Grundläggande element i ett datorsystem

Datorer är maskiner för allmänna ändamål som är utformade för att följa instruktionerna för att slutföra databearbetningsuppgifter. Även om den specifika arkitekturen för olika typer av datorer kan vara olika, klarar alla datorer databehandling med hjälp av fem grundläggande element i datorsystemet: input, output, datapath, control och memory. Vart och ett av dessa element är associerat med en eller flera hårdvaruenheter som är inbyggda i datorn eller externt anslutna.

Kommunikation med omvärlden sker genom datasystemets input och output element. Data matas in i en dator via externa hårdvaruenheter som möss, tangentbord, pekskärmar och lagringsenheter. När data väl har bearbetats kan den konverteras till ett läsbart format för utmatning till enheter som skrivare, skärmar, högtalare eller hörlurar. Datorn kan även konvertera data till andra utdataformat, såsom elektriska signaler för styrning av automatiserad utrustning.

Datapath-elementet är uppbyggt av flera enheter som utför databearbetning inom CPU (central processing unit), som ofta kallas datorns hjärnor. CPU: n tolkar programmeringsinstruktioner och styr interna och externa enheter. En av de viktigaste enheterna inom CPU: n är ALU (arithmetic logic unit), som utför aritmetiska och logiska operationer på data. Vissa datorer har en dedikerad grafikprocessor (GPU) för att stödja höghastighetsvisning av komplexa visuella bilder. Datavägen innehåller också kretsar och register som spårar systemtillstånd, såsom programräknaren för den för närvarande exekverande mjukvaran.

Datorns kontrollelement ansvarar för förflyttning av data mellan minne och CPU. Detta element koordinerar exekveringen av programinstruktioner med alla andra element i datorsystemet genom att tillhandahålla timing och styrsignaler. Arbetet med kontrollelementet görs av kontrollenheten (CU), som på de flesta moderna datorer är en del av CPU: n. Styrenheten beskrivs ofta som datorns centrala nervsystem.

Datorer använder både internt och externt minne när de utför operationer. Internminnet används för att lagra programvaruinstruktionerna och relaterade data för program som körs för närvarande. Internminnet består av RAM (Random Access Memory), vilket är tillfälligt eftersom det bara lagrar data medan strömmen är påslagen. När datorn stängs av rensas minnet. Data som inte används av datorn lagras vanligtvis i externt minne på enheter som hårddiskar och flashenheter.