Datamaskiner

Datamaskiner

I dette innledende kapittelet om datamaskiner skal vi definere hva en datamaskin egentlig er, og hvilken funksjon komponentene har.

Datamaskin eller nettbrett?

"Er det plass til en tredje kategori med enheter midt imellom?" Dette spørsmålet stilte Steve Jobs retorisk 27. januar 2010. Spørsmålet dreiet seg om det ville være etterspørsel for en produkttype som var større enn en mobiltelefon og mindre enn en bærbar datamaskin. Etter å ha delt tanker angående dette spørsmålet i noen minutter presenterte han Apples iPad.

Microsoft hadde mange år tidligere skapt en berøringsoptimert versjon av Windows XP. Med det operativsystemet kunne Microsofts partnerprodusenter lage noe som lignet på dagens nettbrett. Det dreide seg imidlertid om bærbare datamaskiner med berøringsskjerm som tillegg til tastaturet og styreputen. Apples iPad definerte en helt ny type bærbar enhet og introduserte med den et nytt bruksmønster.

Siden den dagen hva vi hatt tre typer mobile enheter: bærbare datamaskiner, nettbrett og mobiltelefoner. Grensen mellom hva som skal klassifiseres som en mobiltelefon, og hva som skal klassifiseres som et nettbrett, har aldri vært vanskeligere å definere. I takt med at mobiltelefonene har vokst og nettbrettene har krympet, har de to enhetstypene vokst inn i hverandre. Nettbrettene har også begynt å ta over flere av oppgavene som vi tidligere trengte bærbare datamaskiner til. Samtidig har de bærbare datamaskinene begynt å bli utstyrt med berøringsskjermer for å kunne gjøre de samme tingene som nettbrett.

Hvor går grensen mellom datamaskin, nettbrett og mobiltelefon?
Hvor går grensen mellom datamaskin, nettbrett og mobiltelefon?

Selv om oppdelingen mellom produkttypene begynner å bli irrelevant ut ifra et bruks- og utseendeperspektiv, så har den en funksjon i denne boken. Nettbrett og bærbare datamaskiner er nemlig forskjellige under skallet på en måte som gjør at oppdelingen er nødvendig i tekniske gjennomganger. I denne boken behandles derfor nettbrett som annerledes enn datamaskiner på følgende måte.

  • Et nettbrett er en datamaskintype som først og fremst styres med fingrene via en berøringsskjerm og kjører et nettbrettoptimert operativsystem som Android, iOS eller Windows.
  • En datamaskin er en stasjonær eller bærbar datamaskin som først og fremst styres med tastatur og mus og bruker et skrivebordsoperativsystem som for eksempel Windows eller Mac OS.

I denne delen behandles det som her er definert som datamaskiner. Nettbrett behandles nærmere i Mobil.

Maskinvare og programvare

En vanlig forveksling innen dataterminologi er begrepene data og datamaskinData er informasjonen som en datamaskin behandler og lagrer. Datamaskin brukes når det dreier seg om den fysiske maskinvaren og alt rundt den. Maskinvare er benevnelsen på alt i en datamaskin som man kan ta på. Tidlig i datamaskinens utvikling introduserte matematikeren John von Neumann en modell om hvordan datamaskinens maskinvare kan være oppbygd. Dette prinsippet kalles von Neumann-arkitekturen og kan illustreres på følgende måte.

Von Neumann-arkitekturen

Selv om denne modellen ble laget for mer enn 50 år siden, er den fortsatt aktuell. En moderne datamaskin er oppbygd på samme måte.

Arkitekturen i en moderne datamaski

Datamaskinens maskinvare

Datamaskinen består av forskjellige deler som samarbeider med hverandre. Her følger en oversikt over komponentene som er nødvendige, for at en datamaskin skal fungere. Alle komponentene behandles i detalj i egne kapitler.

Prosessor

Prosessoren er den komponenten som utfører alle beregninger og er hjernen i datamaskinen. Prosessor forkortes CPU (Central Processing Unit).

Prosessor

RAM-minne

All informasjon som prosessoren vil ha rask tilgang til, ligger i RAM (Random Access Memory). Informasjon som lagres i RAM, tømmes når datamaskinen slås av. RAM kalles også arbeidsminne, internminne eller primærminne.

RAM-minne

Hovedkort

Hovedkortet kan anses som datamaskinens nervesystem, ettersom det knytter alle komponentene sammen.

Hovedkort

Harddisk og SSD

På harddisken lagres all informasjon som skal beholdes selv etter at datamaskinen er slått av. Den kalles også HDD (Hard Disk Drive). I moderne datamaskiner er den erstattet av eller komplettert med en SSD (Solid State Drive).

Harddisk og SSD

Strømforsyning

Datamaskinen trenger tilførsel av strøm. Strømforsyningen omdanner nettspenning (230 V) til egnet drivspenning for datamaskinens ulike komponenter (bl.a. 5 V og 12 V).

Strømforsyning

Grafikkort

Grafikkortet sender bildesignaler til skjermen. Noen ganger brukes det i stedet en integrert grafikkrets som sitter i prosessoren.

Grafikkort

Kabinett

Kabinettet er selve datamaskinboksen: en tom kasse der alle komponentene monteres.

Kabinett

I tillegg til disse komponentene finnes det ofte ekstrautstyr, som lydkort og kablet eller trådløst nettverkskort. Moderne hovedkort har riktignok både innebygde nettverkskort og lydkort, men mange velger å supplere med separate tilleggskort for å få høyere nettverkshastigheter eller bedre lydkvalitet.

Komponentoppsettet ser likt ut uansett om det handler om en bærbar eller stasjonær datamaskin. De to datamaskintypene bruker riktignok forskjellige størrelser på både RAM og harddisker, men prinsippet er det samme. Den eneste betydelige forskjellen er strømforsyningen, som i bærbare datamaskiner er atskilt fra datamaskinen.

Kabinett med komponenter
1. Strømforsyning 2. DVD-brenner 3.RAM 4. Harddisk 5. Kabinettvifte 6. Grafikkort 7. Prosessor (under kjøleren).
Laptop med komponenter
1. Kjøling 2. Prosessor (under hovedkortet) 3. Batteri 4. RAM
5. SSD 6. DVD-brenner

Datamaskinens programvare

Uansett hvor flott datamaskinens maskinvare er, så kan den ikke fungere uten programvare. Det er tross alt operativsystemet (f.eks. Windows eller Mac OS) og programmene (som Microsoft Word og Adobe Photoshop) som gjør at vi har nytte av datamaskinene våre.

Når datamaskinen starter, brukes maskinens mest grunnleggende programvare, som kalles "BIOS" eller "UEFI" til å starte datamaskinens operativsystem. Operativsystemet utgjør deretter datamaskinens programvareplattform, som alle andre programmer kjøres på. Operativsystemet tar hånd om den grunnleggende kommunikasjonen med maskinvaren, fordeler ressursene og tar seg av de mest grunnleggende systemoppgavene (for eksempel å koble til nettverk). Ved å la operativsystemet ta seg av dette, trenger ikke programutviklerne å "finne opp hjulet på nytt" hver gang de skriver et nytt program. De trenger for eksempel ikke å bygge inn funksjonalitet for å kommunisere med mus og tastatur, men de kan stole på at operativsystemet har støtten som kreves. De må imidlertid bestemme seg for hvilket operativsystem de vil at programmet deres skal fungere på. Adobe har for eksempel skrevet to forskjellige versjoner av PDF-leseren sin Adobe Reader: én versjon for Windows og én versjon for Mac OS.

Operativsystemet utgjør programvareplattformen som programmer kjøres på.

Et operativsystem er egentlig en sammenslåing av mange programmer. Det består både av systemrelaterte programmer som brukeren bruker ofte, og programmer som kjøres i bakgrunnen uten at brukeren engang legger merker til dem. Utforskeren i Windows og Finder i Mac OS er for eksempel innebygde programmer som brukeren stadig har kontakt med.

Operativsystemet trenger drivere for å forstå hvordan datamaskinens maskinvare fungerer, og hvordan den skal kommuniseres med. Det finnes allerede mange slike innebygd i operativsystemet, men en uvanlig maskinvarekomponent kan trenge en ekstra driver for at operativsystemet og programmene skal forstå hvordan den skal brukes. I visse tilfeller kan driveren lastes ned og installeres helt automatisk, mens den andre ganger må installeres manuelt. En driver skrives spesifikt for hvert operativsystem, som betyr at en Windows-driver ikke kan brukes til å lære Mac OS hvordan kommunikasjonen med maskinvaren fungerer.

Dagens operativsystemer

Oppbyggingsprinsippet med programmer som kjører oppå operativsystemet brukes ikke bare i dataverdenen. Samme prinsipp brukes i mobiltelefoner og nettbrett. Forskjellen er at i mobiltelefon- og nettbrettsammenheng pleier programmene i stedet å kalles "apper" (forkortelse for applikasjoner). Begrepet apper har etter hvert også begynt å bli brukt i PC-sammenheng.

For mobiltelefoner er Android og iOS de vanligste operativsystemene. I PC-verdenen har Windows og Mac OS den største andelen blant rendyrkede personlige datamaskiner, men det finnes faktisk flere operativsystemer enn det, for eksempel Chrome OS og Linux. Linux er et fullverdig og veldig kompetent operativsystem som lenge har blitt tilbudt til bl.a. stasjonære datamaskiner. Lenge hadde Linux et rykte for å være komplisert og innviklet å arbeide med, men slik er det ikke lenger. I dag er Linux like enkelt å bruke som Windows og Mac OS. Til tross for dette har Linux så langt ikke nådd en like bred brukerskare som de to ovennevnte operativsystemene. På mobiltelefoner har Linux derimot fått stort gjennomslag, siden Googles Linux-baserte operativsystem Android er den dominerende plattformen i dag. I serversammenheng er Linux også svært vanlig.

Linux er egentlig like interessant å skrive om som Windows og Mac OS, men med et begrenset antall sider kan ikke alt få plass. Derfor omtales ikke Linux nærmere i denne boken.

Byte og bit

Den moderne datamaskinens forgjenger ble programmert og styrt med såkalte hullkort. Hvert hull representerte en verdi, og overflater uten hull representerte en annen verdi. På denne måten kunne man lagre informasjon som siden kunne tolkes av en maskin (til på- og avslått strøm). Fra dette systemet kommer det velkjente prinsippet med ettall og nuller.

Et ettall eller en null kalles en bit (uttales «bitt» eller «bit», fra engelske binary digit). Når ettall og nuller settes sammen i sekvenser, tolker datamaskinen disse som spesifikke instruksjoner. Det er også ettall og nuller som datamaskinen bruker til å lagre data.

0 = én bit

1 = én bit

0101 = fire biter

En gruppe på åtte biter har fått termen byte som en egen benevnelse. Med åtte biter går det nemlig an å skrive en bokstav eller et annet tegn. Bokstaven (A) skrives binært 01000001 i henhold til en tegntabell som ofte brukes, og som kalles ASCII (American Standard Code for Information Interchange).

TegnUnicode (binært)
A 01000001
B 01000010
C 01000011
D 01000100
E 01000101
F 01000110
G 01000111
H 01001000

En stor B står for byte mens liten b står for bit. Som regel brukes prefikser som kilo (tusen), mega (millioner) og giga (milliarder) ettersom en bit eller en byte ikke er spesielt mye sammenlignet med hvor høye lagringskapasiteter og overføringshastigheter som er vanlige i dag.

Datamaskinens interne kommunikasjon

Kommunikasjonen i en datamaskin går hele tiden ut på å flytte data mellom tre forskjellige nivåer av minne: harddisk, RAM og hurtigbuffer.

Det aller største minnet er harddisken, som lagrer all informasjon permanent. Hard­disken er i denne sammenhengen veldig langsom og er den rake motsetningen til prosessoren. RAM er betydelig mindre enn harddisken, men mye mindre raskere. Derfor arbeider prosessoren alltid mot det i stedet for mot harddisken. Den såkalte hurtigbufferen (finnes i prosessoren) er ekstremt rask og brukes til alle beregninger som utføres for øyeblikket. Hurtigbufferen er mye mindre enn RAM.

Eksempel på de tre nivåene av minne i en datamaskin. Forskjellen er størrelsen og hastigheten.

Når et program startes, lastes all nødvendig informasjon finn fra harddisken til RAM. Etter det har prosessoren rask tilgang til informasjonen den trenger i løpet av programmets gang.

En harddisk har vanligvis 500 til 6000 GB lagringsplass. RAM ligger vanligvis mellom 4 GB og 32 GB, og prosessorens eget minne er sjelden mer enn 8 MB (0,008 GB).

Sist endret: 2018-09-03