Najlepsza odpowiedź
Wyobraź sobie duży program komputerowy, powiedzmy, plik o długości 100 MB.
Teraz wyobraź sobie małą poprawkę, powiedzmy, poprawkę, która zmienia tylko kilka bajtów w tych 100 MB.
Wydanie zamiennika dla pliku programu o wielkości 100 MB to strata przepustowości. Pobieranie zajmuje dużo czasu i niepotrzebnie zajmuje dużo miejsca.
Zamiast tego można wydać mały program, którego jedynym celem jest zlokalizowanie oryginalnego pliku 100 MB na komputerze klienta, a następnie zmień te kilka bajtów, które stanowią poprawkę. To byłaby łatka.
Oczywiście słowo „łatka” jest obecnie używane raczej nieformalnie do opisania każdej drobnej ponownej wersji oprogramowania, niezależnie od formy ponowne wydanie trwa; może mieć postać łatki, jak opisałem powyżej, lub może to być po prostu zestaw plików zastępczych lub nawet nowy pakiet instalacyjny, nadal często nazywa się to „łatą”, jeśli celem pakietu jest po prostu naprawienie kilku błędów lub wprowadzenie innych drobnych zmian.
Odpowiedź
Cóż, na najniższym poziomie układ komputerowy jest wykonany z tranzystorów. To MAŁE płaty krzemu z celowymi zanieczyszczeniami, które sprawiają, że mogą działać jak małe przełączniki.
Tranzystory są wbudowywane w obwody, dodając warstwę małych drutów, aby je połączyć.
Tranzystory są wbudowane w „bramki logiczne”, które mogą wykonywać bardzo proste operacje logiczne:
- AND – jeśli obecne są dwa sygnały wejściowe, wygeneruj sygnał wyjściowy.
- OR – jeśli jeden lub oba sygnały wejściowe są obecne, wygeneruj sygnał wyjściowy.
- XOR – jeśli tylko jeden z sygnałów wejściowych jest obecny, ale nie ma drugiego, generuje wyjście.
- NOT – który ma tylko jedno wejście – i generuje wyjście tylko wtedy, gdy na wejściu nie ma sygnału.
Każda z tych bramek logicznych to tylko kilka tranzystorów.
Bramki logiczne mogą być następnie montowane, aby tworzyć takie rzeczy, jak „klapki”, które przechowują pojedynczą wartość prawda / fałsz i pamiętają ją – lub „sumatory jednobitowe”, które mogą dodawać razem dwie cyfry binarne i generować wynik i trochę „nosić”.
Włącz Sumatory bitowe można łączyć, aby tworzyć fragmenty obwodów, które mogą dodawać do siebie dwie większe liczby (lub odejmować je za pomocą sztuczki zwanej „arytmetyką dopełniającą do dwóch”).
Możemy również zbudować elementy zwane „przełącznikami”, które mogą pomnóż liczbę przez dwa, cztery, osiem, szesnaście itd.
Kilka klapek można złożyć razem, aby zbudować fragment obwodu, który może przechowywać całą liczbę – i kilka TYCH kawałków może stworzyć blok pamięci RAM, który może pomieścić wiele, wiele liczb.
Z tych bloków sumujących i przesuwających można budować obwody, które mnożą i dzielą… a na ich podstawie możemy tworzyć obwody obliczające takie rzeczy jak sinusy i cosinusy oraz pierwiastki kwadratowe. Możemy również stworzyć obwody, które porównują dwie liczby, odejmując jedną od drugiej i sprawdzając, czy wynik jest dodatni, zerowy czy ujemny.
Następnie istnieje cała masa logiki sterującej – która może odróżnić te inne duże fragmenty obwodu, aby przenieść liczbę z jednego miejsca w pamięci RAM do drugiego – lub dodać razem dwie liczby pobrane z pamięci RAM i zapisać je z powrotem w innym miejscu w pamięci RAM.
Ostatnim krokiem jest użycie liczby przechowywane w pamięci RAM, aby powiedzieć logice sterującej, co robić… więc TA liczba jest kodem, który reprezentuje instrukcję w programie komputerowym. Może więc liczba „1” oznacza „przenieś liczbę z jednego miejsca na drugie”, a „2” oznacza „dodaj dwie liczby”, a „3” oznacza „porównaj dwie liczby”. Po wykonaniu każdej instrukcji obwód pobiera następną instrukcję i również ją wykonuje. Jeśli zrobisz porównanie, możesz powiedzieć temu blokowi logiki, aby zaczął pobierać następną instrukcję z innego miejsca.
W takim razie jest to BARDZO prosty – ale całkiem użyteczny komputer… ale sprawy stały się DZIKIE bardziej złożone niż to.
Kiedy wszystkie te coraz bardziej skomplikowane układy logiczne zostaną połączone – możemy skończyć z chipem zawierającym ponad miliard tych malutkich tranzystorów!
Nazywamy to „CPU ”.
Następnie otrzymujemy inne chipy, które tworzą cały komputer – w szczególności są„ chipy RAM ”, które przechowują liczby tak jak nasz flip-flop – ale przy użyciu metody oszczędzającej miejsce . Te chipy wykorzystują kondensatory zamiast tranzystorów – i ładując kondensator (lub nie) przechowują pojedynczy bit informacji na mniejszej przestrzeni niż przerzutnik. Te układy RAM są mniej więcej tylko morzem kondensatorów VAST i logiki sterującej. Miliardy z nich na jednym chipie.
Mamy też chipy, które wykonują takie rzeczy, jak wysyłanie zawartości fragmentu pamięci RAM na ekran w celu wyświetlenia obrazu. Liczby w pamięci RAM są pogrupowane w zestawy po trzy, które reprezentują jasność kolorów czerwonego, zielonego i niebieskiego w jednym pikselu na ekranie. Do opisania wyświetlanego obrazu używa się milionów liczb – a komputer zmienia te kolory w każdym pikselu, zapisując liczby w tej pamięci RAM.
Powstała maszyna jest najbardziej złożoną rzeczą, jaką stworzyli ludzie – według FAR. Telefon komórkowy lub laptop może napierać na bilion tranzystorów i kondensatorów.
Jako 62-letni inżynier oprogramowania – wydaje mi się dość zdumiewające, że wszystko to stało się możliwe za mojego życia. Kiedy zacząłem to robić, komputery nadal były wykonane w ten sam sposób – ale tranzystor był czymś w rodzaju mięty tic-tac – a teraz są mniejsze niż długość fali światła!
Ale równie niesamowite jak cała ta złożoność polega na tym, że całkowicie mnie zdumiewa, jak szalenie niezawodne jest to wszystko.
Twój samochód może być zbudowany z 10 000 części, z których niektóre działają kilka tysięcy razy na sekundę. Po kilku latach (co może oznaczać kilka tysięcy godzin pracy) niektóre z tych części ulegną awarii i będą wymagały wymiany.
Mój komputer składa się z biliona części – z których większość wykonuje różne zadania kilka miliardów razy na sekundę. Jego sprzęt będzie działał bez zarzutu przez dekadę – co stanowi kilkaset tysięcy godzin pracy – ale kwintylion pojedynczych operacji – z których każda odbyła się bezbłędnie.
Komputery są naprawdę niesamowite.