Transcript Grundlagen Hardware - auf merschmann.net
Grundlagen Hardware Wissenswerte über PC-Bestandteile
… letztens in der Zeitungsbeilage …
Grundausstattung
Ein Computersystem besteht mindestens aus Monitor, Tastatur und dem Computer selbst.
Das Innere eines Computers
Öffnet man den Computer findet man ein Netzteil, das Motherboard, Laufwerke, Steckkarten und Kabel. Das Netzteil wandelt die Netzspannung in die vom Computer benötigten Niederspannung (3,3V oder 5V). Das Motherboard ist eine Platine (Leiterplatte) auf der die wichtigsten Bauelemente (Chips) untergebracht sind.
Das Innere eines Computers
Netzteil Prozessor (+ Lüfter) Mainboard
Laufwerke (CD/DVD) Festplatten Steckkarten (Grafikkarte, Soundkarte etc.)
Arbeitsspeicher
Vorder- und Rückansicht eines PC
EVA-Prinzip der EDV
Tastatur und Maus dienen zur Eingabe von Daten und zur Steuerung des Computers. Im Computergehäuse selbst werden die eigentlichen Berechnungen durchgeführt. Die Ausgabe erfolgt meist über den Monitor. Computern liegt demnach das
EVA Prinzip
(Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe) zu Grunde.
Eingabe
– Verarbeitung - Ausgabe
Tastatur
Die meisten Computertastaturen bestehen aus 3 verschiedenen "Blöcken" :
Alphanumerische Tasten
: Das sind im Prinzip die Tasten, die man auf jeder Schreibmaschine findet.
Ziffernblock:
Bei Anlagen, wo viele Zahlen eingegeben werden müssen.
Funktionstasten:
Erlauben die Eingabe von oft wiederkehrenden Befehlen über einen Tastendruck (Save, Run,..)
Eingabe
– Verarbeitung - Ausgabe Maus
Eine Kugel an der Unterseite eines Kästchens ermittelt die zurückgelegte Strecke und bewegt den Cursor auf dem Bildschirm entsprechend. Optische Mäuse tasten durch einen Lichtstrahl die Oberfläche des Schreibtisches ab und errechnen dadurch die Bewegungskoordinaten.
Eingabe
– Verarbeitung - Ausgabe
Spracherkennung Nach dem Probesprechen, durch das der Computer die Eigenarten einer Stimme ermittelt, können Befehle phonetisch an den Computer übermittelt werden. Bis der Computer aber Alltagssprache verstehen kann, wird noch einige Zeit vergehen. Belegleser Er dient zum Lesen beliebiger Daten ( Magnetstreifen bei Scheckkarte). Oder zum Einlesen von mit der Hand ausgefüllten Zahlscheinen. Barcodelesegeräte Ein Barcodeleser ist ein Datenerfassungsgerät, das verschiedene Barcodes lesen und weitergeben kann. Die Erkennung dieser Strichcodes erfolgt dabei rein optisch entweder mit Rot- oder Infrarotlicht.
Eingabe
– Verarbeitung - Ausgabe
Kamera
Video- oder Digital-Foto Kameras können an den PC angeschlossen werden. Dadurch wird z.B. Videobearbeitung am PC, oder Photobearbeitung und Druck möglich.
Scanner
Er ist ein fester Abtaster für Strichcode, Bilder und Texte. Die Qualität des Scanners ist von der optischen (nicht der interpolierten) Auflösung abhängig. Die Typen Hand-, Flachbett- und Trommelscanner sind erhältlich. Wichtige Größe:
dpi
(dots per inch =2,54 cm) Darstellung z. B. 1200 X 1200 dpi
Eingabe – Verarbeitung -
Ausgabe Tintenstrahldrucker
Der
Tintenstrahl-Drucker
aufs Papier spritzt.
verwendet flüssige Tinte, die er aus sehr feinen Düsen Durch den Einsatz farbiger Tinte können auch Farbbilder gedruckt werden (Farbmischungen aus
Cyan
,
Magenta
,
Gelb
und
Schwarz
) Um eine bessere Druckqualität als mit Normalpapier zu erzielen, wird für den Ausdruck Spezialpapier verwendet
Eingabe – Verarbeitung -
Ausgabe Laser-Drucker
Laser-Drucker
gibt es erst seit Anfang der 80er Jahre. Das Druckprinzip des Laserdruckers ist recht kompliziert, aber mit einem Kopierer vergleichbar.
Ein feiner Lichtstrahl (Laser) "schreibt" das zu druckende Bild auf eine Belichtungstrommel. Der Toner bleibt an dieser Trommel haften. Schließlich wird das Druckbild auf das Papier überführt und mit Hitze "festgebacken".
Eingabe – Verarbeitung -
Ausgabe
Bildschirme
Jedes Zeichen auf dem Bildschirm ist bei genauer Betrachtung aus einzelnen Punkten zusammengesetzt, die mehrmals pro Sekunde auf die fluoreszierende Schicht der Bildröhre geschrieben werden. Je mehr Punkte für die Darstellung eines Zeichens verwendet werden (Auflösung ), und je öfter pro Sekunde dieses Zeichen auf den Bildschirm geschrieben wird (Bildfrequenz), desto höher ist die Qualität des Bildschirms.
Farben werden über Farbmischungen der Farben
Rot
,
Grün
und
Blau
(RGB) erreicht.
Eingabe – Verarbeitung -
Ausgabe Bildschirme
CRT-Bildschirme
(Cathode Ray Tube Kathodenstrahlröhre) funktionieren nach dem Prinzip der Fernsehröhre: Ein Elektronenstrahl lässt Bildpunkte (Pixel) auf eine speziell beschichtete Scheibe aufleuchten. Die Anzahl dieser einzelnen ansteuerbaren Punkte ist ein Maß für die Schärfe und Auflösung von Bildern (z. B. 640 x 480 oder 1024 x 768 Bildpunkte).
Eingabe – Verarbeitung -
Ausgabe
Die Horizontalfrequenz (Zeilen frequenz), wird in kHz (Kilohertz, wobei 1 Hertz = 1 Schwingung pro Sekunde) gemessen und gibt die Anzahl der erzeugten Zeilen des Elektronen-strahles pro Sekunde an. Die Vertikalfrequenz gibt die Anzahl der pro Sekunde dargestellten Bilder (Bildwiederholfrequenz) und wird in Hz bemessen. Ab einem Wert von 80 Hz spricht man von einem ergonomischen Bild (flimmerfrei).
Eingabe – Verarbeitung -
Ausgabe
TFT-Bildschirme
(Thin-Film-Transistor): Flachbildschirme, die eine mit kleinsten Transistoren bestückte Beschichtung besitzen. Durch die Transistoren werden die einzelnen Bildpunkte angesteuert.
Eingabe –
Verarbeitung
- Ausgabe
Wie kommen Bilder auf den Monitor?
Alle von der Zentraleinheit berechneten Daten müssen von einer Grafikkarte in Bildinformationen umgewandelt werden. Diese Aufgabe übernimmt ein eigener schneller Grafikprozessor der die Daten berechnet. Ein Digital Analog-Wandler wandelt diese Daten dann in analoge Impulse für Monitor um.
Eingabe –
Verarbeitung
- Ausgabe
Im Rechnergehäuse befinden sich verschiedene Laufwerke, ein Netzteil und das
Motherboard
(Hauptplatine).
Eingabe –
Verarbeitung
- Ausgabe
Der
Mikroprozessor
ist ein Siliziumplättchen auf dem Rechenwerk und Steuerwerk mit den dazugehörigen Daten-, Adress- und Steuerleitungen untergebracht sind, um die logischen und arithmetischen Operationen (Prozesse) auszuführen.
Wichtige Größe: Geschwindigkeit (Hertz=1Taktverarbeitung / Sekunde) Megahertz = 1 Million Gigahertz = 1 Milliarde
Eingabe –
Verarbeitung
- Ausgabe
Der Teil des
Arbeitsspeichers
der sowohl gelesen als auch beschrieben werden kann heißt RAM (Random-Access-Memory). In diesem Speicher können Programme und Daten nur gespeichert werden solange der Computer in Betrieb ist. Alle Eingaben über die Tastatur oder Daten von externen Speichern landen letztendlich in einer für die CPU verarbeitbaren Form im Arbeitsspeicher (Storage, Memory). Wichtige Größen: Speicherkapazität (Byte) KiloByte = 1024 Byte MegaByte = 1024² Byte = 1.048.576 Byte GigaByte = 1024³ Byte = 1.073.741.824 Byte
Eingabe –
Verarbeitung
- Ausgabe
Damit der Rechner ein Programm ausführen kann, muss man die Programmschritte eingeben. Die einzelnen Befehle werden im Arbeitsspeicher abgelegt. Der gesamte Programmablauf wird durch das Steuerwerk interpretiert die einzelnen Befehle und veranlasst die entsprechenden Aktionen.
Steuerwerk
organisiert. Das Die eigentlichen Rechenaktionen werden vom Rechenwerk ausgeführt. Das Rechenwerk addiert, subtrahiert, multipliziert, dividiert und vergleicht Daten.
Damit Zwischenergebnisse nicht jedes mal in den Hauptspeicher geschrieben werden müssen, kann die CPU sie in ihren Registern speichern.
Eingabe –
Verarbeitung
- Ausgabe
Bussysteme
Da bei der Übertragung des Inhalts eines Speicherplatzes zumeist 8 Bit (es können auch 16 Bit oder 32 Bit sein) übertragen werden müssen, benötigt man für jedes Bit eine eigene Leitung. Ein
Bussystem
Teilssystemen: besteht aus 3 Der Bus, über den die Daten transportiert werden, heißt
Datenbus
.
Über den
Steuerbus
werden Steuersignale weitergeleitet. Die Adressen (Speicherort der Daten) werden über den
Adressbus
weitergeleitet.
Eingabe –
Verarbeitung
Die Bussysteme für Laufwerke
IDE - E-IDE – S-ATA - SCSI
- Ausgabe
Die Bussysteme für externe Anschlüsse
USB – FireWire
Die Bussysteme für Steckkarten
PCI – ISA - AGP
Takt- geber Mikro prozessor Steuerbus Adressbus Datenbus Peri pherie ROM RAM
EVA –
Externe Speicher
Festplatte
Mehrere magnetisch beschichtete Scheiben werden übereinander montiert. Da es pro Scheibe eine Schreib/Lesekopf gibt und die Platte sich sehr schnell dreht (bis 15000 Umdrehungen/Minute) haben Festplatten eine niedrige Zugriffszeit. Da der Schreib/Lesekopf sich nur 1µm (mü-Meter) von der Oberfläche abhebt, würde selbst ein Staubkorn ihn aus der Bahn werfen.
Daher sind Festplatten immer in einem vor Staub geschützten Gehäuse unter-gebracht und dürfen nicht geöffnet werden. Das Speichervolumen geht momentan bis zu 2.000 GB (2 TB).
EVA –
Externe Speicher
CD-ROM
Auf einer Metallfolie werden mikroskopisch kleine Vertiefungen angebracht die mit einem Laserstrahl und einer Fotozelle gelesen werden können.
Ursprünglich als Read-Only-Medium entstanden, sind heute auch beschreibbare CD's erhältlich. Diese sind nur bei CD-RW Geräten wieder beschreibbar. CD-Laufwerke unterscheiden sich in ihrer Zugriffsgeschwindigkeit (2 - 72-fach).
1-fache Geschwindigkeit = 150 Byte/Sekunde Übertragung
EVA –
Externe Speicher
DVD
Die neue Generation der CD ROM heißt DVD. Es sind Kapazitäten > 4 GB (bis zu 18 GB) pro Disk möglich. Zur Zeit wird aber noch ein einheitlicher Standard gesucht.
Streamer
Auf einer speziellen Magnetbandkassette werden die Daten meist komprimiert gespeichert. Derzeit ist leider immer noch kein einheitlicher Standard für DVD-Brenner vorhanden. Außerdem sind diese Geräte immer noch zu teuer.
Generationskampf: Speichervolumen von 120 MB bis zu mehreren GB sind erhältlich. Eine kostengünstige aber sehr langsame Speichermethode und wird daher nur zur Erstellung von Backups verwendet. Neuere Typen verwenden DAT Bänder.
EVA –
Externe Speicher
Memory-Sticks
Hier werden Flash-Rams verwendet und dadurch bleiben die Daten auch ohne Strom erhalten. Sie werden einfach bei laufendem PC an den USB-Port angeschlossen und von WindowsXP automatisch als neues Laufwerk erkannt.
Sie können dann wie eine Festplatte genutzt werden.
Memory Sticks sind in Größen von 2 GB bis 256 GB erhältlich.
Was passiert beim Starten des PC?
1) Bootvorgang: Übergabe der PC-Kerndaten 3) Übertragung der Systemdaten in Arbeitsspeicher zum ständigen Austausch zwischen CPU – RAM Peripherie 2) Zugriff z. B. auf Festplatte Suche nach Betriebssystemdaten
Maus Tastatur Scanner Touchpad Touchscreen Barcode-LG Zusammenstell ung einzelner Hardwarekomp onenten einer DV-Anlage einheit interner RAM Prozessor (CPU) Steuer werk
Bussystem (Adress-, Steuer-, Datenbus)
Ausgabe Monitor Drucker Plotter Laut sprecher Speicher CD, DVD, Festplatte, USB-Stick, Speicherkarten, Streamertape
Hardware, die an die Zentraleinheit angeschlossen ist
Zusammenfassung PC-Hardware
Laufwerke (CD/DVD)
Netzteil Prozessor (+ Lüfter) Mainboard
Festplatten Steckkarten (Grafikkarte, Soundkarte etc.)
Arbeitsspeicher