1. Tietokone

Useat ihmiset omistavat auton ja kulkevat sillä paikasta toiseen ymmärtämättä miten auto toimii. Vikojen ilmaantuessa otetaan yhteys mekaanikkoon eikä itse yritetä korjata ongelmaa. Usein ongelmia ei edes voitaisi itse korjata, joko puutteellisten välineiden tai tarvittavien osien takia.

Tietokoneen kanssa asia ei ole aivan samanlainen. Suurin osa tietokoneeseen liittyvistä ongelmista on helposti selvitettävissä kotikonstein ilman kalliin huollon apua. Uusien laitteiden asentaminen ja säätäminen onnistuu keneltä tahansa, kunhan tietyt perustiedot tietokoneen ja siihen liittyvän käyttöjärjestelmän toiminnasta ovat tuttuja.

Rakenteellisesti tietokonelaitteisto koostuu keskusyksiköstä ja siihen liittyvistä oheislaitteista. Keskusyksikön tehtävänä on varsinainen tiedonkäsittely ja oheislaitteiden tärkein toiminta on välittää tietoa keskusyksiköstä 'ulkomaailmaan' ja päinvastoin.

Laitteisto tarvitsee käskyjä ja ohjeita toimiakseen. Tarvittavat ohjeet löytyvät laitteistoon asennetuista ohjelmistoista. Ohjelmistot voidaan jakaa kahteen pääryhmään: varusohjelmistoihin ja sovellusohjelmistoihin. Varusohjelmistoja ovat mm. käyttöjärjestelmät, jotka sisältävät tietokonelaitteiston käyttöön ja hallintaan liittyviä ohjelmia. Sovellusohjelmia on mm. tekstinkäsittely- ja taulukkolaskentaohjelmat. Sovellusohjelmat määräävät pitkälti sen, kuinka hyvin tietokone soveltuu käyttäjän tarpeisiin.

Tietokone käynnistyy normaalisti kytkemällä siihen virta. Heti virran kytkemisen jälkeen alkavat myös tietokoneen keskusyksikköön liitetyt laitteet heräillä henkiin. Ulkoisissa lisälaitteissa on yleensä oma virtakytkimensä. Ensimmäisenä herää henkiin emolevy ja siihen kiinnitetty prosessori, jotka toimivat tietokoneen aivoina. Samaan aikaan saavat virtaa myös levykeasema, kiintolevy(t) ja CD-ROM-asema(t). Levykeasema, kiintolevy ja CD-ROM-asema eivät kuitenkaan osaa yksinään vielä tehdä mitään järkevää vaan odottavat komentoja käyttöjärjestelmältä. Prosessori alkaa heti käynnistyttyään suorittaa tietokoneen BIOS-ROMista löytyvää ohjelmaa, joka käy järjestelmän eri osat läpi. BIOSissa oleva ohjelma tutkii mitä laitteita koneeseen on liitetty ja säätää käyttöjärjestelmän asetuksia sen mukaan. Muistin toiminta tutkitaan, näytönohjaimen toiminta tarkistetaan, näppäimistö ja erilaiset väyliin liitetyt lisälaitteet etsitään. Asetusten oltua kohdillaan alkaa järjestelmä etsiä joltakin massamuistivälineeltä eli yleensä levykeasemalta, kiintolevyltä tai cd-rom-asemalta tarvittavia käynnistystietoja ja mahdollista käyttöjärjestelmää (DOS, Windows, Linux etc.). Käyttöjärjestelmä alkaa latautua ja ottaa ohjakset käsiinsä BIOSilta. Käyttöjärjestelmä käyttää kuitenkin hyväkseen BIOSin tarjoamia palveluita.

BIOS on siis tietokoneen emolevyllä pysyvässä muistissa sijaitseva ohjelma, joka suoritetaan aina ensimmäisenä koneen käynnistyessä. BIOS sisältää tärkeimmät laiteympäristöön liittyvät asetukset. Ilman BIOSia kone ei pystyisi mitenkään käynnistymään, koska prosessorilla ei olisi mitään ohjelmaa suoritettavanaan. Tietokone ei osaa nyhjätä tyhjästä 

Käyttöjärjestelmä tutkii omalta osaltaan laiteympäristön ja tunnistaa uudelleen tarkemmin BIOSin jo kertaalleen etsimiä laitteita. Käyttöjärjestelmä ottaa käyttöönsä sopivat ajurit tunnistamiensa laitteiden mukaan ja jää lopulta odottamaan käyttäjän toimintaa. Prosessori ei kuitenkaan tässäkään vaiheessa pysähdy vaan se suorittaa aina jotakin ohjelmaa. Tietokoneen näennäisesti ollessa tilassa, jossa se vain odottaa käyttäjää, niin prosessori kuitenkin koko ajan suorittaa erilaisia käyttöjärjestelmän vaatimia tehtäviä. Laiskimmillaan prosessori saa suoritettavakseen tehtävän, jossa se vain pyörii tyhjässä silmukassa tekemättä mitään järkevää.

Käyttäjä astuu vihdoinkin peliin mukaan. Näppäimistön, hiiren tai jonkin muun syöttölaitteen kautta käyttäjä kertoo käyttöjärjestelmälle mitä hän haluaa tehtävän. Esimerkiksi käyttäjä käynnistää WWW-selaimen tai jonkin tekstinkäsittelyohjelman. Käyttöjärjestelmä tietää mistä haluttu ohjelma löytyy. Käyttöjärjestelmä lataa ohjelman muistiin pyytäen kiintolevyä lukemaan dataa tarvittavasta kohdasta kiintolevyä. Ohjelma haluaa edelleen muistiin tarvitsemaansa dataa ja pyytää tätä käyttöjärjestelmältä, joka taas edelleen välittää pyynnön kiintolevylle.

WWW-selaimen käynnistyttyä käyttäjä pyytää selainta hakemaan jonkin WWW-sivun. Selain käsittelee pyynnön ja tulkitsee sen sopivaan muotoon, jonka se ohjaa edelleen käyttöjärjestelmälle. Käyttöjärjestelmä keskustelee verkkoyhteyden muodostavan laitteen ajurin kanssa pyytäen sitä ohjaamaan hakupyynnön edelleen verkkoon. Verkkokortti tai modeemi tekee työtä käskettyä. Jossakin vaiheessa verkosta saapuu haluttu tieto verkkokortille tai modeemille, joka taas antaa sen käyttöjärjestelmän haltuun ajuriohjelmiston kautta. Käyttöjärjestelmä antaa saadun tiedon taas edelleen WWW-selaimelle, joka esittää sen käyttäjälle.

One day I asked if my Mom could shut down my computer. I told her to press "the big gray switch on the computer." After some time, I phoned her and asked if she shut the machine down, but she replied, saying there wasn't any big gray switch on the keyboard.

Me: "No, Mom, not on the keyboard; it's on the computer."

My Mother: "Computer?"

Me: "Yes, that gray box on the floor."

My Mother: "Ah, the engine!"

Me: "Engine?"

My Mother: "Yes, it's making lots of noise."