den digitala datorn är ett digitalt system som utför olika beräkningsuppgifter. Ordet digital innebär att informationen i datorn representeras av variabler som tar ett begränsat antal diskreta värden. Dessa värden behandlas internt av komponenter som kan upprätthålla ett begränsat antal diskreta tillstånd.
decimalsiffrorna 0, 1, 2, …, 9, till exempel, ge 10 diskreta värden. Den första elektroniska digitala datorn, som utvecklades i slutet av 1940-talet, användes främst för numeriska beräkningar och de diskreta elementen var siffrorna. Från denna applikation kom termen digital dator fram.
i praktiken fungerar digitala datorer mer tillförlitligt om endast två tillstånd används. På grund av den fysiska begränsningen av komponenter, och eftersom mänsklig logik tenderar att vara binär (dvs. sant eller falskt, ja eller nej uttalanden), digitala komponenter som är begränsade till att ta diskreta värden begränsas ytterligare till att bara ta två värden och sägs vara binära.
digitala datorer använder det binära talsystemet, som har två siffror: 0 och 1. En binär siffra kallas lite. Information representeras i digitala datorer i grupper av bitar. Genom att använda olika kodningstekniker kan grupper av bitar göras för att representera inte bara binära tal utan också andra diskreta symboler, såsom decimaler eller bokstäver i alfabetet.
digitala datorer: Datororganisation
Datororganisation handlar om hur hårdvarukomponenterna fungerar och hur de är anslutna tillsammans för att bilda datorsystemet.
de olika komponenterna antas vara på plats och uppgiften är att undersöka organisationsstrukturen för att verifiera att datordelarna fungerar som avsedda.
digitala datorer: datordesign
datordesign handlar om datorns hårdvarudesign. När datorspecifikationerna har formulerats är det designerns uppgift att utveckla hårdvara för systemet.
datordesign handlar om bestämningen av vilken hårdvara som ska användas och hur delarna ska anslutas. Denna aspekt av datormaskinvara kallas ibland datorimplementering.
digitala datorer: datorarkitektur
datorarkitektur handlar om datorns struktur och beteende som användaren ser.
den innehåller information, format, instruktionsuppsättningen och tekniker för att adressera minne. Den arkitektoniska utformningen av ett datorsystem handlar om specifikationerna för de olika funktionella modulerna, såsom processorer och minnen, och strukturerar dem tillsammans i ett datorsystem.
två grundläggande typer av datorarkitektur är:
- von Neumann architecture
- Harvard architecture
von Neumann architecture
von Neumann architecture beskriver en allmän ram eller struktur som en dators hårdvara, programmering och data ska följa. Även om andra strukturer för databehandling har utformats och implementerats, fungerar de allra flesta datorer som används idag enligt von Neumann-arkitekturen.
von Neumann föreställde sig strukturen hos ett datorsystem som består av följande komponenter:
- ALU: den aritmetiska logikenheten som utför datorns beräknings-och logiska funktioner.
- RAM: minne; mer specifikt datorns huvudsakliga eller snabba minne, även känt som ram(Random Access Memory).
- styrenhet: Detta är en komponent som styr andra komponenter i datorn för att utföra vissa åtgärder, såsom att styra hämtning av data eller instruktioner från minnet som ska behandlas av ALU; och
- Man-maskin gränssnitt; dvs ingångs-och utgångsenheter, såsom tangentbord för inmatning och bildskärm för utmatning.
blockschema för en Digital dator
ett exempel på datorarkitekturbas på von Neumann-arkitekturen är den stationära persondatorn.
Harvard architecture
Harvard architecture använder fysiskt separata lagrings-och signalvägar för sina instruktioner och data. Termen härstammar från Harvard Mark I och data i relä spärrar (23 – siffror bred).
i en dator med Harvard-arkitektur kan CPU-enheten läsa både en instruktion och data från minnet samtidigt, vilket leder till dubbelt minnesbandbredd.
mikrokontroller(single-chip microcomputer)-baserade datorsystem och DSP (Digital Signal Processor)-baserade datorsystem är exempel på Harvard-arkitektur.