Kein Folientitel - der VS Eggolsheim

PC-Grundlagen
Der PC und seine
Bestandteile
Jedes gedruckte Wort
in der Informatik ist
schon Geschichte.
Jedes gekaufte
Computersystem ist
schon veraltet.
Grundlagen der Hardware
1.1. Computerkategorien
Personal-Computer (PC):
Der "persönliche" Computer ist ein leistungsfähiger Arbeitsplatzcomputer, welcher den
Grossteil, der an einem bestimmten Arbeitsplatz benötigten Computerfunktionen und leistungen abdeckt. Er ist darauf ausgelegt, möglichst selbständig und unabhängig von
anderen Systemen (stand alone) zu arbeiten.
Workstation:
Eine Workstation ist ein Arbeitsplatzcomputer für Anwendungen, die eine hohe Rechen- und
Grafikleistung erfordern. Sie ermöglicht gleichzeitig mehrere Programme zu verarbeiten und
ist darauf ausgelegt, über ein Netzwerk mit Servern und anderen Workstations zu
kommunizieren und gemeinsame Peripheriegeräte, wie Drucker, Plotter etc. zu nutzen.
Großcomputer (mainframe):
Großrechnersysteme kommen in großen Rechenzentren zur Anwendung. Sie erlauben den
Anschluss einer Vielzahl von Bildschirmarbeitsplätzen (Terminals) und Peripheriegeräten,
sowie die gleichzeitige Anwendung vieler Programme, die teilweise auf dieselben Daten
zugreifen. Die anfallenden Daten werden zentral administriert und gesichert.
Grundlagen der Hardware
1.2. Definition und Hauptaufgaben der Hardware
Unter „Hardware“ versteht man alle technischen Geräte einer
Rechenanlage, welche zur Durchführung von DV-Aufgaben
notwendig und sinnvoll sind:
Hauptaufgaben:
Datenspeicherung
Eingabe
Verarbeitung
Das EVA-Prinzip!
Ausgabe
XXL HighClass Speed 0815
Intel® Core i7-4790,
4× 3,6 GHz
2× 2 TB S-ATA, 7.200 U/min.
16 GB DDR3-RAM Infineon/AENEON
NVIDIA® GeForce® GT720, 1 GB, TV-Out, 2x DVI, HDMI
4× S-ATA III, 4× USB 3.0 + 2× Front-USB 2.0, 2× PS/2, 2× PCIe X16, 1× PCIe
X1, 1× PCIe X4, 2× PCI,
10/100/1000 Ethernet LAN, DSL fähig
Multi-Format DVD-Brenner (CD-R, CD-RW, DVD±R, DVD±RW, DVD+R9
(DL))CD/DVD:16x/48x DVD-ROM, BL
3,5" 10in1 CardReader
integrierter OnBoard 5.1 Controller AC97
ATX Design-Midi-Tower,
400W BeQuiet,
MS Windows 8 64bit Professional bereits vorinstalliert (Produktaktivierung bei
Neuinstallation oder Wechsel von Systemkomponenten erforderlich),
MS Office 365/1Jahr, 24 Monate bring-in-Garantie.
Grundlagen der Hardware
1.3. Prozessoren
Intel i3, i5, i7, Intel Core 2 Duo, Intel Core 2 Quad,
Intel Celeron, Intel Pentium D, AMD Athlon 64, AMD
Turion, etc.
Grundlagen der Hardware
1.3. Prozessoren
Grundlegender Aufbau eines Prozessors
Prozessor
Steuerwerk
Rechenwerk
Grundlagen der Hardware
1.3. Prozessoren
Das Steuerwerk
(Leitwerk oder Controller)
Prozessor
Steuerwerk
Rechenwerk
• Ist für das Einlesen, decodieren und das Ausführen der Befehle
zuständig
• Steuert den internen Fluss der Daten
• Steuert die Abarbeitung von Befehlen des Maschinenprogramms
• Ist für den Ablauf von Programmen zuständig
• Von ihm gehen alle benötigten Signale zum Ausführen der
prozessorientierten Hardware aus
Grundlagen der Hardware
1.3. Prozessoren
Das Rechenwerk
Prozessor
Steuerwerk
Rechenwerk
• Das Rechenwerk führt die Befehle aus, die vom Steuerwerk
veranlasst wurden.
• Durchführung der einzelnen Rechenoperationen
Grundlagen der Hardware
1.3. Prozessoren
Messzahlen
Prozessor
Steuerwerk
Megahertz (MHz) / Gigahertz (GHz)
Rechenwerk
• Gibt die Taktfrequenz eines Prozessors an
• Je höher die Taktfrequenz, umso schneller können Befehle
bearbeitet werden
• Mittels eines Taktes wird die Geschwindigkeit der einzelnen
Hardwarekomponenten synchronisiert
• Die Taktfrequenz erlaubt keinen direkten Rückschluss auf die
Verarbeitungsgeschwindigkeit des Prozessors, weil z.B.
langsamere Rechnerkomponenten einen schnellen Prozessor
bremsen können
• 1 GHz 1 Milliarde Hertz, 1MHz = 1 Million Hertz
Grundlagen der Hardware
1.4. Hauptspeicher
Hauptspeicher
ROM
RAM
• Der
Hauptspeicher besteht aus einem Arbeitsspeicher (RAM) und
einem Festwertspeicher (ROM)
• Der
Hauptspeicher ist der Speicherbereich eines Computers, der
von dem Prozessor direkt angesprochen werden kann.
• Der
Hauptspeicher ist in Form kleiner Module auf dem
Motherboard angebracht.
Grundlagen der Hardware
1.4. Hauptspeicher
ROM = Read Only Memory
(Festwertspeicher)
Hauptspeicher
ROM
RAM
• Kann nur gelesen und nicht verändert werden.
• Wird nur vom Hersteller beschrieben.
• Dient der Aufrechterhaltung wichtiger grundlegender Teile des
Betriebssystems, auf die beim Einschalten des Rechners automatisch
zugegriffen wird.
• Der Inhalt des Speichers geht auch nach Ausschalten des Systems nicht
verloren, er benötigt keine Versorgungsspannung.
Grundlagen der Hardware
1.4. Hauptspeicher
RAM = Random Access
Memory
(Arbeitsspeicher)
Hauptspeicher
ROM
RAM
• Kann gelesen und beschrieben werden
• Der Inhalt des Speichers geht nach Ausschalten des Systems
verloren, er benötigt eine Versorgungsspannung.
• Im Arbeitsspeicher stehen zum Zeitpunkt ihrer Ausführung alle
Programme vollständig oder partiell (mit dem aktuell auszuführenden Teil)
zur Verfügung.
• Reicht die Kapazität nicht aus, lagert das Betriebssystem
Programmteile auf die Festplatte aus.
• 1 Megabyte (MB) = 220 Byte = ca. 1 Mio Byte, 1 Gigabyte (GB) = 1024 MB
Grundlagen der Hardware
1.4. Hauptspeicher
RAM = Random Access
Memory (Arbeitsspeicher)
Hauptspeicher
ROM
RAM
"Nichts ersetzt
Arbeitsspeicher, als noch
mehr Arbeitsspeicher!"
Grundlagen der Hardware
1.5. Das E-V-A-Prinzip und der von-Neumann-Rechner
externe Speicher und Kommunikation
Zentraleinheit
Dateneingabe
Hauptspeicher
Datenausgabe
Prozessor
Steuerwerk
E
Rechenwerk
V
A
Grundlagen der Hardware
Beispiel: Mainboard / Hauptplatine eines PCs
Hauptspeicher / RAM
Anschlüsse für
Dateneingabe
und
Datenausgabe
BIOS-Chip
Prozessor(-Sockel)
Grundlagen der Hardware
Die Hardwarekomponenten eines PCs
Diskette /
Brenner
flash-memory
Festplatte
Modem/ISDN
Bildschirm
Tastatur
1,8 GHz
Maus
CD-ROM
DVD-ROM
Scanner
Web-Cam
PC
Drucker
Grundlagen der Hardware
1.6. Festplatten
Grundlagen der Hardware
1.6. Festplatten
•Eine Magnetplatte (auch als Festplatte oder Hard-Disk bezeichnet) ist ein
Massenspeicher, welcher der Aufnahme großer Datenmengen dient.
•Es handelt sich um eine Kunststoff- oder Aluminiumscheibe, die mit einer
magnetisierbaren Schicht überzogen ist.
•Daten werden in Form von Bitketten in konzentrischen Spuren durch
Magnetisierung dargestellt.
Grundlagen der Hardware
1.6. Festplatten
Grundlagen der Hardware
1.6. Festplatten
Grundlagen der Hardware
1.6 Magnetplatten / Festplatten
Vorteile von Magnetplatten
•Hohe Speicherkapazität
•Verhältnismäßig schneller Zugriff
•Lange Nutzungsdauer da mehrfach zu beschreiben, Daten werden
überschrieben
•Relativ hohe Datensicherheit
Nachteile von Magnetplatten
•Anfälligkeit gegenüber Erschütterungen
•Produziert Wärme
•Hoher Stromverbrauch
Lösung: SSD
Solid-State-Disk
Grundlagen der Hardware
1.7. Grafikkarte
Grundlagen der Hardware
1.7. Grafikkarte (GPU)
Grafikkarten werden mit einem eigenen Prozessor
ausgestattet, der speziell auf die Berechnung von grafischen
Objekten zuständig ist.
Der Prozessor auf der Grafikkarte wird auch Grafik-Chip oder GPU
(Graphik Processing Unit) genannt ( z.B. Riva TNT2 oder GeForce.)
Der Grafik-Chip wird mit einer bestimmten Taktfrequenz betrieben. Sie
liegt je nach Grafikkarte etwas niedriger, als bei einem aktuellem CPU.
Der Grafikprozessor erwärmt sich mit zunehmender Taktfrequenz.
Die meisten Karten werden im normalen Betrieb sogar so heiß,
dass sie nicht nur einen Kühlkörper, sondern sogar einen kleinen
Lüfter besitzen. Generell sollte ein GPU nicht heißer als etwa 80° C
werden.
Am Mainboard wird die GPU im Normalfall über PCIe oder AGP-Slots
angeschlossen.
Grundlagen der Hardware
1.8. CD-ROM Laufwerke und Brenner
Ein CD-ROM-Laufwerk besteht hauptsächlich aus:
•einem Motor, der die CD dreht,
•einer Einheit, die den Laser-Strahl erzeugt,
•einer Fotozelle, die den reflektierten Laserstahl empfängt,
•einem weiteren Motor, der den Laserstrahl und die Fotozelle
positioniert
•sowie jeder Menge Elektronik, die die Daten vom Laserstrahl
auswertet und weitergibt sowie gegebenenfalls Lesefehler korrigiert.
Grundlagen der Hardware
1.8. CD-ROM Laufwerke und Brenner
•Eine CD selbst besteht fast vollständig aus Kunststoff
(Polycarbonat) sowie der Schicht, die die Daten beinhaltet.
•Bei gepressten CDs besteht die Datenschicht aus Aluminium, bei
gebrannten CDs in der Regel aus organischen Verbindungen.
•Die Daten sind dabei wie bei einer Schallplatte spiralförmig
hintereinander angeordnet.
•Im Gegensatz zur alten Vinylscheibe sind die Daten bei der CD
aber von innen nach außen angeordnet.
Grundlagen der Hardware
1.8. CD-ROM Laufwerke und Brenner
•Die einzelnen Bits werden durch Höhen (lands) und Tiefen (pits) in
der Datenschicht der CD dargestellt.
•Während der Laserstrahl bei den höheren Stellen fast zu 100 %
reflektiert wird, wird er in den Senken gestreut und kann somit nicht
zur Fotozelle gelangen.
Grundlagen der Hardware
1.8. CD-ROM Laufwerke und Brenner
•Mit einem starken Laser werden einige Bereiche der Datenschicht
erhitzt, so dass die Moleküle durcheinander kommen und kein Licht
mehr reflektieren können.
•Ähnlich funktioniert das bei wieder beschreibbaren CDs. Mit dem
Unterschied, dass hier nicht nur "kaputt gemacht" wird, sondern dass
die Moleküle des Reflexions-Stoffes auch wieder geordnet werden
können.
Grundlagen der Hardware
1.8. DVD = Digital Versatile Disk
•Daten sind meist in 2 Schichten untergebracht
•Die eine Schicht ist halb-transparent, so dass ein Teil des
auftreffenden Laser-Lichtes reflektiert, der andere Teil zur zweiten,
total reflektierenden Schicht durchgeleitet wird.
•Falls der Platz dann immer noch nicht ausreichen sollte, gibt es noch
die Möglichkeit, beide Seiten der DVD zu füllen, so dass man dann,
wie beim guten, alten Plattenspieler, die DVD wenden muss, um an
alle Daten zu kommen.
Grundlagen der Hardware
1.8. Optische Datenträger
SYSTEM
Speicher-Kapazität
CD
0,68–0,8 GB
DVD
4,7 / 8,5 GB bzw.
≈4,38 / ≈7,9 GiB
HD-DVD
Rom/R: 15 / 30 / 51 GB
RW: 20 / 32 GB
Blu-ray Disc
SL: 23,3 / 25 / 27 GB
DL: 50 GB
ML: 200GB (geplant)
HVD
200 GB,
Später bis zu 3,9 TB
Grundlagen der Hardware
1.9. Flash-speicher
USB-Speichersticks besitzen eine hohe Speicherkapazität, eine hohe Zugriffsgeschwindigkeit, sind
einfach zu handhaben und an nahezu jedem
Computer verwendbar. Andere Speichermedien wie
Disketten, CD-RWs und Zip-Laufwerke wurden von
ihm verdrängt. Das Speichersystem ist meist ein
Flash-Speicher. USB-Sticks haben zur Zeit eine
Kapazität von 2GB bis zu 256 GB.
Grundlagen der Hardware
1.9. USB-Anschlüsse
Über den so genannten USB Anschluss können
unterschiedliche Geräte angeschlossen werden:
-USB-Speichersticks und USB-Festplatten
-USB-Drucker und USB-Scanner
-USB-Webcams
-USB-TV-Karten (z.B. DVB-T)
-USB-Videograbber (zum Digitalisieren von Videos)
-Handy, MP3-Player und Digitalkameras
-W-LAN-Sticks und Bluetooth-Sticks zur Vernetzung
-Eingabegeräte wie Tastaturen und Mäuse
Grundlagen der Hardware
1.10 Internet per Analog-Modem / ISDN / ADSL
Mit einem Analog-Modem geht man über die herkömmliche
Telefonleitung ins Netz. Während man online ist, blockiert man seine
Telefonleitung und muss hierfür folglich zeitabhängig Einwahl-Gebühren
entrichten. Die Übertragungsrate ist sehr gering! 56 kbit/s
Mit einem ISDN-Modem geht man über die ISDN-Leitung ins Netz.
Während man online ist, blockiert man eine oder mehrere Leitung(en)
und muss hierfür folglich zeitabhängig Einwahl-Gebühren entrichten.
Die Übertragungsrate ist gering! 64 bzw. 128 kbit/s
Mit einem ADSL-Modem geht man (wenn verfügbar) über die
Telefonleitung ins Netz. Über einen Splitter werden Telefon- und
Internetsignale getrennt. Man blockiert also keine Leitung. Bezahlt wird
heute meist über flat-rates, das heißt man bezahlt einen Pauschalpreis
pro Monat. Die Übertragungsrate ist hoch! Zur Zeit von 384 kbit/s bis 100
Mbit/s.
A-DSL (asynchrones DSL) heißt, man kann Daten schneller empfangen
als selbst senden!
Grundlagen der Hardware
1.10 weitere Zugangsmöglichkeiten zum Internet
SKY-DSL: Verbindung zum Internet via Satellit. Das Senden der Daten
erfolgt meist analog oder über ISDN nur der Downstream erfolgt über
Satellit. Nur selten flat-rates verfügbar, Kosten sind hoher als bei ADSL.
LTE ist ein Mobilfunkstandard der vierten Generation (3,9G-Standard),
der mit bis zu 300 Megabit pro Sekunde deutlich höhere Downloadraten
erreichen kann, als es bisher möglich war.
HDSPA: Datenversand über das UMTS-Netz, das heißt hohe Bandbreite,
die mobil verfügbar ist. Im Mbit/s Bereich. Oft werden die Tarife aber mit
einer Volumenbegrenzung ausgestattet.
GPRS: Datenversand über das GSM-Netz (Handy), das heißt niedrige
Bandbreite, die mobil verfügbar ist. Im kbit/s Bereich. Oft nur zum Abruf
von Mails zu gebrauchen.
FUNK-DSL, DSL über das Kabelnetz, Richtfunknetze usw.
Grundlagen der Hardware
1.11. Soundkarten
Heute sind die Soundcontroller meist bereits auf
der Hauptplatine installiert.
A = Digital Out Buchse
F = Joystick / Midi-Anschluss
B = Line-In-Buchse
G = Anschluss für Audio Geräte
C = Mikrofon-In-Buchse
H = AUX-Anschluss
D = Line-Out-Buchse
I = CD-SPDIF-Anschluss
E = Speaker-Out-Buchse
J = Erweiterungs Anschluss (N-Stecker)
Grundlagen der Hardware
1.12 Maus
Die Maus ist eines der wichtigsten Eingabegeräte (Befehlsgeber)
bei modernen Computern. Unterschiede gibt es vor allem im Design
und Ergonomie, in der Funktionalität, in der Sensorik und in der
verwendeten Schnittstelle.
Grundlagen der Hardware
1.13. Drucker
Druckerkosten = Anschaffungspreis
Druckkosten = Verbrauchsmaterial
Nachfüllsysteme  Kosten/Aufwand?
Auflösung (dpi)
Geschwindigkeit (ppm)
Tintenstrahldrucker,
Thermodrucker
Laserdrucker
Grundlagen der Hardware
1.13. Drucker
Laserdrucker
Tintenstrahldrucker
wasserfester Ausdruck
nicht wasserfest, verwischt
unmittelbar nach dem Drucken
geringe Qualität bei Fotodruck
Fotodruck in hoher Qualität
lichtechte Farbe
Farbe oft nicht lichtbeständig
hohe Geschwindigkeit
niedrigere Geschwindigkeit
z.T. hoher Anschaffungspreis v.a. für
Farblasergeräte
günstige Anschaffungskosten
hohe Reichweite der Tonerkartusche
(z.B. 6000 Seiten)
häufiges Wechseln der Tintenpatronen (nach ca. 400 Seiten)
Preis pro Seite meist recht günstig
Preis pro Seite meist recht teuer
Geräte oft sperrig und schwer
kompakte Geräte erhältlich
Grundlagen der Hardware
1.14 Monitor
Größen
15 Zoll, 17 Zoll, 19 Zoll, 21 Zoll, 24 Zoll,…
Auflösung
1920x1024, 1024x768, 1280x800,
Formate
3:4, 16:9, 16:10
Frequenz
96 kHz, 70 KHz
Kontrast z.B. 700:1
Flachbildschirme (TFT, Plasma)
Grundlagen der Hardware
1.15 Scanner
Flachbett-Scanner, Handscanner,
Filmscanner, Einzugsscanner
SCSI- USB- oder
Parallelanschluss
Auflösung und Bildgröße (dpi)
Farbe, Schwarzweiß, Strichzeichnung
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