Neumann János matematikus Kép forrása: http://hu.wikipedia.org/wiki/Neumann_J%C3%A1nos
A számítógép működésének alapelvét Neumann János (1903-1957) matematikus írta le 1945-ben. Ezek az úgynevezett Neumann-elvek írják le milyen feltételeknek kell megfelelnie egy számítógépnek. Ezek a következők:
- Legyen univerzális, többcélú
- Legyen elektronikus működésű
- Kettes számrendszer használata
- Belső memória használata
- Tárolt program használata
A mai számítógépek működése ezeket az elveket követik. Nézzük sorban.
Legyen univerzális:
Azaz ne csak egy feladatra lehessen használni, hanem bármilyen feladatot, számítást, el lehessen vele végeztetni ami csak szeretnénk. Sokkal hatékonyabb egy ilyen gép, hiszen gondoljunk csak bele a mai számítógépeink is ilyenek, zenét hallgatunk rajta, videót nézünk, e-mailt küldünk, weboldalakat böngészünk stb. Egyszerűbb egy géppel elvégeztetni ezeket a feladatokat, mint mindegyik feladatra építeni egy külön gépet.
Legyen elektronikus működésű:
Az elektromos működésű gép gyorsabb mint egy mechanikus működésű. Mivel az elektromos jel nagyon gyorsan ér célba ezért hatékonyabb az elektromos működés. Nagy sebességgel képes a számítások elvégzésére, a hardverek gyorsabban tudnak kommunikálni egymással, ezáltal nő a hatékonyság.
Használja a kettes számrendszert:
Az elektromos működésből következik, hogy a gépek kommunikációja során a jeleket nagy távolságba el lehet küldeni. Igen ám de az elektromos jel hogyan képes átvinni az információt? Megoldás a kettes számrendszerbeli kódolás. Azaz 1 van jel, 0 nincs jel. Mindkét állapothoz külön-külön feszültségérték tartozik, melynek segítségével meg lehet különböztetni őket.
Belső memória használata:
A programokat működésük során tárolja a memória. Ide történik az adatok, részeredmények beolvasása és az utasítások tárolása is. Így a számítógép gyorsabb működésre képes, mert a memóriában tárolt utasítások minden egyes lépés után meghatározzák a következő teendőt, ezáltal önállóan emberi beavatkozás nélkül működhet a rendszer.
Tárolt program elve:
Az utasítások kifejezhetők számmal ezért adatként kezelhetőek. Ezeket szintén lehet a memóriában tárolni, ezáltal a számítógép tud önállóan dolgozni, nem szükséges emberi beavatkozásra várnia. Ezeket hívjuk programoknak.
A számítógépek a következő fő részegységekből állnak:
- Vezérlő egység (CPU)
- Aritmikai és logikai egység (ALU)
- Memória (RAM)
- Ki és bemeneti egységek (I/O egységek) billentyűzet, egér, monitor, nyomtató stb.
- Háttértárak HDD,SSD, CD/DVD író
- Buszrendszerek amik az adatok átvitelét biztosítják.