Mutterplatine, Hauptplatine, Systemplatine, Systemboard

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1 Motherboard Motherboard: Synonyme Motherboard: Definition Was ist untergebracht: Mutterplatine, Hauptplatine, Systemplatine, Systemboard Kernstück eines Computers, worauf alle internen Hardwarekomponenten untergebracht sind, die man benötigt, um einen PC lauffähig zu machen. Mikroprozessor, Speicherchips/BIOS, Cache, Steckplätze, Steckkarten, Bussystem Was befindet sich auf einem Motherboard? Zentraleinheit Taktgeber Mikroprozessor Interne Speicher Busssysteme Schnittstellen Zentraleinheit: Definition CPU: Taktgeber: Definition Die umfassendste Definition beinhaltet beinahe alle elektronischen Funtionseinheiten, die sich auf dem Motherboard befinden. Central Processing Unit, das Gleiche wie Zentraleinheit Liefert Zeitimpulse für den richtigen Ablauf der Operationen in der Zentraleinheit, die Leistung wird in Megahertz (Millionen Schwingungen pro Sekunde) angegeben. Mikroprozessor Auf einem Chip Steuereinheit Recheneinheit Die Steuereinheit organisiert den Datenverarbeitungsprozess, steuert den Datenverkehr zwischen Zentraleinheit, Hauptspeicher und sorgt für die Interpretation sowie die Durchführung der einzelnen Programmbefehle. In der Recheineinheit werden die Daten eigentlich verarbeitet. Mikroprozessoren werden von sehr wenigen Firmen hergestellt. Um den Hauptprozessor bei rechenintensiven Aufgaben zu entlasten, gibt es einen mathematischen CO-Prozessor/ Arithmetik Prozessor. In Pentium-PCs sind diese Prozessoren serienmässig eingebaut. Der Mikroprozessor enthält Datenströme. Instruktionen sind Programmcodes die man durch Maus, Tastatur usw. in den PC schickt, Daten sind Daten des Benutzers. Datenströme Instruktionen Daten

2 Interne Speicher ROM RAM Virtueller Cache Speicher ROM ist der Nur-Lese-Speicher/ Festwertspeicher (Read Only Memory) und ist nicht flüchtig, d.h. beim Ausschalten des Gerätes gehen die Daten nicht verloren. Diesen Speicher findet man vor allem bei Mikrocomputern. Ablauf beim Starten des PCs: Ein kleines Programm (POST) generiert eine spezielle Routine. Findet er Unstimmigkeiten meldet er Floppy Disk Drive Failure, was Diskettenlaufwerk fehlt heisst. Er greift auf ein Speichersegment im ROM zu (CMOS). Dort sind individuelle Konfigurationen gespeichert, z.b. Adresse der Festplatte auf der das Betriebssystem gespeichert ist. Der BIOS greift auf den Bootsektor zu, das Betriebssystem wird geladen und wir können mit der Arbeit beginnen. Der PC lädt sich den BIOS in den Arbeitsspeicher (Basic Input Output System). Er sorgt dafür, dass alle Komponenten richtig angesprochen werden. Der RAM ist ein Arbeitsspeicher, das heisst, beim Ausschalten des PCs gehen alle nicht gespeicherten Daten verloren. Er ist ein Speicher mit einem wahlfreien Zugriff das heisst über einen Index kann der PC unter einem bestimmten Suchbegriff Daten lesen und finden, ohne dass er sämtliche Daten absuchen muss. Es existieren dynamische RAM (preisgünstig, entladen sich jedoch selbst langsamer) und statische RAM (benötigen keine Auffrischroutinen, sind teurer). Der Cache ist eine Art Pufferspeicher. Er nimmt Daten temporär auf, um die unterschiedlichen Geschwindigkeiten der einzelnen Einheiten auszugleichen. Der Cachespeicher ist sehr schnell aber auch sehr teuer. Als 1 st Level Cache wird der Pufferspeicher im Prozessor selber und als 2 nd Level Cache der Pufferspeicher nahe am Prozessor bezeichnet. Der Virtuelle Speicher ist ein scheinbarer Arbeitsspeicher. Da es nicht möglich ist grosse Programme ganz in den Hauptspeicher zu laden, wird ein spezieller Teil

3 Bussysteme der Festplatte als virtueller Speicher belegt. Nur die Teile, die gerade bearbeite werden, werden in den Arbeitsspeicher/Cache geladen. Der Bus ist ein elektrisches Leitungssystem, über das Daten und befehle zwischen den einzelnen Elementen eines Computersystems ausgetauscht werden. Man könnte ihn als eine Art Fahrspur bezeichnen. Auf dem Datenbus werden Daten transportiert, da die Daten um verarbeitet werden zu können, ständig transportiert werden müssen. Wohin das Zeichen gehen soll und woher es kommt, wird mit dem Adressbus bestimmt. Er versieht jedes Zeichen mit einem wohin und einem woher. Der Steuerbus gibt den Lese- oder Schreibbefehl mit auf den Weg. Der interne Bus/ Systembus verbindet die einzelnen Komponenten des Mikroprozessors miteinander. Der Frontside Bus/ lokale Bus verbindet den Prozessor mit dem Arbeitsspeicher. Der externe Bus leitet die Daten vom RAM und zu den Schnittstellen der Peripherie auf dem Motherboard. Auf dem Motherboard existieren 2 Bustypen Der PCI-Bus (Peripheral Component Interconnect) der AGP-Bus (Accelerated Graphics Port) Dies ist ein 32-Bit Bus der die Möglichkeit bietet, neuere Erweiterunskarten mit Plug and Play (einstecken und arbeiten) automatisch den anderen Komponenten anzupassen. Dieser Bus ist ausschliesslich für die Grafikkarte bestimmt. Er bietet den Vorteil von 3D Darstellungen. Schnittstellen Eine Schnittstelle (Interface) ist eine Kontaktfläche zwischen zwei kommunizierenden Systemen. Sie bereiten Daten so auf, dass sie dem Computer verständlich sind und verbinden damit die Zentraleinheit mit verschiedenen Peripheriegeräten. Auch externe Geräte können mit Schnittstellen mit dem Prozessor verbunden werden und an das bestehende Bussystem angeschlossen werden. Schnittstellen Benutzerschnittstellen Hardwareschnittstellen Softwareschnittstellen

4 Datenübertragung Serielle Schnittstelle Parallele Schnittstelle USB (Universal Serial Bus) Firewire oder IEEE 1394 IrDA Bluetooth Bei einer Parallelen Schnittstelle werden die Daten parallel (gleichzeitig) übertragen. Das ist der übliche Anschluss für einen Drucker (LPT = Line Printer). Früher nannte man diese Schnittstelle Centronics. Die Kabel sind kurz, teuer und dick mit niedriger Spannung für kurze Distanzen. Bei einer Seriellen Schnittstelle werden die Daten nacheinander übertragen. Das ist der übliche Anschluss für Maus und Modem (COM = Communication Port). Die Kabel sind lang, billig, und schmal mit hoher Spannung für grosse Distanzen. USB ist eine serielle Hochleistungsschnittstelle und ist eigentlich ein nach aussen geführtes Bussystem das nach dem Verkettungsprinzip (Daisy-Chaining = Gänseblümchenkette) funktioniert. Wenn verschiedene Peripheriegeräte eine USB- Schnittstelle haben, können sie aneinander gehängt werden. bis 127 Geräte aneinander hängen. Bei dieser Schnittstelle hat es eine integrierte Stromversorgung. Der Firewire ist auch eine serielle Hochleistungsschnittstelle. bis 63 Peripheriegeräte lassen sich verketten, sehr dünne Kabel, die Datenübertragung kann bidirektional (in beide Richtungen) erfolgen. Die IrDA (Infrared Data Association) ist eine kabellose Schnittstelle, die auf Infrarotlicht basiert. Über diese Schnittstelle können Daten zwischen Drucker und PC über Sichtkontakt ausgetauscht werden. Eine Funkmaus funktioniert ähnlich, nur werden dabei Daten nicht mittels Licht sondern mit einem Funksignal an eine Station und von dort mit einem Kabel zu einer seriellen Schnittstelle verbunden. Bluetooth ist ein neuer Standard zur drahtlosen Daten- uns Sprachübertragung per Funk. Es funktioniert bis auf eine Entfernung zwischen 10 und 15 Metern. Bis zu 8 Geräte können so Daten austauschen, wobei eines als Master festgelegt wird und die restlichen als Slaves angeschlossen sind. Zusammen bilden sie ein sogenanntes Piconet. Kontakt zum Bussystem In Kontaktleisten (Steckplätze) auf dem Motherboard lassen sich Steckkarten (Controller/Adapter) einfügen. Diese Steckplätze verbinden die Steckkarten mit dem Bussystem des Computers resp. die Steckkarten stellen eine Steckverbindung am PC- Gehäuse her. Der Steckplatz auf dem Motherboard und die Steckkarte bilden eine Hardware-Schnittstelle. Plug and Play (Pnp) Hotplugging Hierbei kann man Hardware Erweiterungen einstecken und wenige Minuten später verwenden, da sie vom Betriebssystem selbst erkannt werden. Früher mussten meist noch Gerätetreiber (Driver) hinzugefügt werden, Einstellungen an der Karte gemacht werden oder per Software neue Anpassungen vorgenommen werden. Hierbei schlisst man eine neue Komponente bei laufendem PC an.

5 Es existieren zusätzlich noch Kabelanschlüsse (Stecker und Buchsen). Buchsen unterteilt man wiederum in monofunktionale (nur für ein Gerät bestimmte) und multifunktionale (für mehrere Geräte bestimmte) Buchsen.

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