Hardware
Computer - Konfiguration
Die Gesamtheit aller Geräte einer EDV-Anlage wird Konfiguration genannt. Sie besteht aus einer Zentraleinheit und der Peripherie.
Zentraleinheit (CPU = Central Processing Unit)
Aufbau einer Zentraleinheit
Hier findet die Verarbeitung aller Daten statt, die Hauptarbeit leistet der Mikroprozessor, der jeden Verarbeitungsschritt steuert und überwacht. Während der Verarbeitung müssen Daten gespeichert werden, auf die der Mikroprozessor unmittelbar zugreift, daher gibt es in der Zentraleinheit Speicherbausteine in denen auch das Betriebssystem gespeichert ist. Der Mikroprozessor steuert auch den Datenfluß zwinschein Ein- und Ausgabegeräten.
Die Zentraleinheit ist auf einer Platine (Motherboard) untergebracht.
Auf dieser Kunststoffplatte befinden sich die einzelnen Bauteile und Verbindungsleitungen. Für den Ausbau gibt es freie Steckplätze (Slots). Dadurch kann man die Zentraleinheit mit Peripherie-Anschlüssen (Karten) ausstatten. Eine Karte ist eine kleine Platine mit einer Steckerleiste und entsprechenden Bauelementen. Weiters gibt es parallele und serielle Schnittstellen (byte-parallel = Schübe zu einem Zeichen oder Byte, bit-seriell = Schübe zu einem Bit).
Der Prozessor
Der Mikroprozessor besteht aus drei funktionellen Einheiten:
Arithmetisch-Logische Einheit(ALU) für Rechen- und Vergleichsvorgänge zuständig
Steuereinheit bestimmt wie die Daten zu verarbeiten sind
Register (schnell arbeitende Speicher) dort befinden sich Daten und Befehle während der Bearbeitung
Die Leistungsfähigkeit ist von der internen Verarbeitung (wieviele Bits können in einem Schritt verarbeitet werden) und dem Datentransfer (wieviele Bits können gleichzeitig transportiert werden) abhängig.
Ein Co-Prozessor kann die Arbeitsgeschwindigkeit erhöhen.
Die Taktfrequenz
Der Prozessor verarbeitet Daten im Gleichschritt (Takt). Die Taktfrequenz wird in Megahertz pro Sekunde angegeben.
Der interne Speicher
ROM-Speicher (Festwertspeicher)
Der ROM-Speicher besteht aus Speicherbausteinen, in denen Informationen über die interne Arbeitsweise des Computers enthalten sind, der ROM-Speicher kann nicht verändert werden. In EPROM-Bausteinen (Erasable and Programmable ROM) kann man den Inhalt mittels Hardware oder SETUP-Programmen nachträglich verändern.
RAM-Speicher (Schreiblesespeicher)
Der RAM-Speicher ist der Arbeitsspeicher und speichert Programme und Daten während der Verwendung bzw.
Bearbeitung. Beim Ausschalten wird dieser Speicher gelöscht. Die Speicherbausteine können dynamisch oder statisch sein (DRAM oder SRAM). Bei DRAM wird jedes Bit in Form einer elektrischen Ladung abgelegt und mehrmahls pro Sekunge aufgefrischt (Refreshing-Zyklus bremst Zugriffsgeschwindigkeit). Bei SRAM wird jedesBit in einer eigenen Schltung abgelegt (keine Auffrischungszyklus, schnellere Zugriffsgeschwindigkeit, teurer). Durch die Installation einer RAM-Disk kann ein Teil vom erweiterten Arbeitsspeicher wie ein zusätzliches Diskettenlaufwerk verwendet werden.
Das Bussystem
Das Bussystem ist für den Transport der Daten zwischen den Einzelnen Komponenten im Computer zuständig:
Datenbus - übernimmt Transport der Daten (zB von Tastatur zu RAM, von RAM zu Drucker); Adreßbus - verwaltet Speicherplätze im Arbeitsspeicher; DMA-Controller - steuert Datenfluß zwischen RAM und Peripherie-Schnittstellen, entlastet Mikroprozessor; Steuerbus - stellt die Weichen für den Datentransport; Taktgeber - legt den Rhythmus für den Transport der Daten auf dem Motherboard fest.
Controller
Der Controller steuert den Datenverkehr zwischen RAM und einem externen Speichermedium. Da die Arbeitsgeschwindigkeit zwischen internem und externem Speicher sehr unterschiedlich ist, hat der Controller wichtige Steuerungsaufgaben zu erfüllen.
Steckplätze (Slots)
Die Übergabe der Daten aus der Zentraleinheit an Peripheriegeräte erfolgt über Schnittstellen. Das sind Karten, auf denen elektronische Bauteile mit den entsprechenden Verbindungen und Kontakten angebracht sind. Eine solche Karte wird in einen Slot eingesetzt und mit dem Gehäuse verschraubt.
Vor dem Einsetzten einer Karte müssen auf ihr und dem Motherboard Einstellungen vorgenommen werden. Hierfür stehen „Mäuseklaviere“ (DIP-Switsches oder Schiebeschalter) bzw. Stiftleisten und Jumper zur Verfügung.
Peripherie
Eingabegeräte (Sensoren)
Tastatur
Auf der Tastatur findet man den alphanumerischen Tastenblock, den Dezimalblock, die Funktionstasten und einen abgesetzten Cursorblock
Maus
Bei der mechanischen Maus überträgt eine Gummikugel die Bewegungen elektronisch auf den Pfeil am Bildschirm. Der Trackball ist eine umgedrehte mechanische Maus bei der sich das Gehäuse nicht bewegt, sondern nur die Gummikugel. Eine optische Maus benötigt ein Mouse-Pad und erfasst die Bewegungen mit einer Leuchtdiode und einem Sensor.
Lichtgriffel
Wenn der Stift den Bildschirm berührt, fällt Licht durch ein Loch an der Spitze in das Innere des Griffels, der dann ein Signal über ein Kabel an den Bildschirm sendet.
Dititalisierungsbrett
Ein Digitalisierungsbrett besteht aus rechteckigen Feldern. Die zu den Feldern gehörenden Inhalte werden im externen Speicher des Computers abgelegt. Durch Antippen eines Feldes, läßt sich der dem Feld zugeordnete Inhalt aus dem externen Speicher abrufen und auf dem Bildschirm darstellen.
Scanner
Grafiken und Texte werden digitalisiert und auf den Bildschirm übertragen. Es gibt Handscanner, Flachbettscanner und eingebaute (stationäre) Scanner (zB im Kassentisch).
Strichcode-Lesestift
Dient hauptsüchlich zur Erfassung von Massendaten (Datenkassen in Supermärkten). Waren werden erfaßt und die abgelesenen Informationen an die Kasse übertragen.
Belegleser
Belegleser können beliebige Daten erfassen.
Touch-Display
(berührungssensitive Bildschirme oder Kontaktbildschirme) Meist sind Felder vorgegeben, die mit Befehlen belegt sind.
Spracherkennung
Das Spracherkennungsprogramm wandelt das Gesprochene in einen Text um.
Externe Speicher und Datenträger
Zugriffsarten:
sequentielle (Reihenfolgezugriff): Magnetband,Magnetbandkassette (Verarbeitung seriell)
virtuelle (Direktzugriff): Magnetplatte, Diskette, optische Speicher (Verarbeitung wahlfrei)
Magnetische Speicher
Magnetband
Normreiten 0.
5, 0.25, 0.15 Zoll
Massenspeicher für Großanlagen haben eine Länge von 732 Metern
Speicherung: bitparallel, zeichenseriell
Aufzeichnung: Start-Stop-Verfahren, Streaming-Mode
Anwendung: Datensicherung (Backup) und Archivierung von Daten
Charakteristik: Billiger Massenspeicher, wiederverwendbar, lange Zugriffszeit, keine Sortierbarkeit
Magnetplatten (hard disks)
Das sind Datenträger in Form von einer oder mehreren auf einer Achse montierten, mit magnetisierbarer Schicht überzogenen Aluminiumscheiben. Man unterscheidet Einzelplatten und Plattenstapel sowie Festplatten und Wechselplatten.
Charakteristik: Kuze Zugriffszeit, hohe Schreib- und Leseleistung, geringer Raumbedarf, relativ hohe Speicherkosten, Empfindlichkeit gegen Erschütterungen.
Disketten (floppy disks, flexy disks)
Das sind flexible Kunststoffscheiben, die auf beiden Seiten mit einer magnetisierbaren Schicht bedeckt sind.
Zum Schutz ist der Datenträger in einer Kunststoffhülle eingeschlossen. Speicherung: bitseriell, Verarbeitung: wahlfrei.
Technische Eigenschaften: single side - double side, single density - double density (Speicherkapazität), soft sector - hard sector (Formatierung über Software oder hardwaremäßige Sektoreinteilung über Sektorlöcher).
Charakteristik: Direkter Zugriff, einfache Handhabung, Versand möglich, billig aber fehleranfällig, langsamer als Magnetplatten, bis 2.88 MB.
Optische Laufwerke (CD-ROMs)
CD-ROM heißt: (Compact disc - read only memory).
Sieht aus wie eine Musik-CD, Kunststoffscheibe mit ca. 12 cm Durchmesser, 650 MB Speicherplatz, daher können auch viele Bilder, Töne und Texte gemeinsam und digital gespeichert und abgerufen werden. Mit WORM-Laufwerken (write once read more) können CDs auch einmalig beschrieben werden. Mit MO-Laufwerken (Magneto-Optisches-Laufwerk) können CDs beschrieben, gelöscht und wiederbeschreiben werden.
Magnetbandkassetten
Das sind Magnetbänder in einem festen Kunststoffgehäuse. Dient meist der Datensicherung (Streamer Backup), daher auch Streaming Tape, bzw Tape Streamer fürs Gerät.
Magnetstreifenkarten
Auf der Rückseite einer Plastikkarte ist ein Magnetstreifen integriert, auf dem die Daten aufgezeichnet werden. Einsatz für Scheck-, Bankomatkarten, Identifikationskarten.
Ausgabegeräte (Aktoren)
Bildschirm
Kathodenstrahl-Bildschirm:
Der CRT (Cathod Ray Tube) besteht aus einem luftleeren Glaskolben. Darin wird ein Elektronenstrahl erzeugt, gebündelt und auf eine nachleuchtende Phosphorschicht gelenkt. dort, wo der Elektronenstrahl auftrifft, leuchtet die Phosphorschicht, und es ist außen am Bildschirm ein heller Punkt zu sehen. Viele solche Punkte können sehr schnell hintereinander zum Leuchten gebracht werden.
Ein Punkt heißt Pixel. Die Auflösung wird zB in 1024 x 768 Pixel angegeben. Bildschirme sollten eine Bildwiederholfrequenz von 70 Hz haben.
LCD-Bildschirm:
(Liquid Crystal Display) Der Flüssigkristall-Bildschirfm wird vorwiegend für tragbare Computer eingesetzt. Flachbauweise, geringer Strombedarf. Sie bestehen aus Glas, Flüssigkristall und einer Spezialfolie.
In den Glasplatten sind feine stromführende Leiterbahnen, die an Kreuzungspunkten ein elektrisches Feld erzeugen können. An so einem Punkt wird kein Licht durchgelassen.
Drucker
Um einen Drucker anschließen zu können, muß im Computer eine „Treiber“, das ist ein spezielles Steuerprogramm, vorhanden sein. Dieser steuert den Druckablauf.
anschlagende Drucker: Matrix- oder Nadeldrucker, Typenraddrucker, Schnelldrucker.
nicht anschlagende Drucker: Thermodrucker, Thermotrasferdrucker, Tintenstrahldrucker, Laserdrucker.
Beim Tintenstrahldrucker werden Düsen (Piezoröhrchen) verwendet, die Tintentropfen auf das Papier bringen.
Der Laserdrucker baut das Druckbild nicht Zeichen für Zeichen oder Zeile für Zeile auf, sondern erstellt eine komplette Seite in seinem Arbeisspeicher. Das Papier wird von einer Belichtungstrommel mit Tonerpulver behaftet, und durch einer Heißwalze verschmilzt das Tonerpulver mit dem Papier.
Lautsprecher und Soundkarten
Für den Multimediaeinsatz sind Soundkarkten und Lautsprecher nötig. Sprache und Töne werden in digitaler Form gespeichert.
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