コンピュータはどのように動作するのか

人がコンピュータシステムに初めて触れたとき、このマシンが実際にどのように動作するのか、私の言葉をどのように理解して、まばたきすると同時に結果を出力するのかという好奇心が心の中に芽生えます。このような疑問はすべて、コンピューターの背景についての知識がないときに生じます。ここでは、あなたの好奇心へのすべての答えをお知らせし、コンピュータシステムの動作プロセスについて説明します。

コンピュータとは何ですか

最初に、新規ユーザーとしてマシンを紹介する必要があります。これは、として知られています。 コンピューター 。したがって、コンピュータは動作するために電源を必要とする電子機器です。水が人体の生命線であるように、電源はコンピューターの生命線です。当社が提供する情報を処理するためにコンピューター機械が使用されます。一方から情報やデータを取得し、それを保存して処理し、最後に処理が完了した後、他方で結果を出力します。一方の端で取得する情報は次のように知られています。 コンピュータ入力 、処理後に得られる結果は次のように呼ばれます。 コンピュータ出力 。情報を保存する場所は次のように知られています コンピュータのメモリ または RAM (ランダムアクセスメモリ) 。コンピュータシステムには情報が保存されます。 ビット 。ビットはコンピューターの最小の記憶単位です。

コンピュータの主要コンポーネント

コンピュータシステムは、入力、記憶スペース、処理、出力を組み合わせて動作します。これら 4 つはコンピュータの主要なコンポーネントです。

一つ一つ理解しましょう:

入力：入力とは、コンピューターに提供される情報です。当社は、キーボード、マウス、マイクなどのコンピューターの入力デバイスを使用して情報を提供します。たとえば、キーボードを使用して何かを入力するとき、それはコンピュータに提供される入力として知られます。収納スペース：これは入力が保存される場所です。データを保存するコンピューターメモリとして知られています。コンピューターは、ファイルやドキュメントの保存にハードドライブを使用します。内部メモリと外部メモリの2種類のメモリを使用します。内部メモリは RAM として知られており、本質的に揮発性です。データを一時的に保存します。つまり、データを処理する準備ができたら、データを RAM にロードし、処理後にデータをストレージに移動します。一方、外部メモリは、削除するかクラッシュするまでデータを永続的に保存するために使用されます。処理：入力の処理は、コンピュータの中央処理装置である CPU によって実行されます。ユーザーが提供したデータの処理を担当するコンピューターの頭脳としても知られています。コンピューターの脳の速度は人間の脳の速度の 4 倍です。出力：キーボードを使用して何かを入力するとき、入力された入力が表示される場所はコンピューターのモニターまたはコンピューターの画面です。コンピュータ画面では、コンピュータに提供された入力を確認できます。これを含め、コンピューターの出力デバイスには、スピーカー、プロジェクター、プリンターなど、さまざまな種類があります。

これらはすべて、コンピュータシステムの動作において重要な役割を果たします。

ハードウェアとソフトウェア

物理的に触れることができる入出力デバイスは、システムのハードウェアとして知られています。キーボード、マウス、画面など。コンピュータ内に常駐し、表示されるだけで触れることのできないアプリケーションは、ソフトウェアとして知られています。 Microsoft Word 、 Excel 、ペイント、およびシステムにインストールされているすべてのソフトウェアなど。

コンピューターはどのようにして動作するのでしょうか

コンピュータシステムのこれらの主要コンポーネントが連携して、コンピュータが動作できるようになります。

オペレーティング·システム。
システムの起動プロセスが開始され、オペレーティングシステム (Windows、Linux、Mac など) とすべての関連ファイルがロードされます。ブートストラップローダーはシステムのブートを開始します。このようにして、Windows とそのその他の重要なサービスがシステムに読み込まれます。
オペレーティングシステムがコンピュータにロードされると、システムのインストールされたハードウェアがアクティブになり、CPU と通信できるようになります。ハードウェアデバイスの通信は、割り込み要求 (IRQ) を介して実行されます。現在のタスクがすでに実行中の場合、割り込みコントローラは CPU にリクエストを送信し、現在のタスクの実行が完了するまで新しいハードウェアリクエストの処理を停止します。 CPU は新しいリクエストを保留し、そのプロセスはメモリスタック内のメモリアドレスとして保存されます。現在のタスクの実行が終了すると、保留中のタスクが再開され、処理されます。
ただし、コンピュータが POST テストに失敗すると、不規則な POST が発生します。何らかの問題が発生したことを通知するシステムからのビープ音が聞こえると、POST が不規則であることがわかります。
電源ボタンを押してコンピューターシステムの電源を入れると、信号が電源に到達し、交流を直流 (DC とも呼ばれます) に変換します。その後、コンピュータの各コンポーネントに十分な電力が供給されます。
問題なく、すべてのコンポーネントがアクティブ状態になり、電源がトランジスタを介してマザーボードと CPU に信号を送信します。この間、プロセッサはメモリ内に残ったデータを削除し、CPU が命令 (入力) を引き継いで処理できる状態になります。
あ POST (電源投入時セルフテスト) 主要なコンピュータコンポーネントが存在し、適切に動作することを確認するために、コンピュータ上で順番に実行されます。コンピュータがテストに合格すると、まず 64 バイトのメモリが起動します。これは、このメモリにはシステムの時刻と日付の情報、およびシステムにインストールされているその他すべてのハードウェア関連情報が含まれているためです。この情報のロードが開始され、POST がこの情報をチェックしてシステム設定と比較します。比較が成功すると、基本ドライバー (ハードウェアデバイスと CPU およびコンピューターの通信を可能にし、起動を継続できるようにする) がロードされ、キーボード、ハードドライブ、マウスなど、インストールされているハードウェアのハンドラーが割り込まれます。
その後、POST はディスプレイアダプターをチェックし、問題が見つからない場合は、コンピューターのモニターに表示されるディスプレイを読み込みます。次に、メモリアドレス 0000:0472 を見てコールドブートかリブート（ウォームブート）かを確認します。 1234h の場合は再起動を意味し、残りの POST ステップはスキップされます。しかし、そうでない場合は、コールドブートであることを意味し、残りの POST 手順が続行されます。
ここで、コンピュータシステムにインストールされている RAM がチェックされます。

最後に、POST はコンピューターの光学ドライブとハードドライブに信号を送信してテストします。すべてのドライブがテストに合格すると、POST が終了し、ドライブのロードを開始するよう指示されます。