Osnovni elementi računalniškega sistema

Računalniki so stroji splošnega namena, ki so zasnovani tako, da sledijo navodilom za dokončanje nalog obdelave podatkov. Čeprav je specifična arhitektura različnih vrst računalnikov lahko različna, vsi računalniki uspejo obdelava podatkov z uporabo petih osnovnih elementov računalniškega sistema: vhoda, izhoda, podatkovne poti, krmiljenja in pomnilnika. Vsak od teh elementov je povezan z eno ali več napravami strojne opreme, ki so vgrajene v računalnik ali povezane zunaj.

Komunikacija z zunanjim svetom poteka preko vhodnih in izhodnih elementov računalniškega sistema. Podatki se vnašajo v računalnik prek zunanjih naprav strojne opreme, kot so miške, tipkovnice, zasloni na dotik in naprave za shranjevanje. Ko so podatki obdelani, jih je mogoče pretvoriti v človeku berljivo obliko za izpis v naprave, kot so tiskalniki, zasloni, zvočniki ali slušalke. Računalnik lahko pretvori tudi podatke v druge izhodne formate, kot so električni signali za krmiljenje avtomatizirane opreme.

Element podatkovne poti je sestavljen iz več enot, ki izvajajo obdelavo podatkov znotraj CPU (centralna procesna enota), ki se pogosto imenuje možgani računalnika. CPE razlaga navodila za programiranje in nadzoruje notranje in zunanje naprave. Ena najpomembnejših enot znotraj CPE je ALU (aritmetična logična enota), ki izvaja aritmetične in logične operacije nad podatki. Nekateri računalniki imajo namensko grafično procesno enoto (GPU), ki podpira hiter prikaz zapletenih vizualnih slik. Podatkovna pot vsebuje tudi vezja in registre, ki sledijo stanjem sistema, kot je programski števec za trenutno izvajano programsko opremo.

Krmilni element računalnika je odgovoren za premikanje podatkov med pomnilnikom in CPE. Ta element usklajuje izvajanje programskih navodil z vsemi drugimi elementi računalniškega sistema z zagotavljanjem časovnih in krmilnih signalov. Delo krmilnega elementa opravlja krmilna enota (CU), ki je pri večini sodobnih računalnikov del CPE. Krmilno enoto pogosto opisujejo kot osrednji živčni sistem računalnika.

Računalniki pri izvajanju operacij uporabljajo notranji in zunanji pomnilnik. Notranji pomnilnik se uporablja za shranjevanje navodil programske opreme in povezanih podatkov za programe, ki se trenutno izvajajo. Notranji pomnilnik je sestavljen iz RAM-a (pomnilnik z naključnim dostopom), ki je začasen, ker hrani podatke samo, ko je napajanje uporabljeno. Ko je računalnik izklopljen, se pomnilnik izbriše. Podatki, ki jih računalnik ne uporablja, so običajno shranjeni v zunanjem pomnilniku na napravah, kot so trdi diski in bliskovni pogoni.