A számítógépek működése, Neumann-elvek


Digitális számítógépek legfontosabb jellemzői


A számítógép fekete doboz modellje

A számítógép mint fekete doboz

Neumann elvek

  1. soros (vagy szekvenciális) utasításvégrehajtás: az utasítások végrehajtása időben egymás után történik
    • párhuzamos utasításvégrehajtás (pl. többprocesszoros gépek esetén)
  2. kettes (bináris) számrendszer használata
  3. belső memória (operatív tár) használata a program és az adatok tárolására (ez az ún. tárolt program elve)
    • a számítógép meghatározott funkciókat végrehajtó hardver egységekkel rendelkezik
  4. teljesen elektronikus működés: a számítógép központi egységében nincsenek mozgó alkatrészek
  5. széles körű (univerzális) felhasználhatóság (alkalmasság bármilyen adatfeldolgozási feladatra)
    • a számítógép univerzális Turing-gépként működik (a Turing-gép egy absztrakt automata bármilyen adatfeldolgozási feladat matematikai modellezésére)

Digitális számítógépek alapvető funkcionális (hardver) egységei


A számítógépek működése, Neumann-elvek

a számítógép legfontosabb jellemzői

univerzális, meghatározott feladatok nagy sebességű és precíz elvégzésére szolgál széles körben alkalmazható, (elvileg) bármilyen adatfeldolgozást megvalósító utasítássorozat, algoritmus elvégzésére képes
automatikus működésű programozható (képes egy vagy több utasítássorozatvagy program utasításait önállóan, emberi beavatkozás nélkül végrehajtani)
kívülről vezérelhető, a működése nyomon követhető és megváltoztatható (indítható, leállítható, megszakítható stb.) működtető vagy operációs rendszerrel rendelkezik
gép, azaz műszakilag megvalósított rendszer meghatározott feladatokat ellátó hardver egységei vannak

Feladatmegoldás számítógéppel:

A számítógép mint fekete doboz

A fentiekben megadott példában (egy keresőkérdés elküldése a felhasználó számítógépéről a Google számára, amely egy adatbázisból előállítja a választ és visszaküldi az ügyfél számítógépnek) két számítógép kommunikál egymással:
– a kliens vagy "ügyfél" számítógép és
– a szerver vagy "kiszolgáló" számítógép.
Ez az ún. kliens-szerver architektúra, amely a megadott példában az adatbázisban való keresés miatt valójában három rétegű (vagy szintű) architektúrát valósít meg.

hardver
A hardver a számítógép műszakilag megvalósított (fizikailag "megfogható") egységeit jelenti, például a számítógép házat, billentyűzetet, monitort stb.
program
A számítógép memóriájában tárolt utasítássorozat, amelyet a gép lépésenként végrehajt, ezáltal a megadott bemenő adatokból és a rendelkezésre álló törzsadatokból a program által megvalósított algoritmus lépéseit követve automatikusan előállítja a kitűzött feladat megoldását képező adatokat.
szoftver
A szoftver több, meghatározott cél érdekében együttműködő programot vagy programrendszert jelent.

A Neumann architektúra (felépítés) olyan számítógépeket jelent, amely meghatározott elvek, az ún. Neumann-elvek alapján működnek (vö. John von Neumann: First Draft of a Report on the EDVAC, 1945).

további információk:
Számítógép (2018-04-17)
A számítógép története (2018-04-17)
First Draft of a Report on the EDVAC (2018-04-17)
ENIAC (2016-10-11)
EDVAC (2016-10-11)
Kliens-szerver architektúra (2016-10-12)
PageRank (2016-10-11)


a Neumann-elvek

egy személyi számítógép vázlatos felépítése

a Neumann-elvű számítógépek alapvető funkcionális (hardver) egységei

egy személyi számítógép képe

Egy személyi számítógép a fentieken kívül még további hardver elemekkel is rendelkezik. Talán a legfontosabb ezek közül az alaplap, amely a számítógép legfontosabb alkatrészeit (processzor, memória, grafikus vezérlő(kártya), hangkártya, hálózati kártya, további bővítő- vagy vezérlőkártyák, csatlakozók stb.) kapcsolja össze az ún. sínrendszer (vagy "buszrendszer") segítségével. A (adat)síneken adatok, címek és vezérlőjelek áramlanak, ennek megfelelően megkülönböztethetjük az adatsínt, címsínt és vezérlősínt.

egy alaplap képe

további információk:
http://www2.akg.hu/info/erettsegi/szobeli/04.html (2015-12-06)
http://www.karinthy.hu/home/informatika/tortenet/page6/page6.html (2015-12-06)
Neumann-elvek (2016-10-11)
Turing-gép (2016-10-11)
Személyi számítógép (2018-02-25)
A számítógépek vázlatos felépítése (2018-04-17)
Hardver (2016-10-11)
Central processing unit (2018-04-17)


Tartalom
Boda István, 2018.