Βασικά Στοιχεία ενός Υπολογιστικού Συστήματος

Οι υπολογιστές είναι μηχανές γενικής χρήσης που έχουν σχεδιαστεί για να ακολουθούν οδηγίες για την ολοκλήρωση εργασιών επεξεργασίας δεδομένων. Αν και η συγκεκριμένη αρχιτεκτονική διαφορετικών τύπων υπολογιστών μπορεί να είναι διαφορετική, όλοι οι υπολογιστές επιτυγχάνουν επεξεργασία δεδομένων με χρήση πέντε βασικών στοιχείων του συστήματος υπολογιστή: είσοδος, έξοδος, διαδρομή δεδομένων, έλεγχος και μνήμη. Καθένα από αυτά τα στοιχεία σχετίζεται με μία ή περισσότερες συσκευές υλικού που είναι ενσωματωμένες στον υπολογιστή ή συνδεδεμένες εξωτερικά.

Η επικοινωνία με τον έξω κόσμο πραγματοποιείται μέσω των στοιχείων εισόδου και εξόδου του συστήματος υπολογιστών. Τα δεδομένα εισάγονται σε έναν υπολογιστή μέσω εξωτερικών συσκευών υλικού όπως ποντίκια, πληκτρολόγια, οθόνες αφής και συσκευές αποθήκευσης. Μόλις υποβληθούν σε επεξεργασία τα δεδομένα, μπορούν να μετατραπούν σε μορφή αναγνώσιμη από τον άνθρωπο για έξοδο σε συσκευές όπως εκτυπωτές, οθόνες, ηχεία ή ακουστικά. Ο υπολογιστής μπορεί επίσης να μετατρέψει δεδομένα σε άλλες μορφές εξόδου, όπως ηλεκτρικά σήματα για τον έλεγχο αυτοματοποιημένου εξοπλισμού.

Το στοιχείο της διαδρομής δεδομένων αποτελείται από πολλές μονάδες που εκτελούν επεξεργασία δεδομένων εντός της CPU (κεντρική μονάδα επεξεργασίας), η οποία συχνά αναφέρεται ως εγκέφαλοι του υπολογιστή. Η CPU ερμηνεύει τις οδηγίες προγραμματισμού και ελέγχει τις εσωτερικές και εξωτερικές συσκευές. Μία από τις πιο σημαντικές μονάδες εντός της CPU είναι η ALU (αριθμητική λογική μονάδα), η οποία εκτελεί αριθμητικές και λογικές πράξεις σε δεδομένα. Ορισμένοι υπολογιστές διαθέτουν ειδική μονάδα επεξεργασίας γραφικών (GPU) για την υποστήριξη υψηλής ταχύτητας εμφάνισης πολύπλοκων οπτικών εικόνων. Η διαδρομή δεδομένων περιέχει επίσης κυκλώματα και καταχωρητές που παρακολουθούν τις καταστάσεις του συστήματος, όπως ο μετρητής προγράμματος για το τρέχον λογισμικό που εκτελείται.

Το στοιχείο ελέγχου του υπολογιστή είναι υπεύθυνο για τη μετακίνηση δεδομένων μεταξύ της μνήμης και της CPU. Αυτό το στοιχείο συντονίζει την εκτέλεση των εντολών του προγράμματος με όλα τα άλλα στοιχεία του συστήματος υπολογιστή παρέχοντας σήματα χρονισμού και ελέγχου. Η δουλειά του στοιχείου ελέγχου γίνεται από τη μονάδα ελέγχου (CU), η οποία στους περισσότερους σύγχρονους υπολογιστές είναι μέρος της CPU. Η μονάδα ελέγχου συχνά περιγράφεται ως το κεντρικό νευρικό σύστημα του υπολογιστή.

Οι υπολογιστές χρησιμοποιούν τόσο εσωτερική όσο και εξωτερική μνήμη όταν εκτελούν λειτουργίες. Η εσωτερική μνήμη χρησιμοποιείται για τη διατήρηση των οδηγιών λογισμικού και των σχετικών δεδομένων για προγράμματα που εκτελούνται αυτήν τη στιγμή. Η εσωτερική μνήμη αποτελείται από μνήμη RAM (μνήμη τυχαίας πρόσβασης), η οποία είναι προσωρινή επειδή διατηρεί δεδομένα μόνο όταν χρησιμοποιείται ρεύμα. Όταν ο υπολογιστής είναι απενεργοποιημένος, η μνήμη διαγράφεται. Τα δεδομένα που δεν χρησιμοποιούνται από τον υπολογιστή αποθηκεύονται συνήθως στην εξωτερική μνήμη σε συσκευές όπως σκληροί δίσκοι και μονάδες flash.