Kako deluje računalnik?

Uvod

Računalnik je sestavljen iz strojne opreme in programske opreme . Strojna oprema so fizični deli, kot so procesor, RAM, SSD, matična plošča in grafična kartica. Programska oprema pa so operacijski sistem, programi in navodila, po katerih računalnik deluje.

Glavne komponente računalnika

Spodnji sliki prikazujeta osnovne dele namiznega in prenosnega računalnika. Za začetek ni treba poznati vseh podrobnosti – dovolj je, da veš, čemu so namenjeni procesor, RAM, disk, matična plošča in grafična kartica.

Strojna oprema – kdo kaj počne?

• Procesor (CPU) – izvaja ukaze in obdeluje podatke.
• RAM – začasni delovni pomnilnik, v katerem so podatki in programi, ki jih računalnik trenutno uporablja.
• SSD ali HDD – trajnejša shramba za operacijski sistem, programe in osebne datoteke.
• Matična plošča – povezuje glavne komponente računalnika. Na njej je tudi čip oziroma pomnilnik, v katerem je shranjena vdelana programska oprema UEFI oziroma BIOS , ki se zažene takoj po vklopu računalnika.
• Grafična kartica (GPU) – pomaga ustvarjati in prikazovati sliko.
• Napajalnik oziroma baterija – zagotavlja električno energijo komponentam.

Kaj se zgodi, ko prižgeš računalnik?

Ko pritisneš gumb za vklop, se v nekaj sekundah zgodi veliko stvari. Za začetnika si lahko postopek predstavljaš takole:

1. Računalnik dobi napajanje. Napajalnik ali baterija začne dovajati energijo komponentam.
2. Zažene se UEFI oziroma BIOS. To je vdelana programska oprema, shranjena v posebnem pomnilniku na matični plošči. Preveri osnovno strojno opremo in ugotovi, s katere naprave naj se sistem zažene.
3. Zažene se zagonski nalagalnik. Pri številnih Linux sistemih je to GRUB . Če imaš nameščenih več operacijskih sistemov, lahko prikaže meni za izbiro.
4. Naloži se Linux jedro. Jedro začne upravljati procesor, pomnilnik, diske, naprave in gonilnike.
5. Zaženejo se sistemske storitve. Sistem pripravi omrežje, zvok, prijavo uporabnika in druge potrebne dele.
6. Prikaže se prijava ali namizje. Računalnik je pripravljen za uporabo.

Kaj pravzaprav počne procesor?

Procesor si lahko predstavljaš kot zelo hitrega izvajalca navodil. Ne razmišlja kot človek, ampak neprestano izvaja ogromno preprostih operacij: izračuna vrednost, primerja podatke, premakne podatek ali prebere naslednji ukaz.

Zelo poenostavljeno lahko njegovo delo opišemo kot: preberi ukaz → razumi ga → izvedi ga → nadaljuj z naslednjim . To se ponavlja izredno hitro.

RAM – delovni pomnilnik

RAM je prostor, ki ga računalnik uporablja med delovanjem. Ko odpreš program, se njegovi potrebni deli in podatki iz SSD-ja ali HDD-ja naložijo v RAM. Procesor lahko nato do teh podatkov dostopa veliko hitreje.

Več odprtih programov, zavihkov in velikih datotek pomeni večjo porabo RAM-a. Če ga začne primanjkovati, lahko sistem postane počasnejši.

SSD in HDD – trajnejša shramba

SSD in HDD hranita operacijski sistem, programe, dokumente, fotografije in druge datoteke tudi takrat, ko je računalnik ugasnjen.

• SSD – hitrejši, tišji in brez gibljivih mehanskih delov.
• HDD – počasnejši, vendar pogosto ponuja veliko prostora za nižjo ceno.

Za operacijski sistem in vsakodnevno uporabo je SSD praviloma boljša izbira, HDD pa je lahko še vedno uporaben za večje zbirke podatkov ali dodatne varnostne kopije.

Kaj se zgodi, ko odpreš program?

Recimo, da klikneš ikono brskalnika Firefox. Zelo poenostavljeno se zgodi naslednje:

1. operacijski sistem najde program na SSD-ju ali HDD-ju,
2. potrebni deli programa se naložijo v RAM,
3. procesor začne izvajati njegova navodila,
4. program prek operacijskega sistema uporablja omrežje, disk, tipkovnico, miško in druge naprave,
5. grafični sistem in GPU pripravita sliko, ki jo vidiš na zaslonu.

Programska oprema

Programska oprema so programi in sistemi, ki računalniku povedo, kaj naj počne. Brez nje bi bil računalnik samo skupek elektronskih delov.

• Operacijski sistem – upravlja računalnik in omogoča uporabo programov. Primeri so Linux distribucije, Windows in macOS.
• Linux jedro – osrednji del Linux sistema, ki upravlja procesor, pomnilnik, naprave in druge vire.
• Aplikacije – programi, ki jih uporablja uporabnik, na primer brskalnik, pisarniški paket ali urejevalnik slik.
• Gonilniki – programska oprema, ki operacijskemu sistemu omogoča komunikacijo z določeno strojno opremo.

Kako se program poveže s strojno opremo?

Program praviloma ne govori neposredno z vsako napravo v računalniku. Med njim in strojno opremo je več plasti.

Zato je operacijski sistem tako pomemben: skrbi, da lahko programi uporabljajo procesor, RAM, diske, grafiko, zvok, omrežje in druge naprave na urejen način.

Kaj se zgodi ob izklopu?

Ko izbereš »Izklopi«, operacijski sistem najprej poskuša varno zaključiti programe, zapisati potrebne podatke na disk in ustaviti sistemske storitve. Šele nato računalnik prekine napajanje.

Podatki, ki so bili pravilno shranjeni na SSD ali HDD, ostanejo. Delovna vsebina RAM-a pa brez napajanja ne ostane trajno shranjena.

Slovarček računalniških izrazov

Spodaj so kratke razlage najpogostejših računalniških izrazov. Razlage so namenjene začetnikom, povezave pa vodijo na dodatne informacije.

Varnostne kopije

Varnostna kopija oziroma backup je kopija pomembnih podatkov, ki jo uporabimo, če se disk pokvari, če datoteke pomotoma izbrišemo ali če pride do druge napake.

Zaključek

Računalnik ni ena sama naprava, ki vse naredi sama. Je sistem komponent, ki sodelujejo: procesor izvaja ukaze, RAM predstavlja začasni delovni prostor, SSD ali HDD hranita podatke, operacijski sistem pa vse skupaj usklajuje.

Ko razumeš to osnovno sliko, postanejo veliko bolj razumljivi tudi Linux, namestitev sistema, gonilniki, particije, nadgradnje in odpravljanje težav.