Tietokone

Tietokoneet ovat kehittyneet lähivuosina hurjasti ja tulevat kehittymäänkin kokoajan tulevaisuuuteen mentäessä. Tietokone on siis laite, joka käsittelee numeeris-loogista tietoa ohjelmointinsa mukaisesti. Arkikielessä tietokoneella tarkoitetaan yleiskäyttöistä laitetta, joka on tarkoitettu suorittamaan monenlaisia tehtäviä. Esimerkiksi pelikonsolit ja matkapuhelimet ovat perusluonteeltaan tietokoneita, vaikka erikoistuneiden käyttötarkoitustensa takia niitä ei sellaisiksi kutsuta. Myös sulautetuissa järjestelmissä on laitteen sisällä tietokone, vaikka käyttäjä ei aina ole siitä tietoinen. 

Tietokoneiden edeltäjinä pidetään reikäkorttien käsittelyyn tarkoitettuja reikäkorttikoneita ja mekaanisia laskimia. Ensimmäiset varsinaiset tietokoneet rakennettiin 1940-luvulla ja niitä käytettiin toisen maailmansodan aikaan salakirjoitusten murtamiseen brittiläinen Colossus, tykistön ammusten ratojen laskentaan yhdysvaltalainen ENIAC ja lentokonesuunnittelun lujuuslaskentoihin saksalainen Z3. 

Matematiikan professori Charles Baggage kehitti 1800-luvulla mekaanisen tietokoneen nimeltä Analyyttinen kone. Yksi tunnetuimmista tietokoneen matemaattisista malleista on Turingin kone, jonka kehitti englantilainen matemaatikko Alan Turing. Nykyaikaiset yleistietokoneet perustuvat elektroniikkaan ja John Von Neumannin mallin mukaiseen rakenteeseen, ja Turingin kone esiintyy vain tietojenkäsittelyteorian oppikirjoissa. Erikoissovelluksissa voi olla käytössä Neumannin mallista poikkeavia tietokoneita. Esimerkiksi signaalinkäsittelyyn tarkoitetut prosessorit ovat usein Harvard-arkkitehtuurin mukaisia. Useimmat tietokoneet toteuttavat John Von Neumannnin mallia, jossa sekä ohjelma että sen käsittelemä tieto ovat samaan muistiin tallennettua dataa. Harvinaisemmassa Harvard-arkkitehtuurissa ohjelma ja sen käsittelemä tieto ovat muisteissaan.

Tietokoneen toimintaa ohjaa prosessori, joka tulkitsee konekielisiä käskyjä ja ohjaa niiden mukaan tietokoneen toimintoja. Suoritin suorittaa ohjelmaa lukemalla peräkkäisiä muistipaikkoja alueelta johon ohjelmakoodi on tallennettu, ja tulkitsemalla lukemansa bittijonot konekielisiksi käskyiksi. Käsky suorittaa jonkin yksnkertaisen alkeisoperaation, kuten luvun lukemisen muistipaikasta, kahden luvun välisen laskutoimituksen tai ohjelman suoritusosoitteen ehdollisen vaihtamisen. Käskyn suorituksen päätteeksi suorittimen sisäisissä muistipaikoissa, rekistereissä sijaitsevat laskennan lopputulokset tallennetaan takaisin muistiin. 

Suorittimet on jo pitkään toteutettu yhtenä integroituna piirinä. Nykyaikana yksi piiri voi sisältää monta suoritinta. Henkilökohtaisissa tietokoneissa on yleensä 1-16 suoritinydintä yhdellä integroidulla piirillä. Isoissa palvelmissa ja supertietokoneissa suoritinytimiä on jopa tuhansia. Suorittimen lisäksi tietokoneessa on yleensä myös muita piirejä tai apusuorittimia

jotka suorittavat erikoistuneempia tietojenkäsittelytehtäviä ja vapauttavat siten varsinaiset suorittimet näistä tehtävistä. Esimerkiksi näytönohjain muuttaa näyttömuistiin tallennetun kuvan näyttölaitteelle sopivaksi ajoitetuksi signaaliksi monet näytönohjaimet osaavat itse piirtää grafiikkaa näyttömuistiin. Käytännössä tällaiset laitteet sisältävät oman suoittimensa, ja monien grafiikkaohjainten suorittimia voidaankin käyttää myös muun laskennan tukena silloin, kun niitä ei tarvita grafiikan muodostamiseen.

Digitaalinen signaaliprosessori on matkapuhelimissa ja verkkolaitteissa yleinen erikoispiiri, joka käsittelee jatkuvaa datavirtaa ja tekee operaatioita, esimerkiksi salauksen tai äänen purkamisen.


Lähde : Wikipedia, cs.tut.fi