komputer cyfrowy jest systemem cyfrowym, który wykonuje różne zadania obliczeniowe. Słowo cyfrowy oznacza, że informacje w komputerze są reprezentowane przez zmienne, które przyjmują ograniczoną liczbę dyskretnych wartości. Wartości te są przetwarzane wewnętrznie przez komponenty, które mogą zachować ograniczoną liczbę dyskretnych Stanów.
cyfry dziesiętne 0, 1, 2, …, 9, na przykład, podaj 10 wartości dyskretnych. Pierwszy elektroniczny komputer cyfrowy, opracowany pod koniec 1940 roku, był używany głównie do obliczeń numerycznych, a elementami dyskretnymi były cyfry. Z tej aplikacji wyłonił się termin komputer cyfrowy.
w praktyce komputery cyfrowe funkcjonują bardziej niezawodnie, jeśli używane są tylko dwa stany. Ze względu na fizyczne ograniczenie komponentów, a także dlatego, że ludzka logika ma tendencję do bycia binarnymi (tj. prawda lub fałsz, tak lub nie), komponenty cyfrowe, które są ograniczone do przyjmowania dyskretnych wartości, są dodatkowo ograniczone do przyjmowania tylko dwóch wartości i mówi się, że są binarne.
komputery cyfrowe używają binarnego systemu liczbowego, który ma dwie cyfry:0 I1. Cyfrą binarną nazywamy bit. Informacje są reprezentowane w komputerach cyfrowych w grupach bitów. Przy użyciu różnych technik kodowania, grupy bitów mogą być wykonane tak, aby reprezentować nie tylko liczby binarne, ale także inne dyskretne symbole, takie jak cyfry dziesiętne lub litery alfabetu.
komputery cyfrowe: Organizacja komputerowa
Organizacja komputerowa zajmuje się sposobem działania komponentów sprzętowych i sposobem ich połączenia w celu utworzenia systemu komputerowego.
zakłada się, że poszczególne komponenty są na miejscu, a zadaniem jest zbadanie struktury organizacyjnej w celu sprawdzenia, czy Części Komputerowe działają zgodnie z przeznaczeniem.
komputery cyfrowe: projektowanie komputerów
projektowanie komputerów zajmuje się projektowaniem sprzętu komputerowego. Po sformułowaniu specyfikacji komputera zadaniem projektanta jest opracowanie sprzętu dla systemu.
projektowanie komputerów zajmuje się określeniem, jaki sprzęt powinien być używany i w jaki sposób należy podłączyć części. Ten aspekt sprzętu komputerowego jest czasami określany jako implementacja komputerowa.
komputery cyfrowe: architektura komputera
architektura komputera dotyczy struktury i zachowania komputera widzianego przez użytkownika.
zawiera informacje, formaty, zestaw instrukcji i techniki adresowania pamięci. Projekt architektoniczny systemu komputerowego dotyczy specyfikacji różnych modułów funkcjonalnych, takich jak procesory i pamięci, oraz łączenia ich w system komputerowy.
dwa podstawowe typy architektury komputerowej to:
- von Neumann architecture
- Harvard architecture
von Neumann architecture
Architektura von Neumanna opisuje ogólne ramy lub strukturę, którą powinien podążać sprzęt komputerowy, programowanie i dane. Chociaż opracowano i wdrożono inne struktury obliczeniowe, zdecydowana większość używanych obecnie komputerów działa zgodnie z architekturą von Neumanna.
von Neumann wyobrażał sobie strukturę systemu komputerowego jako składającą się z następujących elementów:
- ALU: Jednostka arytmetyczno-logiczna realizująca funkcje obliczeniowe i logiczne komputera.
- RAM: Pamięć; dokładniej, główna lub szybka pamięć komputera, znana również jako pamięć o dostępie losowym(RAM).
- Jednostka Sterująca: Jest to komponent, który kieruje inne komponenty komputera do wykonywania pewnych czynności, takich jak kierowanie pobierania danych lub instrukcji z pamięci do przetwarzania przez ALU; i
- interfejsy człowiek-maszyna; tj. urządzenia wejściowe i wyjściowe, takie jak klawiatura do wprowadzania i monitor wyświetlania do wyjścia.
schemat blokowy komputera cyfrowego
przykładem architektury komputerowej bazującej na architekturze von Neumanna jest komputer stacjonarny.
Architektura Harvardu
Architektura Harvardu używa fizycznie oddzielnych ścieżek pamięci i sygnałów dla swoich instrukcji i danych. Termin pochodzi od znaku Harvarda i i danych w zatrzaskach przekaźnikowych (23-cyfr szerokości).
w komputerze z architekturą Harvarda procesor może jednocześnie odczytywać zarówno instrukcję, jak i dane z pamięci, co prowadzi do podwojenia przepustowości PAMIĘCI.
systemy komputerowe oparte na mikrokontrolerze(single-chip microcomputer) i systemy komputerowe oparte na DSP(Digital Signal Processor) są przykładami architektury Harvardu.