Logické základy počítače

Každé zařízení nebo mechanismus vytvořený osobou je založen na určitých modelech její činnosti, které ji rozlišují pomocí funkcí aplikace a funkčnosti. Potřeba uspokojit okamžité potřeby je hlavním podnětem pro vývoj nových typů strojů, technologií atd. Takovou příležitost nabízí kumulace znalostí v mnoha oblastech vědy a techniky, jejichž využití nám umožňuje vytvořit logické předpoklady pro nové oblasti technologie, například logické základy počítačů a následně je implementovat do nových typů zařízení. V jednoduchém lidském jazyce se to nazývá "technický pokrok".

Podnět k vzniku počítače se stal dvěma hnacími motivy: potřebou velkých objemů zpracování informací a úspěchů v různých oborech vědy a techniky (elektřina, matematika, fyzika a polovodičové technologie, metalurgie a mnoho dalších). První vzorky elektronických počítačů potvrdily principy provozu počítače a éry rychlého vývoje nové třídy technických objektů nazývaných "elektronické počítače".

Pro implementaci technické myšlenky výpočetního zařízení byly logické základy počítače formulovány pomocí algebry logiky, která určovala soubor funkcí a teoretickou základnu. Zákony algebry logiky, které vymezily logické základy počítače, byly formulovány v 19. století Angličanem J. Boulem. Ve skutečnosti je to teoretický základ digitálních systémů pro zpracování informací. Jeho podstatou jsou pravidla logických vztahů mezi čísly: spojení, disjunkce a další, která je velmi podobná dobře známým základním vztahům mezi počty v aritmetice - množení, sčítání apod. Čísla v booleovské algebře mají binární reprezentaci, tj. Jsou reprezentovány pouze čísly 1 a 0. Operace s čísly jsou popsány dalšími symboly algebry logiky. Tyto matematické prvky umožňují kombinovat nejjednodušší logické zákony, které popisují jakýkoli výpočetní úkol nebo řídící akci zvláštními symboly, tj. "Napište program". Pomocí vstupního zařízení je tento program "načten" do počítače a slouží jako "objednávka", která musí být provedena.

Vstupní zařízení převádí příchozí symboly na elektrické signály ve formě binárního kódu a akce na nich - přenosy a transformace, které implementují aritmetické a logické operace, jsou prováděny elektronickými zařízeními nazývanými brány, spouštěče, spouštěče apod. Vytvářejí technické vycpávky počítače, kde jejich počet dosáhne desetitisíců prvků.

Návrh počítače obsahuje 4 hlavní uzly: UU - řídicí uzel, RAM a ROM - operační a trvalý paměťový uzel, ALU - aritmetická logika, UVB - vstupní zařízení. Samozřejmě, každá z nich respektuje logické základy počítače. Pracovní postup počítače se skládá z načítání pracovního programu v paměti RAM nebo ROM, napsaného ve speciálních kódech, který je uložen na děrovaných kartách, magnetických pásech, magnetických a optických discích a dalších úložných médiích. Tento program je určen pro manipulaci CU s proudy aktuálních nebo pracovních informací a získání naprogramovaného výsledku, například zobrazení obrazu na monitoru nebo převedení audio signálu na digitální atd. Za tím účelem provádí UE řadu přenosů informačních bloků mezi všemi zařízeními, které jsou součástí počítače.

Hlavní "think tank" počítače je ALU - vykonavatel všech aritmetických a logických operací. V současné době funkce ALU provádí zařízení nazývané procesor nebo mikroprocesor, což je polovodičové zařízení o velikosti několika krabic, které obsahují neuvěřitelný počet funkcí. Postupně byly do mikroprocesoru přidány funkce řízení externích zařízení - monitorů, tiskáren apod. Nedávný vývoj v této oblasti umožnil vytvářet mikroprocesory s celou řadou funkčních zařízení počítače, díky nimž se objevily jednočipové počítače s kapesním formátem a schopnostmi plnohodnotného počítače. Překvapivě se logické základy počítačů vyvinutých najednou pro první výpočetní zařízení nezměnily dodnes.