Ποια είναι τα δομικά στοιχεία που αποτελούν ψηφιακό υπολογιστή;

Οι ψηφιακοί υπολογιστές κατασκευάζονται από μια ιεραρχία δομικών στοιχείων, που κυμαίνονται από τα πιο θεμελιώδη φυσικά εξαρτήματα έως τα πολύπλοκα συστήματα λογισμικού. Εδώ είναι μια κατανομή από κάτω προς τα πάνω:

1. Φυσικά εξαρτήματα (υλικό):

* ημιαγωγοί: Στο κάτω μέρος υπάρχουν υλικά όπως το πυρίτιο, τα οποία χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία τρανζίστορ και ολοκληρωμένα κυκλώματα (ICS). Τα τρανζίστορ λειτουργούν ως ηλεκτρονικοί διακόπτες, τα θεμελιώδη δομικά στοιχεία όλων των ψηφιακών λογικών.

* τρανζίστορ και λογικές πύλες: Τα τρανζίστορ συνδυάζονται για να δημιουργήσουν πύλες λογικής (και, ή όχι, NAND, ούτε, XOR, XNOR), οι οποίες εκτελούν βασικές λειτουργίες Boolean.

* Ενσωματωμένα κυκλώματα (ICS): Εκατομμύρια ή δισεκατομμύρια τρανζίστορ και λογικές πύλες ενσωματώνονται σε ένα ενιαίο τσιπ πυριτίου (που ονομάζεται επίσης μικροτσίπ). Αυτά τα ICs αποτελούν τη βάση πιο σύνθετων συστατικών.

* μικροεπεξεργαστές (CPU): Η κεντρική μονάδα επεξεργασίας (CPU) είναι ένα σύνθετο IC που αναδεικνύει οδηγίες, τις αποκωδικοποιεί και εκτελεί αριθμητικές και λογικές λειτουργίες. Είναι ο "εγκέφαλος" του υπολογιστή.

* μνήμη (RAM &ROM): Η μνήμη τυχαίας πρόσβασης (RAM) είναι πτητική μνήμη που χρησιμοποιείται για την αποθήκευση δεδομένων και οδηγιών που χρησιμοποιούνται επί του παρόντος από την CPU. Η μνήμη μόνο για ανάγνωση (ROM) αποθηκεύει μόνιμες οδηγίες που απαιτούνται για τον υπολογιστή για εκκίνηση.

* Συσκευές αποθήκευσης: Αυτές περιλαμβάνουν μονάδες σκληρού δίσκου (HDDs), μονάδες στερεάς κατάστασης (SSDs) και οπτικές μονάδες (CD/DVD), οι οποίες παρέχουν μακροπρόθεσμη αποθήκευση δεδομένων.

* Συσκευές εισόδου/εξόδου (I/O): Αυτά επιτρέπουν στον υπολογιστή να αλληλεπιδρά με τον έξω κόσμο, συμπεριλαμβανομένων των πληκτρολογίων, των ποντικών, των οθονών, των εκτυπωτών και των διεπαφών δικτύου.

* Motherboard: Μια τυπωμένη πλακέτα κυκλώματος που συνδέει όλα τα εξαρτήματα υλικού μαζί.

* τροφοδοτικό: Παρέχει την ηλεκτρική ενέργεια που απαιτείται για όλα τα εξαρτήματα.

2. Αρχιτεκτονικά στοιχεία:

* Σύστημα διαύλου: Ένα σύνολο ηλεκτρικών αγωγών που συνδέουν διαφορετικά εξαρτήματα του υπολογιστή και τους επιτρέπει να επικοινωνούν μεταξύ τους.

* ρολόι συστήματος: Δημιουργεί παλμούς χρονισμού που συγχρονίζουν τις λειτουργίες διαφόρων τμημάτων του υπολογιστή.

* Οδηγός Οδηγίας Αρχιτεκτονική (ISA): Ορίζει το σύνολο των οδηγιών που μπορεί να εκτελέσει η CPU.

3. Στοιχεία λογισμικού:

* Λειτουργικό σύστημα (OS): Διαχειρίζεται τους πόρους υλικού και λογισμικού του υπολογιστή, παρέχει ένα περιβάλλον χρήστη και επιτρέπει την εκτέλεση εφαρμογών.

* Λογισμικό συστήματος: Περιλαμβάνει το λειτουργικό σύστημα, τα βοηθητικά προγράμματα, τους οδηγούς και το υλικολογισμικό.

* Λογισμικό εφαρμογής: Προγράμματα που έχουν σχεδιαστεί για την εκτέλεση συγκεκριμένων εργασιών, όπως επεξεργασία κειμένου, υπολογιστικά φύλλα, παιχνίδια κ.λπ.

* Γλώσσες προγραμματισμού: Χρησιμοποιείται για τη δημιουργία λογισμικού, που κυμαίνονται από γλώσσες χαμηλού επιπέδου, όπως η συναρμολόγηση έως τις γλώσσες υψηλού επιπέδου όπως η Python, η Java και η C ++.

Στην ουσία, τα δομικά στοιχεία σχηματίζουν μια στρωματοποιημένη ιεραρχία. Τα φυσικά συστατικά είναι τα θεμέλια, πάνω στα οποία κατασκευάζουν αρχιτεκτονικά συστατικά, και τέλος, τα στρώματα λογισμικού παρέχουν τη λειτουργικότητα με την οποία αλληλεπιδρούν οι χρήστες. Κάθε στρώμα βασίζεται στα στρώματα κάτω από αυτό.