Jak funguje počítač a co je uvnitř?

Počítače se během několika desetiletí vyvinuly z jednoduchých zařízení na základ 21. století. Ale přestože se jedná o relativně novou technologii, většina lidí nemá ponětí, jak jednoduchý obdélník - dostatečně malý, aby se vešel váš batoh – dokáže vše od složité matematiky až po přehrávání videa, zvuku a sofistikovaného běhu software.

Jak tedy počítač funguje a jaké komponenty k jeho výrobě potřebujete?

Co je to počítač?

Počítač je programovatelné elektronické zařízení schopné zpracovávat informace. Počítače, složené z hardwaru a softwaru, pracují na dvou úrovních: přijímají data prostřednictvím vstupní cesty, buď živě, nebo prostřednictvím digitální paměťové jednotky, a odesílají výstup.

Moderní počítače by se neměly směšovat se zastaralým zaměstnáním počítačů v 19. století. Zatímco oba provádějí dlouhé a únavné matematické výpočty a zpracování informací, jeden je člověk a druhý stroj.

Jak funguje počítač?

Počítač zpracovává vstup, aby vytvořil požadovaný výstup, ale jak stroj předčí lidský mozek?

Konvenční počítače se nesnaží napodobovat lidský mozek. Místo toho spouštějí příkazy sekvenčně, přičemž data se neustále přesouvají ze vstupu a paměti do procesoru zařízení. Neuromorfní počítače naproti tomu zpracovávají data současně, díky čemuž jsou rychlejší, energeticky úspornější a blíže struktuře lidského mozku.

Celkově počítač funguje ve čtyřech krocích:

1. Vstup: Vstupem jsou data před zpracováním. Pochází z myši, klávesnice, mikrofonu a dalších externích senzorů.
2. Úložný prostor: Úložiště je způsob, jakým počítač uchovává vstupní data. Pevný disk slouží k dlouhodobému a hromadnému ukládání dat, zatímco soubor dat pro okamžité zpracování je dočasně uložen v paměti RAM (Random Access Memory).
3. zpracovává se: Zpracování je místo, kde se vstup transformuje na výstup. Centrální procesorová jednotka (CPU) počítače je jeho mozkem. Je zodpovědný za provádění instrukcí a provádění matematických operací na vstupních datech.
4. Výstup: Výstup je konečným výsledkem zpracování dat. Může to být cokoli od obrázků, videa nebo zvukového obsahu, dokonce i slova, která zadáváte pomocí klávesnice. Výstup můžete také přijímat prostřednictvím tiskárny nebo projektoru namísto přímo prostřednictvím vašeho zařízení.

Hardwarové součásti počítače

Čím jednodušší úkol musí počítač provést, tím snazší je sestavit. Proto starší počítače jsou ve srovnání se svými moderními protějšky zjednodušené a mají omezené možnosti.

Hardwarové komponenty jsou vše, čeho se můžete v počítači fyzicky dotknout a vidět, včetně všech vstupních a výstupních zařízení od klávesnic, mikrofonů a myší až po obrazovky a reproduktory.

Hardware je také části fyzického zpracování, jako je úložiště, CPU, grafická karta, zvuková karta, RAM a základní deska, které všechny hrají důležitou roli v současných počítačích.

Základní deska

Základní deska je primárním komunikačním uzlem mezi hardwarovými součástmi počítače. Je to hlavní okruh, kde se musí vše fyzicky připojit – kromě těch, které spoléhají na Bluetooth nebo Wi-Fi. Bez základní desky je nemožné mít funkční moderní počítač.

procesor

Pokud je základní deska komunikačním rozbočovačem, pak je komunikačním ředitelem CPU. Přijímá a interpretuje vstup a instrukce a vysílá signály dalším komponentám, co přesně dělat s daty pro požadovaný výstup. Čím více jader má CPU, tím více operací může provádět současně.

RAM

RAM je hlavním pomocníkem CPU. Místo toho, abyste museli lovit data ve značně velké úložné jednotce, RAM ukládá data používaná operačním systémem, veškerý spuštěný software a příchozí vstupy. Čím větší je kapacita paměti RAM, tím těžší software může běžet bez zpomalení zařízení.

HDD/SSD

HDD je zkratka pro Hard Disk Drive. Je to součást, která trvale ukládá vaše média a aplikace, včetně operačního systému (OS). Liší se velikostí a výkonem od několika stovek gigabajtů (GB) po několik terabajtů (TB).

Můžete se také setkat s disky SSD (Solid State Drive), což je další typ úložného hardwaru. SSD a HDD jsou užitečné pro různé věcia mnoho uživatelů kombinuje disky pro maximalizaci výkonu.

Jednotka grafického zpracování

Jednotka grafického zpracování (GPU) je určena pro zpracování vizuálních snímků na vašem počítači. Výkonné GPU jsou nezbytné pro vykreslování vysoce kvalitních obrázků a grafiky nebo hraní videoher. Grafické zpracování může být buď vlastní komponenty, nebo může být integrováno s CPU.

Zvuková karta

Zvukové karty jsou zodpovědní za zpracování sluchových dat a jejich odeslání vašim řečníkům. Podobně může být zvuková karta buď samostatným kusem, nebo integrovaná s CPU.

Softwarové součásti počítače

Moderní počítače využívají kombinaci hardwarových a softwarových komponent, které spolupracují na zpracování složitých vstupů a výstupů.

Software je předem napsaná sbírka pokynů, které vašemu počítači říkají, co má dělat. Je to digitální program, nikoli fyzická součást, kterou lze vidět při otevření krytu počítače nebo notebooku.

A stejně jako hardware vašeho počítače, různé typy softwaru plní různé role ve fungování vašeho počítače.

Firmware

Firmware je místo, kde se hranice mezi hardwarem a softwarem rozmazává. Je to software, který je fyzicky vyleptán do kusu hardwaru.

Firmware je první věc, která nastartuje váš počítač, když jej zapnete, jednoduchý program, který dá vašemu počítači pokyn ke spuštění operačního systému. Bez ní váš počítač nespustí operační systém ani jiné součásti a budete se zaseknout u hardwaru, se kterým nemůžete komunikovat.

operační systém (OS)

Operační systém je část softwaru, která spravuje hardwarové a softwarové prostředky vašeho počítače. Podobně bez operačního systému nemůžete komunikovat s počítačem ani pomocí vstupních zařízení.

Budoucnost počítačů

Počítače, které se řídí modelem sekvenčního zpracování, budou pouze levnější, menší, rychlejší a efektivnější. Konvenční počítačový design a architektura však narážejí na své hranice. Místo toho můžete očekávat vzestup moderní výpočetní architektury, která není závislá především na technologii navržený před více než 50 lety, od vyhlídky neuromorfních počítačů po dostupnější Quantum počítače.

Nanocomputing: Mohou být počítače skutečně mikroskopické?

Počítače jsou stále menší, ale budou někdy tak malé, že budou neviditelné pouhým okem?

Přečtěte si další

O autorovi