Så fungerar datorn

1. Inledning

Den här sidan handlar om hur datorn fungerar och ger en allmän bild av datorn och dess delar. Här och var hänvisar jag till andra tekniska sidor, vilka alla kan nås från innehållsförteckningen på förra sidan.

På sidan Vad är en dator? skrev jag att det inte alltid är så lätt att säga vad en dator är. Men för att inte krångla till det i onödan utgår jag här från att en dator är en persondator. I stället för det ordet säger man ibland PC, som är en förkortning för "Personal Computer".

En PC kan beskrivas på många olika sätt. På den här sidan skall jag utgå från att datorn består av tre grundläggande typer av enheter:

Indataenheter är sådana som man använder för att mata in data till datorn. Det kan vara tangentbordet, en scanner, en mikrofon, musen, en gamepad, osv.

Med utdataenheter menar man sådana apparater som skall visa upp det som datorn arbetat med. Typiska sådan är bildskärmen, skrivaren och högtalarna.

Det finns också apparater som kan fungera som både in- och utdataenheter. Disketter kan t.ex ge datorn information och även spara utdata i form av färdiga dokument. Hur man betecknar disketter och andra lagringsmedia beror alltså på vilken uppgift de har för stunden.

Systemenheten är det man normalt brukar kalla för datorn. Det är oftast en beige låda som ligger under bildskärmen (kallas då desktop) eller bredvid skärmen (tower). Företaget Apple presenterade under 1997 en ny design på sina datorer.

Man började då tillverka datorer i klara färger, där iMac är den mest kända. På en iMac sitter systemenheten inne i bildskärmen, en design som var vanlig under slutet av 70-talet och i början av 80-talet.

Systemenheten innehåller all den elektronik eller hårdvara som behövs för att bearbeta data. Här finns processorn, olika minnen, ljud- och grafikkort, diskettstation, hårddisk, nätaggregat, m.m.

Operativsystemet hör också till datorn. Det är vad man kallar datorns mjukvara, tillsammans med alla program som finns i datorn. Operativsystemet behövs för att datorn skall fungera. Det sköter om de grundläggande funktionerna och ser till så att datorns olika delar fungerar ihop. I nästföljande avsnitt kommer jag att berätta mer om dessa olika delar.

2. Systemenheten

De viktigaste komponenterna i systemenheten är:

Nätaggregatet
Förser datorn med ström.

Hårddisken
Innehåller operativsystemet och alla program och filer.

Moderkortet
På det sitter en hel del elektronik sitter fast, som jag skall återkomma till.

CD-spelaren och diskettstationen
Används för att hämta in data, samt för att spara informationen, t.ex då man gör säkerhetskopior.

Systemenheten kan även innehålla andra enheter, t.ex en extra hårddisk, en intern minneskortsläsare, extra kretskort, grafik- och ljudkort, m.m.

Öppnar man lådan till systemenheten, som kallas "chassit" som hos bilar, ser man ett virrvarr av sladdar, kretskort och lådor. Här bredvid ser du en bild på hur det ser ut. Jag har även ritat pilar till det mest intressanta och sådant som jag går igenom på den här sidan.

3. Moderkortet

Moderkortet fungerar som en slags kommunikationscentral dit alla datorns delar är kopplade. Det är en stor platta fylld med viktiga elektroniska komponenter, t.ex en sockel där processorn sitter, kontakter för att ansluta minneskretsar och olika kretskort.

Ibland räcker det inte med ett enda kort för att ansluta alla delar och då använder man sig av flera mindre kort, som då kallas "dotterkort".

Bilden visar ett moderkort. Som du ser är det fyllt till bristningsgränsen med konstiga kontakter och komponenter.

Kontakterna kallar man I/O-portar, som står för In/Out. Mindre viktiga kontakter kallar man ibland bara för "anslutningskontakter".

Mellan kontakterna och de olika enheterna finns bussar. Bussar är alltså signalvägarna mellan moderkortet och de anslutna enheterna.

De följer olika standarder och är alltid anpassade för olika ändamål. Man måste därför kontrollera noga så att den hårddisk man köper har en buss som passar ihop med moderkortets bussar.

Den tjocka kabeln på bilden nedan visar hur en busskabel kan se ut.

När man pratar om en IDE-hårddisk är det alltså en hårddisk med IDE-buss som man avser.

Bussarna heter sådant som ISA, EISA, VESA, PCI, SCSI, USB, FireWire, osv. ISA och PCI är de vanligaste busstyperna för interna enheter i datorn, alltså sådana som skall sitta inne i systemenheten.

För externa enheter brukar man använda SCSI, USB eller FireWire. För att ansluta en hårddisk med SCSI-kontakt måste man därför först koppla in ett kretskort med en sådan kontakt på moderkortet.

SCSI-kontakten skall sticka ut på baksidan av systemenheten. Om du tittar där ser du en massa olika kontakter. Men andra änden av SCSI-kortet måste kopplas in på moderkortet och då måste det finnas någon kontakt ledig.

I bruksanvisningen till ett extrakort brukar det stå var man kan koppla in det. Räcker inte kontakterna på moderkortet till måste man försöka byta ut moderkortet eller köpa till dotterkort. Att på detta sätt förbättra datorn kallas för att uppgradera den.

4. Processorn

Den viktigaste komponenten på moderkortet är processorn. Den kan sägas vara datorns hjärna.

Processorn är nämligen ett stort integrerat kretskort, som styr över det mesta av det som sker i datorn.

Eftersom den arbetar så mycket måste den kylas ner på något sätt. Normalt använder man kylflänsar och en liten fläkt inne i systemenheten.

Processorn kallas även för CPU, som står för "Central Processing Unit". Den består av en styrenhet och en aritmetisk eller beräknande enhet. Ibland kallas båda för ALU, som betyder "Arithmetical Logic Unit".

Processorn bearbetar indata och producerar utdata. För att kunna arbeta effektivt finns det ett litet minne kopplat till dem, så som bilden nedan skisserar.

När datan skall behandlas av processorn tas den om hand av antingen styrenheten eller beräkningsenheten, beroende på vilken av de två som passar bäst.

Alla data som kommer in till processorn kan inte tas emot samtidigt. Indata i form av en tangenttryckning eller en musrörelse måste först ställa sig i kö och vänta på sin tur. Därför måste det finnas ett minne, ett slags väntrum.

På det här sättet bollas data mellan de båda enheterna och minnet:

När datan är färdigbehandlad pytsas den ut till rätt ställe, t.ex så att ett dokument skickas till skrivaren eller muspekarens rörelser visas på bildskärmen.

På nyare datorer kan minnet byggas ut, m.h.a ett särskilt kort, så att processorn får ännu mer plats för sina beräkningar. På så vis arbetar den också snabbare. Minnet kallas ibland för cache. Det cacheminne som sitter i processorn kallas Level-1 och det man kan uppgradera med kallas då Level-2. Detta brukar anges när man köper datorn.

Terminologin kan emellertid vara förbryllande: "cache" betyder ungefär "tillfällig" och därför benämner man även andra tillfälliga minnen för cache, t.ex de filer som sparas i webbläsaren när man surfar.

I cacheminnet lagras adresserna till den senast lästa informationen och till sådan data som processorn ofta använder. Tack vare detta minne kommer processorn alltså åt datan snabbare.

Det finns också möjligheter att skapa ett minne i RAM-minnet, en s.k RAM-disk eller RAM-cache. Man säger ibland även "mjukvarucache" för att skilja på den som sitter i processorn eller på särskilda kort.

Med ett cacheminne i RAM slipper processorn leta igenom hela RAM-minnet när den vill ha tag på information. Processorn letar nämligen först efter information i cacheminnena och sedan i RAM.

Den hastighet som processorn arbetar med kallas klockfrekvens. Den mäts i enheten Hertz, som används om antalet svängningar per sekund. I processorn sitter nämligen en liten krets, en oscillator, som fungerar som en liten klocka.

Kretsens uppgift är att svänga med en viss takt så att tempot och arbetet inne i processorn och mellan processorn och moderkortet blir regelbundet. Eftersom dagens processorer är mycket snabba mäter man deras klockfrekvens i MHz - miljoner svängningar i sekunden.

Kända standarder av processorer är Intels och Motorolas. Intels Pentium-processorer sitter i de flesta Windows-maskiner, medan Motorolas Power-PC-processorer sitter i de flesta Macar. Det finns dessutom många andra tillverkare. Sådana processorer som används i stället för Intels, Intel-kompatibla kallar man dem, görs av bl.a AMD och Cyrix.

5. Datorns minnen

När man pratar om datorns minnen kan man mena systemminnena, ROM och RAM, som sitter fast på moderkortet. Men man kan även avse begreppen "primära" och "sekundära" minnen. Detta skall vi nu reda ut.

ROM står för "Read Only Memory", som på svenska brukar översättas till "läsminne". Det är en minneskrets som datorn bara kan läsa, men inte spara till. ROM-minnet är ett beständigt minne, vilket betyder att det behåller datan när datorn stängs av.

ROM-minnet är ingenting man behöver tänka på när man arbetar med datorn, eftersom det innehåller "lågnivårutiner", alltså sådan information som datorn behöver för att alls kunna starta.

Det kan t.ex vara grundläggande drivrutiner för tangentbordet, diskettstationen och bildskärmen. I ROM finns även sådan information som datorns inre delar behöver för att kunna prata med varandra, även om datorn skulle sakna ett operativsystem.

RAM-minnet är ROM-minnets motsats, eftersom det både går att läsa från och skriva till. RAM är en förkortning för "Random Access Memory", som på svenska brukar bli "skrivminne". Det är även vad man kallar ett flyktigt minne, som förlorar all information när det stängs av. RAM-minnet kallas även för internminne.

I RAM lagras allt det du för tillfället arbetar med vid datorn, t.ex alla program och filer som du har öppnat. Det betyder att man inte kan öppna hur många program som helst, utan det måste finnas plats i RAM-minnet. RAM-minnets storlek är idag (juli 2000) 64 eller 128 Mb som standard. För tre år sedan var standarden 8, 16 eller 32 Mb. Tendensen är alltså att RAM-minnet blir allt större.

RAM-minnet kallades tidigare för primärminne, men idag använder man cacheminnen, som både snabbare och mer primärt än RAM. Därför är just beteckningen "primärminne" inte helt lyckad. Man kan säga att Level-1 cache är mer primärt än Level-2, som i sin tur är mer primärt än RAM-minnet.

Sekundärminnen kallas ibland även långtidsminnen och är minnen man sparar i och som bevarar datan även sedan datorn stängts av. Man vill ju nämligen inte bli av med alla data, t.ex de textfiler och bilder som man gjort. Hårddisken och disketter är de vanligaste sekundärminnena. MO-, Zip- och Jazz-skivor, liksom CD-R, CD-RW och DVD-RAM är andra exempel.

6. Operativsystemet

Operativsystemet är det grundläggande programmet i datorn, som gör det möjligt att använda den. Utan operativsystem vet inte processorn vad den skall göra och datorns övriga delar kan inte kommunicera med varandra.

Alla operativsystem är olika, dvs de gör ungefär samma saker fast på olika sätt. Förkortningen för "operativsystem" brukar vara "OS". Olika operativsystem kan som regel inte användas på samma datorer, eftersom alla operativsystem är anpassade efter en viss processortyp.

Operativsystemen använder ett grafiskt gränssnitt, som på fackspråk ibland kallas "GUI" eller "Graphical User Interface". Det betyder att du ser ett skrivbord, mappar och andra ikoner när du arbetar med datorn och alla kommandon går ut på att klicka på ikoner och symboler med musen.

Det finns också textbaserade operativsystem där man måste skriva in alla kommandon för hand. "CLI" eller "Command Line Interface" kallar man sådana. Unix och MS DOS är exempel på textbaserade operativsystem. Linux är en variant av Unix, som kan vara både och, beroende på vilket skal man använder.

Alla operativsystem består nämligen av minst två delar. Dels en dold del som arbetar utan att du ser det. Denna del kallas kärnan eller kernel på engelska. Den del som är synlig kallas skalet eller shell. Man använder oftast de engelska beteckningarna för att benämna dem.

Oavsett vilket operativsystem man använder, lagras alla information i filer, som i sin tur har ett speciellt filnamn. Filnamnet används för att identifiera just den filen i datorn. Två filer kan alltså inte ha samma namn. Varje fil representeras dessutom av en ikon, om man använder ett GUI.

Filer skall helst inte innehålla några konstiga tecken i namnet. Detta beror på att konstiga tecken inte förstås av alla operativsystem. Vissa tecken är dessutom förbjudna att använda, eftersom operativsystemet utnyttjar dem. Följande tecken skall helst undvikas:

* ? / \ : ; . , [ ] | mellanslag

Mellanslag har jag med eftersom det tolkas olika av olika operativsystem. Ibland ser man på webbsidor, där mellanslag inte tillåts i filnamnen, istället tecknen %20 (etc) som används i stället.

Dessutom bör man undvika alla nationella tecken, som å, ä, ö, ñ, ©, ÿ, och ø. Det betyder att du helst inte skall döpa din bild till hemsidan för sjötur.jpg, utan hellre välja sjotur.jpg. Bara för att man själv sitter med en viss dator och det fungerar där, behöver inte besökaren ha samma tur!

Vilka tecken får man då använda? Man brukar säga att a-z och A-Z är de enda bokstäver man får använda. Dessutom går siffrorna 0-9 bra. Minustecken - och understrykningstecknen _ går också finfint i alla operativsystem.

En annan fråga är hur många tecken man får använda i filnamnet? Även här måste man tänka på att vissa operativsystem inte klarar av så mycket. Åtta tecken i förledet och tre i efterledet brukar man säga, dvs Webbsida.htm men inte Webbsidan.html. Windows och Mac klarar ända upp till 256 tecken i filnamnet eller mer, men det behöver man ju knappast! Korta filnamn utan konstiga tecken brukar vara det bästa.

I varje operativsystem finns många olika slags filer, t.ex programfiler som innehåller program, textfiler som innehåller text, systemfiler som datorn använder för sitt system, datafiler som hör till ett visst program, osv.

För att få reda på vad en fil är för något räcker det ofta med att titta på dess ikon. Men man kan också få fram det genom att i Windows högerklicka på ikonen och välja Egenskaper. I Mac markerar man ikonen och trycker Cmd och i.