Számítógépek felépítése, működése


neumann janos matematikus

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.