Vad innebär det när vi säger att datorer ”pratar” med ettor och nollor, och även utför matematiska beräkningar med hjälp av dessa binära tal?

Svaret ligger i datorns komponenter och den elektronik som styr dess funktioner. Grundprincipen är att datorns komponenter arbetar med energi i form av elektrisk ström, som omvandlas till ettor och nollor. Från det att strömmen matas från ett vägguttag med 220 volt och omvandlas till plus och minus 12 volt i nätaggregaten, till att spänningen förvandlas till ström och regleras genom användningen av transistorer.

Transistorer var en revolution inom elektronikvärlden och hade en betydande inverkan på datorkonstruktion (cirka 1950). Dessa halvledarbaserade komponenter ersatte vakuumrör i datorernas uppbyggnad. Transistorerna möjliggjorde att datorer kunde utföra samma funktioner med mindre kraft och utrymme. Från tiden av ENIAC fram till idag har transistorer minskat i storlek till mikroskopiska dimensioner. Betrakta till exempel datorchippet som finns i datorer, mobiltelefoner och annan modern elektronik. På dessa kretsar trängs miljarder transistorer i nanometerskala.

Moores lag

Under årtionden har antalet små transistorer i integrerade kretsar fördubblats vartannat år. Detta fenomen är känt som Moores lag, vilket innebär att fler transistorer i datorer resulterar i snabbare och kraftfullare datorer. Essensen av Moores lag kan sammanfattas på följande sätt:

• Antalet transistorer i integrerade kretsar fördubblas vartannat år.
• Fler transistorer i integrerade kretsar leder till lägre kostnad per transistor.
• Denna princip, känd sedan 1965 som Moores lag, har drivit utvecklingen av snabbare och kraftfullare datorer genom att öka antalet transistorer på kretsarna.

Emellertid har utvecklingen de senaste åren bromsats av fysikens lagar, vilket innebär att datorer kommer att nå en platå i deras prestanda tills en ny teknologi kan ta vid.

Grindar

Transistorer utgör grunden i datorsystem och används för att avgöra om en elektrisk ledning ska vara öppen eller stängd. Dessa transistorer möjliggör konstruktionen av logiska grindar, små elektroniska kretsar. Grindarna tar emot signaler (ström – 1, ingen ström – 0) och genererar utgångssignaler som tolkas som ettor och nollor. Detta är vad som menas med datorns ”språk” eller maskinspråk.

Här är några centrala aspekter relaterade till användningen av grindar:

• De inkommande signalerna till grindarna kan tolkas som ettor eller nollor.
• En enskild etta eller nolla kallas en bit.
• En bit utgör den minsta informationen som en dator kan hantera.
• En grupp om åtta bitar kallas en byte, även om termen ”oktett” är mer korrekt. Således är det korrekt att säga att en byte består av åtta bitar.