Всички използваме компютри всеки ден за почти всичко и ние като програмисти дори създаваме неща на компютри, които други хора ще използват. Така че, като наистина любопитен човек, малко ме е срам да призная, че всъщност не знам как работят компютрите в дълбочина. Нека разберем и обща представа за това как тези прекрасни машини всички ние използваме ежедневна работа.

Какво е компютър?

Първо трябва да дефинираме какво точно е компютър. Компютърът може да се дефинира като някакъв вид машина, която изпълнява 4 основни задачи:
1- Получава вход
2- Съхранява информацията
3- Извършва необходимата обработка на тази информация
4- И извежда съответния отговор

Вход

И така, как компютрите получават информация от потребителите? Ами чрез устройства като вашата клавиатура, мишка, екран, микрофон, каквото и да е… Тези устройства, които са свързани към нашия компютър, изпращат електрически сигнали, кодирани в двоичен формат. Двоичните числа просто представляват потока от електричество, който компютърът получава, като булева стойност, 1, когато електричеството се изпраща, и 0, когато не се изпраща.

Компютърът получава и идентифицира електрическите сигнали чрез устройства, наречени транзистори, които всъщност са малки устройства, използвани за контролиране на електрическия поток. Транзисторите са групирани в схеми, които с помощта на булевите стойности на всеки транзистор са в състояние да извършват по-големи логически проверки на получения електрически поток.

Съхранение и обработка

След като вече знаем как информацията влиза в компютъра, какво прави компютърът с нея? Нека поговорим за основните компоненти в компютрите.

Дънна платка:Можем да я опростим твърде много, като кажем, че това е голяма верига, която свързва всички други основни части на компютъра (CPU, RAM, твърд диск) и им позволява да комуникират помежду си.

CPU (централен процесор / процесор):Това е компонентът, който отговаря за обработката на данни и изпълнението на програми. Цялата „работа“, която се извършва върху информацията, се извършва в рамките на процесора.

Твърд диск (съхранение):Това е компонентът, където се съхраняват всички данни/файлове в компютъра. Тези компоненти обикновено могат да съхраняват големи количества данни, но не са проектирани да позволяват бърз достъп до данните.

RAM (памет с произволен достъп / памет):Това е компонент, който също съхранява данни, но за разлика от твърдите дискове няма много място за съхраняване на данни, но позволява много бърз достъп до тях. Този компонент се използва за съхраняване на данните от програмите, които процесорът изпълнява в момента, и като позволява много бърз достъп до данните, позволява на процесора да изпълнява програмата по-бързо. Централният процесор отговаря за идентифицирането на какви данни ще са необходими, за да стартира определена програма и след това да прехвърли тези данни от твърдия диск към RAM, преди да стартира програмата.

Графична карта (GPU / графичен процесор):Това е компонентът, който отговаря за определянето на това колко сложна графика се показва на вашия монитор. Графичните карти се използват много при показване на видеоклипове, игри или всякакъв вид сложна графика, за която се сетите.

Изход

След като процесорът приключи с изпълнението на необходимите процеси, той връща обработената информация на съответното устройство, което може да бъде вашият екран, вашите слушалки и т.н. Важно е да мислите, че данните се изпращат в двоична форма, само единици и нули, и това е изходното устройство, което отговаря за „декодирането“ на двоичната информация и превеждането й в цветове, звуци и т.н.

Програми

И как компютърът знае как да прави всички тези неща? Как знае кога и как да комуникира между компонентите, кога да слуша за входове и кога да върне изходи? Отговорът е чрез програми. Програмите са само рецепти, доста сложни рецепти, които позволяват на компютъра да знае какво да прави, когато се сблъсква с различни ситуации. Програмите са рецепти, написани от човешки същества, използващи „удобни за човека“ езици за програмиране като C++, Java или Python, които по-късно се превеждат в двоичен код в компютъра.

Операционна система

И как се зареждат програмите в компютъра и как компютърът разбира кога искаме да изпълним определена програма? Някои програми идват „предварително заредени“ в компонентите на компютъра, но по-голямата част от използването на компютър се извършва чрез операционни системи, които са като главни програми, които диктуват как софтуерът (инсталираните програми във вашия компютър) взаимодейства с хардуера (компонентите на вашия компютър). Операционните системи отговарят за изпълнението на програми, инсталирането на нови програми, елиминирането на данни, превключването на обработката на процесора между всички работещи програми и още задачи. По принцип операционните системи са начин потребителите да взаимодействат приятелски с хардуера, обикновено чрез графичен интерфейс.

Закръглям

И така, за да завършим, компютрите са машини, които получават входна информация под формата на електрически поток, който се превежда в двоичен код чрез използването на транзистори. Тази информация се съхранява и обработва според инструкциите на потребителя и с помощта на хардуерни компоненти, като CPU, RAM и твърд диск, и на софтуер, който диктува как хардуерът работи и взаимодейства. След като информацията бъде съответно обработена, информацията за отговор се връща към изходните устройства и по-късно се превежда в съответния формат (цветове, звук...). Цялото това функциониране обикновено се координира чрез програми, наречени операционни системи, които улесняват взаимодействието на потребителя с компютъра.