Enkonduko en la aŭtomatan daten-prilaboradon/Komputila arkitekturo

From Wikiversity
Jump to navigation Jump to search

Enhavo:

Komputila arkitekturo[edit]

El kio konsistas komputilo? Tiu demando estas demandebla kaj respondebla sur diversaj niveloj. Eblas diri, ke komputilo konsistas el cirkvitoj, diskoj, ekrano, klavaro, muso, kesto, ktp.; sed pli utila bildo rezultas, se ni grupigas tiujn elementojn laŭ ilia baza funkcio.

La modelo de von Neumann[edit]

Skemo de la modelo de von Neumann

Multaj komputiloj havas strukturon similan al la "modelo (aŭ arkitekturo) de von Neumann", (prononcu: fon nojman) nomita laŭ la Hungara matematikisto Johano von Neumann (Neumann Janos), kiu laboris ankaŭ en Germanio kaj Usono. Komputilo tiumodela konsistas el:

  • centra procezilo (Centra Proceza Unuo, CPU),
  • centra memoro, en kiu estas kaj la prilaborataj datenoj kaj la prilaboranta programo,
  • periferiaj unuoj, per kiuj la CPU komunikas kun la ekstera mondo (presilo, modemo, diskiloj, bendiloj, ktp.).

Karakterizaj ecoj de tia arkitekturo estas:

  • Ekzistas nur unu aktiva elemento, la CPU, kiu zorgas pri la komunikado inter la ceteraj (pasivaj) elementoj. Tio evidente ŝarĝas la CPU per multe da laboro. Kaj oni parolas pri la "malvastejo" aŭ "botel-kolo" de von Neumann, tra kiu devas pasi ĉio prilaborata.
  • Datenoj kaj programo(j) dividas inter si reciproke la saman centran memoron. En la unuaj komputaj maŝinoj ofte estis aparta memoro por programoj, eĉ en malsama tekniko, kaj tiu memoro ne estis modifebla de la komputilo (nur de ekstere). La principo de von Neumann ebligas, ke komputilo modifu aŭ eĉ generu programojn; tio ekzemple okazas, kiam ĝi tradukas alt-lingvan programon en maŝinan lingvon. Tio estas granda avantaĝo, sed ankaŭ certa danĝero, ĉar povas okazi damaĝo al programo (ekz. per virusoj).

Deviantaj arkitekturoj[edit]

La unuaj personaj komputiloj (en la jaroj 1975 al 1985) sufiĉe strikte sekvis tiun modelon. Tia komputilo ekzemple estis blokita, dum kiam ĝi presis ion, ĉar la CPU estis okupata per transsendado de datenoj el la memoro al la presilo.

Por kompreni la funkciadon de komputilo la modelo de von Neumann estas plu tre utila, ĉar preskaŭ ĉiujn aspektojn de komputiloj oni povas kompreni laŭ tiu modelo. Sed modernaj komputiloj ofte devias de tiu arkitekturo, ekzemple jene:

  • Komputilo ebligas rektan komunikadon de memoro al disko.
  • Komputilo havas pli ol unu procezilon.
  • Presilo havas propran memoron por stori presotajn dokumentojn.
  • Presilo havas propran procezilon por desegni literojn kaj bazajn geometriajn figurojn.

La periferio[edit]

Aparatojn ligitajn al la komputilo, sed starantajn apud ĝi aŭ iom for de ĝi, oni ofte nomas ĝia periferio aŭ ĝiaj periferiaĵoj. La difino, ke periferiaĵo estas ekster la ujo de la komputilo, estas iom malpreciza, ĉar tre similaj aparatoj povas troviĝi en aŭ ekster tiu ujo. Pli bona difino estas, ke periferiaĵo estas aldona aparato al la komputilo, kiu povus funkcii ankaŭ sen tiu aparato, sed per ĝi ricevas kromajn kapablojn. Tial ekzemple la ĉefa disko de persona komputilo ne estas periferiaĵo, ĉar ĝi enhavas la mastruman sistemon, sen kiu la komputilo ne funkcias. Sed telefona modemo estas periferiaĵo, eĉ se ĝi troviĝas en la komputila kesto. Ekzemploj de periferiaĵoj estas:

  • diskiloj por eksteraj diskoj (KD, DVD, ktp.)
  • ekrano
  • kamerao
  • klavaro
  • kombinaĵo el presilo, skanilo, telekopiilo
  • mikrofono
  • ricevilo por radio kaj televido
  • muso
  • presilo (printilo)
  • son-adaptilo kun laŭt-parolilo
  • loka-reta adaptilo (por loka daten-reto)
  • telefona modemo (analoga aŭ ISDN)

Iuj eble miras, ke ekrano kaj klavaro apartenas al la periferiaĵoj, do ne estas nepre necesaj. Sed ekzistas komputiloj sen tiuj du aparatoj. Iuj estas uzeblaj tra reto, do ekzemple per la ekrano kaj klavaro de alia komputilo; sed la plej multaj estas "enkonstruitaj" en alian aparaton, ekzemple lavmaŝinon, kaj direktas ties funkciadon.

HSQuiz2.svgSpecimenaj demandoj

1 El kio konsistas komputilo laŭ la modelo de von Neumann?

centra procezilo
centra memoro
centra retilo
periferiaj unuoj
sperta uzanto

2 Kiel nomiĝas la parto de la komputilo, kio prilaboras datenojn?

komputa kerno
CPU
datenara traktanto
centra procezilo

3 Kio estas la periferio de komputilo?

aldona aparato
eksteruja aparato
mezura aparato

4 Kiaj aparatoj povas esti en la periferio de moderna persona komputilo?

ekrano
teo
kamerao
muro
klavaro
sofo
kandelo
mikrofono
muso
son-adaptilo
loka-reta adaptilo

⯇ Bazaj terminoj Kiel eblas kodi datenojn? ⯈