Datorsistēmas pamatelementi

Datori ir vispārējas nozīmes iekārtas, kas paredzētas datu apstrādes uzdevumu izpildei, lai izpildītu norādījumus. Lai gan dažāda veida datoru īpašā arhitektūra var atšķirties, visi datori to spēj datu apstrāde, izmantojot piecus datorsistēmas pamatelementus: ievadi, izvadi, datu ceļu, vadību un atmiņu. Katrs no šiem elementiem ir saistīts ar vienu vai vairākām aparatūras ierīcēm, kas ir iebūvētas datorā vai pievienotas ārēji.

Saziņa ar ārpasauli notiek caur datorsistēmas ievades un izvades elementiem. Dati tiek ievadīti datorā, izmantojot ārējās aparatūras ierīces, piemēram, peles, tastatūras, skārienekrānus un atmiņas ierīces. Kad dati ir apstrādāti, tos var pārveidot cilvēkiem lasāmā formātā, lai izvadītu uz tādām ierīcēm kā printeri, displeji, skaļruņi vai austiņas. Dators var arī pārveidot datus citos izvades formātos, piemēram, elektriskos signālos automatizētas iekārtas vadīšanai.

Datu ceļa elements sastāv no vairākām vienībām, kas veic datu apstrādi CPU (centrālajā procesora blokā), ko bieži dēvē par datora smadzenēm. CPU interpretē programmēšanas instrukcijas un kontrolē iekšējās un ārējās ierīces. Viena no svarīgākajām CPU vienībām ir ALU (aritmētiskā loģiskā vienība), kas veic aritmētiskās un loģiskās darbības ar datiem. Dažiem datoriem ir speciāla grafikas apstrādes vienība (GPU), kas atbalsta sarežģītu vizuālo attēlu ātrdarbīgu displeju. Datu ceļā ir arī shēmas un reģistri, kas izseko sistēmas stāvokļus, piemēram, programmas skaitītājs pašlaik izpildošajai programmatūrai.

Datora vadības elements ir atbildīgs par datu kustību starp atmiņu un centrālo procesoru. Šis elements koordinē programmas instrukciju izpildi ar visiem pārējiem datorsistēmas elementiem, nodrošinot laika un vadības signālus. Vadības elementa darbu veic vadības bloks (CU), kas lielākajā daļā mūsdienu datoru ir daļa no CPU. Vadības bloku bieži raksturo kā datora centrālo nervu sistēmu.

Veicot darbības, datori izmanto gan iekšējo, gan ārējo atmiņu. Iekšējā atmiņa tiek izmantota, lai saglabātu programmatūras instrukcijas un saistītos datus programmām, kas pašlaik tiek izpildītas. Iekšējā atmiņa sastāv no RAM (brīvpiekļuves atmiņa), kas ir īslaicīga, jo saglabā datus tikai tad, kad tiek pieslēgts strāvas padeve. Kad dators ir izslēgts, atmiņa tiek notīrīta. Dati, kurus dators neizmanto, parasti tiek saglabāti ārējā atmiņā tādās ierīcēs kā cietie diski un zibatmiņas diski.