Ako to všetko funguje
Počítače riadené tokom inštrukcií (von Neumannovské počítače)
Pre vysvetlenie princípu nám poslúži nasledujúci obrázok. Základné črty von Neumannovského počítača sú:
· Pamäť použitá na uloženie inštrukcií aj údajov
· Riadiaca jednotka použitá na výber inštrukcií z pamäte.
· Aritmeticko-logická jednotka použitá na vykonávanie špecifikovaných operácií nad údajmi.
· Vstupná jednotka použitá na vstup údajov, výstupná jednotka na výstup údajov.
Pamäť je množina rovnakých buniek, z ktorých každá je samostatne identifikovateľná svojim poradovým číslom-adresou. Inštrukcie a údaje, uložené v pamäti, sú zakódované dvojkovým kódom.
Inštrukcia (príkaz pre riadiacu jednotku) určuje, aká operácia sa má vykonať a s ktorými údajmi. Inštrukcie sa vykonávajú postupne za sebou, tak ako sú uložené v pamäti. Implicitne sa predpokladá pripravenosť údajov, ktoré vykonávaná inštrukcia požaduje.
Riadiaca jednotka a aritmetická jednotka sú zvyčajne realizované ako jeden funkčný blok, ktorý sa nazýva centrálna procesorová jednotka (CPU) alebo skrátene procesor. Ak je procesor integrovaný na jedinom polovodičovom čipe, nazýva sa mikroprocesor. Procesor obsahuje niekoľko registrov, ktoré sú použité na uchovávanie špecifických operandov (použitých pri výpočte), adries a riadiacich informácií. Počet registrov a ich funkcia závisí od konkrétneho procesora, ale niektoré registre sú prítomné v každom procesore von Neumannovského počítača. Typickým registrom je programové počítadlo (register PC – Program Counter). Obsahuje adresu nasledujúcej inštrukcie, ktorá sa bude vykonávať
Vstup a výstup
V/V umožňuje počítaču výmenu informácií s vonkajším svetom. Existuje široké spektrum V/V zariadení, od známej klávesnice, myši, monitora a tlačiarne po menej zvyčajné ako skener, webkamera a dotyková obrazovka.
Všetky vstupné zariadenia chrakterizuje to, že kódujú (konvertujú) určitý druh informácie na dáta, ktoré je schopný počítač ďalej spracovať. Výstupné zariadenia zasa dekódujú dáta na informáciu, ktorá je zrozumiteľná používateľovi. V tomto zmysle je počítač príkladom systému spracovania dát.
Architektúra
Súčasné počítače integrujú aritmeticko-logickú jednotku a riadiacu jednotku do jediného integrovaného obvodu známeho ako Centrálna procesná jednotka alebo CPU. Počítačová pamäť sa zvyčajne nachádza na niekoľkých integrovaných obvodoch v blízkosti CPU. Prevažnú väčšinu hmotnosti počítača tvoria pomocné systémy (napríklad zdroj napätia) alebo V/V zariadenia.
Niektoré veľké počítače sa líšia od hore uvedeného modelu v jednom bode -- majú viaceré CPU pracujúce súčasne. Navyše sa niekoľko počítačov používaných prevažne na výskumné a vedecké účely od modelu významne líšili, ale našli len malé komerčné uplatnenie, pretože ich programovací model nebol štandardizovaný.
Programy
Počítačové programy sú veľké zoznamy inštrukcií na vykonanie počítačom, zvyčajne s tabuľkami dát. Mnohé počítačové programy obsahujú milióny inštrukcií a mnohé z nich sa vykonávajú opakovane. Typický moderný osobný počítač (v roku 2003) je schopný vykonať 2-3 miliardy inštrukcií za sekundu. Počítače nezískavajú výnimočné schopnosti vďaka vykonávaniu komplexných operácií. Namiesto toho vykonávajú milióny jednoduchých inštrukcií, ktoré zostavujú ľudia známi ako programátori.
V súčasnosti sa zdá, že počítače sú schopné vykonávať niekoľko programov súčasne. Toto sa nazýva multitasking. V skutočnosti CPU vykonáva inštrukcie z jedného programu, po krátkom časovom intervale sa prepne, a vykonáva inštrukcie druhého atď. až sa dostane opäť k prvému. Tak vzniká dojem viacerých programov bežiacich súčasne zdieľaním času CPU medzi programami. Podobá sa to na ilúziu pohybu pri premietaní filmu ako rýchleho sledu obrázkov. Operačný systém je program, ktorý má zvyčajne na starosti zdieľanie času.
Operačný systém
Keď počítač beží, potrebuje vykonávať program, či už preň existuje užitočná práca alebo nie. V typickom stolovom počítači je takýto program operačný systém (OS). Operačný systém rozhoduje, ktoré programy sa budú vykonávať, kedy, a aké zdroje (ako pamäť, V/V) im budú pridelené.
Operačný systém tiež poskytuje vrstvu abstrakcie nad hardvérom a poskytuje služby iným programom ako kódy („ovládače“), ktoré umožňujú programátorom písať programy bez toho, aby museli poznať detaily použitej elektroniky. Väčšina operačných systémov s vrstvou abstrakcie hardvéru tiež poskytuje štandardizované používateľské rozhranie.
Väčšina počítačov sú veľmi malé, lacné počítače vložené do iných systémov. Tieto vložené .