Let us start with a basic reminder that a computer is, first and foremost, a set of hardware elements. There is generally a main board (known as the motherboard), with one (or more) processor(s), some RAM, device controllers, and extension slots for option boards (for other device controllers). Most noteworthy among these controllers are IDE (Parallel ATA), SCSI, and Serial ATA, for connecting to storage devices such as hard disks. Other controllers include USB, which is able to host a great variety of devices (ranging from webcams to thermometers, from keyboards to home automation systems) and IEEE 1394 (Firewire). These controllers often allow connecting several devices so the complete subsystem handled by a controller is therefore usually known as a “bus”. Option boards include graphics cards (into which monitor screens will be plugged), sound cards, network interface cards, and so on. Some main boards are pre-built with these features, and don't need option boards.

O hardware, por si só, é incapaz de realizar tarefas úteis sem um software que o gerencie. Controlar e interagir com o hardware é o objetivo do sistema operacional e dos aplicativos. Estes, por sua vez, requerem hardware funcional para executar.

Esta simbiose entre hardware e software não acontece por si só. Quando o computador é ligado pela primeira vez, algumas configurações iniciais são necessárias. Esse papel é assumido pela BIOS ou UEFI, um software embarcado na placa principal que é executado automaticamente ao ligar o computador. Sua tarefa principal é a procura do software que receberá o controle. Normalmente, como você deve ter aprendido em Seção 9.1, “Inicialização do Sistema”, no caso da BIOS, isso envolve buscar pelo primeiro disco rígido com um setor de inicialização (também conhecido como o master boot record - registro mestre de inicialização - ou MBR), carregar esse setor de inicialização e executá-lo. A partir deste ponto, a BIOS geralmente não é mais utilizada (até a próxima inicialização). No caso da UEFI, o processo envolve uma busca nos discos à procura de uma partição EFI contendo outras aplicações EFI para executar.

O setor de inicialização (ou a partição EFI), por sua vez, contém outro pedaço de software, chamado bootloader, cujo propósito é encontrar e executar um sistema operacional. Uma vez que este bootloader não é incorporado na placa principal, mas carregado do disco, pode ser mais esperto do que a BIOS, o que explica por que o BIOS não carrega o sistema operacional por si só. Por exemplo, o carregador de inicialização (geralmente o GRUB em sistemas Linux) pode listar os sistemas operacionais disponíveis e pedir ao usuário para escolher um. Normalmente, fornece uma opção de tempo limite e escolha padrão. Às vezes, o usuário também pode optar por adicionar parâmetros para passar para o núcleo, e assim por diante. No final das contas, um núcleo é encontrado, carregado na memória e executado.

A BIOS/UEFI também é responsável por detectar e iniciar uma série de dispositivos. Obviamente, isto inclui os dispositivos IDE/SATA (normalmente disco(s) rígido(s) e unidades de CD/DVD-ROM), mas também dispositivos PCI. Os dispositivos detectados são frequentemente listado na tela durante o processo de inicialização. Se esta lista passa muito rápido, use a tecla Pause para congelá-la por tempo suficiente para ler. Dispositivos PCI instalados que não aparecem são um mau presságio. Na pior das hipóteses, o dispositivo está com defeito. Na melhor das hipóteses, é apenas incompatível com a versão atual da BIOS ou com a placa-mãe. As especificações PCI evoluem, e não há garantia de que as placas-mãe antigas entendam dispositivos PCI mais recentes.

Tanto a BIOS/UEFI como o bootloader apenas são executados por alguns segundos cada; agora estamos chegando ao primeiro software que é executado por um longo tempo, o núcleo do sistema operacional. Este núcleo assume o papel de um maestro de uma orquestra e assegura a coordenação entre o hardware e o software. Este papel envolve várias tarefas, incluindo: administrar o hardware, gerenciar processos, usuários e permissões, o sistema de arquivos, e assim por diante. O núcleo fornece uma base comum a todos os outros programas no sistema.

Embora possamos agrupar tudo que acontece fora do núcleo como "espaço do usuário", ainda podemos separá-lo em camadas de software. No entanto, as suas interações estão cada vez mais complexas e as classificações podem não ser tão simples. Uma aplicação geralmente usa bibliotecas, que por sua vez envolvem o núcleo, mas as comunicações também podem envolver outros programas, ou até mesmo muitas bibliotecas que chamam umas às outras.