| Op het meest basale niveau werken computers door bits te manipuleren . Een bit is de kleinste gegevenseenheid, die een 0 of een 1 vertegenwoordigt. Alles wat een computer doet – van het weergeven van afbeeldingen tot het uitvoeren van complexe simulaties – komt neer op ongelooflijk snelle reeksen van het manipuleren van deze nullen en enen.
Hier is een overzicht:
1. Hardware: De fysieke componenten van de computer, waaronder:
* Centrale verwerkingseenheid (CPU): Het ‘brein’ van de computer. Het haalt instructies op (gecodeerd als bits), decodeert ze en voert ze uit. Deze uitvoering omvat het uitvoeren van basisbewerkingen op bits, zoals het optellen, aftrekken, vergelijken en verplaatsen ervan.
* Geheugen (RAM): Slaat gegevens en instructies op waartoe de CPU snel toegang moet hebben. Deze gegevens worden ook weergegeven als bits.
* Opslag (harde schijf, SSD): Slaat gegevens permanent op, zelfs als de computer is uitgeschakeld. Nogmaals, het zijn allemaal stukjes.
* Invoer-/uitvoerapparaten (I/O): Interactie met de computer toestaan (toetsenbord, muis, scherm, enz.). Deze apparaten vertalen gebruikersacties en gegevens in bits, en omgekeerd.
2. Instructies (machinecode): De CPU begrijpt instructies die zijn geschreven in machinecode – een programmeertaal op laag niveau die rechtstreeks de bewerkingen weergeeft die de CPU kan uitvoeren. Deze instructies zijn reeksen bits die de CPU vertellen wat hij moet doen.
3. Logische poorten: De kern van de CPU bestaat uit logische poorten, kleine elektronische circuits die logische basisbewerkingen op bits uitvoeren. Deze bewerkingen zijn gebaseerd op de Booleaanse algebra (AND, OR, NOT, enz.). Door deze poorten op complexe manieren te combineren, kan de CPU veel geavanceerdere bewerkingen uitvoeren.
4. De cyclus ophalen, decoderen en uitvoeren: Dit is het fundamentele proces dat de CPU continu herhaalt:
* Ophalen: De CPU haalt een instructie uit het geheugen.
* Decoderen: De CPU interpreteert de instructie om te begrijpen welke bewerking moet worden uitgevoerd en waar de gegevens kunnen worden gevonden.
* Uitvoeren: De CPU voert de bewerking uit.
* Herhaal: De cyclus begint opnieuw met de volgende instructie.
In wezen is een computer een enorm parallel systeem van ongelooflijk snelle schakelaars (transistors) die in uiterst nauwkeurige reeksen aan (1) en uit (0) worden gezet, waarbij instructies worden gevolgd die zijn gecodeerd als bitpatronen. Deze reeksen vertalen zich op een hoger niveau naar de programma's en applicaties die we gebruiken. De complexiteit komt voort uit het enorme aantal bits en de ingewikkelde arrangementen van logische poorten en instructies, maar het fundamentele principe blijft de manipulatie van nullen en enen. |
