Basiselementen van een computersysteem

Computers zijn machines voor algemeen gebruik die zijn ontworpen om instructies te volgen om gegevensverwerkingstaken uit te voeren. Hoewel de specifieke architectuur van verschillende typen computers kan verschillen, voldoen alle computers: gegevensverwerking met behulp van vijf basiselementen van het computersysteem: invoer, uitvoer, gegevenspad, besturing en geheugen. Elk van deze elementen is gekoppeld aan een of meer hardwareapparaten die in de computer zijn ingebouwd of extern zijn aangesloten.

Communicatie met de buitenwereld vindt plaats via de input- en outputelementen van het computersysteem. Gegevens worden ingevoerd in een computer via externe hardwareapparaten zoals muizen, toetsenborden, touchscreens en opslagapparaten. Nadat de gegevens zijn verwerkt, kunnen deze worden geconverteerd naar een door mensen leesbaar formaat voor uitvoer naar apparaten zoals printers, beeldschermen, luidsprekers of hoofdtelefoons. De computer kan ook gegevens converteren naar andere uitvoerformaten, zoals elektrische signalen voor het aansturen van geautomatiseerde apparatuur.

Het datapath-element bestaat uit verschillende eenheden die gegevensverwerking uitvoeren binnen de CPU (centrale verwerkingseenheid), die vaak het brein van de computer wordt genoemd. De CPU interpreteert programmeerinstructies en bestuurt interne en externe apparaten. Een van de belangrijkste eenheden binnen de CPU is de ALU (arithmetic logic unit), die rekenkundige en logische bewerkingen op gegevens uitvoert. Sommige computers hebben een speciale grafische verwerkingseenheid (GPU) om de snelle weergave van complexe visuele beelden te ondersteunen. Het datapad bevat ook circuits en registers die systeemstatussen volgen, zoals de programmateller voor de software die momenteel wordt uitgevoerd.

Het besturingselement van de computer is verantwoordelijk voor de verplaatsing van gegevens tussen het geheugen en de CPU. Dit element coördineert de uitvoering van programma-instructies met alle andere elementen van het computersysteem door timing- en besturingssignalen te leveren. Het werk van het besturingselement wordt gedaan door de besturingseenheid (CU), die op de meeste moderne computers deel uitmaakt van de CPU. De besturingseenheid wordt vaak omschreven als het centrale zenuwstelsel van de computer.

Computers gebruiken zowel intern als extern geheugen bij het uitvoeren van bewerkingen. Intern geheugen wordt gebruikt om de software-instructies en gerelateerde gegevens te bewaren voor programma's die momenteel worden uitgevoerd. Het interne geheugen bestaat uit RAM (Random Access Memory), dat tijdelijk is omdat het gegevens alleen vasthoudt als de stroom is ingeschakeld. Wanneer de computer wordt uitgeschakeld, wordt het geheugen gewist. Gegevens die niet door de computer worden gebruikt, worden meestal opgeslagen in een extern geheugen op apparaten zoals harde schijven en flashstations.