Datori. Darbības pamati.
Datori darbībā izmanto bināro skaitīšanas sistēmu. Binārās skaitīšanas sistēmu veido skaitļu 0 un 1 kombinācijas, ko var iztēloties kā slēdža stāvokļus “izslēgts” = 0 un “ieslēgts” = 1. Datoros šos stāvokļus realizē un uztur trigeri.
Datora centrālais procesors veic saskaitīšanas, atņemšanas un loģiskās (UN,VAI, NĒ) darbības binārajā skaitīšanas sistēmā. Reizināšanu un dalīšanu aizstāj ar saskaitīšanu un atņemšanu. Centrālā procesora darbību vada speciāla programma. Datora kopējo darbību realizē operētājsistēma (OS), kura vada arī centrālā procesora darbību.
Datora darbības ātrumu (programmas darbības ātrumu, datu apmaiņas ātrumu) zināmā mērā raksturo centrālā procesora (AMD, Intel, Motorola) taktsfrekvence – cik reižu sekundē procesors var mainīt bita stāvokli. Precīzāk ātrumu raksturo peldošā komata operācijas (jebkura operācija, kurā skaitļiem ir daļas) – flopi. Šodien takstfrekvences tipiski ir 1,6 … 3,5 GHz vai 1,000,000,000 x (1,6…3,5) maiņu sekundē. Taktsfrekvenci nevar palielināt bezgalīgi, tādēļ ātrdarbības palielināšanai izmanto vairāku kodolu procesoru - 2-kodolu Intel Core 2 Duo, 4-kodolu Intel Xeon “Clovertown” - vai vairākus procesorus vienā datorā (piem. Apple MacPro dators). Plaši sāk izmantot 64 bitu skaitļošanu (Microsoft Windows Vista, Apple OS X Tiger un OS X Leopard) un datu apstrādi, līdz šim populāro 32 bitu vietā (veic darbības ar skaiļiem, kurus attēlo 32 vai 64 biti, ieskaitot komatu).
Datora aprēķini ir ar augstu precizitāti – 8,10 un vairāk decimālzīmes aiz komata. Tas jāņem vērā garākos aprēķinos tabulās,izklājlapās un datu bāzēs: pareizā vietā jāveic noapaļošana līdz populārām 2,3 zīmēm aiz komata. Tas nozīmē – monitorā redzamais, noapaļotais skaitlis var atšķirties no reālā skaitļa, kuru izmanto tālākajā skaitļošanā.
Perifērijas iekārtu (ievadierīces, izvadierīces) vadībai un datu apmaiņai ar tām, var būt speciāli procesori, kuri var būt apgādāti ar savām specifiskām operatīvajām atmiņām.
Datora darbībai ir nepieciešama atmiņa – vieta, kurā binārā veidā (trigeros, sauc arī par šūnām) glabājas informācija. Izsķir operatīvo atmiņu, kuru realizē elektroniski trigeri, un pastāvīgo atmiņu, kuru realizē magnētiskie, optiskie u.c. materiāli.
Atmiņu galvenokārt raksturo tās ietilpība baitos un ātrdarbība. 1 baits = 8 biti, 1 bits = viena atmiņas šūna, kuras vērtība var būt 0 vai 1.
Atvasinātās atmiņas apjoma mērvienības ir:
vārds = 2 baiti = 16 biti: vārds ir UNICODE simbolu kodēšanas tabulas (atvasinājums no kādreiz populārās 1 baita ASCII) pamats.
kilobaits – KB = 1024 B
megabaits – MB = 1024 KB
gigabaits – GB = 1024 MB
terabaits – TB = 1024 GB
Operatīvajā atmiņā ir iespējams gan ierakstīt informāciju (pārslēgt trigeru stāvokļus), gan nolasīt informāciju (nolasīt trigeru stāvokļus). Operatīvā atmiņa ir ātrdarbīga, to apzīmē ar RAM (Random Access Memory) vai brīvpieejas atmiņu. Šodien personālajos datoros tipiski RAM ir ar ietilpību līdz 2 GB. Minimālais RAM apjoms, lai OS darbotos ar pieņemamu ātrumu, tipiski ir 256 MB (OS X), 512MB (Windows XP) vai 1 GB (Windows Vista). Palielinot RAM, iespējams palielināt datora darbības ātrumu.
Pastāvīgā atmiņa (lēndarbīga) var būt:
a) ar iespēju gan ierakstīt, gan nolasīt – tipiski datora cietais disks (HD) vai ārējais cietais disks, kuri izmanto magnētiskā ieraksta principu (ietilpība 40-80- … GB, populāri 80MB, 120 MB, 160 MB),
b) ar iespēju tikai nolasīt (iepriekš 1 reizi ierakstīto) – tipiski CD (ietilpība ~700 MB) vai DVD (ietilpība ~4,7 GB), kuri izmanto optiskā ieraksta principu. Apzīmē ROM (Read Only Memory).
Informācijas uzturēšanai pastāvīgajā atmiņā NAV nepieciešama elektrobarošana.
Palaižot kādu programmu vai datoru kopumā, attiecīgo programmu, datus un informāciju no pastāvīgās atmiņas ievada operatīvajā atmiņā. Ja operatīvās atmiņas apjoms nav pietiekams, daļēji kā operatīvo atmiņu izmanto pastāvīgo atmiņu (tipiski HD).
Informācijas uzturēšanai operatīvajā atmiņā IR nepieciešama elektrobarošana.