Datorns hårdvara

Datorn består av olika delar som samarbetar med varandra. Här följer en sammanfattning av komponenterna som behövs för att en dator ska fungera. Alla komponenter studeras i detalj i egna kapitel.

Processor
Processorn är den komponent som utför alla beräkningar och är hjärnan i datorn. Processorn förkortas CPU (Central Processing Unit).

Processor Arbetsminne
All information som processorn ska ha snabb åtkomst till ligger i arbetsminnet. Informationen som lagras i arbetsminnet töms när datorn stängs av. Arbetsminnet kallas även RAM (Random Access Memory), RWM (Read Write Memory) eller primärminne.

Arbetsminne Moderkort
Moderkortet kan ses som datorns nervsystem då det sammanlänkar alla dess komponenter med varandra.

Moderkort Hårddisk
På hårddisken lagras all information som ska finnas kvar även efter att datorn har stängts av.

Hårddisk Nätaggregat
Datorn måste strömförsörjas. Nätaggregatet omvandlar nätspänning till lämplig drivspänning för datorns olika komponenter.

Nätaggregat Grafikkort
Grafikkortet matar ut bildsignalen till bildskärmen. Ibland används istället en integrerad grafikkrets som sitter antingen i processorn eller på moderkortet.

Grafikkort Chassi
Chassit är själva datorlådan: ett tomt skal där alla komponenter monteras.

Chassi
Utöver dessa komponenter tillkommer ofta diverse extrautrustning som till exempel tråd­bundet eller trådlöst nätverkskort och ljudkort. Moderna moderkort har visser­ligen både inbyggda nätverks- och ljudkretsar, men många väljer att komplettera med ­separata tilläggskort för att få högre nätverkshastighet eller bättre ljudkvalitet.

Komponentuppdelningen ser likadan ut oavsett om det handlar om en bärbar eller stationär dator. De två datortyperna använder visserligen olika storlekar på både arbets­minnen och hårddiskar, men principen är densamma. Det enda som skiljer markant är strömförsörjningen som i bärbara datorsammanhang är separerad.

Datorchassi med komponenter 1. Nätaggregat 2. DVD-brännare 3. RAM-minnen 4. Hårddisk 5. Chassifläkt 6. Grafikkort 7. Processor Laptop med komponenter 1. Kylning 2. Processor (under moderkortet) 3. Batteri 4. RAM-minnen

5. SSD-disk 6. DVD-brännare
Datorns mjukvara
Hur vacker datorns hårdvara än är så är den funktionslös utan sin mjukvara. Det är trots allt operativsystemen (t.ex. Windows och Mac OS) och programmen (t.ex. Micro­soft Word och Adobe Photoshop) som gör att vi har nytta av våra datorer.

När datorn startar används datorns mest grundläggande mjukvara vid namn ”Bios” ­eller ”Uefi” för att starta datorns operativsystem. Operativsystemet utgör sedan datorns mjukvaruplattform, på vilken alla andra program körs. Operativ­systemet tar hand om den grundläggande kommunikationen med hårdvaran, ­fördelar dess ­resurser och sköter de mest fundamentala systemuppgifterna (till ­exempel att ­ansluta till nätverk). Genom att låta operativsystemet sköta detta behöver inte ­programtillverkarna ”uppfinna hjulet på nytt” varje gång de vill skriva ett nytt ­program. De behöver exempel­vis inte bygga in någon funktionalitet för att kommunicera med mus och tangent­bord, utan de kan förlita sig på att operativsystemet har stödet som krävs. De måste däremot bestämma sig för vilket operativsystem de vill att deras program ska fungera på. Adobe har exempelvis fått skriva två olika versioner av sin PDF-läsare Adobe Reader: en version för Windows och en version för Mac OS.

Operativsystemet utgör mjukvaruplattformen som programmen körs ovanpå. Operativsystemet utgör mjukvaruplattformen som programmen körs ovanpå.
Operativsystemet behöver drivrutiner för att förstå hur datorns hårdvara fungerar och hur den är tänkt att kommuniceras med. Det finns redan massvis av sådana inbyggda i operativsystemet, men en ovanlig hårdvara kan behöva kompletteras med en extra drivrutin för att operativsystemet och programmen ska förstå hur den ska användas. I vissa fall kan drivrutinen laddas ned och installeras helt automatiskt, medan den ­annars ­måste installeras manuellt. En drivrutin skrivs specifikt för varje operativsystem, vilket gör att en Windows-drivrutin inte går att använda för att lära Mac OS hur kommunikationen med hårdvaran fungerar.

Ett operativsystem är egentligen en sammansättning av flera olika mjukvaror. Det ­består både av systemrelaterade program som användaren ofta använder och program som körs i bakgrunden utan att användaren ens märker dem. Utforskaren i Windows och Finder i Mac OS är exempelvis inbyggda program som användaren har ständig ­kontakt med.

Dagens operativsystem
Uppbyggnadsprincipen med program som körs ovanpå operativsystem används inte endast i datorvärlden. Samma princip används i mobiler och surfplattor. Skillnaden är att i mobil- och surfplattesammanhang brukar programmen kallas ”appar” (förkortning av applikationer). Termen appar har på senare tid även ­börjat användas i datorsammanhang.

För mobiler är Android och iOS de vanligaste operativ­systemen. I datorvärlden har Windows och Mac OS störst andel bland renodlade person­datorer, men det finns ­faktiskt fler operativsystem än dem, till exempel Chrome OS och Linux. Linux är ett fullvärdigt och mycket kompetent ­operativsystem som länge har erbjudits till bland annat skrivbordsdatorer. Under lång tid hade Linux ett rykte om sig för att vara komplicerat och invecklat att arbeta med, men så ser det inte alls ut längre. Idag är Linux lika enkelt att använda som Windows och Mac OS. Trots detta har Linux än så länge inte nått en lika bred användarskara som de två andra nämnda operativsystemen. På mobiler har Linux däremot fått fotfäste då Googles Linuxbaserade operativsystem Android har tagit mobilvärlden med storm. I serversammanhang är Linux också mycket vanligt före­kommande.

Linux är egentligen lika intressant att behandla som Windows och Mac OS, men med ett begränsat antal sidor kan inte allt få plats. Därför behandlas inte Linux närmare i denna bok. Alla som vill testa att använda Linux kan däremot göra det, eftersom ­systemet bygger på öppen källkod och är släppt helt gratis. Tack vare en smart funktion som kallas Grub (GRandUnified Bootloader) kan en dator ha flera operativ­system i­nstallerade (användaren väljer operativsystem varje gång datorn startas). Det finns även live-CD-skivor som gör att den som bara är nyfiken kan starta hela operativsystemet från en CD-skiva, utan att påverka datorn i övrigt. En av de populäraste Linux­distributionerna (paketeringarna av Linux) är Ubuntu som kan laddas ned från www.ubuntu.com.

Byte och bit
Den moderna datorns föregångare programmerades och styrdes med så kallade hålkort. Varje hål representerade ett värde och ytor utan hål ett annat värde. På detta sätt gick det att lagra information som sedan kunde tolkas av en maskin (till- och frånslag av ström). Ur detta system kommer den välkända principen med ettor och nollor.

En etta eller en nolla kallas en bit (uttalas ”bitt” eller ”bit”, från engelskans binary digit). När ettor och nollor sätts samman i sekvenser tolkar datorn dessa som specifika instruktioner. Det är också ettor och nollor som datorn använder för att lagra data.

0 = en bit
1 = en bit
0101 = fyra bitar

En grupp på åtta bitar har fått termen byte som en egen benämning. Med åtta bitar går det nämligen att skriva en bokstav eller ett tecken. Till exempel skrivs bokstaven A binärt 01000001. Vilken kombination av åtta bitar som motsvarar vilket tecken bestäms av operativsystemets så kallade teckentabell (t.ex. Unicode eller Ascii).

TECKEN UNICODE (BINÄRT)
A 01000001
B 01000010
C 01000011
D 01000100
E 01000101
F 01000110
G 01000111
H 01001000

Ett stort B betecknar byte medan litet b står för bit. Oftast används prefix som till ­exempel kilo (tusental), mega (miljontal) och giga (miljardtal) eftersom en bit ­eller en byte inte är speciellt mycket i jäm­förelse med hur höga lagringskapaciteter och överförings­hastigheter vi har idag. Läs mer om lagring i här.

Datorns interna kommunikation
Kommunikationen i en dator går hela tiden ut på att flytta information mellan tre olika nivåer av minne: hårddisk, RAM-minne och cache-minne.

Det allra största minnet är hårddisken som lagrar all information permanent. Hårddisken är i sammanhanget riktigt långsam, vilket är raka motsatsen till processorn. Det så kallade cacheminnet (finns i processorn) är extremt snabbt och används för alla beräkningar som utförs för stunden. RAM-minnet är betydligt större än cacheminnet, men mycket mindre än hårddisken. RAM-minnet är snabbt och därför jobbar processorn alltid mot det istället för mot hårddisken.

Exempel på de tre nivåerna av minne i en dator. Det som skiljer dem åt är storleken och hastigheten. Exempel på de tre nivåerna av minne i en dator. Det som skiljer dem åt är storleken och hastigheten.
När ett program startas, laddas all nödvändig information in från hårddisken till RAM-minnet (läs mer om RAM-minnet och hur det fungerar här). Efter det har processorn snabb åtkomst till den information den behöver under programmets gång.

En hårddisk brukar vanligtvis ha 1000 GB till 6000 GB i lagringsutrymme. RAM-­minnet brukar ligga kring 4 GB till 16 GB och processorns eget minne är sällan mer än 8 MB (0,008 GB). Det som skiljer mellan de tre minnestyperna är alltså hastigheten och storleken.