CPU, memória, input és output

(Zene) Hogyan működik a számítógép? Memória, CPU, bement és kimenet (Zene) Szia, Madison Maxey vagyok. Van egy Loomia nevű cégem, ahol okos textíliát készítünk okos ruhához és más, textíliából készült termékeket. Ha textíliáról van szó, a csillagos ég a határ. Az én nevem Danielle Applestone, a Other Machine Company gazdasági vezetője vagyok. Asztali marógépeket készítünk. A marógép egy forgó vágókést mozgat az anyagban, amivel 3D-s tárgyakat hoz létre. Végső soron minden számítógép ugyanazt a négy alapvető dolgot csinálja. Beolvassa a bemenetet (input), tárolja, feldolgozza az információt, majd kiadja a kimenetet (output). Ezeket a tevékenységeket a számítógép más-más egysége végzi. A bemeneti eszközök átveszik a bemenetet a külvilágból és bináris információvá alakítják. A memória tárolja az információt. A központi feldolgozóegység, a CPU az, ahol a számítások végrehajtódnak. Végül ott vannak a kimeneti eszközök, amik az információt átkonvertálják tényleges kimenetté. Beszéljünk először a bemenetről! A számítógépek sokfajta bemenetet képesek kezelni, például a billentyűzetet, a telefon érintőképernyőjét, a kamerát, a mikrofont vagy a GPS-t, de akár az autón levő érzékelőt, egy hőmérőt, vagy egy drónt – ezek mind lehetnek bemeneti eszközök. Nézzünk egy egyszerű példát arra, hogyan halad keresztül a bemenet a számítógépen és változik kimenetté. Amikor lenyomsz egy billentyűzeten egy gombot, mondjuk a B-t, a billentyűzet azt számmá konvertálja. Ezt a számot bináris alakban, egyesekkel és nullákkal kódolva küldi tovább. Ebből a számból kiindulva a CPU kiszámítja, hogyan jelenítse meg a B betűt a képernyőn pixelenként. A CPU utasításokat olvas ki a memóriából, ami alapján meg tudja rajzolni a B betűt. A CPU lefuttatja ezeket az utasításokat, és eltárolja az eredményt pixelként a memóriában. Végül ezt a pixel információt bináris alakban elküldi a képernyőre. A képernyő egy kimeneti eszköz, ami konvertálja a bináris jelet apró fényekké és színekké, amiből a látható kép felépül. Mindez olyan gyorsan történik, hogy azonnalinak tűnik, de minden megjelenített betűhöz a számítógép több ezer utasítást futtat attól a pillanattól kezdve, hogy az ujjaddal megnyomtad a billentyűt. Ebben a példában a kimeneti eszköz a képernyő volt, de sokfajta kimeneti eszköz van, amik a számítógéptől bináris jeleket fogadnak és a fizikai világban csinálnak valamit. Például a hangszóró megszólaltat egy hangot, egy 3D nyomtató kinyomtat egy tárgyat. A kimeneti eszköz vezérelhet mozgást, például egy robotkart, egy autó motorját, vagy egy marógép vágófejét, amit a cégem készít. Újfajta bemenetek és kimenetek teljesen új lehetőségeket teremtenek a gépek és a világ együttműködéséhez. Ezt nagyban elősegítette a memória és a CPU méretének és sebességének növelése. Minél bonyolultabb a feladat, és minél több a bemenet és kimenet adat, annál nagyobb CPU teljesítmény és memória kell. Betűket kiírni a képernyőre egyszerű feladat, de bonyolult 3D-s grafika megvalósításához, vagy nagy felbontású film készítéséhez a modern gépekben gyakran több CPU végzi a feldolgozást, és több gigabájt memória tárolja az adatokat. Bármit is csinálsz a számítógéppel, minden arról szól, hogy a külvilágból bemenetet adsz át, azt a gép tárolja és feldolgozza, majd valamilyen eredményt visszajuttat a fizikai világba.