1.1.5 Τα συστατικά στοιχεία των υπολογιστών

Κάθε υπολογιστής, ακόμη και σήμερα, στηρίζεται στις αρχές που θεμελίωσε ο John von Neumann και  αποτελείται από τρία συστατικά στοιχεία: το υλικό (hardware), τα δεδομένα (data) και το λογισμικό (software).

Υλικό (hardware)

Το υλικό του υπολογιστή, σύμφωνα με το μοντέλο von Neumann, αποτελείται από τέσσερα συστατικά στοιχεία:
Τη Μονάδα Ελέγχου
Την Αριθμητική και Λογική Μονάδα (ALU)             
Τη Μνήμη
Τις μονάδες Εισόδου/Εξόδου
Η μονάδα ελέγχου, η αριθμητική και λογική μονάδα και η μνήμη απαρτίζουν  την Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας - KME (CPU) του υπολογιστή.

Στους σύγχρονους υπολογιστές έχουμε διαφορετικούς τύπους μνήμης, διαφορετικές μονάδες εισόδου/εξόδου κτλ.

Για το υλικό του υπολογιστή θα μιλήσουμε σε επόμενο κεφάλαιο.

Δεδομένα (data)

Το μοντέλο von Neumann ορίζει ότι τα δεδομένα πρέπει ν’ αποθηκεύονται στη μνήμη του υπολογιστή.

Ο υπολογιστής είναι μια συσκευή που αποτελείται από ηλεκτρονικά κυκλώματα που το μόνο που καταλαβαίνουν είναι αν περνάει μέσα από αυτά ηλεκτρικό ρεύμα ή όχι. Όλα λοιπόν στον ηλεκτρονικό (ψηφιακό) υπολογιστή πρέπει να αναπαρίστανται με αυτές τις δύο καταστάσεις (ψηφιακή μορφή). Πρέπει λοιπόν να χρησιμοποιήσουμε ένα σύστημα που χρησιμοποιεί μόνο δύο καταστάσεις (όπου, για χάρη ευκολίας, συμβολίζουμε με 0 και 1), το δυαδικό σύστημα.

Αυτό σημαίνει ότι πρέπει όλα τα δεδομένα, ανεξαρτήτως μορφής (κείμενα με χαρακτήρες και σύμβολα, εικόνες, ήχοι βίντεο) να τα μετατρέψουμε, όπως λέμε, σε δυαδική μορφή (0 και 1).

Στο επόμενο κεφάλαια θα μάθουμε πως να αποθηκεύουμε τους διαφορετικούς τύπους δεδομένων σε δυαδική μορφή.

Λογισμικό (software)

Η έννοια του προγράμματος ήταν βασικό χαρακτηριστικό τόσο στη μηχανή Turing όσο και στο μοντέλο von Neumann. Στους πρώτους υπολογιστές δεν υπήρχε μνήμη και το πρόγραμμα που εκτελούνταν δεν αποθηκευόταν πουθενά. Ο προγραμματισμός αυτών των υπολογιστών ήταν εξαιρετικά δύσκολη, επίπονη και χρονοβόρα διαδικασία καθώς γινόταν σε φυσικό επίπεδο, ανοιγοκλείνοντας διακόπτες ή μετακινώντας καλώδια.

Για να διευκολυνθεί η διαδικασία του προγραμματισμού, διατυπώθηκε από τον μαθηματικό Τζον φον Νόιμαν η ιδέα του αποθηκευμένου προγράμματος στη μνήμη του υπολογιστή. Χρειαζόμαστε δηλαδή μια μνήμη για την αποθήκευση των δεδομένων και μια μνήμη για την αποθήκευση του προγράμματος.

Ένα άλλο βασικό χαρακτηριστικό του μοντέλου von Neumann ήταν ότι το πρόγραμμα αποτελείται από μια σειρά εντολών που εκτελούνται η µία μετά την άλλη, σειριακά. Το παρακάτω παράδειγμα μας δείχνει ένα πρόγραμμα, που αποτελείται από πέντε εντολές, για την πρόσθεση δύο αριθμών:

1η εντολή: Εισαγωγή του 1ου αριθμού

2η εντολή: Εισαγωγή του 2ου αριθμού

3η εντολή: Πρόσθεση των δύο αριθμών

4η εντολή: Αποθήκευση του αποτελέσματος στη μνήμη

5η εντολή: Εμφάνιση του αποτελέσματος

Η χρήση των εντολών για την ανάπτυξη των προγραμμάτων βοήθησε τους προγραμματιστές γιατί τους έδινε τη δυνατότητα της επαναχρησιμοποίησης των προγραμμάτων αυτών σε μεταγενέστερα προγράμματα είτε από τους ίδιους τους δημιουργούς τους είτε από διαφορετικούς προγραμματιστές.

Για το λογισμικό του υπολογιστή θα μιλήσουμε σε επόμενο κεφάλαιο.

Τελευταία τροποποίηση: Κυριακή, 9 Ιουλίου 2023, 2:41 PM