computerul digital este un sistem digital care efectuează diverse sarcini de calcul. Cuvântul digital implică faptul că informațiile din computer sunt reprezentate de variabile care iau un număr limitat de valori discrete. Aceste valori sunt procesate intern de componente care pot menține un număr limitat de stări discrete.
cifrele zecimale 0, 1, 2, …, 9, de exemplu, furnizează 10 valori discrete. Primul computer electronic digital, dezvoltat la sfârșitul anilor 1940, a fost utilizat în principal pentru calcule numerice, iar elementele discrete erau cifrele. Din această aplicație a apărut termenul computer digital.
în practică, computerele digitale funcționează mai fiabil dacă sunt utilizate doar două stări. Din cauza restricției fizice a componentelor și pentru că logica umană tinde să fie binară (adică adevărate sau false, afirmații da sau nu), Componentele digitale care sunt constrânse să ia valori discrete sunt constrânse în continuare să ia doar două valori și se spune că sunt binare.
calculatoarele digitale folosesc sistemul de numere binare, care are două cifre:0 și1. O cifră binară se numește un pic. Informațiile sunt reprezentate în computerele digitale în grupuri de biți. Prin utilizarea diferitelor tehnici de codificare, grupuri de biți pot fi făcute pentru a reprezenta nu numai numere binare, ci și alte simboluri discrete, cum ar fi cifre zecimale sau litere ale alfabetului.
calculatoare digitale: Computer Organization
Computer Organization este preocupat de modul în care componentele hardware funcționează și modul în care acestea sunt conectate împreună pentru a forma sistemul informatic.se presupune că diferitele componente sunt în vigoare și sarcina este de a investiga structura organizațională pentru a verifica dacă piesele computerului funcționează conform destinației.
calculatoare digitale: proiectarea computerului
proiectarea computerului se referă la proiectarea hardware a computerului. Odată ce specificațiile computerului sunt formulate, este sarcina proiectantului să dezvolte hardware pentru sistem.
proiectarea computerului se referă la determinarea hardware-ului care trebuie utilizat și a modului în care trebuie conectate piesele. Acest aspect al hardware-ului computerului este uneori denumit implementare computerizată.
calculatoare digitale: arhitectura computerului
arhitectura computerului se referă la structura și comportamentul computerului așa cum sunt văzute de utilizator.acesta include informațiile, formatele, setul de instrucțiuni și tehnicile de adresare a memoriei. Proiectarea arhitecturală a unui sistem informatic se referă la specificațiile diferitelor module funcționale, cum ar fi procesoarele și memoriile, și structurarea lor împreună într-un sistem informatic.
două tipuri de bază ale arhitecturii computerului sunt:
- von Neumann architecture
- Harvard architecture
von Neumann architecture
arhitectura von Neumann descrie un cadru general sau o structură pe care ar trebui să o urmeze hardware-ul, programarea și datele unui computer. Deși au fost concepute și implementate alte structuri de calcul, marea majoritate a computerelor utilizate astăzi funcționează în conformitate cu arhitectura von Neumann.
von Neumann a imaginat structura unui sistem informatic ca fiind compusă din următoarele componente:
- ALU: unitatea aritmetică-logică care îndeplinește funcțiile computaționale și logice ale computerului.
- RAM: memorie; mai precis, memoria principală sau rapidă a computerului, cunoscută și sub numele de memorie cu acces aleatoriu(RAM).
- unitate de Control: Aceasta este o componentă care direcționează alte componente ale computerului pentru a efectua anumite acțiuni, cum ar fi direcționarea preluării datelor sau instrucțiunilor din memorie pentru a fi procesate de ALU; și
- interfețe om-mașină; adică dispozitive de intrare și ieșire, cum ar fi tastatura pentru intrare și monitorul de afișare pentru ieșire.
Diagrama bloc a unui computer Digital
un exemplu de bază arhitectura computerului pe arhitectura von Neumann este computerul personal desktop.
Harvard architecture
arhitectura Harvard folosește căi de stocare și semnal separate fizic pentru instrucțiunile și datele lor. Termenul provine de la Harvard Mark I și datele din zăvoarele releului (lățime de 23 de cifre).
într-un computer cu arhitectură Harvard, procesorul poate citi atât o instrucțiune, cât și date din memorie în același timp, ceea ce duce la dublarea lățimii de bandă a memoriei.sistemele informatice bazate pe microcontroler(microcomputer cu un singur cip) și sistemele informatice bazate pe DSP(Digital Signal Processor) sunt exemple de arhitectură Harvard.