Ako funguje počítač a čo je vo vnútri?

Počítače sa v priebehu niekoľkých desaťročí vyvinuli z jednoduchých zariadení na základ 21. storočia. Ale napriek tomu, že ide o relatívne novú technológiu, väčšina ľudí netuší, aký jednoduchý obdĺžnik je dostatočne malý, aby sa doň zmestil váš batoh – dokáže všetko od zložitej matematiky až po prehrávanie videa, zvuku a sofistikovaného chodu softvér.

Ako teda počítač funguje a aké komponenty potrebujete na jeho výrobu?

Čo je počítač?

Počítač je programovateľné elektronické zariadenie schopné spracovávať informácie. Počítače, ktoré sa skladajú z hardvéru a softvéru, fungujú na dvoch úrovniach: prijímajú údaje cez vstupnú cestu, buď živú alebo cez digitálnu pamäťovú jednotku, a odosielajú výstup.

Moderné počítače by sa nemali miešať so zastaraným zamestnaním počítačov v 19. storočí. Zatiaľ čo obaja vykonávajú dlhé a únavné matematické výpočty a spracovanie informácií, jeden je človek a druhý stroj.

Ako funguje počítač?

Počítač spracováva vstup, aby vytvoril požadovaný výstup, ale ako stroj predčí ľudský mozog?

Bežné počítače sa nesnažia napodobňovať ľudský mozog. Namiesto toho spúšťajú príkazy postupne, pričom údaje sa neustále presúvajú zo vstupu a pamäte do procesora zariadenia. Neuromorfné počítače na druhej strane spracovávajú dáta súčasne, vďaka čomu sú rýchlejšie, energeticky efektívnejšie a bližšie k štruktúre ľudského mozgu.

Celkovo počítač funguje v štyroch krokoch:

1. Vstup: Vstup sú údaje pred spracovaním. Pochádza z myši, klávesnice, mikrofónu a ďalších externých senzorov.
2. Skladovanie: Úložisko je spôsob, akým počítač uchováva vstupné údaje. Pevný disk sa používa na dlhodobé a hromadné ukladanie údajov, zatiaľ čo súbor údajov na okamžité spracovanie je dočasne uložený v pamäti RAM (Random Access Memory).
3. Spracovanie: Spracovanie je miesto, kde sa vstup transformuje na výstup. Centrálna procesorová jednotka (CPU) počítača je jeho mozgom. Je zodpovedný za vykonávanie pokynov a vykonávanie matematických operácií so vstupnými údajmi.
4. Výkon: Výstup je konečným výsledkom spracovania údajov. Môže to byť čokoľvek od obrázkov, videa alebo zvukového obsahu, dokonca aj slová, ktoré zadávate pomocou klávesnice. Môžete tiež prijímať výstup prostredníctvom tlačiarne alebo projektora namiesto priamo cez vaše zariadenie.

Hardvérové ​​komponenty počítača

Čím jednoduchšiu úlohu musí počítač vykonať, tým ľahšie je zostaviť. Preto staršie počítače sú v porovnaní s ich modernými náprotivkami zjednodušené a majú obmedzené možnosti.

Hardvérové ​​komponenty predstavujú všetko, čoho sa môžete v počítači fyzicky dotknúť a vidieť, vrátane všetkých vstupných a výstupných zariadení od klávesníc, mikrofónov a myší až po obrazovky a reproduktory.

Hardvér je tiež časti fyzického spracovania, ako je úložisko, CPU, grafická karta, zvuková karta, RAM a základná doska, z ktorých všetky hrajú dôležitú úlohu v súčasných počítačoch.

Základná doska

Základná doska je primárnym komunikačným uzlom medzi hardvérovými komponentmi počítača. Je to hlavný okruh, kde sa musí všetko fyzicky pripojiť – okrem tých, ktoré sa spoliehajú na Bluetooth alebo Wi-Fi. Bez základnej dosky je nemožné mať funkčný moderný počítač.

CPU

Ak je základná doska komunikačným rozbočovačom, potom je riaditeľom komunikácie CPU. Prijíma a interpretuje vstup a inštrukcie a vysiela signály do iných komponentov, čo presne robiť s údajmi pre požadovaný výstup. Čím viac jadier má CPU, tým viac operácií môže vykonávať súčasne.

RAM

RAM je hlavným asistentom CPU. Namiesto toho, aby ste museli loviť dáta v značne veľkej úložnej jednotke, RAM ukladá dáta používané operačným systémom, akýkoľvek spustený softvér a prichádzajúce vstupy. Čím väčšia je kapacita pamäte RAM, tým náročnejší softvér dokáže spustiť bez spomalenia zariadenia.

HDD/SSD

HDD je skratka pre Hard Disk Drive. Je to komponent, ktorý natrvalo ukladá vaše médiá a aplikácie vrátane operačného systému (OS). Líšia sa veľkosťou a výkonom od niekoľkých stoviek gigabajtov (GB) po niekoľko terabajtov (TB).

Môžete sa stretnúť aj s jednotkami SSD (Solid State Drive), ktoré predstavujú ďalší typ úložného hardvéru. SSD a HDD sú užitočné na rôzne vecia mnoho používateľov kombinuje disky s cieľom maximalizovať výkon.

Jednotka grafického spracovania

Jednotka grafického spracovania (GPU) je určená na spracovanie vizuálnych snímok vo vašom počítači. Výkonné GPU sú nevyhnutné na vykresľovanie vysokokvalitných obrázkov a grafiky alebo hranie videohier. Grafické spracovanie môže byť buď vlastné komponenty, alebo môže byť integrované s CPU.

Zvuková karta

Zvukové karty sú zodpovední za spracovanie zvukových údajov a ich odoslanie vašim reproduktorom. Podobne môže byť zvuková karta buď samostatným dielom alebo integrovaná s CPU.

Softvérové ​​komponenty počítača

Moderné počítače využívajú kombináciu hardvérových a softvérových komponentov, ktoré spolupracujú pri spracovaní zložitých vstupov a výstupov.

Softvér je vopred napísaná zbierka pokynov, ktoré informujú váš počítač o tom, čo má robiť. Je to digitálny program, nie fyzická súčasť, ktorú možno vidieť pri otvorení krytu počítača alebo notebooku.

A podobne ako hardvér vášho počítača, rôzne typy softvéru vykonávajú rôzne úlohy vo fungovaní vášho počítača.

Firmvér

Firmvér je miesto, kde sa hranica medzi hardvérom a softvérom stiera. Je to softvér, ktorý je fyzicky vrytý do hardvéru.

Firmvér je prvá vec, ktorá naštartuje po zapnutí počítača, jednoduchý program, ktorý dá vášmu počítaču pokyn na spustenie operačného systému. Bez nej váš počítač nespustí operačný systém ani iné komponenty a vy zostanete pri hardvéri, s ktorým nemôžete komunikovať.

Operačný systém (OS)

Operačný systém je časť softvéru, ktorá spravuje hardvérové ​​a softvérové ​​prostriedky vášho počítača. Podobne bez operačného systému nemôžete komunikovať s počítačom ani pomocou vstupných zariadení.

Budúcnosť počítačov

Počítače, ktoré sa riadia modelom sekvenčného spracovania, budú len lacnejšie, menšie, rýchlejšie a efektívnejšie. Konvenčný počítačový dizajn a architektúra však dosahujú svoje hranice. Namiesto toho môžete očakávať nárast modernej počítačovej architektúry, ktorá nie je závislá predovšetkým na technológii navrhnutý pred viac ako 50 rokmi, od perspektívy neuromorfných počítačov po dostupnejšie kvantové počítačov.

Nanocomputing: Môžu byť počítače skutočne mikroskopické?

Počítače sú čoraz menšie, ale budú niekedy také malé, že budú neviditeľné voľným okom?

Prečítajte si ďalej

O autorovi