Za početak, pogledajmo što je računalo. Jednostavno rečeno, računalo, koje također nazivamo računalnim sustavom, elektronički je uređaj koji prima podatke kao što su brojevi, tekst ili slike i koristi skup uputa (program) za njihovu obradu i pretvaranje u smislene izlazne informacije u različitim formatima.
Elementi koji čine računalni sustav općenito se kategoriziraju u dvije skupine: hardver i softver.
Hardver se odnosi na fizičke elemente računala ili elektroničkog sustava: stroj samog računala ili vanjsku računalnu opremu. Tipkovnica, monitor i elektronički dijelovi unutar središnje jedinice su hardver.
Suprotno tome, softver predstavlja „nefizičku“ komponentu, upute koje računalu govore što treba učiniti. To nam omogućuje da „razgovaramo“ s računalom bez poznavanja računalnog jezika. Najvažniji blokovi koji čine softver računala su operativni sustav (OS) i aplikacije.
Operativni sustav je sučelje između hardvera i aplikacijskih programa. Budući da se istovremeno istodobno izvodi nekoliko različitih računalnih programa i svi trebaju pristupiti resursima vašeg računala, operativni sustav to koordinira kako bi osigurao da svaki program dobije ono što treba.
Aplikacijski programi obavljaju određene zadatke na sustavu: program za uređivanje teksta, reproduktor glazbe, web-preglednik itd.
Hardver i softver neraskidivo su povezani: bez softvera, hardver računala ne bi imao funkciju. Bez hardvera potrebnog za izvršavanje zadataka naređenih softverom, softver bi bio beskoristan.
Hardverske komponente moraju imati određene karakteristike kako bi softver mogao dobro funkcionirati. Te komponente računalnog sustava međusobno komuniciraju kako bi izvršavale određene zadatke, pa je za njihovo razumijevanje važno razumjeti cjelokupan proces s obzirom na to da ovise jedne o drugima kako bi ispravno funkcionirale. Obično se ta međusobna povezanost predočava u obliku slojeva.
Najviši sloj računalnog sustava su softverske aplikacije, programi koje obično koristimo i koji nam omogućuju interakciju s računalom.
Ispod tog sloja nalazi se operativni sustav. On djeluje kao prevoditelj između aplikacija i hardvera kako bi se razumjeli.
Na najnižem sloju nalazi se hardver, tj. svi uređaji koje možemo fizički dodirnuti. Operativni sustavi moraju se nalaziti u određenom hardveru da bi dobro funkcionirali.
Taj je postupak zajednički svim računalnim sustavima, bilo osobnim ili industrijskim.
Više o hardveru
Sada ćemo pogledati glavne hardverske komponente računala i ulogu koju igra svaka komponenta. Važno je da poznajemo te komponente i njihove karakteristike jer one određuju koliko dobro računala izvršavaju zadatke koje od njih tražimo. Kada kupujete novo računalo ili mijenjate dijelove računala koje imate, možda ćete trebati znati specifičnosti hardvera kako biste bili sigurni da će ispravno raditi ono za što ga trebate: posao, pretraživanje interneta ili igranje igara.
Iako ćemo se uglavnom usredotočiti na osobno računalo, budući da je to jedna od najčešćih vrsta računala, te periferne uređaje koji se često koriste s njim, isti principi vrijede za sva računala.
Komponente računala opće namjene možemo podijeliti u dvije kategorije: unutarnje i vanjske. Unutarnji računalni hardver odnosi se na komponente osmišljene da stanu u računalni sustav, a koje imaju važne uloge. Vanjske se komponente izvana povezuju s računalnim sustavom. One nisu potrebne da bi sustav funkcionirao, ali na neki drugi način olakšavaju ili poboljšavaju naše iskustvo.
Komponente računala uključuju sljedeće:
Procesor
Procesor ili središnja procesorska jedinica (engl. central processing unit, CPU) izvršava upute organizirane u programe („softver“) koji računalu govore koje podatke treba obraditi i kako. Bez CPU-a ne bismo mogli pokretati programe na računalu.
Često ga se naziva „mozgom“ računala jer sadrži sve sklopove potrebne za obradu unosa, pohranu podataka i izlazne rezultate.
Brzina kojom procesor obrađuje informacije mjeri se u gigahertzima (GHz). Općenito, što je brži, to su performanse računala brže.
Memorijska jedinica
Memorijska jedinica omogućuje računalu da pamti podatke i informacije. Slično ljudskoj memoriji, postoji kratkoročna memorija (RAM) i dugoročna memorija (pogon tvrdog diska).
RAM (memorija s nasumičnim pristupom, engl. random-access memory) i ROM (memorija samo za čitanje, engl. read-only-memory) koriste se za pohranu računalnih podataka i CPU im može izravno pristupati.
RAM se koristi za privremenu pohranu informacija koje računalo trenutno koristi.
ROM se koristi za trajnu pohranu uputa koje računalu govore kako se treba pokrenuti. Također učitava operativni sustav.
ü Pogon tvrdog diska (koji može biti unutarnji ili vanjski) koristi se za trajnu pohranu podataka i programa onoliko dugo koliko nam je potrebno.
Sadržaj RAM-a nestabilan je i briše se čim se računalo isključi. Da biste sačuvali svoj rad čak i nakon isključivanja računala, morate ga spremiti u trajnu pohranu (unutarnji ili vanjski uređaj).
Matična ploča
Poznata i pod nazivom „osnovna ploča“, to je središnji dio sklopovlja koji omogućuje povezivanje svih komponenti i perifernih uređaja s računalom.
Matična ploča raspoređuje snagu tamo gdje je potrebna te komunicira sa svim ostalim komponentama i koordinira ih, što je čini jednim od najvažnijih dijelova hardvera u računalu.
Sve ostale komponente uključuju se izravno u matičnu ploču (ravno u pločicu s vodičima) ili neizravno (putem USB priključaka) i međusobno surađuju tvoreći računalni sustav.
Grafička kartica
Grafička ili videokartica je hardverski uređaj koji se uključuje u matičnu ploču i omogućuje računalu prikaz slika na zaslonu.
Procesor grafičke kartice, koji se zove grafička procesna jedinica (engl. graphics processing unit, GPU), sličan je CPU-u računala, ali je posebno osmišljen za izvođenje složenih matematičkih i geometrijskih izračuna koji su potrebni za prikaz grafike.
GPU-i su specijalizirane procesorske jezgre koje se mogu koristiti za ubrzavanje računskih procesa. Inicijalno su osmišljeni za obradu slika i vizualnih podataka. GPU-i se sada koriste kako bi poboljšali druge računske procese, poput dubokog učenja ili moderne infrastrukture umjetne inteligencije.
Zvučna kartica
Zvučne kartice su interni hardverski uređaji koji se uključuju u matičnu ploču i omogućuju računalnom sustavu da proizvodi zvuk. Također korisnicima omogućuju povezivanje mikrofona za unos zvukova u računalo.
Jedinica za napajanje
Jedinica za napajanje je mjesto na kojemu električna energija ulazi u vaš računalni sustav iz vanjskog izvora napajanja, a matična ga ploča zatim raspoređuje na pojedine hardverske komponente.
Ulazni uređaji
To su uređaji putem kojih podaci i upute ulaze u računalo.
Ulazni uređaji dijele se na dvije kategorije: ručni ulazni uređaji (na primjer, miš, tipkovnica, dodirni zaslon ili skener), kojima čovjek treba upravljati za unos podataka, i automatski ulazni uređaji (na primjer, čitač crtičnog koda ili čitač kartica) koji sami mogu unijeti podatke.
Izlazni uređaji
Kada se uneseni podaci obrade, postaju korisne informacije koje se korisniku prenose putem izlaznih uređaja.
Izlazni uređaj je zaslon, pisač ili drugi uređaj koji vam omogućuje da vidite rezultat rada računala.
U prijenosnom računalu sve su hardverske komponente objedinjene. Odemo li još korak dalje, pametni telefon sadrži iste elemente koji su integrirani u još manji uređaj.
Kad zamišljaju računalo, većina ljudi pomisli na osobno računalo koje ima kod kuće ili stolno računalo na poslu. Međutim, računala danas postoje u mnogim oblicima i koriste se za mnoštvo različitih funkcija. Uz obradu i generiranje podataka, računala mogu imati i „sposobnosti djelovanja" poput upravljačkih sustava, robotike i tako dalje.
Revolucija uređaja za pohranu podataka
Digitalno računalo prikazuje podatke s pomoću binarnog brojevnog sustava. To znači da se bilo koji oblik informacija, bilo da se radi o brojevima, tekstu, slikama ili zvuku, može pretvoriti u binarne znamenke, od kojih svaka ima vrijednost 1 ili 0. Najčešća jedinica za pohranu je bajt, koji ima 8 bitova. S informacijom može rukovati bilo koje računalo ili uređaj čiji je prostor za pohranu dovoljno velik da primi binarni prikaz informacije ili jednostavno podataka.
Stoga kapacitet pohrane podataka računalima daje jednu od njihovih osnovnih funkcija, a to je zadržavanje digitalnih podataka. Iako danas ovu funkciju uzimamo zdravo za gotovo, pohrana računalnih podataka uistinu je napredovala od ranih dana računalstva.
U početku su se računala programirala na krutim listovima papira. Naredbe i ostali podaci prikazivali su se s pomoću prisutnosti ili odsutnosti rupica. Kasnije će te kartice zamijeniti koluti magnetske vrpce, kojima je bilo lakše rukovati zbog uštede prostora, s obzirom na to da je spremanje hrpe kartica bilo vrlo nepraktično, a za programiranje je bilo potrebno puno rada i vremena te je postupak bio vrlo dosadan.
Prva osobna računala nisu imala internu pohranu podataka (tvrdi disk), pa se softver, koji je u tom trenutku bio vrlo jednostavan i zahtijevao samo male količine podataka, učitavao putem disketa. To se promijenilo razvojem hardvera. Kada su tvrdi diskovi postali standardni, softver se mogao instalirati na računalo. To je značilo da su tvrtke mogle prodavati računala s operativnim sustavom i prethodno instaliranim aplikacijama. Ljudi više nisu trebali mijenjati diskove da bi mijenjali različite dijelove softvera, čime je rad računala postao učinkovitiji i djelotvorniji.
Stvari su se nastavile poboljšavati: dobili smo CD-ROM-e, zatim CD-e, pa DVD-e i sve veće tvrde diskove. Zbog evolucije interneta ljudi više ne trebaju kupovati softver na CD-ima jer možemo preuzeti programe ili ih čak koristiti izravno u oblaku.
Vrste računala
Sada ćemo razmotriti različite vrste računala koje su trenutno dostupne, prema njihovoj općoj namjeni.
Osobna računala
Osobno računalo (engl. personal computer, PC) je računalo namijenjeno za jednu osobu i opću upotrebu. Ima povezani monitor, tipkovnicu i CPU, a razvilo se u prikladan i fleksibilan alat koji može samostalno raditi ili biti dio organizacijske mreže. Danas osobna računala dolaze u mnogim oblicima i veličinama, od stolnih računala do prijenosnih računala pa do mobilnih telefona i tableta. Vrstama osobnih računala detaljnije ćemo se baviti u sljedećem odjeljku.
Poslužitelji
Poslužitelji su računala koja su optimizirana za pružanje usluga drugim računalima putem mreže, a obično imaju snažne procesore, puno memorije i velike tvrde diskove. Postoje, na primjer, poslužitelji kućnih medija, web-poslužitelji i ispisni poslužitelji. Tu su i datotečni poslužitelji i poslužitelji baza podataka. Tvrtke se oslanjaju na poslužitelje za pružanje informacija, obradu narudžbi, praćenje podataka o otpremi, izračun znanstvenih formula itd.
Velika računala (engl. mainframe)
To su velika računala velikog kapaciteta i brzine obrade. Velika računala istodobno izvršavaju više programa i mogu istodobno podržati stotine, pa čak i tisuće korisnika. Velika računala imaju vrlo otporne arhitekture, što rezultira velikom pouzdanošću i sigurnošću. Ta računala karakterizira velika dostupnost, često rade godinama bez prekida, a popravci i nadogradnje hardvera odvijaju se tijekom normalnog rada, pa mogu čak i nastaviti raditi u slučaju kvara neke komponente.
Zato ih vlade i velike organizacije uglavnom koriste, između ostalog, za masovnu obradu podataka, važne primjene i za pomoć u osiguravanju bezbrojnih osjetljivih transakcija, industrijskih i potrošačkih statistika.
Superračunala
Superračunala su poput trkaćih automobila u računalnom svijetu jer prednjače u trenutnim kapacitetima obrade, posebno u pogledu brzine izračuna. Mogu se proizvoditi ili od malog broja vrlo snažnih komponenata ili od većeg skupa manje snažnih jedinica. Koriste se za specijalizirane primjene koje zahtijevaju golem broj matematičkih izračuna. Superračunala se nalaze, na primjer, u znanstvenim institutima ili u meteorološkim postajama, gdje je brzina izračuna ključna.
Ugrađena računala
Ugrađena računala dio su drugih uređaja, odnosno nisu samostalna računala. Osmišljena su za obavljanje određenih zadataka. Primjeri su digitalni fotoaparati, reproduktori glazbe i gotovo bilo koja vrsta upravljačkog sustava za industrijsku ili kućansku upotrebu. Na primjer, većina modernih mobilnih telefona zapravo sadrži mnogo zasebnih računala: uz SIM karticu, telefon može imati još jedan mikroprocesor za rukovanje radiokomunikacijama, a drugi računalni čip za pokretanje svih aplikacija za koje je potreban procesor poput igara. Danas čak i perilice rublja imaju mikroprocesor za izračunavanje ciklusa pranja i što učinkovitiji pogon motora bubnja za pranje.
Kao što vidimo, današnja računala vrlo su svestrana i njihova fleksibilnost i potencijal za poboljšanje potvrđuju da računalna revolucija još uvijek traje.
