Kako računalo radi i što je unutra?

Računala su evoluirala od jednostavnih uređaja do osnovnih proizvoda 21. stoljeća u samo nekoliko desetljeća. No, unatoč tome što je relativno nova tehnologija, većina ljudi nema pojma kako je jednostavan pravokutnik - dovoljno mali da stane vaš ruksak—sposoban je za sve, od složene matematike do reprodukcije videa, zvuka i sofisticiranog trčanja softver.

Dakle, kako funkcionira računalo i koje komponente su vam potrebne da ga napravite?

Što je računalo?

Računalo je programabilni elektronički uređaj sposoban za obradu informacija. Sastoje se od hardvera i softvera, računala djeluju na dvije razine: primaju podatke putem ulazne rute, bilo uživo ili putem digitalne jedinice za pohranu, i šalju izlaz.

Moderna računala ne treba miješati sa zastarjelim zanimanjem računala u 19. stoljeću. Iako oboje obavljaju duge i zamorne matematičke izračune i obradu informacija, jedan je osoba, a drugi stroj.

Kako radi računalo?

Računalo obrađuje ulaz kako bi proizveo željeni rezultat, ali kako stroj nadmašuje ljudski mozak?

Konvencionalna računala ne pokušavaju oponašati ljudski mozak. Umjesto toga, oni izvršavaju naredbe uzastopno, s podacima koji se neprestano kreću od ulaza i memorije do procesora uređaja. Neuromorfna računala, s druge strane, istovremeno obrađuju podatke, čineći ih bržim, energetski učinkovitijim i bližim strukturi ljudskog mozga.

Sveukupno, računalo radi u četiri koraka:

1. Ulazni: Ulaz je podatak prije obrade. Dolazi od miša, tipkovnice, mikrofona i drugih vanjskih senzora.
2. Skladištenje: Pohrana je način na koji računalo zadržava ulazne podatke. Tvrdi disk se koristi za dugotrajnu i masovnu pohranu podataka, dok se skup podataka za trenutnu obradu privremeno pohranjuje u Random Access Memory (RAM).
3. Obrada: Obrada je mjesto gdje se ulaz pretvara u izlaz. Središnja procesorska jedinica (CPU) računala je njegov mozak. Odgovoran je za izvršavanje instrukcija i izvođenje matematičkih operacija nad ulaznim podacima.
4. Izlaz: Izlaz je konačni rezultat obrade podataka. To može biti bilo što, od slika, video ili audio sadržaja, čak i riječi koje upisujete pomoću tipkovnice. Također možete primati izlaz putem pisača ili projektora umjesto izravno putem uređaja.

Hardverske komponente računala

Što je jednostavniji zadatak koje računalo mora izvršiti, to ga je lakše izgraditi. Zato starija računala pojednostavljeni su u usporedbi sa svojim modernim kolegama, s ograničenim mogućnostima.

Hardverske komponente su sve što možete fizički dodirnuti i vidjeti u računalu, uključujući sve ulazne i izlazne uređaje od tipkovnica, mikrofona i miševa do ekrana i zvučnika.

Hardver je također fizički procesni dijelovi poput pohrane, CPU-a, grafičke kartice, zvučne kartice, RAM-a i matične ploče, a svi oni igraju važnu ulogu u suvremenim računalima.

matična ploča

Matična ploča je primarno komunikacijsko čvorište između hardverskih komponenti računala. To je glavni krug u kojem se sve treba fizički povezati - osim onih koji se oslanjaju na Bluetooth ili Wi-Fi. Bez matične ploče nemoguće je imati funkcionalno moderno računalo.

CPU

Ako je matična ploča komunikacijsko središte, onda je CPU komunikacijski direktor. Prima i tumači ulaz i upute te šalje signale drugim komponentama o tome što točno učiniti s podacima za željeni izlaz. Što više jezgri CPU ima, što više operacija može izvesti u isto vrijeme.

radna memorija

RAM je glavni pomoćnik procesora. Umjesto traženja podataka u znatno velikoj jedinici za pohranu, RAM pohranjuje podatke koje koristi operativni sustav, bilo koji pokrenuti softver i dolazni ulaz. Što je veći kapacitet RAM-a, to može pokretati teži softver bez usporavanja uređaja.

HDD/SSD

HDD je skraćenica od Hard Disk Drive. To je komponenta koja trajno pohranjuje vaše medije i aplikacije, uključujući operativni sustav (OS). Razlikuju se po veličini i izvedbi od nekoliko stotina gigabajta (GB) do nekoliko terabajta (TB).

Također možete naići na Solid State Drives (SSD), koji su još jedna vrsta hardvera za pohranu. SSD i HDD-ovi su korisni za različite stvari, a mnogi korisnici kombiniraju pogone kako bi povećali performanse.

Jedinica za grafičku obradu

Jedinica za grafičku obradu (GPU) namijenjena je obradi vizualnih slika na vašem računalu. Snažni GPU-ovi neophodni su za renderiranje visokokvalitetnih slika i grafike ili igranje videoigara. Grafička obrada može biti ili vlastite komponente ili biti integrirana s CPU-om.

Zvučna kartica

Zvučne kartice odgovorni su za obradu slušnih podataka i njihovo slanje vašim zvučnicima. Slično, zvučna kartica može biti zaseban dio ili integrirana s CPU-om.

Softverske komponente računala

Moderna računala koriste kombinaciju hardverskih i softverskih komponenti koje rade zajedno za obradu složenih ulaza i izlaza.

Softver je unaprijed napisana zbirka uputa koje vašem računalu govore što treba učiniti. To je digitalni program, a ne fizička komponenta koja se može vidjeti kada se otvori poklopac računala ili prijenosnog računala.

I, poput hardvera vašeg računala, različite vrste softvera imaju različite uloge u funkcioniranju vašeg računala.

Firmware

Firmware je mjesto gdje granica između hardvera i softvera postaje nejasna. To je softver koji je fizički urezan u komad hardvera.

Firmware je prva stvar koja se pokreće vaše računalo kada ga uključite, jednostavan program koji vašem računalu daje upute da pokrene OS. Bez toga, vaše računalo neće pokrenuti vaš operativni sustav ili druge komponente, a vi ćete biti zaglavljeni s hardverom s kojim ne možete komunicirati.

Operativni sustav (OS)

Operativni sustav je dio softvera koji upravlja hardverskim i softverskim resursima vašeg računala. Slično, bez OS-a, ne možete komunicirati sa svojim računalom čak ni pomoću uređaja za unos.

Budućnost računala

Računala koja slijede model sekvencijalne obrade bit će samo jeftinija, manja, brža i učinkovitija. Međutim, konvencionalni dizajn računala i arhitektura dostižu svoju granicu. Umjesto toga, možete očekivati ​​porast moderne računalne arhitekture koja se prije svega ne oslanja na tehnologiju dizajniran prije više od 50 godina, od perspektive neuromorfnih računala do pristupačnijeg Quantum računala.

Nanoračunalstvo: mogu li računala doista biti mikroskopska?

Računala postaju sve manja, ali hoće li ikada biti tako mala da budu nevidljiva golim okom?

Pročitajte dalje

O autoru