Osnovni elementi računalnog sustava

Računala su strojevi opće namjene koji su dizajnirani da slijede upute za dovršavanje zadataka obrade podataka. Iako specifična arhitektura različitih tipova računala može biti različita, sva računala ostvaruju obrada podataka pomoću pet osnovnih elemenata računalnog sustava: ulaza, izlaza, podatkovnog puta, upravljanja i memorije. Svaki od ovih elemenata povezan je s jednim ili više hardverskih uređaja koji su ugrađeni u računalo ili povezani izvana.

Komunikacija s vanjskim svijetom odvija se kroz ulazne i izlazne elemente računalnog sustava. Podaci se unose u računalo putem vanjskih hardverskih uređaja kao što su miševi, tipkovnice, zasloni osjetljivi na dodir i uređaji za pohranu podataka. Nakon što su podaci obrađeni, mogu se pretvoriti u format čitljiv za ljude za izlaz na uređaje kao što su pisači, zasloni, zvučnici ili slušalice. Računalo također može pretvoriti podatke u druge izlazne formate, kao što su električni signali za upravljanje automatiziranom opremom.

Element datapath-a sastoji se od nekoliko jedinica koje obavljaju obradu podataka unutar CPU-a (centralne procesne jedinice), koja se često naziva mozgovima računala. CPU tumači upute za programiranje i kontrolira unutarnje i vanjske uređaje. Jedna od najvažnijih jedinica unutar CPU-a je ALU (aritmetičko-logička jedinica), koja izvodi aritmetičke i logičke operacije nad podacima. Neka računala imaju namjensku jedinicu za grafičku obradu (GPU) koja podržava brzi prikaz složenih vizualnih slika. Datapath također sadrži sklopove i registre koji prate stanja sustava, kao što je programski brojač za softver koji se trenutno izvršava.

Upravljački element računala odgovoran je za kretanje podataka između memorije i CPU-a. Ovaj element koordinira izvršavanje programskih instrukcija sa svim ostalim elementima računalnog sustava dajući vremenski i upravljačke signale. Posao upravljačkog elementa obavlja upravljačka jedinica (CU) koja je na većini modernih računala dio CPU-a. Upravljačka jedinica se često opisuje kao središnji živčani sustav računala.

Računala koriste internu i vanjsku memoriju prilikom izvođenja operacija. Interna memorija se koristi za čuvanje softverskih instrukcija i povezanih podataka za programe koji se trenutno izvode. Interna memorija sastoji se od RAM-a (memorije slučajnog pristupa), koja je privremena jer zadržava podatke samo dok je uključeno napajanje. Kada se računalo isključi, memorija se briše. Podaci koje računalo ne koristi obično se pohranjuju u vanjsku memoriju na uređajima poput tvrdih diskova i flash diskova.