Vad är en dator?

1. Inledning

Under mitten av 70-talet och början av 80-talet definierade man en dator efter vad den gör. Man talade om en dator som en "persondator", för att skilja den från stordatorerna. En stordator var stor som en bil och ibland ännu större och förvarades på myndigheter och företag. Den saknade ofta vanlig bildskärm och var inget man hanterade själv. Stordatorerna skötte register och tunga uträkningar.

Persondatorn, som på engelska kallades "personal computer", förkortat till "PC", var däremot något man hade personlig kontakt med och bestämmanderätt över. Den stod antingen på den egna arbetsplatsen (på skrivbordet) eller i hemmet.

Den första definitionen bestämde att en persondator var en uppsättning hårdvarudelar och ett antal program (=mjukvara), gjorda för att använda tillsammans med hårdvaran. PCn var ett redskap för att utföra ordbehandling, kalkylering och registerhantering.

Under 80- och 90-talen har dock PCn börjat användas även till annat, till spel, e-post, bildbehandling, musikframställning, surfning på internet, osv. Med datorn och med rätt hård- och mjukvara, kan man numera även tala i telefon, titta på film, göra egna program, framställa trycksaker, spela in musik, skapa hemsidor, osv.

Datorn tar därmed över många funktioner, som man tidigare använde andra apparater till, och samtidigt utrustas dessa apparater med små datorer. Det finns t.ex små datorer, s.k. mikroprocessorer, i videon, mikrovågsugnen, TVn, klockradion, stereon och bilen. Detta innebär att det blir allt svårare att mer exakt säga vad en dator är.

Två svar på vad en dator är verkar därför vara möjliga, dels beroende på vad datorn gör och dels beroende på var den sitter och hur den ser ut. Det som skiljer en PC från en video eller mikrovågsugn verkar vara att PCn går att programmera till att göra flera olika saker, medan videon och mikron har tämligen begränsade användningsområden.

Det som också skiljer en PC ifrån en video är att hårdvaran ser väldigt olika ut. I en PC kan vi identifiera många olika delar som tillhörande själva datorn, medan det i en video oftast bara finns några små kretskort som kan kallas för en dator.

Förutom dessa svar finns det andra möjliga beskrivningar. Ett är t.ex att se på hur vi "pekar ut" en dator. Frågar du mig om vad en dator är pekar jag förmodligen på den PC som står på mitt skrivbord. Men jag pekar inte på min mobiltelefon, inte på min PDA, inte på videon och definitivt inte på mikrovågsugnen! Våra konventioner säger alltså en hel del om vad en dator är.

Självklart kan det då finnas andra konventioner. På ett datorföretag kan man t.ex ha vissa konventioner, som gör att de anställda pekar på sin mobiltelefon, när vi frågar dem vad en dator är. Likadant kommer konventionerna att förändras med tiden och våra barn kommer säkerligen att peka annorlunda än vi gör idag.

I många andra sammanhang måste man också bestämma sig för vad en dator är. Olika bestämningar kan tjäna olika syften och ha olika innehåll. Någon bestämmer efter hur datorn fungerar, en annan efter vad den gör, en tredje efter hur den är uppbyggd, osv. Här behöver vi inte känna till alla, men vi bör känna till att det inte finns något enhetligt, exakt svar på vad en dator är.

2. Datorn som informationsredskap

Alla datorer bearbetar information, vilket gör att vi också kan se datorn som ett informationsredskap. Svarar vi så på frågan vad en dator är låser vi inte fast oss vid hur den ser ut eller var den står placerad. Då är det intressanta i stället vad den gör, nämligen bearbetar information.

För att kunna göra det måste informationen först nå in i datorn och på motsvarande sätt måste information nå ut, när datorn är klar med den. Det måste också finnas möjligheter för datorn att bearbeta och lagra informationen.

För att få en lite klarare bild över hur informationsbehandlingen går till, brukar man tala om den i tre olika faser eller steg. Den första fasen innebär att data kommer in i datorn, den andra att data behandlas och den tredje att data kommer ut från datorn. På motsvarande sätt skiljer man därför mellan indataenheter, systemenheter och utdataenheter.

Indataenheter
För att mata in informationen i datorn använder man oftast ett tangentbord. Andra indataenheter är t.ex möss, ritbrädor, joysticks, gamepads, trackballs, styrkulor, m.m. Till dessa kommer sedan andra viktiga enheter, som scanners, videokameror, mikrofoner, synthesizers, bandspelare, andra datorer, osv.

När data läses från en diskett, CD eller hårddisk fungerar dessa som indataenheter. Men man brukar inte räkna dem till denna kategori, eftersom man anser att informationen måste lagras först. Därför kallar man dem oftare för utdataenheter.

Systemenheter
Det är många som skulle kalla systemenheten för själva datorn. Systemenheten är nämligen den låda, som antingen ligger under bildskärmen (kallas då desktop) eller står bredvid skärmen (tower). Lådan innehåller viktiga delar, som processorn, moderkortet, grafik- och ljudkort, nätaggregatet, olika minnen (ROM, RAM, m.fl), samt ofta också en inbyggd hårddisk, diskettstation och CD-spelare.

Förutom att systemenheten innehåller hårdvara, finns också mjukvaran lagrad där. Mjukvaran är sådant som operativsystemet, olika program och filer. Dessa innehåller instruktioner för vilken information som datorn kan ta emot och hur den skall bearbetas för att rätt utdata skall kunna produceras.

Du kan läsa mer om hård- och mjukvaran på de olika tekniska sidorna. Du hittar en förteckning på förra sidan.

Utdataenheter
På samma sätt som information kommer in i datorn, skickas information också ut från den, när den är färdigbehandlad. Typiska utdataenheter är då bildskärmen, högtalarna och skrivaren. Diskettstationen, hårddisken, CD-brännaren, Zip-driven och andra lagringsmedia räknar jag också till utdataenheter, eftersom den behandlade informationen skickas till dem för vidare lagring.

När du lägger ut dina hemsidor på internet är både modemet och din internetleverantörs server utdataenheter. Även andra enheter kan förekomma, t.ex videobandspelare, overheadskärmar, videokanoner, industrirobotar, m.m.

Så långt vet vi lite om hur datorn är uppbyggd och arbetar. Nu skall jag berätta lite mer om vad det är för information datorn kommer i kontakt med.

3. Vad är information?

Ordet "information" används i många olika sammanhang och det finns många olika teorier om vad information egentligen är och hur den bäst skall beskrivas. Men rent allmänt kan information sägas vara sådana fakta man behöver för att besvara en fråga.

När du har köpt en klockradio och vill ha reda på hur den fungerar, läser du instruktionsboken eller frågar en kompis. Då får du förhoppningsvis den information du efterfrågat. I en främmande stad kanske du måste fråga om vägen till hotellet eller besöker du turistinformationen på orten, för att få upplysningar om saker som är värda att veta.

Datorer hanterar information på ett liknande sätt, men klarar inte av så stora sjok av data åt gången. I stället har informationen brutits ner till små datapaket, bestående av bitar och bytes. Det berättar jag om längre ner på den här sidan.

Även dina frågor om klockradion måste brytas ner till mindre informationspaket. Du vill ha reda på vilka funktioner radion har och hur man aktiverar dem med de olika knapparna. Du vill ha reda på hur ringsignalerna låter och hur man ställer klockan. När din kompis förklarar vill du att han eller hon tar det i lugn takt, så att du kan ställa följdfrågor, osv.

Viss information är redundant, vilket betyder att den inte behövs eller är överflödig. En del av den informationen du får är tillräcklig för att du skall kunna sköta klockradion. Du behöver t.ex inte veta hur sleep-funktionen fungerar för att kunna ställa radion för väckning.

Annan information är nödvändig, som att du måste veta hur man ställer klockan och hur man får en ringsignal. Det är inte nödvändigt att du vet den exakta tiden, för klockan behöver inte gå exakt efter Fröken Ur. Det är tillräckligt att veta på ett par minuter när.

Utöver information om klockradion, måste du ha vissa bakgrundskunskaper. Du måste t.ex veta hur en klocka fungerar och att man måste sätta in sladden i väggen för att få ström. Bakgrundskunskaperna kan liknas vid ett operativsystem. På samma sätt kan man säga att anledningen till att du ställer just de frågor du gör till kompisen, beror på att du kör ett visst program.

4. Bitar och bytes

Här skall jag bara kort beröra företeelserna bitar och bytes. Du kan läsa mer om dem på sidan Bitar och bytes. Gå dit >

En bit (Binary Digit) är den minsta informationsbärande enheten en dator kan hantera. Man kan jämföra en bit med en strömbrytare, som ju antingen kan vara påslagen eller avstängd. En bit har alltså antingen värdet "PÅ" eller "AV". Andra sätt att tolka detta är att säga att en bit kan representera värdena "JA" eller "NEJ", "SANT" eller "FALSKT".

Utökar man antalet strömbrytare till två stycken, får man fyra kombinationsmöjligheter:

En bit ger värdena 0 och 1
Två bitar ger värdena 01, 00, 10, 11

För varje strömbrytare vi lägger till fördubblas antalet möjliga kombinationer. Använder vi åtta strömbrytare får vi 256 möjliga kombinationer, som är detsamma som en byte.

Varje byte innehåller alltså 8 olika bitar. Som vi såg alldeles nyss kan man med 8 bitar förmedla någon av 256 olika kombinationer. Det betyder också att man med 8 bitar kan representera 256 olika tecken. Varje tecken utgör då en byte.

Det är faktiskt så att de dataströmmar som skickas över internet utgörs av antingen strömmar av bitar eller av bytes, beroende på vilka språk de olika datorerna pratar. Man använder oftast 8-bitarssytem, men det finns också andra.

Gamla datorer på internet klarar inte ens av 8 bitar, utan använder bara 7. Det är t.ex denna begränsning som gjort att vi inte kan använda svenska tecken i e-post- och webbadresser. Då kan man bara skicka 128 olika tecken och de svenska tecknen kommer då inte med. Det är därför man ibland bara ser konstiga tecken.

För att skilja mellan bitar och bytes, brukar de förkortas med litet b respektive stort B. "1kb" står alltså för "en kilobit" och "1kB" betyder i sin tur "en kilobyte". Den senare är i sin tur detsamma som åtta tusen bitar, eftersom varje byte innehåller 8 bitar.

När man anger storleken brukar man också använda sig av andra förkortningar:

k - som betyder kilo, dvs tusen: 1.000
M - som betyder mega, dvs miljon: 1.000.000
G - som betyder giga, dvs miljard: 1.000.000.000
T - som betyder tera, dvs biljon: 1.000.000.000.000

1MB utläses alltså "en megabyte" och är en miljon bytes. 1GB utläses "en gigabyte" och är tusen megabytes eller en miljard bytes.

Hur mycket är då de olika enheterna?

En kort textfil, som skrivits i Anteckningar, brukar ta upp ungefär 50 bytes. Sidan du just nu läser är på c:a 40kB. En Word-fil på 1-2 sidor utan bilder, brukar ta upp ungefär 25kB. En Powerpoint-fil brukar bli större, mellan 1-10MB.

MP3-filer brukar vara på några MB. En diskett klarar att lagra ungefär 1,4MB. De flesta datorer har 128MB och upp till 512MB eller mer arbetsminne och flera GB lagringsutrymme på hårddisken.

Bildfiler kan vara alltifrån några kB upp till många MB, beroende på vilken upplösning (kvalitet) de är sparade i.

Hur många Word-filer får plats på en diskett, om filerna är på 20kB var? Jo, det går 5 sådana filer på 100kB och det finns c:a 1.400kB på en diskett (=1,4MB). Det betyder att det går 14x5 sådana Word-filer på disketten.

Många filer är för tunga (man pratar ofta om hur mycket filer väger) för att rymmas på en diskett och då kan man i stället lagra dem på en brännbar CD-skiva. En sådan rymmer omkring 650MB.

Hur många bildfiler går det in på din hårddisk, om hårddisken rymmer 5GB och filerna är på vardera 28MB? 5GB är ju detsamma som 5.000 MB, vilket betyder att du får plats med 5.000/28, dvs 178,57 stycken. Men eftersom man bara kan spara hela filer, får du bara plats med 178 stycken.

Hur många disketter måste du använda för att få plats med en fil som är på 37MB? Jo, varje diskett rymmer 1,4MB så du måste använda 37/1,4=26,46 stycken, dvs 27, eftersom man måste använda en diskett för den sista snutten också.

Observera att detta bara var några räkneexempel. I verkligheten finns det många andra saker som påverkar hur mycket man i själva verket kan lagra och spara!

Varför bitar?

Bitar ger en fördel eftersom man kan ange saker på ett exakt sätt. Man kan då bl.a ge exakta svar på olika frågor. På så vis kan man säga att vi här har hittat en ganska bra definition av vad information är: "Information är det exakta svar som krävs för att besvara en fråga".

Men detta kräver ju att man kan svara "JA" eller "NEJ" på frågan, vilket inte alltid går. Då måste man i sin tur precisera frågan, t.ex genom att dela upp den i olika delfrågor. Går dessa sedan inte heller ge något exakt svar på måste även dessa delfrågor delas upp i delfrågor.

Förutom att vara ett exakt mått på information erbjuder det binära talsystemet också det mest effektiva sättet att beskriva information på. Ännu mer effektivt är det visserligen att använda trinära system, dvs system som baserats på tretalet, men då mister man å andra sidan precisionen i svaren och måste ställa frågorna annorlunda.

För att dela upp en fråga i mindre delar krävs mycket datorkraft. Du vet kanske själv hur svårt det kan vara att ställa rätt frågor för att få ett exakt svar. På samma sätt måste datorn arbeta: varje sekund hanterar den miljontals olika frågor och ger lika många svar. Därför krävs det också ganska avancerade metoder för att få den att jobba snabbt och rätt.

5. Platsvärdesystemet

För att göra uppdelningen använder datorn ett så kallat platsvärdesystem. Det är en matematisk tillämpning av det binära talsystemet. Det går till så här:

Antag att du vill veta hur gammal någon på en chat är. Du kan ju inte se personen och måste därför anta att han eller hon är mellan 0 och 128 år. (Det är nämligen en chat där alla kan vara med.) För att det skall bli enklare att räkna använder vi 128 som maxålder en människa kan ha.

För att få reda på det exakta svaret så fort som möjligt måste vi hitta en metod att fråga på. Men frågar vi "Är du 28 år?", måste vi eventuellt ställa 128 frågor innan vi får rätt svar, vilket verkar tidsödande.

Mer effektivt är det då att fråga "Är du minst 64 år?". Då utesluter vi nämligen 64 år i ett nafs. För säger personen "JA" vet vi att vi kan utesluta åldrarna 0-63. Svarar personen "NEJ" kan vi på motsvarande sätt utesluta åldrarna 64-128. Vi ställer följande frågor:

Personens ålder skulle då kunna skrivas 0100011 med binär kod. Detta är ett exempel på ett platsvärdestal, där varje fråga anger en plats i serien 0-128.

Frågorna är olika mycket värda eftersom de ger oss olika mycket information.

Efter den första frågan kan vi utesluta 64 åldrar eller platser, efter den andra kan vi utesluta 32, efter den tredje 16, osv.

Matematiker använder detta för att räkna ut hur mycket information, dvs hur många bitar, ett svar eller en fråga innehåller. I exemplet behövde vi 7 bitar eller frågor/svar för att kunna representera åldern med ett binärt tal.

Är man intresserad av matte ser man också att man kan multiplicera nollorna och ettorna med värdet på varje fråga, för att på så vis få reda på åldern i decimalform.

Den som vill lära sig mer om hur man räknar med det binära talsystemet och hur informationen kan representeras i ett sådant, kan med fördel vända sig till våra högskolor och universitet.

Kanske vet din mattelärare eller kollega någon bra litteratur? Universitetsbiblioteken och välsorterade bokhandlar har också bra böcker.

6. Hexadecimaler

För att underlätta för den som vill läsa och skriva binära tal har man skapat ett antal talsystem, som kallas hexadecimaler. De har basen 16 i stället för binärsystemets 2 och decimalsystemets 10. Här ser du en översättningstabell som visar de 16 första siffrorna i de tre olika talsystemen:

Binära tal som skrivs t.ex 10 uttalas "ett-noll" och inte "tio". Man räknar alltså så här: noll, ett, ett-noll, ett-ett, ett-noll-noll, osv.

Decimaltal skulle kunna fungera på samma sätt. Basen är ju 10 och när vi nått upp till just 10, får vi ett tiotal.

För varje ental vi sedan lägger på säger vi ju 11, 12, 13, osv. Det vi säger är med andra ord att vi har ett tiotal och ett eller flera ental.

Hur fungerar det då med hexadecimala tal, som ju har basen 16? Jo, efter 15 ovan säger vi 10, dvs "ett-noll".

17 blir då "ett-ett", osv. 63 skrivs 3F och 64 blir 40, dvs "fyra-noll". 255 skrivs FF och 256 blir 100, dvs ett-noll-noll.

Hexadecimalerna är lätta att se i ett binärt tal. Om man t.ex tar talet:

01101011001101011000110010100001

som har 32 siffror och delar upp det i grupper om fyra:

0110 1011 0011 0101 1000 1100 1010 0001

ser man ganska enkelt de olika hexadecimalerna. Allt man behöver göra är nämligen att ersätta varje grupp med sin hexadecimala motsvarighet:

6 B 3 5 8 C A 1 h

Med det decimala systemet blir det betydligt svårare. Man brukar också lägga till ett litet h på slutet, för att indikera att det är frågan om ett hexadecimalt tal. Undantaget är om talet understiger 10, eftersom då hexadecimaler och decimaler är identiska.

Du kan själv räkna med hexadecimaler. Många av de mer kraftfulla miniräknarna (bl.a de inbyggda i datorerna) klarar av att omvandla mellan hexadecimaler (HEX) och decimaler (DEC). Enligt min miniräknare blev det hexadecimala talet ovan detsamma som det decimala 1.798.671.521.

Obs!
På min webresurs använder jag punkter för att dela upp tal och göra dem mer lättlästa. Det betyder att jag skriver talet 1798671521 som 1.798.671.521. Det skall inte missförstås som 1,798671521.

Punkter används i vissa länder på samma sätt som våra decimaltecken (kommatecken). Därför gör jag detta klargörande här för att undvika missförstånd.