====== Hardware ====== ===== Aufbau eines PC ===== ==== Das EVA-Prinzip beim PC ==== Ein PC verfügt über Eingabe-, Ver-arbeitungs- und Ausgabegeräte. Das **Verarbeitungsgerät** befindet sich zusammen mit der Stromversorgung in einem gemeinsamen Gehäuse CD. **Eingabegeräte** wie Tastatur und Maus sind meist über Kabel mit dem Gehäuse verbunden. Die **Ausgabegeräte**, wie z. B. ein Bildschirm oder ein Drucker, sind eigenständige Geräte, die mit dem Gehäuse verbunden werden. {{:inf:hw:hw1.jpg?300&direct|}} ==== Komponenten eines PCs ==== Im Gehäuse sind alle Bestandteile zur Verarbeitung vom Prozessor bis zum Massenspeicher installiert. Viele dieser Bestandteile sind auf einer einzigen Hauptplatine (Motherboard) untergebracht. Das Motherboard bietet außerdem Steckplätze (Slots) für verschiedene Komponenten wie z.B. die Grafikkarten für die Bildschirmausgabe. Ferner stellt es Anschlüsse für Massenspeicher, Stromversorgung und EinVAusgabegeräte bereit. Im PC werden häufig die Chips (elektronische Bausteine) für die Audioausgabe (Soundchip) oder für den Informationsaustausch mit anderen Computern (Netzwerk-Chip) auf dem Motherboard integriert und die entsprechenden Anschlüsse an der Rückseite des Gehäuses zur Verfügung gestellt. Bei sehr kleinen Gehäusen und auch bei Notebooks (mobile Computer) wird sehr häufig auch die Grafikkarte durch Chips auf dem Motherboard ersetzt. ===== Eingabegeräte ===== ==== Die Tastatur ==== * [[:wiki:user:marcelpfiffinger|Referat von Marcel]] Der Aufbau der Tastatur ist ähnlich dem der Schreibmaschinentastatur. An PCs angeschlossen sind meist Multifunktions-Tastaturen (MF-Tastaturen) mit 102 Tasten. Die zusätzlichen Tasten lösen innerhalb Apps und beim Betriebssystem bestimmte Funktionen aus oder rufen verschiedene Befehle auf. Die Windows-Tastatur z. B. hat drei zusätzliche Tasten, zwei Windows- und eine Kontextmenütaste. {{:inf:hw:hw2.jpg?600&direct|}} {{:inf:hw:t1.jpg?600&direct|}} {{:inf:hw:t1a.jpg?600&direct|}} ==== Maus ==== Zeigegeräte wie Mäuse sind mit zunehmender Verbreitung grafischer Benutzeroberflächen in den Betriebssystemen zu einer Selbstverständlichkeit geworden. Durch Bewegen der Maus und Klicken der Maustasten lassen sich viele Arbeiten menügesteuert ohne die Tastatur ausführen. Die ermittelten Bewegungsdaten werden an den angeschlossenen PC weitergemeldet. Standardmaus Bei optischen Mäusen wurden die mechanischen Teile früherer Mäuse durch einen optischen Sensor (Fotozelle) und eine Leuchtdiode ersetzt. Der Sensor erfasst die Bewegung der Maus auf der Tischoberfläche, die von der Leuchtdiode erhellt wird. {{:inf:hw:hw3.jpg?200&direct|}} ==== Scanner ==== Mit einem Scanner können Sie Bilder, Texte und Dias digitalisieren und anschließend mit dem Computer bearbeiten. Für die Texterfassung bieten sich Flachbett-Scanner an. Bei ihnen sitzt der eigentliche Scanner auf einem Schlitten, der mit einem Elektromotor gleichmäßig unter der Vorlage bewegt wird. Eine DIN-A4-Seite kann in einem Zug eingelesen und anschließend weiterverarbeitet werden. Flachbett-Scanner eignen sich ausschließlich für zweidimen-sionale Vorlagen. Für räumliche Objekte bieten sich digitale Kameras an. {{:inf:hw:hw4.jpg?200&direct|}} ==== Weitere Eingabegeräte ==== {{:inf:hw:t1b.jpg?600&direct|}} ===== Prozessor ===== ==== Die Bestandteile des Prozessors ==== Das Herz eines jeden Computers ist der Prozessor, der auch als CPU (Central Processing Unit) bezeichnet wird. Der Prozessor sitzt auf einem Steckplatz (Sockel) auf dem Motherboard. Mikroprozessoren bestehen aus dem Steuerwerk und dem Rechenwerk. Durch die zunehmende Miniaturisierung wurden Bauteile, die sich ehemals auf dem Motherboard befanden, (z.B. der Coprozessor und Cache-Speicher), in das Prozessorgehäuse integriert. {{:inf:hw:hw18.jpg?200&direct|}} Zum Schutz vor mechanischen Belastungen werden die Mikrochips in einem Gehäuse aus Kunststoff oder Keramik untergebracht. Von außen zugängliche Pins (Kontakte) sorgen für den elektrischen Anschluss. Da die Miniaturisierung an ihre physikalischen Grenzen stößt, sind die Hersteller Intel und AMD dazu übergegangen, zwei, drei oder vier Prozessoren in einem Gehäuse zusammenzufassen (Multi-Core-Prozessoren). {{:inf:hw:hw5.jpg?600&direct|}} ==== Das Steuerwerk ==== Das Steuerwerk interpretiert und koordiniert die einzelnen Befehle. Die Befehle werden aus dem Arbeitsspeicher in einen schnellen internen Speicher (Befehlsregister) ausgelesen. Alle Aktionen werden über den Steuerbus an die anderen Bestandteile übertragen. ==== Das Rechenwerk ==== Das Rechenwerk erhält seine Befehle direkt vom Steuerwerk. Die zu bearbeitenden Daten kommen aus dem Arbeitsspeicher und werden in schnellen, internen Datenregistern abgelegt. Alle im Rechenwerk ausgeführten Berechnungen beruhen auf der Addition von Zahlen. Die Subtraktion entsteht aus der Addition eines negativen Wertes. Multiplikation und Division erfolgen durch zusammengesetzte Addition bzw. Subtraktion. ==== Der Cache-Speicher ==== Der Cache-Speicher wurde eingeführt, um die unterschiedlichen Geschwindigkeiten beim Datenaustausch zwischen Prozessor und Arbeitsspeicher zu puffern. Beide Cache-Speicher (Level 1 und Level 2) sind bei modernen Prozessoren von Intel und von AMD im Prozessorgehäuse untergebracht. ==== Der Taktgeber ==== Daten werden über den sogenannten Bus durch elektrischen Strom transportiert. Dieser Vorgang erfolgt mittels einzelner Stromimpulse, die durch einen periodischen Taktgeber initiiert werden, der auf dem Motherboard sitzt Dabei handelt es sich um einen Quarz, der durch elektrischen Strom in Schwingung gebracht wird. Der Takt wird in GHz (Gigahertz) gemessen. 1 GHz entspricht 1 Mrd. Takte pro Sekunde. ==== Das Bussystem ==== Die Bestandteile der Zentraleinheit sind über ein Leitungssystem miteinander verbunden. Dieses Leitungssystem ist Bestandteil des Motherboards und wird als Bus bzw. Bussystem bezeichnet. Das Bussystem besteht aus folgenden Teilen: * Der **Adressbus** überträgt Speicheradressen an den Arbeitsspeicher. * Der **Datenbus** dient zum Transport von Daten zwischen Rechenwerk, Arbeitsspeicher und Ein- bzw. Ausgabeeinheit. * Der **Steuerbus** dient zur Übertragung von Signalen zwischen dem Steuerwerk und den anderen Bestandteilen. Die Übertragungsgeschwindigkeit der Daten ist abhängig von der Taktfrequenz und der Breite des Datenbusses (8, 16, 32 und 64 Bit). Ein 16-Bit-Bus kann beispielsweise gleichzeitig über 16 Datenleitungen 16 Stromimpulse (16 Bit) pro Takt übertragen. Das Datenbussystem PCI-Express ist mit bis zu 4 GHz getaktet und arbeitet mit einem 32-Bit-Datenbus. Dabei werden maximal 31508 MByte Daten pro Sekunde übertragen. ==== Leistungsmerkmale der CPU ==== Die wichtigsten Eigenschaften von Prozessoren lassen sich am einfachsten mit folgenden Kenngrößen und Technologien beschreiben: * Taktfrequenz (intern und extern) * die Art des Befehlssatzes oder die Möglichkeiten zur parallelen Abarbeitung von Befehlen (multithreading)