Η αρχιτεκτονική του υπολογιστή

Όπως συμβαίνει με όλα τα πολύπλοκα συστήματα, στην προσπάθειά μας να τα κατανοήσουμε και να αντιληφθούμε τον τρόπο συμπεριφοράς τους καταφεύγουμε στην παρακάτω μέθοδο: α) Διακρίνουμε τα τμήματα που παρουσιάζουν μια σχετική αυτονομία. β) Επισημαίνουμε τον τρόπο διασύνδεσης των τμημάτων του συστήματος. γ) Μελετάμε τη συμπεριφορά τους, τον τρόπο αλληλεπίδρασής τους και τη σχέση τους με τα παραγόμενα τελικά αποτελέσματα. Τη μέθοδο αυτή θα ακολουθήσουμε και στην περίπτωση του υπολογιστή και ειδικότερα για την εξέταση ενός βασικού μέρους του, του υλικού. Το υλικό (hardware) αποτελείται από το σύνολο των ηλεκτρονικών τμημάτων που συνθέτουν το υπολογιστικό σύστημα, δηλαδή από τα ηλεκτρονικά κυκλώματα, τις μονάδες δίσκων, τους εκτυπωτές, τις οθόνες, τα πληκτρολόγια, κλπ. Υλικό, λοιπόν, είναι οτιδήποτε έχει μια υλική-φυσική υπόσταση σε ένα υπολογιστικό σύστημα. Η διάκριση των μερών του υλικού και η περιγραφή του τρόπου διασύνδεσής τους αποτυπώνει τη δομή του υλικού. Η μελέτη της δομής και της συμπεριφοράς του υλικού αποτελεί το αντικείμενο της αρχιτεκτονικής του υπολογιστή.

Σχήμα 3.1 Αρχιτεκτονική υπολογιστικού συστήματος

Τα υπολογιστικά συστήματα ταξινομούνται σε γενιές ανάλογα με την τεχνολογία κατασκευής των κυκλωμάτων τους και την αρχιτεκτονική τους. Κάθε γενιά χαρακτηρίζεται επίσης από το είδος της επεξεργασίας και τις γλώσσες προγραμματισμού που χρησιμοποιούν οι υπολογιστές που ανήκουν σε αυτήν. Εμείς θα αναφερθούμε στα αρχιτεκτονικά χαρακτηριστικά της τέταρτης γενιάς υπολογιστών και θα εξετάσουμε έναν "απλό" υπολογιστή ως παράδειγμα. Η επιλογή του συγκεκριμένου υπολογιστή γίνεται για εκπαιδευτικούς λόγους. Δεν στοχεύουμε να περιγράψουμε την αρχιτεκτονική του πλέον σύγχρονου υπολογιστή, αλλά να δώσουμε τις αναγκαίες έννοιες, η γνώση των οποίων θα μας επιτρέψει σε επόμενα στάδια των σπουδών μας να κατανοήσουμε και τις συνθετότερες αρχιτεκτονικές. Στο Σχήμα 3.1 παρουσιάζεται η αρχιτεκτονική του υπολογιστικού μας συστήματος, στο οποίο διακρίνονται δύο μέρη: το κεντρικό και το περιφερειακό. Για να συνθέσουμε έναν υπολογιστή απαιτείται οπωσδήποτε το σύνολο του κεντρικού μέρους και επιλεκτικά από το περιφερειακό μέρος όποιες περιφερειακές συσκευές θεωρούμε απαραίτητες για τις ανάγκες μας.