computer

Computerens interne dele er samlet på og omkring bundkortet, der er en printplade, hvor de forskellige dele enten er påmonterede eller tilsluttet via kabler eller stik. De indbyrdes forbindelser udgør det, man kalder en bus.

Den centrale del af computeren er en CPU (Central Processing Unit). Det er en chip, der fungerer som processor. Det er CPU’ens opgave at udføre de instruktioner, computerens programmer består af.

Computerens primære hukommelse (arbejdshukommelse) kaldes RAM (Random Access Memory). I den primære hukommelse ligger de data og instruktioner, computeren er i gang med at behandle. Det kan fx være indholdet af websider i en browser, tal og formler i et regneark, eller dataene bag en video, der bliver afspillet.

Jo mere RAM en computer har, jo større mængder data kan den arbejde på samtidig. RAM måles sædvanligvis i gigabyte og en almindelig arbejdscomputer har normalt mellem 16 og 64 gigabyte RAM.

Det er hurtigt at læse og skrive data i RAM, og deres placering tæt ved CPU’en på computerens bundkort giver en meget kort signalvej. De data, der er gemt i computerens RAM, forsvinder, når computeren slukkes eller genstartes.

Computerens sekundære hukommelse er oftest en SSD-disk eller en harddisk, hvis kapacitet kan være flere terabyte. Her gemmes data persistent, så de opbevares, selv når computeren er slukket.

Sekundær hukommelse er koblet til bundkortet via en I/O-bus. Selvom disse busser er meget hurtige, kan en CPU læse data fra den primære hukommelse flere tusinde gange hurtigere end fra den sekundære hukommelse.

Computerens inputenheder bruges til at få data ind i computeren. Det er typisk tastatur, mus og andre controllere, men andre enheder kan også levere data til computeren, fx webcam, fingeraftrykslæsere og andre sensorer. Inputenheder sluttes normalt til computeren via kabelforbindelser som USB eller Thunderbolt eller trådløst via Bluetooth.

Modsat bruges outputenheder til at vise eller præsentere resultaterne fra computeren. Det kan fx være skærm, printer, projektor og højttalere. Disse kan forbindes via USB eller Bluetooth eller specialiserede kabler, som fx HDMI-tilslutning af skærme. I næste udviklingstrin fungerer mange computere med printere via netværket, således at printeren ikke er direkte tilsluttet den enkelte computer.

Nogle enheder tilsluttes via udvidelseskort, der monteres på computerens bundkort. Det gælder fx skærme, der tilsluttes et grafikkort med dedikerede grafikprocessorer (GPU’er) eller netværk, som tilsluttes via et netværkskort.

Computerens hardware anvender jævnstrøm. Det er strømforsyningens opgave at konvertere vekselstrømmen fra elnettet til jævnstrøm. Moderne strømforsyninger har desuden funktioner til strømbesparelse, sikring af ensartet strømforsyning og beskyttelse mod overspænding.

De elektroniske komponenter i en computer producerer varme, når de bliver brugt. Den producerede varme kan fjernes på flere forskellige måder. Passiv køling er den simpleste strategi. Her placeres store køleprofiler i aluminium eller kobber på processoren og holder varmen væk fra chippen. Det er lydløst og driftsikkert, men fungerer kun ved lav varmeproduktion.

Ved højere varmeproduktion anvendes en eller flere blæsere, som fjerner den varme luft fra computeren. Blæsere er en billig løsning, men det kan blive en støjende løsning ved høj varmebelastning.

En væskebaseret løsning leder en kølevæske rundt i computeren i slanger, som føres til computerens kabinet, hvor de afkøles. Det er en mere effektiv køleløsning, og selvom den drives af en pumpe, der genererer støj, er det en mindre støjende løsning end luftkøling.

Uden software kan en computer i bund og grund ikke bruges til noget. Det er softwaren, der afgør, hvordan computeren skal betjenes, og hvilke opgaver den kan udføre. På den måde kan den samme fysiske computer udføre mange forskellige opgaver ved hjælp af forskellig software.

Softwaren i en computer er opdelt i lag fra det mest grundlæggende, firmwaren, til brugernes programmer. Hvert lag bygger oven på funktionaliteten i det underliggende lag.

Det nederste lag indeholder det software, der sætter det hele i gang: firmwaren. Firmwaren ligger i en særlig beskyttet flash-hukommelse, som bevarer sine data, selv når computeren er slukket. Når computeren tændes, laver firmwaren det første tjek af computerens hardware og starter bootloaderen.

Bootloaderen indlæser computerens opstartsprogram fra disk eller over netværk. Når computerens grundlæggende funktionalitet er startet op, overlader bootloaderen kontrollen til operativsystemet.

Operativsystemet, fx Windows, MacOS eller Linux, styrer CPU’en, hukommelsen og afviklingen af programmerne. Moderne operativsystemer inkluderer en række systembiblioteker og programmeringsgrænseflader, som giver computeren adgang til input- og outputenheder, netværksforbindelser og en grafisk brugergrænseflade.

For at operativsystemet kan arbejde med enheder fra forskellige producenter på en ensartet måde, bruges drivere. En driver oversætter operativsystemets generelle kommandoer til kommandoer, der kan forstås af den enkelte producents enhed. Det er som regel producenten af en enhed, der også leverer den driver, som gør det muligt at bruge enheden sammen med et operativsystem. Disse programmer afvikles typisk i kernel mode eller supervisor mode, hvor de har adgang til alle computerens funktioner.

Brugernes applikationer, fx Word, Chrome og Photoshop, afvikles i brugerområdet (user mode) og har adgang til de fleste af computerens funktioner med sikkerhedsmæssige begrænsninger.

Computere kategoriseres både efter deres kapacitet og deres fysiske opbygning.

• En stationær computer er kendetegnet ved, at computeren, skærm og tastatur er separate fysiske enheder, og at den tilpasses mange forskellige formål. En traditionel arbejdscomputer har en moderat mængde RAM og en skærm i gennemsnitlig størrelse. En computer tilpasset grafisk arbejde eller videoredigering vil have en større skærm, større diskkapacitet og mere RAM. Stationære computere får normalt strøm direkte fra elnettet. Kølesystemet er normalt luftkøling eller vandkøling i kraftige computere.

• En gaming computer (spillecomputer) er en stationær computer, der er optimeret til computerspil. Den har et særligt kraftfuldt grafikkort, gode højttalere og stor skærm. Ofte har de også behov for et mere effektivt kølesystem som en vandkøler. Den vil ofte også have controllere tilpasset forskellige spil, fx rat og pedaler til at styre biler i et racerspil.

• I en bærbar computer (laptop computer) er computer, skærm og tastatur typisk samlet i den samme fysiske enhed. En bærbar computer har et genopladeligt batteri, der gør det muligt at bruge computeren uden at være sluttet til elnettet. I bærbare computere bruges typisk processorer, der har lavt strømforbrug og er optimeret til mobil brug. Selvom der findes kraftige bærbare computere, er deres kapacitet begrænset af batteriets kapacitet og den begrænsede fysiske plads, som giver begrænset mulighed for køling.

• En servercomputer er bygget, så den kan monteres i et rackskab i et datacenter. Den har normalt ikke dedikeret skærm og tastatur, og en del af kølingen er overladt til datacenterets kølesystem.

• Begrebet supercomputer bruges om en specialbygget, meget kraftfuld computer. Den består reelt af flere computere med meget stor kapacitet, som arbejder sammen i en klynge.

• En mikrocontroller er en enkelt chip, som indeholder en hel computer. Det er en computer med meget lav kapacitet, som kan indbygges i elektriske apparater som intelligente højttalere, legetøj, hvidevarer og meget mere.

• En single board computer som fx Raspberry Pi, BeagleBone eller Jetson Nano, samler en hel computer på en enkelt printplade.

Normalt henviser ordet computer til en enhed, der kan bruges til mange forskellige formål ved at installere forskellige typer software. Derfor kaldes fx mobiltelefoner og spillekonsoller som Playstation og Nintendo DS normalt ikke for computere, selvom de teknisk set er det, og sagtens kan være mere kraftfulde end mange egentlige computere.

Den digitale computer er kendetegnet ved, at data sammensættes af bit, som enten kan være 0 eller 1. I computeren repræsenteres disse værdier med forskellige spændingsniveauer af strøm (lav spænding angiver 0, og højere spænding angiver 1).

Otte bit udgør til sammen en byte, som kan antage 256 forskellige værdier, svarende til de hele tal fra 0 til og med 255.

En computer kan udføre forskellige handlinger afhængigt af, om forskellige betingelser er opfyldt eller ej. Logiske operatorer bruges til at vælge, hvilke instruktioner der skal udføres. De grundlæggende logiske operatorer er: og (and), eller (or) og ikke (not).

I computeren er disse repræsenteret af logiske porte, der leder strømmen en bestemt vej afhængigt af, om de logiske operatorer giver værdien 0 eller 1.

Et computerprogram består af en række instruktioner (kaldet maskinkode), der udføres af computerens processor. Det afhænger af processorens type, hvilke instruktioner den kan udføre.

Computerprogrammer skrives ikke direkte i maskinkode, men i et programmeringssprog fx Java, C# eller Python, som er lettere at skrive og forstå for mennesker. Programmerne bliver derefter oversat til maskinkode, før de udføres.

Verdens første digitale computer hed ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) og blev bygget i 1945 ved University of Pennsylvania. Den fyldte ca. 28 kvadratmeter, vejede omkring 27 ton, og blev populært kaldt ”Den store hjerne”.

Den første danske computer var DASK (Dansk Aritmetisk Sekvens Kalkulator) og blev taget i brug i 1958. Den stod hos Regnecentralen og var i brug frem til 1969.

De digitale computere var kulminationen på mange års udvikling af stadig mere avancerede analoge regnemaskiner. Selvom moderne computere ikke ligner de første digitale computere ret meget, så er de grundlæggende principper stadig de samme.

• computerens historie
• digitalisering
• processor
• software
• hardware