אלמנטים בסיסיים של מערכת מחשב

מחשבים הם מכונות למטרות כלליות שנועדו לעקוב אחר הוראות להשלמת משימות עיבוד נתונים. למרות שהארכיטקטורה הספציפית של סוגים שונים של מחשבים עשויה להיות שונה, כל המחשבים מצליחים עיבוד נתונים באמצעות חמישה אלמנטים בסיסיים של מערכת המחשב: קלט, פלט, נתיב נתונים, בקרה וזיכרון. כל אחד מהרכיבים הללו משויך להתקן חומרה אחד או יותר המובנים במחשב או מחוברים חיצונית.

התקשורת עם העולם החיצון מתבצעת באמצעות מרכיבי הקלט והפלט של מערכת המחשוב. נתונים מוזנים למחשב באמצעות התקני חומרה חיצוניים כמו עכברים, מקלדות, מסכי מגע והתקני אחסון. לאחר עיבוד הנתונים, ניתן להמיר אותם לפורמט הניתן לקריאה על ידי אדם לפלט למכשירים כמו מדפסות, צגים, רמקולים או אוזניות. המחשב יכול גם להמיר נתונים לפורמטי פלט אחרים, כגון אותות חשמליים לשליטה בציוד אוטומטי.

אלמנט נתיב הנתונים מורכב ממספר יחידות המבצעות עיבוד נתונים בתוך ה-CPU (יחידת עיבוד מרכזית), שלעתים קרובות מכונה המוח של המחשב. ה-CPU מפרש הוראות תכנות ושולט בהתקנים פנימיים וחיצוניים. אחת היחידות החשובות ביותר בתוך ה-CPU היא ALU (יחידת לוגיקה אריתמטית), המבצעת פעולות אריתמטיות והגיוניות על נתונים. לחלק מהמחשבים יש יחידת עיבוד גרפית (GPU) ייעודית לתמיכה בתצוגה במהירות גבוהה של תמונות ויזואליות מורכבות. נתיב הנתונים מכיל גם מעגלים ואוגרים שעוקבים אחר מצבי מערכת, כגון מונה התוכניות של התוכנה המבצעת כעת.

אלמנט הבקרה של המחשב אחראי על תנועת הנתונים בין הזיכרון למעבד. אלמנט זה מתאם את ביצוע הוראות התוכנית עם כל שאר האלמנטים של מערכת המחשב על ידי אספקת אותות תזמון ובקרה. העבודה של אלמנט הבקרה נעשית על ידי יחידת הבקרה (CU), שברוב המחשבים המודרניים היא חלק מהמעבד. יחידת הבקרה מתוארת לעתים קרובות כמערכת העצבים המרכזית של המחשב.

מחשבים משתמשים בזיכרון פנימי וחיצוני בעת ביצוע פעולות. הזיכרון הפנימי משמש לאחסון הוראות התוכנה והנתונים הקשורים לתוכניות שפועלות כעת. הזיכרון הפנימי מורכב מזיכרון RAM (זיכרון גישה אקראית), שהוא זמני מכיוון שהוא שומר נתונים רק בזמן מופעל חשמל. כאשר המחשב כבוי, הזיכרון מתנקה. נתונים שאינם בשימוש על ידי המחשב מאוחסנים בדרך כלל בזיכרון חיצוני בהתקנים כמו כוננים קשיחים וכונני הבזק.