Hur fungerar mjukvara?

Det var nog årets fråga svaret blir jättelikt och enormt mycket större än en enkel överklocknigisguide om det ska vara heltäckande.

Mjukvara är som ett recept som beskriver för hårdvaran vad den ska göra. Som när man bakar bröd så beskriver receptet steg för steg vad som ska göras tills brödet är färdigt. När man kör ett datorprogram så beskriver det också steg för steg vad som ska göras. Är det fel i receptet så kan slutresultatet bli konstigt...

När jag läste datorteknik på 1980-talet fick vi först lära oss principer för hur en processor fungerar. Vad register och beräkningsenheter gör och så vidare. Sedan fick vi göra mikrokod för hand innan vi lärde oss att man kunde använda assemblerkod istället för att skriva mikrokod och så småningom fick man lära sig om högnivåspråk som kunde kompileras och så vidare. Jag kommer inte ihåg mycket av detta idag och det är troligen inte särskilt relevant heller. Men det gav ju en idé om hur programvara fungerar. Vi byggde uppkopplingar med mikroprocessor, RAM-minnen och diverse annat. Det hela låg på ganska hårdvarunära nivå för det var en dator- och elektronikutbildning jag gick.

Men en vanlig dator kör ju på ett operativsystem. Operativsystemet kan man se som en plattform för programvaror att arbeta i (samt ett gränssnitt för användaren) och det är som ett lager mellan hårdvaran, användaren och programvaran. När man vill läsa innehållet i en fil kan man alltså anropa en inbyggd funktion i operativsystemet för detta och behöver inte bry sig om att själv skriva programvaran som kommunicerar med hårddiskkontrollern för det har någon annan redan gjort.

Egentligen behöver man inte veta hur programvaran fungerar i detalj för att kunna programmera. Med det menar jag att det är nog inte särskilt många som har koll på alla led från ett anrop av en funktion hela vägen ner till drivrutinen som skickar kommandon till någon styrkrets. Allting delas upp i olika nivåer och de flesta nöjer sig att jobba på en högre nivå. Men visst är man en tillverkare av någon särskild hårdvara så har man säkert intresse av att skriva drivrutiner för diverse olika operativsystem för att kunna sälja sin produkt som en datorkomponent.

Förutom det där så är det en hel vetenskap det där med hur man bygger upp programvara. Det finns kända algoritmer för att lösa kända typer av problem och så vidare. Själv är jag ganska usel på programmering men jag tycker ämnet ändå är intressant.

Oj det du frågar efter är verkligen en hel vetenskap. Misstänker att du kommer gilla att läsa datorarkitektur eller liknande kurser.

Kan försöka att förklara så gott jag förstår och orkar men jag kommer säkert misslyckas med definiering och förväxla semantik.

Programvara är i grund och botten inget annat än en uppsättning instruktioner som beskriver en logisk process som "processorn" kan tolka.

En processor har ett antal inbyggda instruktioner som den kan utföra t.ex. addition. Varje instruktion representeras av ett bitmönster (kan vara en eller flera bytes).

Kod som är skriven på det sättet (dvs med ettor och nollor) kallas för maskinkod. Tyvärr är det inte speciellt lätt för oss människor att läsa och förstå maskinkod så man utvecklade programspråk för att underlätta processen. Först (såvitt jag vet) var assembler som egentligen bara gav namn till instruktionerna. Assembler kod kan därför direkt/enkelt konverteras till maskinkod.

Moderna programspråk är mycket mer lättbegripliga och döljer mycket av komplexiteten med lågnivåspråk.
Koden kan inte tolkas direkt av processorn utan måste översättas till maskinkod. Till detta använder man ett datorprogram som kallas för kompilator.