Digitale Computer werden aus einer Hierarchie von Bausteinen erstellt, die von den grundlegendsten physikalischen Komponenten bis hin zu komplexen Softwaresystemen reichen. Hier ist eine Aufschlüsselung von unten nach oben:
1. Physikalische Komponenten (Hardware):
* Halbleiter: Ganz unten stehen Materialien wie Silizium, die zum Erstellen von Transistoren und integrierten Schaltungen (ICs) verwendet werden. Transistoren fungieren als elektronische Schalter, die grundlegenden Bausteine aller digitalen Logik.
* Transistoren &Logik -Tore: Transistoren werden kombiniert, um logische Tore zu erstellen (und nicht, oder, nicht, NOR, XOR, XNOR), die grundlegende booleale Operationen ausführen.
* Integrierte Schaltungen (ICs): Millionen oder Milliarden von Transistoren und Logiktoren werden in einen einzelnen Siliziumchip (auch als Mikrochip bezeichnet) integriert. Diese ICs bilden die Grundlage für komplexere Komponenten.
* Mikroprozessoren (CPUs): Die Central Processing Unit (CPU) ist ein komplexes IC, das Anweisungen abholt, entschlüsselt und arithmetische und logische Operationen ausführt. Es ist das "Gehirn" des Computers.
* Speicher (RAM &ROM): Random Access Memory (RAM) ist der volatile Speicher, der zum Speichern von Daten und Anweisungen verwendet wird, die derzeit von der CPU verwendet werden. Lese-Nur-Memory (ROM) speichert dauerhafte Anweisungen, die der Computer starten müssen.
* Speichergeräte: Dazu gehören Festplattenantriebe (HDDs), Solid-State-Laufwerke (SSDs) und optische Laufwerke (CD/DVD), die langfristige Speicher für Daten bieten.
* Eingabe/Ausgang (I/O) Geräte: Diese ermöglichen es dem Computer, mit der Außenwelt zu interagieren, einschließlich Tastaturen, Mäusen, Monitoren, Druckern und Netzwerkschnittstellen.
* Motherboard: Eine gedruckte Leiterplatte, die alle Hardwarekomponenten miteinander verbindet.
* Stromversorgung: Bietet die für alle Komponenten benötigte elektrische Leistung.
2. Architekturkomponenten:
* Bussystem: Eine Reihe von elektrischen Leitern, die verschiedene Komponenten des Computers anschließen und es ihnen ermöglichen, miteinander zu kommunizieren.
* Systemuhr: Erzeugt zeitliche Impulse, die die Operationen verschiedener Teile des Computers synchronisieren.
* Anweisungssatz Architektur (ISA): Definiert die Anweisungen, die die CPU ausführen kann.
3. Softwarekomponenten:
* Betriebssystem (Betriebssystem): Verwaltet die Hardware- und Software -Ressourcen des Computers, bietet eine Benutzeroberfläche und ermöglicht die Ausführung von Anwendungen.
* Systemsoftware: Beinhaltet das Betriebssystem, die Versorgungsunternehmen, die Treiber und die Firmware.
* Anwendungssoftware: Programme zur Ausführung spezifischer Aufgaben wie Textverarbeitung, Tabellenkalkulationen, Spiele usw.
* Programmiersprachen: Wird verwendet, um Software zu erstellen, die von Sprachen auf niedrigem Niveau wie Montage bis hin zu Sprachen auf hoher Ebene wie Python, Java und C ++ reicht.
Im Wesentlichen bilden die Bausteine eine geschichtete Hierarchie. Die physischen Komponenten sind die Grundlage, auf der architektonische Komponenten erstellen, und schließlich bieten Softwareschichten die Funktionen, mit denen Benutzer interagieren. Jede Schicht basiert auf den Schichten darunter.