Chúng ta hãy bắt đầu với một điều rất cơ bản là máy tính, trước hết, là một bộ các phần tử phần cứng. Nói chung, có một bảng mạch chính (được gọi là motherboard), với một (hoặc nhiều) bộ xử lý (s), một số bộ nhớ RAM, bộ điều khiển thiết bị và khe cắm mở rộng cho các bảng tùy chọn (cho các thiết bị khác Bộ điều khiển). Đáng chú ý nhất trong số các bộ điều khiển này là IDE (Parallel ATA), SCSI và Serial ATA, để kết nối với các thiết bị lưu trữ như đĩa cứng. Các bộ điều khiển khác bao gồm USB, có thể lưu trữ nhiều thiết bị khác nhau (từ webcam đến nhiệt kế, từ bàn phím đến các hệ thống tự động hóa gia đình) và IEEE 1394 (Firewire). Các bộ điều khiển này thường cho phép kết nối nhiều thiết bị nên hệ thống con hoàn chỉnh do bộ điều khiển xử lý thường được gọi là“bus“. Các bảng lựa chọn bao gồm card đồ hoạ (vào màn hình màn hình sẽ được cắm), card âm thanh, card giao tiếp mạng, vân vân. Một số bo mạch chính được xây dựng trước với các tính năng này, và không cần bảng tùy chọn.

Phần cứng một mình nó không thể thực hiện các tác vụ hữu ích mà không có một phần tương ứng của phần mềm điều khiển nó: driver. Kiểm soát và tương tác với phần cứng là mục đích của hệ điều hành và ứng dụng. Điều này cũng cần đòi hỏi phần cứng để chạy.

This symbiosis between hardware and software does not happen on its own. When the computer is first powered up, some initial setup is required. This role is assumed by the BIOS or UEFI, a piece of software embedded into the main board that runs automatically upon power-up. Its primary task is searching for software it can hand over control to. Usually, as you may have learned in Phần 9.1, “System Boot”, in the BIOS case, this involves looking for the first hard disk with a boot sector (also known as the master boot record or MBR), loading that boot sector, and running it. From then on, the BIOS is usually not involved (until the next boot). In the case of UEFI, the process involves scanning disks to find a dedicated EFI partition containing further EFI applications to execute.

Khu ổ đĩa (hoặc phân vùng EFI) lại chứa một phần mềm khác, được gọi là bộ tải khởi động, có mục đích là tìm và chạy một hệ điều hành. Vì bộ nạp khởi động này không được nhúng trong bo mạch chủ nhưng được tải từ đĩa, nên nó có thể thông minh hơn BIOS, điều này lý giải tại sao BIOS lại không tải hệ điều hành của chính nó. Ví dụ, bộ tải khởi động (thường là GRUB trên hệ thống Linux) có thể liệt kê các hệ điều hành hiện có và yêu cầu người dùng chọn một. Thông thường, sự giới hạn thời gian và lựa chọn mặc định được cung cấp. Đôi khi người dùng cũng có thể chọn để thêm các thông số để vượt qua nhân kernel, và tiếp tục như vậy. Cuối cùng, một nhân kernel được tìm thấy, nạp vào bộ nhớ, và thực thi.

BIOS/UEFI cũng có trách nhiệm phát hiện và khởi tạo một số thiết bị. Hiển nhiên, điều này bao gồm các thiết bị IDE/SATA (thường là ổ đĩa cứng và ổ đĩa CD/DVD-ROM), nhưng cũng có các thiết bị PCI. Các thiết bị phát hiện thường được liệt kê trên màn hình trong tiến trình khởi động. Nếu danh sách này quá nhanh, hãy sử dụng phímPauseđể đóng băng nó đủ lâu để đọc. Các thiết bị PCI được cài đặt không mà xuất hiện thì có vẻ không ổn. Tồi tệ nhất là thiết bị bị lỗi. Hoặc có thể, nó chỉ đơn thuần là không tương thích với phiên bản hiện tại của BIOS hoặc bảng mạch chính. Thông số kỹ thuật PCI liên tục phát triển, và các bo mạch chính cũ không được đảm bảo để xử lý các thiết bị PCI mới hơn.

Cả hai BIOS/UEFI và bộ tải khởi động chỉ chạy trong vài giây; Bây giờ chúng ta đang đi đến phần đầu tiên của phần mềm chạy trong một thời gian dài hơn, hạt nhân hệ điều hành. Hạt nhân này đóng vai trò của một nhạc trưởng trong một dàn nhạc, và đảm bảo sự phối hợp giữa phần cứng và phần mềm. Vai trò này liên quan đến một số nhiệm vụ bao gồm: điều khiển phần cứng, quản lý tiến trình , người dùng và quyền hạn, hệ thống tệp, v.v. Hạt nhân cung cấp một cơ sở chung cho tất cả các chương trình khác trên hệ thống.

Mặc dù tất cả mọi thứ xảy ra bên ngoài hạt nhân có thể được gộp lại với nhau dưới“không gian người dùng“, chúng ta vẫn có thể tách nó thành các lớp phần mềm. Tuy nhiên, tương tác của chúng phức tạp hơn trước đây, và sự phân loại có thể không đơn giản. Một ứng dụng thường sử dụng thư viện, do đó liên quan đến hạt nhân, nhưng các thông tin liên lạc cũng có thể liên quan đến các chương trình khác, hoặc thậm chí nhiều thư viện gọi nhau.