Dator
Från Rilpedia
 |
Den här artikeln saknar källhänvisningar. Förbättra gärna artikeln genom att lägga till pålitliga källor (helst fotnoter). Material som inte kan verifieras kan ifrågasättas eller tas bort. (april 2009) |
En dator (ursprungligen datamaskin) är en maskin som kan bearbeta data och utföra beräkningar på ett mycket effektivare sätt än vad en människa kan göra manuellt. Datorn kan bestå av mekaniska, elektroniska, optiska eller andra komponenter och styrs med hjälp av instruktioner från ett datorprogram. Från början var datorn huvudsakligen ett hjälpmedel för att utföra aritmetiska och andra matematiska beräkningar, men har senare blivit ett viktigt redskap vid bland annat automatisering av administrativa rutiner, kommunikation, informationslagring och mediebearbetning. Under datorernas barndom användes uttrycket elektronhjärna som en populär benämning.
I och med elektronikens miniatyrisering har de grundläggande komponenterna i vad som utgör en dator (styrenhet, räkneenhet och minne tillsammans med kretsar för kommunikation med omvärlden) kunnat läggas på allt färre kiselplattor. I sin extrema form kan en dator (låt vara med viss begränsad kapacitet) rymmas på en enda kiselplatta, och kallas då enchipsdator.
För gemene man syftar ordet dator oftast på en persondator, men det finns många andra typer av datorer.
Innehåll |
Etymologi
Dator är till formen nomen agentis eller "agentform" av det latinska ordet dare som betyder "giva". Ordet är en svensk nybildning, som inte förekommer i grannspråken eller i latinet och skulle alltså betyda "givare" om det funnits i latinet.
Efter andra världskriget inrättades Matematikmaskinnämnden för att koordinera svensk forskning i området. Nämnden sökte en mer hanterlig term än de dåvarande matematikmaskin och elektronhjärna. På förslag från professor Börje Langefors, som senare grundade Institutionen för ADB vid Stockholms universitet, rekommenderade nämnden ordet dator som en nybildning att efterlikna ordet traktor. I bestämd form heter det datorn. Ursprungligen kallades datorn för datamaskin, eller det kortare, men felaktiga, "data"; det är först sedan 1980-talet ordet dator otvetydigt slagit igenom.
Historia
Räknemaskiner har funnits i flera hundra år, men det var först på 1900-talet som de blev elektriska.
Föregångare och stickspår
Blaise Pascal uppfann 1642 den första mekaniska räknemaskinen, vilken kunde addera och subtrahera och kan ses som en föregångare till datorn. Tre decennier senare konstruerade Gottfried Wilhelm von Leibniz en maskin som dessutom klarade multiplikation och division.
Därefter stagnerade utvecklingen fram till 1820-talet, då Charles Babbage presenterade ritningarna till differensmaskinen, i princip en mekanisk dator vars program var förutbestämt av själva utformningen. Babbage uppfann därefter den analytiska maskinen 1834, en fullt programmerbar mekanisk dator med arbetsminne, processor, hålkortsläsare för inmatning samt utdataenhter för skrift och stansning av hålkort. Ada Lovelace skrev de första datorprogrammen för den analytiska maskinen. Dock led konstruktionen av mekaniska problem och färdigställdes aldrig.
År 1936 konstruerade den tyska ingenjörsstudenten Konrad Zuse den första elektromekaniska datorn, Z1, samt en rad andra datorer baserade på elektromagnetiska reläer. Apparaterna förstördes 1944 när de allierade bombade Berlin under andra världskriget, och hans verk påverkade därför inte utformningen av senare datorer nämnvärt.
Den brittiska regeringen lät under stor sekretess bygga Colossus för att avkoda Tysklands enigmakrypterade meddelanden, ett arbete som Alan Turing deltog i. Maskinen var i bruk 1943, men påverkade inte heller den övriga utvecklingen, eftersom den var sekretessbelagd i tre decennier.
År 1944 skapade Howard Aiken vid Harvarduniversitet i USA den decimala datorn Mark I, inspirerad av Babbages verk.
Eniac
John Mauchley, en fysikprofessor vid University of Pennsylvania konstruerade tillsammans med doktoranden Presper Eckert den decimala datorn Eniac på uppdrag av den amerikanska armén för beräkning av projektilbanor. Eniac, som börjat byggas 1943, stod färdig först 1946, när kriget som den var byggd för var över. Datorn, som var baserad på vakuumrör och reläer, skapade dock stort intresse inom forskarvärlden och utgjorde början på en explosionsartad utveckling.
von Neumann-arkitekturen
John von Neumann, som varit inblandad i eniacprojektet, insåg att i stället för att programmeras genom inställningar av reläer och kabeldragningar skulle datorprogram kunna lagras i datorns minne tillsammans med data. Baserat på detta skapade han designen för IAS-maskinen, som byggdes 1952, och principen användes även i Maurice Wilkes dator Edsac 1949. Sedan dess har von Neumann-arkitekturen varit den rådande principen för utformning av datorer.
Transistorbaserade datorer
Den första generationens datorer var baserade på vakuumrör. När John Bardeen, Walter Brattain och William Shockley vid Bell Labs uppfann transistorn 1948 (vilket de senare mottog Nobelpriset i fysik för) utgjorde detta grunden för den andra generationens datorer.
Den första transistorbaserade datorn var TX-0, som utvecklades vid MITs Lincolnlaboratorium med inspiration från det tidigare MIT-projektet Whirlwind I från 1952. En av ingenjörerna vid laboratoriet, Kenneth Olsen, grundade DEC som 1961 började sälja PDP-1, en kommersiell minidator som liknade TX-0. PDP-1 konkurrerade främst med IBM 7090, en transistorbaserad dator från företaget IBM, som börjat intressera sig för datorer allt mer efter att tidigare ha finansierat Aikens Mark I. PDP-1 hade visserligen bara hälften av prestandan jämfört med IBM 7090, men den kostade också mindre än en tiondel så mycket. Den blev en stor succé och såldes i 50 exemplar. Efterföljaren PDP-8 som kom 1965 blev en ännu större succé och såldes i 50 000 exemplar.
Integrerade kretsar
Nästa stora framsteg kom 1958, då Robert Noyce uppfann den integrerade kretsen, vilken medförde ännu effektivare miniatyrisering. Denna era, som pågick fram till 1980-talets början dominerades av IBM System 360, den första standardiserade datorserien med maskiner i olika prestandaklasser. Även DECs konkurrerande serie PDP-11 hade stora framgångar, återigen genom att många gånger vara något mindre kraftfull och betydligt billigare än motsvarande IBM-modell.
VLSI, IBM PC och hemdatorerna
Integreringstrenden fortsatte och vid 1980-talets början hade man nått vad som brukar kallas VLSI (Very Large Scale Integration, "mycket storskalig integrering") med miljontals transistorer på ett integrerat kretskort. Detta gjorde att datorerna började bli tillräckligt små för att användas privat och detta gav upphov till hemdatortrenden. År 1977 släppte Commodore en 8-bitars dator (PET) och ungefär samtidigt släppte Apple sin Apple II. 1981 släppte IBM persondatorn IBM PC med en öppen standard för instickskort och andra komponenter. Några veckor innan släpptes dock en annan PC-dator vid namn Sirius I och som var skapad av Chuck Peddle. IBM PC är dock den dator som blev känd och inom kort växte det fram en industri för tillverkning av vad man kallade IBM PC-kompatibla persondatorer. 1984 fick denna en konkurrent från Apple (Macintosh 128k) som hade ett för den tiden väldigt lättanvänt grafiskt gränssnitt som ännu har många likheter med moderna operativsystem.
PC
Uttrycket PC kommer från engelskans personal computer, "persondator". Uttrycket har använts i oförkortad form sedan 1960-talet, men förkortningen blev känd när IBM registrerade och marknadsförde varumärket IBM PC. Specifikationen för denna tidiga hemdator publicerades öppet, och IBM pc-kompatibla datorer blev vanliga. Dessa kom ofta att kallas för enbart PC, så att begreppet idag ofta syftar på en sorts dator vars delar är kompatibla med andra PC-datorer. En konkurrerande grupp är den så kallade Mac-familjen, som marknadsförs av företaget Apple. Samtidigt har den mer generella betydelsen persondator bibehållits parallellt.
Datorns uppbyggnad
Även om tekniken i datorerna har förändrats dramatiskt sedan de första på 1940-talet, så används i de allra flesta fall fortfarande den grundläggande struktur som först föreslogs av John von Neumann på 1940-talet.
von Neumann-arkitekturen delar in datorn i fyra huvuddelar: den aritmetiska enheten, styrenheten, minnet och diverse in- och utenheter (I/O-enheter). Aritmetikenheten och styrenheten är numera oftast integrerad i ett chip och kallas processor som förkortas CPU efter engelska Central Processing Unit.
Typer av datorer
Det finns flera typer av utformning av persondatorer, t ex tower, skrivbordsdator, bärbar dator och handdator. Tower-modellen är vanligast, och är uppbyggd för att datorn ska stå upprätt. Den traditionella skrivbordsdatorn är mindre vanlig idag. Den är oftast något mindre i storlek och är avsedd att ligga ner med bildskärmen placerad ovanpå, men kunde i och för sig likaväl ställas på högkant. Skillnaden handlar mer om hur man vill se sin arbetsplats. Laptop-modellen, den bärbara datorn, är uppbyggd av en platta med bland annat processorn, hårddisken, arbetsminnet, tangentbord mm. och en annan platta med en skärm – dessa plattor viks ihop mot varann vid transport. Den är avsedd att kunna hållas i knät när man sitter ner. Palmtop är en handdator – ofta integrerad i en mobiltelefon.
Stordatorer finns i flera utformningar, från de enskilda datorerna som kan likna ett litet halvhöjds kylskåp till de riktigt stora som kan fylla ett eller flera rum. En server kan sägas vara ett mellanting mellan en stordator och en persondator utan skärm, mus och tangentbord. Ofta kommer en server i ett standardformat som tillåter att många tillsammans monteras i ett stativ (ibland inrymt i ett skåp).
Det finns också mindre datorer som ofta är mer specialiserade, till exempel cykeldatorer och färddatorer.
Minnet
Minnet består av en sekvens av celler som var och ett rymmer en liten bit information. Informationen kan antingen vara de data som datorn bearbetar eller instruktioner, delar av programmet, som talar om vad datorn skall göra. Denna suddiga gräns mellan data och program är en viktig del i von Neuman-arkitekturen.
Storleken på varje minnescell och antalet sådana celler varierar naturligtvis från dator till dator. Minnets storlek mäts vanligtvis i enheten byte. Storleken av minne i en persondator mäts i dag i hur mycket arbetsminne den innehåller. År 2006 är en normal mängd minne mellan 256 och 4096 mebibyte (MiB).
Det är viktigt att skilja på arbetsminne och lagringsminne. Arbetsminnet är snabbast, men töms om strömmen stängs av. Lagringsminnet är det minne där program och data långtidslagras. Nuförtiden är hårddiskar, flashminnen och cd-rom/dvd-skivor de vanligaste lagringsminnena.
Aritmetikenheten
Denna del av datorn utför de enskilda instruktionerna i programmet (aritmetiska operationer, logiska operationer, jämförelseoperationer etc). Det är här som datorns huvudsakliga arbete sker.
Styrenheten
Denna del ser bland annat till att instruktionerna i programmet utförs i den ordning som avsetts. Den hämtar den information som behövs från minnet och skickar den till aritmetikenheten. Resultatet av instruktionen skickas tillbaka till minnet.
I/O-enheterna
I/O står för engelska Input/Output. Inenheter möjliggör att data hämtas från omvärlden, och utenheter gör att resultaten presenteras på lämpligt sätt. Det finns en stor mängd olika typer av I/O-enheter, allt från tangentbord, skärmar, skrivare och disketter till webbkameror.
Datorprogram
Datorns program är en lång lista med instruktioner som datorn utför i tur och ordning. Vissa instruktioner, så kallade programhopp, beordrar datorn att fortsätta processen med en annan instruktion än den omedelbart efterföljande. Dessa kan vara villkorliga så att programhopp bara förkommer om ett visst villkor är uppfyllt. Detta gör det möjligt för datorn att ta beslut samt att utföra olika åtgärder beroende på resultatet av en beräkning eller beroende på något annat villkor. Många program innehåller miljontals instruktioner och vanligtvis utförs instruktionerna upprepade gånger. En typisk modern PC (år 2003) kan utföra mellan två och tre miljarder sådana instruktioner per sekund. Program kan vara skrivna i olika så kallade programspråk, till exempel C++, Java och Pascal. För att datorn ska förstå instruktionerna översätts programmet vanligtvis till så kallad maskinkod med en kompilator.
En dator kan tyckas köra flera program samtidigt. Detta brukar med ett engelskt ord kallas multitasking. I själva verket hoppar kontrollenheten med korta tidsintervaller mellan program i olika delar av minnet på ett sådant sätt att det ger intrycket av att det sker samtidigt. Datorns operativsystem är det program som ser till att allt detta sker som det är avsett. I operativsystemet ingår också mycket programkod som utnyttjas av de vanliga programmen, till exempel drivrutiner som hjälper till med detaljerna för hur man styr och kommunicerar med alla I/O-enheter. Ett annat exempel på inbyggda hjälpprogram är den matematikprocessor, som är specialkonstruerad för att snabbt utföra matematiska beräkningar, till exempel trigonometriska funktioner, logaritmer och så vidare.
När man köper en dator följer det också oftast med en rad nyttoprogram tillsammans med operativssystemet. Exempelvis är det webbläsare, ordbehandlare, miniräknare samt mycket annat. Även nöjesprogram som exempelvis film- och musikspelare eller datorspel kan följa med.
Speciella typer av datorer
Ordet dator syftar i dagligt tal på persondator, men det finns många andra typer av datorer som används i vardagslivet.
Allt fler hushållsapparater innehåller någon form av processor och vi kan se en tendens att gränserna mellan olika apparater suddas ut. Idag är den trenden tydlig främst vad gäller mobiltelefoner.
Se även
- Persondator
- Digital
- Datorhistoria
- Datorprogram
- Datorspel
- Programmering
- Programvarutestning
- Turingmaskin / turingkomplett maskin
