Enkonduko en la aŭtomatan datenprilaboradon, parto 1a

Enkonduko en la aŭtomatan daten-prilaboradon

2 Komputila arkitekturo	2 Rechner-Architektur
El kio konsistas komputilo? Tiu demando estas demandebla kaj respondebla sur diversaj niveloj. Eblas diri, ke komputilo konsistas el cirkvitoj, diskoj, ekrano, klavaro, muso, kesto, ktp.; sed pli utila bildo rezultas, se ni grupigas tiujn elementojn laŭ ilia baza funkcio.	Woraus besteht ein Rechner? Diese Frage kann man auf verschiedenen Ebenen stellen und beantworten. Man kann sagen, dass ein Rechner aus Schaltkreisen, Platten, einem Bildschirm, einer Tastatur, einer Maus, einem Gehäuse usw. besteht; aber ein nützlicheres Bild ergibt sich, wenn man diese Elemente nach ihrer Funktion gruppiert.
2.1 La modelo de von Neumann	2.1 Das von-Neumannsche Modell
Multaj komputiloj havas strukturon similan al la "modelo (aŭ arkitekturo) de von Neumann", (pronocu: fon nojman) nomita laŭ la Hungara matematikisto Johano von Neumann (Neumann Janos), kiu laboris ankaŭ en Germanio kaj Usono. Komputilo tiumodela konsistas el: centra procezilo (centra proceza unuo, CPU), centra memoro, en kiu estas kaj la prilaborataj datenoj kaj la prilaboranta programo, periferiaj unuoj, per kiuj la CPU komunikas kun la ekstera mondo (presilo, modemo, diskiloj, bendiloj, ktp.).	Die Struktur vieler Rechner ist ähnlich dem von-Neumannschen Modell (oder der von-Neumannschen Architektur), die nach dem ungarischen Mathematiker Johann von Neumann (Neumann Janos) benannt ist, der auch in Deutschland und den USA tätig war. Ein Rechner nach diesem Modell besteht aus: einem Zentralprozessor (engl. central processing unit, CPU), einem Hauptspeicher, der sowohl die die zu verarbeitenden Daten als auch das verarbeitende Programm enthält Peripherie-Geräte, mit denen die CPU mit der Außenwelt kommuniziert (Drucker, Modem, Laufwerk, Bandgerät usw.).

Karakterizaj ecoj de tia arkitekturo estas: Ekzistas nur unu aktiva elemento, la CPU, kiu zorgas pri la komunikado inter la ceteraj (pasivaj) elementoj. Tio evidente ŝarĝas la CPU per multe da laboro. kaj oni parolas pri la "malvastejo" aŭ "botel-kolo" de von Neumann, tra kiu devas pasi ĉio prilaborata. Datenoj kaj programo(j) dividas inter si reciproke la saman centran memoron. En la unuaj komputaj maŝinoj ofte estis aparta memoro por programoj, eĉ en malsama tekniko, kaj tiu memoro ne estis modifebla de la komputilo (nur de ekstere). La principo de von Neumann ebligas, ke komputilo modifu aŭ eĉ generu programojn; tio ekzemple okazas, kiam ĝi tradukas alt-lingvan programon en maŝinan lingvon. Tio estas granda avantaĝo, sed ankaŭ certa danĝero, ĉar povas okazi damaĝo al programo (ekz. per virusoj).	Charakteristische Eigenschaften dieser Architektur sind: Es gibt nur ein einziges aktives Element, die CPU, die sich um die Kommunikation zwischen den übrigen (passiven) Elementen kümmert. Das belastet natürlich die CPU stark, man spricht vom "Neumannschen Flaschenhals", durch den alles gehen muss, was verarbeitet wird. Daten und Programm(e) teilen sich denselben Speicher. In den ersten Rechenmaschinen gab es oft einen eigenen Speicher für Programme, der sogar in einer eigenen Technik aufgebaut war; dieser Speicher konnte vom Rechner nicht geändert werden (nur von außen). Das Neumannsche Prinzip erlaubt es, dass ein Rechner Programme verändert oder sogar erzeugt; das geschieht zum Beispiel, wenn er ein Programm aus einer "höheren" Programmiersprache in Maschinensprache übersetzt. Das ist ein großer Vorteil, aber auch ein gewisser Nachteil, denn dadurch kann ein Programm beschädigt werden (zum Beispiel durch einen Virus).
2.2 Deviantaj arkitekturoj	2.2 Abweichende Architekturen
La unuaj personaj komputiloj (en la jaroj 1975 al 1985) sufiĉe strikte sekvis tiun modelon. Tia komputilo ekzemple estis blokita, dum kiam ĝi presis ion, ĉar la CPU estis okupata per transsendado de datenoj el la memoro al la presilo. Por kompreni la funkciadon de komputilo la modelo de von Neumann estas plu tre utila, ĉar preskaŭ ĉiujn aspektojn de komputiloj oni povas kompreni laŭ tiu modelo. Sed modernaj komputiloj ofte devias de tiu arkitekturo, ekzemple jene: Komputilo ebligas rektan komunikadon de memoro al disko. Komputilo havas pli ol unu procezilon. Presilo havas propran memoron por stori presotajn dokumentojn. Presilo havas propran procezilon por desegni literojn kaj bazajn geometriajn figurojn.	Die ersten persönlichen Rechner (etwa in den Jahren 1975 bis 1985) hielten sich ziemlich strikt an dieses Modell. Ein solcher Rechner war blockiert, während er druckte, denn die CPU war ja damit beschäftigt, Daten vom Speichern an den Drucker zu senden. Um die Funktion eines Rechners zu verstehen, ist das Neumannsche Modell immer noch sehr nützlich, denn fast alle Aspekte eines Rechners lassen sich an diesem Modell verstehen Moderne Rechner weichen aber häufig von diesem Modell ab, zum Beispiel in folgender Weise: Ein Rechner erlaubt direkte Kommunikation zwischen Hauptspeicher und Festplatte. Ein Rechner hat mehr als einen Prozessor (CPU). Ein Drucker hat einen eigenen Speicher, um zu druckende Dokumente zu speichern. Ein Drucker hat einen eigenen Prozessor, um Zeichen und geometrische Figuren zu bilden.
2.3 La periferio	2.3 Die Peripherie
Aparatojn ligitajn al la komputilo, sed starantajn apud ĝi aŭ iom for de ĝ, oni ofte nomas ĝia periferio aŭ ĝiaj periferiaĵoj. La difino, ke periferiaĵo estas ekster la ujo de la komputilo, estas iom malpreciza, ĉar tre similaj aparatoj povas troviĝi en aŭ ekster tiu ujo. Pli bona difino estas, ke periferiaĵo estas aldona aparato al la komputilo, kiu povus funkcii ankaŭ sen tiu aparato, sed per ĝi ricevas kromajn kapablojn. Tial ekzemple la ĉefa disko de persona komputilo ne estas periferiaĵo, ĉar ĝi enhavas la mastruman sistemon, sed kiu la komputilo ne funkcias. Sed telefona modemo estas periferiaĵo, eĉ se ĝi troviĝas en la komputila kesto. Ekzemploj de periferiaĵoj estas: diskiloj por eksteraj diskoj (KD, DVD, ktp.) ekrano (jes, komputilo povas funkcii sen ekrano) kamerao klavaro kombinaĵo el presilo, skanilo, telekopiilo mikrofono ricevilo por radio kaj televido muso presilo (printilo) son-adaptilo kun laŭt-parolilo loka-reta adaptilo (por loka daten-reto) telefona modemo (analoga aŭ ISDN)	Geräte, die mit dem Rechner verbunden sind, aber neben ihm oder etwas von ihm entfernt stehen, heißen oft seine Peripherie oder Peripheriegeräte. Die Definition, dass ein Peripheriegerät außerhalb des Rechnergehäuses steht, ist etwas ungenau, denn ganz ähnliche Geräte können sich inner- oder außerhalb des Gehäuses befinden. Eine bessere Definition ist, dass ein Peripheriegerät ein Zusatzgerät ist, ohne das der Rechner funktionieren könnte, durch das er aber zusätzliche Fähigkeiten gewinnt. So ist etwa die Festplatte eines PC kein Peripheriegerät, denn sie enthält das Betriebssystem, ohne das der Rechner nicht funktioniert. Dagegen ist ein Telefonmodem ein Peripheriegerät, selbst wenn es sich im Rechnergehäuse befindet. Beispiele für Peripheriegeräte sind: externe Laufwerke für Platten (CD, DVD, usw.) Bildschirm (ja, ein Rechner kann ohne Bildschirm funktionieren) Kamera Tastatur Kombigerät aus Drucker, Scanner und Fax Mikrofon Radio- und Fernsehkarte Maus Drucker Audiokarte mit Lautsprecher Netzadapter (für LAN = local area network) Telefon-Modem (analog oder ISDN)
Iuj eble miras, ke ekrano kaj klavaro apartenas al la periferiaĵoj, do ne estas nepre necesaj. Sed ekzistas komputiloj sen tiuj du aparatoj. Iuj estas uzeblaj tra reto, do ekzemple per la ekrano kaj klavaro de alia komputilo; sed la plej multaj estas "enkonstruitaj" en alian aparaton, ekzemple lavmaŝinon, kaj direktas ties funkciadon.	Es mag vielleicht verwundern, dass Bildschirm und Tastatur zu den Peripherie-Geräten gehören, also nicht unbedingt notwendig sind. Aber es gibt Rechner ohne diese beiden Geräte. Manche sind über ein Netz benutzbar, also zum Beispiel über Bildschirm und Tastatur eines anderen Rechners; aber die meisten sind "eingebaut" in ein anderes Gerät, zum Beispiel eine Waschmaschine, und steuern dessen Funktionen.

Specimenaj demandoj El kio konsistas komputilo laŭ la modelo de von Neumann? Kiel nomiĝas la parto de la komputilo, kio prilaboras datenojn? Kio estas la periferio de komputilo? Kiaj aparatoj povas esti en la periferio de moderna persona komputilo?	Beispielfragen Woraus besteht ein Rechner nach dem Neumannschen Modell? Wie heißt der Teil des Rechners, der Daten verarbeitet? Was ist die Peripherie eines Rechners? Welche Geräte können zur Peripherie eines modernen PC gehören?