De digitale computer is een digitaal systeem dat verschillende computationele taken uitvoert. Het woord digitaal impliceert dat de informatie in de computer wordt vertegenwoordigd door variabelen die een beperkt aantal discrete waarden nemen. Deze waarden worden intern verwerkt door componenten die een beperkt aantal discrete toestanden kunnen handhaven.
de decimale cijfers 0, 1, 2,…, 9, bijvoorbeeld, bieden 10 discrete waarden. De eerste elektronische digitale computer, ontwikkeld in de late jaren 1940, werd voornamelijk gebruikt voor numerieke berekeningen en de discrete elementen waren de cijfers. Uit deze toepassing ontstond de term digitale computer.
in de praktijk werken digitale computers betrouwbaarder als er slechts twee toestanden worden gebruikt. Vanwege de fysieke beperking van componenten, en omdat menselijke logica de neiging heeft binair te zijn (dat wil zeggen Waar of onwaar, ja of nee uitspraken), worden digitale componenten die beperkt zijn tot discrete waarden verder beperkt tot slechts twee waarden en worden gezegd dat ze binair zijn.
digitale computers gebruiken het binaire getalsysteem, dat twee cijfers heeft: 0 en 1. Een binair getal wordt een bit genoemd. Informatie wordt weergegeven in digitale computers in groepen van bits. Door verschillende codeertechnieken te gebruiken, kunnen groepen bits worden gemaakt om niet alleen binaire getallen maar ook andere discrete symbolen, zoals decimale cijfers of letters van het alfabet te vertegenwoordigen.
digitale Computers: Computerorganisatie
Computerorganisatie houdt zich bezig met de manier waarop de hardwarecomponenten werken en de manier waarop ze met elkaar zijn verbonden om het computersysteem te vormen.
de verschillende componenten worden verondersteld aanwezig te zijn en het is de taak om de organisatiestructuur te onderzoeken om na te gaan of de computeronderdelen werken zoals bedoeld.
digitale Computers: computerontwerp
computerontwerp betreft het hardwareontwerp van de computer. Zodra de computerspecificaties zijn geformuleerd, is het de taak van de ontwerper om hardware voor het systeem te ontwikkelen.
computerontwerp houdt zich bezig met het bepalen van welke hardware moet worden gebruikt en hoe de onderdelen moeten worden aangesloten. Dit aspect van computerhardware wordt ook wel computerimplementatie genoemd.
digitale Computers: computerarchitectuur
computerarchitectuur houdt zich bezig met de structuur en het gedrag van de computer zoals deze door de gebruiker wordt gezien.
Het bevat de informatie, formaten, de instructieset en technieken voor het adresseren van geheugen. Het architectonische ontwerp van een computersysteem houdt zich bezig met de specificaties van de verschillende functionele modules, zoals processors en geheugens, en het samen structureren ervan in een computersysteem.
twee basistypen van computerarchitectuur zijn:
- von Neumann architecture
- Harvard architecture
von Neumann architecture
De von Neumann architecture beschrijft een algemeen raamwerk of structuur dat de hardware, programmering en gegevens van een computer moeten volgen. Hoewel andere computerstructuren zijn ontworpen en geïmplementeerd, werken de meeste computers die tegenwoordig in gebruik zijn volgens de von Neumann-architectuur.
von Neumann zag de structuur van een computersysteem als samengesteld uit de volgende componenten:
- ALU: de rekenkundig-logische eenheid die de rekenkundige en logische functies van de computer uitvoert.
- RAM: geheugen; meer specifiek het hoofdgeheugen of snel geheugen van de computer, ook bekend als Random Access Memory(RAM).
- besturingseenheid: Dit is een component die andere componenten van de computer bepaalde acties laat uitvoeren, zoals het sturen van het ophalen van gegevens of instructies uit het geheugen om door de ALU te worden verwerkt; en
- mens-machine interfaces; d.w.z. invoer-en uitvoerapparaten, zoals toetsenbord voor invoer en display monitor voor uitvoer.
blokdiagram van een digitale Computer
een voorbeeld van computerarchitectuur op de Von Neumann-architectuur is de desktop personal computer.
Harvard architecture
de Harvard architecture gebruikt fysiek gescheiden opslag-en signaalwegen voor hun instructies en gegevens. De term is afkomstig van de Harvard Mark I en de gegevens in Relais sloten (23 – cijfers breed).
in een computer met Harvard-architectuur kan de CPU zowel een instructie Als gegevens uit het geheugen lezen, wat leidt tot een verdubbeling van de geheugenbandbreedte.
op Microcontroller(single-chip microcomputer) gebaseerde computersystemen en DSP (Digital Signal Processor) gebaseerde computersystemen zijn voorbeelden van Harvard-architectuur.