a digitális számítógép olyan digitális rendszer, amely különféle számítási feladatokat hajt végre. A digitális szó azt jelenti, hogy a számítógép információit olyan változók képviselik, amelyek korlátozott számú diszkrét értéket vesznek fel. Ezeket az értékeket belsőleg olyan komponensek dolgozzák fel, amelyek korlátozott számú diszkrét állapotot képesek fenntartani.
a 0, 1, 2, …, 9, például adjon meg 10 diszkrét értéket. Az első elektronikus digitális számítógépet, amelyet az 1940-es évek végén fejlesztettek ki, elsősorban numerikus számításokhoz használták, a diszkrét elemek pedig a számjegyek voltak. Ebből az alkalmazásból a digitális számítógép kifejezés jelent meg.
a gyakorlatban a digitális számítógépek megbízhatóbban működnek, ha csak két állapotot használnak. Az összetevők fizikai korlátozása miatt, és mivel az emberi logika általában bináris (azaz igaz vagy hamis, igen vagy nem állítások), a diszkrét értékek felvételére kényszerített digitális komponensek további két értéket vesznek fel, és azt mondják, hogy bináris.
a digitális számítógépek a bináris számrendszert használják, amelynek két számjegye van:0és1. A bináris számjegyet egy kicsit nevezik. Az információ a digitális számítógépekben bitcsoportokban jelenik meg. Különböző kódolási technikák alkalmazásával bitcsoportok készíthetők úgy, hogy ne csak bináris számokat, hanem más diszkrét szimbólumokat is képviseljenek, például tizedes számjegyeket vagy az ábécé betűit.
digitális számítógépek: Computer Organization
A Computer Organization a hardverkomponensek működésével és a számítógépes rendszer kialakításához való kapcsolódás módjával foglalkozik.
feltételezzük, hogy a különböző komponensek a helyükön vannak, és a feladat a szervezeti struktúra vizsgálata annak ellenőrzésére, hogy a számítógép részei rendeltetésszerűen működnek-e.
digitális számítógépek: számítógépes tervezés
a számítógépes tervezés a számítógép hardvertervezésével foglalkozik. A számítógép specifikációinak megfogalmazása után a tervező feladata a rendszer hardverének fejlesztése.
a számítógépes tervezés annak meghatározásával foglalkozik, hogy milyen hardvert kell használni, és hogyan kell az alkatrészeket csatlakoztatni. A számítógépes hardver ezen aspektusát néha számítógépes megvalósításnak nevezik.
digitális számítógépek: számítógépes architektúra
a számítógépes architektúra a számítógép felépítésével és viselkedésével foglalkozik, ahogyan azt a felhasználó látja.
tartalmazza az információkat, a formátumokat, az utasításkészletet és a memória címzési technikáit. A számítógépes rendszer építészeti tervezése a különféle funkcionális modulok, például processzorok és memóriák specifikációival foglalkozik, és ezeket számítógépes rendszerbe strukturálja.
a számítógépes architektúra két alapvető típusa:
- von Neumann architecture
- Harvard architecture
von Neumann architecture
a von Neumann architektúra egy általános keretet vagy struktúrát ír le, amelyet a számítógép hardverének, programozásának és adatainak követnie kell. Bár a számítástechnika más struktúráit is kidolgozták és megvalósították, a ma használt számítógépek túlnyomó többsége a von Neumann architektúra szerint működik.
von Neumann a számítógépes rendszer felépítését a következő összetevőkből képzelte el:
- ALU: a számítógép számítási és logikai funkcióit ellátó aritmetikai-logikai egység.
- RAM: memória; pontosabban a számítógép fő vagy gyors memóriája, más néven véletlen hozzáférésű memória(RAM).
- vezérlőegység: Ez egy olyan összetevő, amely a számítógép többi összetevőjét bizonyos műveletek végrehajtására irányítja, például az adatok vagy utasítások lekérésének irányítására a memóriából az ALU által feldolgozandó; és
- ember-gép interfészek; azaz bemeneti és kimeneti eszközök, például billentyűzet a bemenethez és kijelző monitor a kimenethez.
digitális számítógép blokkdiagramja
a von Neumann architektúrán alapuló számítógépes architektúra példája az asztali személyi számítógép.
Harvard architektúra
a Harvard architektúra fizikailag elkülönített tároló és jel útvonalakat használ az utasításokhoz és az adatokhoz. A kifejezés a Harvard Mark I – ből és a relé reteszek adataiból származik (23 számjegy széles).
egy Harvard architektúrájú számítógépben a CPU egyszerre képes olvasni mind az utasításokat, mind az adatokat a memóriából, ami a memória sávszélességének megduplázásához vezet.
a mikrokontroller(single-chip microcomputer) alapú számítógépes rendszerek és a DSP(Digital Signal Processor) alapú számítógépes rendszerek a Harvard architektúrájának példái.