Vad är en dator?

Datorn eller en PC (Personal Computer) är i grunden en automatisk maskin för matematiska beräkningar. Den avses oftast som en elektronisk maskin med ett minne som kan lagra program som styr datorns handlingar. Alla datorer bearbetar information /data som når datorn via ett pekdon, tangentbord eller scanner. Dessa kallas för IN-enheter. När informationen finns i datorn bearbetas den i Systemenheten där hårdvara som processor, arbetsminne och hårddisk finns. När informationen har bearbetats i systemenheten bearbetats presenteras den på en bildskärm eller på ett papper via en skrivare. Dessa kallas för UT-enheter.

En dator arbetar oftast binärt. All information som datorn hanterar omvandlas och bearbetas som ettor och nollor enligt det binära talsystemet.

BinärtDecimalt
00
11
102
113
1004
1015
1106
1117
10008
10019
101010

När man idag använder ordet ”dator” syftar man på den fysiska hårdvaran och allt kring den. Hårdvaran är benämningen på de man kan ta på i en dator. Ordet ”data” syftar på informationen datorn behandlar och lagrar.

Persondatorns delar

Delarna i en dator kommunicerar medvarandra med hjälp av datorns bussar (ledningar som förbinder digitala moduler. Alla beräkningar utförs av processorn som hämtar instruktioner från datorns arbetsminne, som hämtar data från sekundärminnet (Hårddisken).IN och UT enheterna kommunicerar med datorn och redovisar resultatet genom ett grafikkort som skickar signaler till bildskärmen. Detta styrs av processorn som får sina instruktioner av det eller de program som körs för tillfälligt.

Datorn består idag av olika delar som samarbetar med varandra:

  • Processor
  • Arbetsminne
  • Moderkort
  • Hårddisk
  • Nätaggregat
  • Grafikkort
  • Nätverkskort

Processorn

En processor som förkortas CPU (Central Processing Unit) utför alla bräkningar och styr arbetsfördelningen mellan komponenterna i datorn. Den består av miljontals transistorer och ansluts till moderkortet via en socket.
Ursprungligen hade en processor endast en kärna men i dag är de flerkärniga. En tråd är ett program som körs i kärnan. När den kör flera trådar samtidigt kallas det för multitasking.

Core – i7

Klockfrekvensen mäts i Hertz (Hz). En klockcykel reglerar en processors arbete. En processor med 1 GHZ genomgår 1 miljard klockcykler (operationer) per sekund. Klockans signal är en vågrörelse, och varje cykel är en våg med vågdal och vågtopp.

En CPU är ett komplext kretskort som innehåller flera processorer och komponenter som tillsammans utgör datorns processor. Den är placerad på moderkortet där alla trådarna sammanbinder datorns hårdvara. Dessa trådar brukar kallas för buss

Processorn hämtar instruktioner och data från ett RAM-minne. Där läser den av adresser som identifierar minnesceller där instruktioner och data finns. När det hämtats kan processorn exekvera instruktioner: load, add, store, compare, jump if, output, input mm.

I processorn finns en kontrollenhet (Control Unit) som tar emot instruktioner från minnet och exekverar instruktioner med ett antal kommandon. Kontrollenheten arbetar med en ALU-enhet (Arithmeric-Logic Unit) som utför alla beräkningar processorn behöver när den arbetar. Resultaten från kommandona lagras i olika register för vidare processor hantering. När processorn har avslutat en arbetsprocess lagras alla resultat på RAM minnet.

När processorn hämtar instruktioner från RAM-minnet till CPU tar det tid. Därför är processorn utrustad med ett cachminne som finns inne i processorkretsen och lagrar de instruktioner och data som används mest. Cachminnet finns i olika nivåer (Levels), L1, L2 och L3. Varje kärna har ett eget L1 cacheminne och processorn har ett L2 cachminne.

Eftersom det finns flera olika typer av processorer måste mjukvarorna anpassas för vilken typ av processor den ska instruera. Man delar därför upp processorn i olika arkitekturer (typer) som exempel X86 och ARM.

Den vanligaste arkitekturen är idag X86 (i386, X86, IA-32) eftersom den används av Windows och macOS. Intels första processorer kallades för 286,386 och 486 men är idag bara kvar som ett de facto namn.

De största tillverkarna idag är Intel och AMD (Advanced Micro Devices). Trots att de har utvecklat X- arkitekturen har bakåtkompatibiliteten upprätthållits. Den största förändringen skedde när man bytte från 32-bitarsbaserad till 64-bitarsbaserad. 64-bitarsbaserade processorer kan fortfarande i stor utsträckning köra 32-bitarsmukvaror.

ARM-processorer (Advanced RISC Machine) används mest till mobiltelefoner och surfplattor. De är mycket strömsnåla och ger därför bättre batteritid. Microsoft Windows har från och med 2017 en emulator inbyggd i operativsystemet så att Windows även kan köra ARM processorer.

Det finns många tekniska definitioner som beskriver specifika processorers funktioner:

  • Smart cache – Ett sätt att använda processorns cachminne på ett bättre sätt.
  • Hyper -Threading– En teknik som tillåter processorn bearbeta andra instruktioner under tiden RAM minnet hanterar lagring, läsning, sökning av data.
  • Turbo Boost – En teknik som effektiviserar processorns kärnor.
  • TDP – Thermal Desiign Power är den maximala värmeutveckling ett eller flera chip kan utveckla och processorns kylsystem kan hantera.

Moderkort och bussar

Moderkortet är det största kretskortet i systemenheten och sammanbinder de olika komponenterna och öppnar vägar för kommunikation mellan dem. I princip allt som finns i en dator kopplas på något sätt till moderkortet.

Moderkort

BIOS och Uefi

Det äldre moderkort var det grundläggande programmet BIOS (Basic Input Output) ett fastlött minne på själva moderkortet. BIOS uppgift var att starta datorns grundläggande enheter. När datorn startar körs POST (Power On Self Test). Man kan göra grundläggande konfigurering av hårdvara som: överklockning, Boot-ordning, strömsparfunktioner och diverse hälsokontroller.

Problemet var att BIOS inte kunde starta operativsystem från hårddiskar som är större än 2.2 TB. Dagen diskar som är 3 TB går därför inte att använda som systemdiskar i Bios baserade datorer. I dagens moderna datorer har BIOS ersatts av Uefi (Unified Extensible Firmware Interface). Dessa kan boota från 3TB diskar utan problem. Uefi startar mycket snabbare och med sin inbyggda säkerhetsfunktion förhindrar den operativsystemet att starta om det är skadesmittat av något program

Bussar

En buss är ett system av gemensamma ledningar som överför data mellan komponenterna i datorn. PCI Express (Peripheral Component Interconnect Express) förkortat till PCIe är en höghastighets seriell bus. Den består av ett antal kanaler som kommunicerar var för sig. Den används för nätverkskort, ljudkort och grafikkort. Skillnaden mellan PCI och PCIe är att PCIe stödjer Full duplex, vilket betyder att data kan skickas och tas emot på samma gång.

Formfaktor (Moderkort)

Moderkortet som sitter i chassit finns i olika varianter som kallas för formfaktor. De vanligaste storlekarna på moderkort är ATX, ATX Micro och Mini-ITX. De vanligaste i dag är moderkorten Micro-ATX storleken eftersom de räcker för de flesta ändamålen. ATX-storleken är de mer avancerade korten för spel och prestandasammanhang. Behovet av de mindre Mini-ITX moderkorten har ökat eftersom små skrivbordsdatorer ökar i popularitet. De passar bra till de enklare kontorsdatorerna och HTPC-datorer (Hemmabiodatorer).

Chipet

Den viktigaste kretsen på moderkortet är Chipsen (kretsuppsättningen). De är baserade på två chip, PCH (Plattform Controller Hub) Det används för att stödja huvudprocessorn och hjälper till att dirigera informationen på moderkortet. Det hanterar kommunikationen mellan hårddisk, minne, processor, mellan processor och externa portar.

På moderkortet finns två olika fysiska kontakter, ” slot ” (kortplats) och ” socket ” (sockel). Datorns processor använder sig av Socket platsen som är fyrkantig.

Arbetsminne

Datorns RAM-minne (Random Access Memory) brukar även kallas för Internminne, primärminne eller arbetsminne. RAM minnet är en modul som används för att lagra data som processorn behöver för stunden eller inom en snar framtid. Operativsystemets viktigaste delar läggs i RAM minnet vid uppstart av datorn. När program startas läggs de också in i RAM minnet. När programmen avslutas rensas de bort från RAM minnet för att ge plats åt ny information.

Minnet sitter på en modul som kallas Dimm (Dual In-Line memory Module). De finns i två fysiska storlekar: Dimm och So-dimm (Small Outline Dimm). Dimm används i stationära datorer och So-dimm i bärbara datorer och ultrakompakta stationära datorer.

RAM-minnen som funnits i flera olika generationer kallas SDRAM, DDR, DDR2, DDR3 och DDR4. De som skiljer dessa åt är överföringssätt, hastighet och antal stift på anslutningen.

De vanligaste varianterna SDRAM DDR är PC3200, PC2700 och PC2100

RAM minnets hastighet mäts i MHz. RAM minnets hastighet påverkas också hur snabbt datorn själv hanterar minnet. DDR PC3200 (184 pin) har en frekvens på 200MHz, effektiv frekvens 400MHz med en hastighet på 3200 MB/s

Hårddiskar

Hårddisk

En hårddisk förkortas HDD (Hard Disk Drive) som är ett sekundärminne och är en mekanisk enhet. Informationen lagras magnetiskt. En HDD är uppbyggd av roterande magnetiska skivor som en mekanisk arm läser och skriver data från. Eftersom den är mekaniskt uppbyggd är den känslig för fysiska påfrestningar som skakningar eller att den tappas i golvet. Dessa hårddiskar är också strömkrävande och nått taket för hur snappa de kan bli. Dagens hårddiskar har en överföringshastighet på 150 MB/s.

Den vanligaste fysiska storleken på diskarna är:

  • 3.5 tum HDD – Vanligaste storleken för stationära datorer och traditionella externa hårddiskar. I skrivande stund lagringskapaciteten upp till 12 TB
  • 2.5 tum HDD – Sitter främst i bärbara datorer och externa portabla hårddiskar. Har en lagringskapacitet på upp till 4 TB.

Hastigheten som anges i rpm (revolutions per minute) ligger på 7200 rpm för de flesta 3,5” hårddiskarna.

SSD

De mekaniska HDD diskarna har idag börjat ersättas med SSD enheter (Solide State Drive) som bygger på en teknik liknade den som finns i USB-minnen. De är helt fria från rörliga delar som gör den både strömsnål och okänslig för vibrationer. SSD-diskar är snabba med topphastigheter på över 3000 MB/s. De enklare modellerna har en topphastighet på 500 MB/s men är ändå snabbare en de mekaniska HDD-diskarna.

SCSI (Small Computer System Interface). Detta är en fysisk standard för att ansluta och överföra data mellan datorer och enheter oftast hårddiskar. Dessa används nästan uteslutande till servrar eftersom de har bättre prestanda och hållbarhet motsvarande diskar anpassade för konsumenter. De kräver SCSI-kontrollkort. Det vanligaste idag är SAS (Serial Attached SCSI)

Anslutning

Den fysiska anslutningen kallas för gränssnitt eller interface. Den vanligaste anslutningen idag är Satasom har ersatt föregångaren IDE som är ett äldre gränssnitt. Om man ansluter två IDE hårddiskar måste de konfigureras rätt med en ”jumper”, (Master, Slave eller Cable Select).

Sata kontakter

Sata kontakter och kablar är mindre, enklare att dra in i chassit och klarar av högre överföringshastighet. De finns i tre versioner: Sata 1,5 GB/s, Sata 3 GB/s, Sata 6 GB/s. Dessa Sata-versionerna är kompatibla med varandra. Det är samma anslutning till 2.5” och 3.5” enheter. Det finns också varianter som slim-SATA och mikro-SATA. Hårddisken har ett cachminne som är en buffert mellan håddisken och processorn.

Gränssnitt och portar

Det vanligaste gränssnitteten USB (Universal Serial Bus). Den kan ansluta upp till 127 enheter och kan förse anslutna enheter med ström. Alla standarder är bakåtkompatibla.

USB 1.1

USB 2.0

USB 3.0

USB 3.1

USB 2.0 kontakter

De olika varianterna:

  • USB typ B
  • USB typ A
  • Mini USB B-typ
  • UC-E6 properietär  (inte USB)
  • Micro USB B-typ

USB 3.0 kontakter (Blå makerade)

  • USB 3.0 typ A
  • USB 3.0 typ B
  • USB 3.0 typ B mikro

Firewire

En standard som heter IEEE 1394 är ett seriellt gränssnitt och liknar USB. Det klarar upp till 63 enheter är strömstarkaren än USB. Det är populärt videosammanhang hos Apple användare.

  • Firewire 400 (400 Mbps)
  • Firewire 800 (800 Mbps)

eSATA

eSATA (external SATA) är den bästa anslutningen för externa hårddiskar. Den har har samma signal som för intern SATA. Kabeln och kontakterna är kraftigare och bättre skärmade. De är också längre, upp till två meter. Det går att nå upp till högre hastigheter än vad som är möjligt med USB 2.0 och Firewire. eSATA har ingen strömförsörjning.