Product SiteDocumentation Site

B.3. Datamaskinens indre arbeid: de forskjellige involverte lagene

En datamaskin er ofte betraktet som noe heller abstrakt, og det ytre, synlige grensesnittet er mye enklere enn den interne kompleksiteten. Slik kompleksitet kommer delvis fra antallet deler som inngår. Imidlertid kan disse delene sees i lag, hvor et lag bare vekselvirker (samhandler) med de umiddelbart over eller under.
En sluttbruker kan klare seg uten å kunne disse detaljene ... så lenge alt fungerer. Når man møter et problem som «Internett fungerer ikke!», er den første tingen å gjøre å identifisere i hvilket lag problemet stammer fra. Fungerer nettverkskortet (hardvare/maskinvaren)? Er det anerkjent av datamaskinen? Ser Linux-kjernen det? Er nettverksparametrene riktig satt opp? Alle disse spørsmålene avgrenser et passende lag, og fokuserer på en potensiell problemkilde.

B.3.1. Det dypeste laget: hardvaren (maskinvaren)

La oss starte med en grunnleggende påminnelse om at en datamaskin først og fremst er et sett med maskinvareelementer. Det er generelt et hovedkort, med en (eller flere) prosessor(er), endel RAM, enhetskontrollere, og utvidelsesspor for tilleggskort (for andre enhetskontrollere). Mest bemerkelsesverdige blant disse kontrollerne er IDE (Parallel ATA), SCSI og Serial ATA, til å koble til lagringsenheter som harddisker. Andre kontrollere inkluderer USB, som er i stand til å være vert for et stort utvalg enheter (alt fra nettkameraer til termometre, fra tastaturer til hjemmeautomasjonssystemer) og IEEE 1394 (Firewire). Disse kontrollerne tillater ofte tilkobling av flere enheter slik at hele delsystemet håndteres av en kontroller, og derfor vanligvis er kjent som en «buss». Tilvalgskort inkluderer grafikkort (som skjermer kan plugges inn i), lydkort, nettverkskort, og så videre. Noen av hovedkortene har disse funksjonene innebygget, og trenger ikke tilleggskort.

B.3.2. Starteren: BIOS eller UEFI

På egen hånd er maskinvare ute av stand til å utføre nyttige oppgaver uten et samsvarende dataprogram som kjører den. Kontroll og samspill med maskinvaren er hensikten med operativsystemet og programmene. Disse krever i sin tur funksjonell maskinvare for å kjøre.
Denne symbiosen mellom maskinvare og programvare skjer ikke av seg selv. Når datamaskinen først er slått på, kreves det en innledende konfigurering. Denne rollen er antatt av BIOS eller UEFI, et dataprogram innebygd i hovedkortet og som kjører automatisk ved oppstart. Den primære oppgaven er å søke etter programvare som det kan overlate kontrollen til. Vanligvis, i BIOS tilfelle, iinnebærer dette å se etter den første harddisken med en oppstartssektor (også kjent som master boot record eller MBR), laster oppstartssektoren, og kjører den. Fra da av er BIOS vanligvis ikke involvert (til neste oppstart). I tilfellet med UEFI, innebærer prosessen skanning av disker for å finne en øremerket EFI-partisjon som inneholder ytterligere EFI-programmer for kjøring.
Oppstartssektoren (eller EFI-partisjonen), inneholder i sin tur et annet dataprogram, kalt oppstartslaster, med formålet å finne og kjøre et operativsystem. Siden denne oppstartslasteren ikke er innebygd i hovedkortet, men lastet fra disk, kan det være smartere enn BIOS, noe som forklarer hvorfor BIOS ikke laster operativsystemet selv. For eksempel kan oppstartslasteren (ofte GRUB på Linux-systemer) liste tilgjengelige operativsystemer, og be brukeren om å velge en. Vanligvis er et tidsavbrudd og standardvalg gitt. Noen ganger kan brukeren også velge å legge til parametere som skal sendes til kjernen, og så videre. Til slutt blir en kjerne funnet, lastet inn i minnet, og utført.
BIOS/ EFI er også ansvarlig for å oppdage og initialisere en rekke enheter. Selvfølgelig omfatter dette IDE/SATA-enheter (vanligvis harddisken(e) og CD/DVD-ROM-stasjoner), men også PCI-enheter. Oppdagede enheter blir ofte oppført på skjermen under oppstartsprosessen. Hvis denne listen går for fort, kan du bruke Pause-nøkkelen til å fryse den lenge nok til å få den lest. Installerte PCI-enheter som ikke vises er et dårlig tegn. I verste fall er enheten defekt. I beste fall er den bare inkompatibel med den gjeldende versjonen av BIOS eller hovedkortet. PCI-spesifikasjoner utvikler seg, og gamle hovedkort er ikke garantert for å håndtere nyere PCI-enheter.

B.3.3. Kjernen

Både BIOS/UEFI og oppstartslasteren kjører bare noen få sekunder hver. Nå kommer vi til en programvaredel som kjører i lengre tid, operativsystemkjernen. Denne kjernen tar rollen som en dirigent i et orkester, og sikrer koordinering mellom maskinvare og programvare. Denne rollen innebærer flere oppgaver inkludert: Å kjøre maskinvare, administrere prosesser, brukere og tillatelser, filsystemet, og så videre. Kjernen gir en felles basis for alle andre programmer på systemet.

B.3.4. Brukerrommet

Selv om alt som skjer utenfor kjernen kan bli samlet sammen under «brukerrom», kan vi likevel skille det inn i lag med programvare. Men samhandlingene deres er mer komplekse enn før, og klassifiseringene behøver ikke å være så enkle. Et program bruker ofte biblioteker, som i sin tur berører kjernen, men kommunikasjonen kan også involvere andre programmer, eller til og med mange biblioteker som kontakter hverandre.