Принцип работы компьютера

Как работает компьютер? Как может компьютер, в котором есть только кремниевые микросхемы, обрабатывать числа, слова и даже изображения? Дело в том, что ток, протекающий через микросхемы, имеет вид последовательностей импульсов. Из этих импульсов формируются коды, которыми и представляется все, с чем компьютер имеет дело: цифры, буквы и даже цвета. Импульсные коды создаются транзисторами, содержащимися в микросхемах. Они работают подобно выключателям, проводя или прерывая ток. Во время работы компьютера за секунду миллионы импульсов проходят через электрические цепи в микросхемах.

Для работы компьютера, ему требуются разные электронные устройства для получения, запоминания и обработки информации. Сам компьютер думать не может, потому что не умеет, а для работы ему требуются соответствующие инструкции, которые называются программами. В компьютерах используется очень простой код, состоящий только из двух сигналов: есть импульс (включено) или нет импульса (выключено).

Принцип работы компьютера основан на том, что любую информацию можно представить в виде различных комбинаций всего двух цифр: 0 и 1. Внутри компьютера эти цифры выражаются электрическими импульсами: состояние «есть импульс» — это один,  «нет импульса» –  0.  Представление информации в виде набора единиц и нулей называется двоичным кодом. Этот процесс напоминает включение и выключение обыкновенной электрической лампочки. Например, похожим способом с помощью фонарика можно передать короткое сообщение другу, которого не пускают гулять и которому не дают разговаривать по телефону. Один импульс называется битом информации. Набор из 8 бит образует байт. Именно в виде байтов информация попадает в компьютер по специальным дорожкам, называемым шинами. Шины бывают трех видов: для данных, для управления и для адресов.

Принцип работы компьютера

Как считают в двоичном коде.

Числа, которые мы используем обычно, называются десятичными, но их можно записать и в двоичном коде. В десятичной системе имеется десять цифр, а сама система построена на десятках. Каждая цифра    десятичного числа имеет значение в 10 раз большее, по сравнению с цифрой, стоящей справа от нее. Возьмем, например, число 1463 и определим его значение, читая справа налево:

3 раза по 1                    =   3

6 раз по 10                   =   60

4 раза по 100               =  400

1 раз по 1000              =  1000

Сумма получилась  —     1463

В двоичной системе всего две цифры, и система строится на двойках. К каждой цифры двоичного числа значение в два раза большее цифры, стоящей справа от нее. Для примера можно взять  число 1101, значение которого будем определять, читая справа налево:

1 раз по 1                    =    1

0 раз по 2                    =    0

1 раз по                       =    4

1 раз по                       =    8

Сумма                         =   13         

Таким образом, число 1101 — это двоичное представление числа 13 в десятичной системе.

Как работает компьютер

Компьютер на пальцах.

Есть простой способ, как можно переводить двоичные числа в десятичные. Нужно повернуть правую руку ладонью к себе и взять карандаш. Дальше нужно нарисовать цифру 1 на указательном пальце, цифру 2 – на среднем пальце, цифру 4 – на безымянном пальце и цифру 8 – на мизинце.

Компьютер на пальцах

Пользоваться таким «пальцевым компьютером» очень просто: нужно загнуть пальцы для двоичных нулей, а для двоичных единиц оставить прямыми. После этого надо сложить те цифры, которые написаны на выпрямленных пальцах. Полученная сумма и есть искомое десятичное число.

Пальцевый компьютер

Как компьютер использует код.

Поток импульсов, проходящий по электрическим цепям, управляется включением и выключением транзисторов, которые посылают импульсы дальше или не пропускают их. Такие транзисторные переключатели иначе называются логическими элементами и бывают многих разновидностей. Самые простые логические элементы имеют только две входные точки, которые называются выводами. Будет логический элемент передавать импульс дальше или не будет, зависит от того, какие импульсы он принимает на входные выводы.

Один вид логического элемента передает импульс на выход, только если импульсы поступят одновременно на оба его входных вывода. Такой логический элемент называется элементом И.

Другой вид логического элемента называется элементом ИЛИ. Он передает импульс на выход, если на один любой или на оба его входных вывода поступят импульсы. Элемент ИЛИ–НЕ подает импульс на выход, только если ни на один его входной вывод импульсы не поступят.

Тысячи логических элементов, собранных в цепочки, создают последовательности импульсов и выполняют сложение, сравнение, запоминание и все другие операции в компьютере. С помощью кодов, состоящих из сотен тысяч импульсов, компьютер может делать почти все. Например, получив довольно нечеткий снимок планеты, переданный с космического зонда, компьютер может помочь ученым составить детальное изображение.

Статьи по теме:

Из чего состоит компьютер  

Основные устройства ввода информации

Комментарии запрещены.