Основни елементи на компютърна система

Компютрите са машини с общо предназначение, които са проектирани да следват инструкциите за изпълнение на задачи по обработка на данни. Въпреки че специфичната архитектура на различните типове компютри може да е различна, всички компютри се постигат обработка на данни с помощта на пет основни елемента на компютърната система: вход, изход, път към данни, контрол и памет. Всеки от тези елементи е свързан с едно или повече хардуерни устройства, които са вградени в компютъра или свързани външно.

Комуникацията с външния свят се осъществява чрез входните и изходните елементи на компютърната система. Данните се въвеждат в компютър чрез външни хардуерни устройства като мишки, клавиатури, сензорни екрани и устройства за съхранение. След като данните бъдат обработени, те могат да бъдат преобразувани в четим от човека формат за извеждане на устройства като принтери, дисплеи, високоговорители или слушалки. Компютърът може също да преобразува данни в други изходни формати, като електрически сигнали за управление на автоматизирано оборудване.

Елементът на datapath се състои от няколко единици, които извършват обработка на данни в CPU (централен процесор), който често се нарича мозък на компютъра. Процесорът интерпретира инструкциите за програмиране и контролира вътрешни и външни устройства. Една от най-важните единици в CPU е ALU (аритметично-логическа единица), която извършва аритметични и логически операции върху данни. Някои компютри имат специален графичен процесор (GPU), за да поддържат високоскоростно показване на сложни визуални изображения. Пътят към данни съдържа също схеми и регистри, които проследяват системните състояния, като програмния брояч за текущо изпълнявания софтуер.

Контролният елемент на компютъра е отговорен за движението на данни между паметта и процесора. Този елемент координира изпълнението на програмни инструкции с всички останали елементи на компютърната система, като предоставя сигнали за синхронизиране и управление. Работата на управляващия елемент се извършва от контролния блок (CU), който на повечето съвременни компютри е част от CPU. Контролният блок често се описва като централната нервна система на компютъра.

Компютрите използват както вътрешна, така и външна памет, когато извършват операции. Вътрешната памет се използва за съхраняване на софтуерните инструкции и свързаните с тях данни за програми, които се изпълняват в момента. Вътрешната памет се състои от RAM (памет с произволен достъп), която е временна, тъй като запазва данни само докато се прилага захранване. Когато компютърът е изключен, паметта се изчиства. Данните, които не се използват от компютъра, обикновено се съхраняват във външна памет на устройства като твърди дискове и флаш памети.