Hogyan működik a számítógép?

Amilyen egyszerű a kérdés, a válasz annál összetettebb. Minden iskolás azonnal rávágná, hogy a Neumann elv szerint.

Neumann architectura

A Neumann elvű számítógép
A Neumann elvek szerint felépülő számítógép logikai vázlata
A kép forrása: Wikipédia

A válasz azonnal hibás, hiszen Neumann János több elvet is előírt:

  • Elektronikus működĂ©s (a korábbi elektronikus/mechanikus felĂ©pĂ­tĂ©ssel szemben)
  • A kettes számrendszer használata (elektronikusan könnyen megvalĂłsĂ­thatĂł)
  • BelsĹ‘ memĂłria használata
  • Tárolt program elve. A számĂ­tásokhoz szĂĽksĂ©ges adatokat Ă©s programutasĂ­tásokat a gĂ©p azonos mĂłdon, egyaránt a belsĹ‘ memĂłriában (operatĂ­v tár) tárolja, azonos formában, tehát csak egy kiragadott memĂłriatartalmat vizsgálva nem dönthetĹ‘ el, hogy az adott informáciĂł adat vagy utasĂ­tás.
  • Soros utasĂ­tás vĂ©grehajtás (ez termĂ©szetesen a feltĂ©teles Ă©s feltĂ©tel nĂ©lkĂĽli ugrĂł utasĂ­tásokat megengedi)
  • Univerzális felhasználhatĂłság (a kĂĽlönbözĹ‘ feladatok elvĂ©gzĂ©sĂ©t a programok Ă©s nem a hardverelemek cserĂ©je biztosĂ­tja)
  • A számĂ­tĂłgĂ©pet a következĹ‘ logikai rĂ©szekre bontja: központi vezĂ©rlĹ‘egysĂ©g, aritmetikai egysĂ©g,  memĂłria, bemeneti Ă©s kimeneti egysĂ©gek

Néha Eckert architectura néven is előfordul.

Az iskolai válasz így már kicsit korrektebb, azonban még mindig nem teljes, ugyanis nem ejt egy szót sem a Harvard-architektúráról

Harvard architektĂşra

A Harvard architektúra vázlata
A Harvard architektúra logikai vázlata
A kép forrása: Wikipédia

A Harvard-architektúra a Harvard Egyetem Mark-1 számítógépéhez kidolgozott rendszer, amely a mai napig megtartotta a helyét egyes rendszerekben, sőt gyakran a Neumann és Harvard architektúrát vegyesen használják.

A Harvard architektúra jellegzetessége az egymástól elválasztott adat és utasítás memória (eredetileg lyukszalag).

Ennek a rendszernek több előnye van a Neumann gépekhez képest:

Külön hozzáférés az adat- és utasításmemóriához csökkenti a processzorhoz képest lassú memória okozta szűk keresztmetszetet.

Az adat- és utasításmemória szétválasztása lehetővé teszi, hogy a két memóriarész bitszáma eltérő legyen.

Az adat- és utasításmemória szétválasztása csökkenti a vírusfertőzés veszélyét, hiszen a vírusok nagy részének működése azon alapul, hogy adatként kerül a számítógépre, majd programként elindítják.

Nyilvánvaló hátránya, hogy a szétválasztott adat- és utasításmemória külön korlátot jelent az adatok, és külön korlátot az adatok méretének. A Neumann elvek szerint felépített számítógépek esetén a programok és adatok együttes mennyiségére jelent korlátot a közös memória mérete.

A Harvard-architektúrát gyakran egylapkás rendszerekben, mikróvezérlőkben, illetve a Neumann elvű rendszerekkel kombinálva használják.

Turing gép

A Turing gép egy matematikai modell, a mai számítógépek leegyszerűsített modellje. Alan Turing dolgozta ki és publikálta 1936-ban. A Turing gép elvileg megvalósítható nagyon egyszerű számítógép. A gyakorlatban azonban PC-n megvalósított emulációként létezik.

Eredetileg egy lyukszalag vezérelt egyszerű számítógép, amely minden olyan feladat végrehajtására alkalmas, amelyet algoritmussal meg lehet oldani.

Egyéb (de fontos)

Vannak cél számítógépek illetve cél processzorok.

A video processzorokban (GPU) egy vezérlőegység több ALU-t (Aritmerikai Logikai Egység) vezérel. Ezek ugyan azt a feladatot tudják egyszerre elvégezni. Mivel a grafikai megjelenítés jól párhuzamosítható ez a megfelelő eljárás.

Az analóg számítógépek (klasszikus példa a logarléc) néha olyan feladatokra adnak frappáns válasz, amelyekre a digitális eszközök nem, vagy csak nehezen képesek. A jelentőségük egyre csökken.

A jövĹ‘ nagy Ă­gĂ©rete a  quatum számĂ­tĂłgĂ©p.

Ha egy feladat elég fontos, vagy elég sokat lehet belőle gyártani, akkor gazdaságos rá célkészüléket csinálni speciális architektúrával, amely ewsetleg egyik eddig ismert felépítésre sem hasonlít, de jól kiszolgálja az adott feladatot.

KapcsolĂłdĂł szĂłcikkek

 

Az oldal használatával elfogadja, hogy az sütiket használ További információ

A sütik használatát érdemes engedélyezni a böngészőben.
The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Bezár