent, mis salvestab püsivalt teie meedia ja rakendused, sealhulgas operatsioonisüsteemi (OS). Nende suurus ja jõudlus varieeruvad mõnesajast gigabaidist (GB) mitme terabaidini (TB).

Samuti võite kohata pooljuhtkettaid (SSD), mis on teist tüüpi salvestusriistvara. SSD-d ja kõvakettad on kasulikud erinevate asjade jaoksja paljud kasutajad kombineerivad draive jõudluse maksimeerimiseks.

Graafika töötlemisüksus

Graafikatöötlusüksus (GPU) on mõeldud visuaalsete kujutiste töötlemiseks teie arvutis. Võimsad GPU-d on kvaliteetsete piltide ja graafika renderdamiseks või videomängude mängimiseks hädavajalikud. Graafikatöötlus võib olla kas eraldiseisev komponendid või olla integreeritud protsessoriga.

Helikaart

Helikaardid vastutavad kuulmisandmete töötlemise ja nende kõlaritele saatmise eest. Samamoodi võib helikaart olla kas eraldiseisev osa või integreeritud protsessoriga.

Arvuti tarkvarakomponendid

Kaasaegsed arvutid kasutavad keeruliste sisendite ja väljundite töötlemiseks riist- ja tarkvarakomponentide kombinatsiooni, mis töötavad koos.

Tarkvara on eelnevalt kirjutatud juhiste kogu, mis ütleb teie arvutile, mida teha. See on digitaalne programm, mitte füüsiline komponent, mida on näha arvuti või sülearvuti kaane avamisel.

Ja nagu teie arvuti riistvaragi, täidab erinevat tüüpi tarkvara teie arvuti töös erinevaid rolle.

Püsivara

Püsivara on koht, kus piir riistvara ja tarkvara vahel muutub häguseks. See on tarkvara, mis on füüsiliselt riistvarasse söövitatud.

Püsivara on esimene asi, mis käivitub arvutisse, kui selle sisse lülitate, lihtne programm, mis juhendab teie arvutit OS-i käivitama. Ilma selleta ei käivita arvuti teie operatsioonisüsteemi ega muid komponente ning te jääte ummikusse riistvaraga, millega te ei saa suhelda.

Operatsioonisüsteem (OS)

Operatsioonisüsteem on tarkvara, mis haldab teie arvuti riist- ja tarkvararessursse. Samamoodi ei saa te ilma operatsioonisüsteemita arvutiga suhelda isegi sisendseadmeid kasutades.

Arvutite tulevik

Arvutid, mis järgivad järjestikuse töötlemise mudelit, muutuvad ainult odavamaks, väiksemaks, kiiremaks ja tõhusamaks. Tavapärane arvutidisain ja arhitektuur on aga saavutamas oma piiri. Selle asemel võite oodata kaasaegse arvutiarhitektuuri tõusu, mis ei sõltu kõigepealt tehnoloogiast loodud üle 50 aasta tagasi, alates neuromorfsetest arvutitest kuni ligipääsetavama kvantini arvutid.

Nanoarvutid: kas arvutid võivad tõesti olla mikroskoopilised?

Arvutid muutuvad aina väiksemaks, kuid kas need on kunagi nii väikesed, et on palja silmaga nähtamatud?

Loe edasi

Autori kohta