cara kerja komputer

Teknologi dalam komputer digital telah melalui perubahan besar sejak komputer yang pertama pada tahun 1940. Namun kebanyakannya masih menggunakan senibina von Neumann, yang dicadangkan oleh John von Neumann pada awal 1940-an.

Senibina von Neumann menyatakan komputer dibahagi kepada 4 bahagian utama: Unit Aritmetik dan Logik, litar pengawal, memori, dan alat input-output (I/O). Kesemua bahagian ini disambung bersama oleh wayar-wayar, yang dikenali sebagai "bas".

Ingatan

Di dalam sistem komputer, ingatan ialah jujukan bait (seperti sel), di mana setiap satunya mengandungi sebutir maklumat. Maklumat tersebut mungkin adalah arahan untuk komputer, dan setiap sel menyimpan serpihan data yang diperlukan komputer untuk menjalankan arahan.

Secara amnya, ingatan boleh diguna semula lebih sejuta kali. Ia lebih berupa pad lakaran, dari pada batu tablet yang hanya boleh ditulis sekali.

Saiz setiap sel, dan bilangannya, berbeza di antara satu komputer dengan komputer yang lain. Begitu juga dengan teknologi memori tersebut, daripada denyutan elektromekanik, seterusnya tiub raksa, seterusnya kepada susunan matriks magnet kekal, seterusnya kepada transistor, dan seterusnya litar bersepadu yang mengandungi berjuta kapasitor dalam sebiji cip.

Pemprosesan

Unit Aritmetik dan Logik (ALU), ialah alat yang melaksanakan operasi asas, seperti operasi aritmetik (tambah, tolak, darab, dan sebagainya), operasi logik (AND, OR, NOT) dan membandingkan operasi. Unit ini melakukan tugas sebenar dalam komputer.

Unit pengawal menyelia slot-slot yang menyimpan arahan terkini, seterusnya memberitahu ALU tentang operasi yang perlu dilakukan serta menerima maklumat yang perlu (daripada memori) untuk melaksanakan operasi tersebut. Kemudiannya ia menghantar kembali hasil operasi ke kedudukan memori yang sesuai. Setelah itu, Unit Pengawal akan beralih kepada arahan yang seterusnya.

Input-Output

Unit Input-output membenarkan komputer menerima maklumat daripada dunia luar, dan menghantar keputusan maklumat kembali ke dunia luar. Terdapat pelbagai bentuk alat I/O, daripada Papan kekunci, skrin, Cakera liut, kepada alat yang luar biasa, seperti Webcam.

Kesemua alat (peranti) input mengkod maklumat kepada data supaya boleh diproses oleh sistem komputer digital. Alat (peranti) output pula menyahkod data komputer kepada maklumat yang boleh difahami oleh pengguna komputer.

Arahan

Arahan komputer bukanlah arahan berbunga seperti bahasa manusia. Komputer hanya mempunyai arahan-arahan mudah yang terhad. Arahan biasa yang disokong oleh kebanyakan komputer adalah seperti: Salin kandungan sel 123, dan letak salinan ke sel 456; tambahkan kandungan sel 666 ke sel 042, dan letak hasil tambahan ke sel 013; sekiranya sel 999 adalah 0, arahan seterusnya ialah pada sel 345.

Arahan-arahan tersebut diwakili sebagai angka (numbers). Contohnya, Kod untuk "Salin" mungkin adalah 001. Set Arahan yang disokong oleh komputer dipanggil Bahasa Mesin. Secara praktiknya, arahan untuk komputer biasanya tidak ditulis dalam bentuk Bahasa Mesin, tapi dalam bentuk Bahasa Pengaturcaraan Tahap Tinggi (High Level Programming Language). Bahasa pengaturcaraan kemudiaanya dialihbahasa kepada Bahasa Mesin dengan menggunakan Program Komputer khas (seperti Pengkompil - compiler, atau Interpreter).

Sesetengah bahasa pengaturcaraan adalah dalam bentuk yang hampir dengan Bahasa Mesin, contohnya Bahasa Penghimpun - (juga dikenali sebagai Bahasa Tahap Rendah - ); Manakala sesetengah bahasa mengguna prinsip yang jauh berbeza dengan operasi mesin, contohnya Prolog.

Seni bina

Komputer moden meletakkan ALU (Unit Aritmetik dan Logik) dan Unit Pengawal di dalam satu litar bersepadu yang dikenali sebagai Unit Pemproses Pusat (Central Processing Unit - CPU). Kebiasaanya, memori komputer akan diletak pada beberapa litar bersepadu kecil berhampiran dengan CPU. Alat-alat yang lain dalam komputer adalah bekalan kuasa dan alat input-output.

Fungsi sebuah komputer secara prinsipnya agak jelas. Komputer menyambut arahan dan data daripada memori. Arahan kemudiannya dilaksanakan, hasilnya disimpan, dan seterusnya menyambut arahan yang berikutnya pula. Prosedur ini diulang sehingga komputer itu ditutup.

Program

Program Komputer ialah satu senarai arahan yang besar untuk dilaksana oleh komputer. Kebanyakan Program Komputer mempunyai berjuta arahan, dan kebanyakan daripada arahan-arahan tersebut dilaksanakan berulang-kali. Sebuah Komputer peribadi yang moden berupaya melaksanakan lebih kurang 2-3 bilion arahan per saat.

Pada masa sekarang, kebanyakan komputer berupaya melaksanakan lebih dari satu program pada satu masa. Keupayaan ini dinamakan multitugas. Walaupun secara kasarnya, seolah-olah komputer melakukan dua kerja sekaligus, sebenarnya CPU melaksanakan arahan daripada satu program dahulu, kemudian beralih ke program yang satu lagi pada jangka masa sejenak. Jangka masa sejenak ini dipanggil Hirisan Masa (Time Slice). Sistem Pengoperasian ialah program yang mengawal perkongsian masa ini.

Contoh sistem pengoperasian yang membenarkan multitasking ialah Windows dan Unix.

[sunting]

Sistem pengendalian

Rencana utama: Sistem pengendalian

Sistem pengendalian ialah sistem yang menentukan program apa yang perlu dilaksanakan, dan sumber apa (memori atau I/O) yang perlu digunakan. Sistem pengendalian membekalkan perkhidmatan kepada program lain, contohnya kod (driver) yang membolehkan pengaturcara menulis program untuk mesin tanpa perlu mengetahui lebih terperinci tentang alat elektronik pada sistem komputer.