Informatik. Hardware-Komponenten

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1 Informatik Hardware-Komponenten

2 Anforderungen und Grundlagen

3 Was gehört zur IT eines Unternehmens? k.a. ERP / CRM Applikationen Anwendungssystem Office Programme IT Infrastruktur Computer Hardware Netzwerk Hardware Workstations, PC Server, NAS, SAS Switches, Router, Verkabelung usw. Datenträger Browser, Mail Client Betriebssysteme Windows, Linux, MacOS,... Systemsoftware Treiber Sicherheitstools Think a bit - 4

4 Funktionale Anforderungen 198 A Top-Down Vorgehen Klarheit über die geplante IT-Architektur Sie bestimmt die Vorgaben an die Hardware Beispiel: Arbeitsplatzrechner (PC) Anforderungen Was muss das System leisten Welche Betriebssysteme und Programme sind installierbar (Auf welchen BS sind Anwendungen ausführbar) Ein- und Ausgabegeräte (Anschlussmöglichkeiten) Laufwerke (Speicherplatz, Dateisysteme) Schnittstellen (spezielle Hardware, Grafikkarten, mehrere Monitore, serielle Schnittstellen) Ortsabhängigkeit (Laptop oder Desktop, portable Drucker) Think a bit - 5

5 Nicht funktionale Anforderungen 198 B Qualitätskriterien Lastspitzen (Spitzenlasten die ein System ohne Probleme bewältigen muss) Performance Skalierbarkeit (Erweiterbarkeit des Systems) Sicherheit Verfügbarkeit (Uptime des Systems, 100%ige Verfügbarkeit eines einzelnen Systems gibt es nicht) Wartbarkeit Austauschbarkeit der Systemkomponenten Systemüberwachung (Agieren statt reagieren) Fernwartung der Systeme, Wake on LAN (Systeme entfernt Booten) Garantien, Gewährleistung, Verfügbarkeit von Austausch-Ware Think a bit - 6

6 Anforderungen an den HW-Anbieter k.a. Gesichtspunkte bei der Wahl des Anbieter Marke, technologische Kompetenz Standort (Vorortsupport) Supportmanagement (Erreichbarkeit 7 24 Stunden) Ist eine strategische Partnerschaft möglich? Lieferanten können so in die Verantwortung einbezogen werden z.b. bei der Verfügbarkeit der Mittel Gleich konfigurierte Systeme für ein erleichtertes Deployment (Verteilung von Installationen) Think a bit - 7

7 Computertypen

8 Computertypen Desktop Desktop ist die Bezeichnung für einen PC, der aufgrund seines Gehäuses auf einem Schreibtisch aufgestellt werden kann. Durch die Grösse können diese Systeme gut erweitert bzw. aufgerüstet werden. Tower Tower ist die Bezeichnung für ein grosses Gehäuse, das in der Regel unter dem Schreibtisch seinen Platz findet. Sein Form ähnelt der eines Turms. Durch die Grösse können diese Systeme gut erweitert bzw. aufgerüstet werden. All-in-one-Computer Beim All-in-one-Computer sind alle Komponenten in einem Gehäuse untergebracht. Bekanntestes Beispiel ist der imac. Das Erweitern ist durch die kompakte Bauweise sehr beschränkt. Notebook Ein transportabler PC, der mit einem Akku oder einem Netzteil betrieben werden kann. Die Grösse liegt im DIN-A4 Format. Besonders kleine Varianten werden als Subnotebooks bezeichnet Think a bit - 9

9 Computertypen Netbook Netbooks zeichnen sich durch eine besonders kleine und leichte Bauweise aus. Es werden stromsparende Prozessoren eingesetzt, welche die Akkulaufzeit verlängern. Sie sind allerdings auch leistungsschwächer als Notebooks. Tablet-Computer (PC) Sind eine Mischung aus Notebook und Tablet. Im Gegensatz zum Tablet verfügen sie über eine Hardware-Tastatur und einen berührungsempfindlichen Bildschirm (Touch-Screen). Tablet Tablets verfügen über einen Touch-Screen. Texte werden über eine Bildschirmtastatur eingetippt. Tablet besitzen eine lange Akkulaufzeit und haben eine kurze Startzeit. Smartphone Smartphones gehören zur kleinsten Art der Computer. Wie Tablets, verfügen sie über einen Touch-Screen, der wesentlich kleiner ist, als bei einem Tablet. Funktionell können Smartphones mit Apps erweitert werden Think a bit - 10

10 Computertypen Server Server sind besonders leistungsfähige Computer in einem Netzwerk. Sie stellen Benutzern Dienste und Anwendungen zur Verfügung. Ein Dateiserver stellt Speicherplatz und Daten zur Verfügung. Ein PC, der von einem Server Dienste in Anspruch nimmt, wird als Client bezeichnet. Mainframe Mainframes sind noch leistungsstärkere Computer als Server. Sie stellen in der Regel Anwendungen zur Verfügung, die viele Benutzer gleichzeitig verwenden können. Terminal Terminals bestehen in der Regel nur aus einem Bildschirm und einer Tastatur. Sie stellen die Verbindung zum Mainframe her. Das Terminal übergibt die Eingaben des Benutzers an den Mainframe. Die Datenverarbeitung erfolgt auf dem Mainframe. Wearables Ein Wearable Computer ist ein Computersystem, das während der Anwendung am Körper des Benutzers befestigt ist. Google Glass, Uhren, Fittness- Tracker Think a bit - 11

11 Netzwerkcomputer (NC, ThinClient, Terminal) 59 C Peripheriegerät bestehend aus Tastatur, Maus und Monitor Keine internen oder externen Speicher, Laufwerke Minimales Betriebssystem mit Zugriff auf einen Terminalserver mit dem Remote Desktop Protocol (RDP) oder Direktverbindung am Mainframe Datenverarbeitung und speicherung erfolgt auf dem Server, Mainframe Minimale Installationen, geringer Administrationsaufwand Kostengünstige Hardware, geringer Energieverbrauch Nachteile Höherer Aufwand für die Administration des Servers oder Mainframes Ausfall Mainframe oder Terminalserver = Totalausfall Grosses Fachwissen für die Administration der Hosts Hohe Kosten für Server, Mainframes und Netzwerkinfrastruktur Abhängigkeit vom Netzwerk Think a bit - 12

12 UPS / USV (Unterbrechungsfreie Stromversorgung Uninterruptible Power Supply (UPS) Computersysteme benötigen eine konstante Stromspannung Schützt vor: Spannungsspitzen, Spannungseinbrüchen, Stromausfall Offline USV Geräte werden im normalen Betrieb direkt von Netz versorgt Tritt ein Stromnetzfehler auf, übernimmt die Batterie nach einer Umschaltzeit von 1 bis 10 Millisekunden die Stromversorgung Nur bedingt geeignet Online USV Die USV bezieht den Strom vom Netz und speist damit die angeschlossenen Geräte Die Batterien werden dabei immer aufgeladen Think a bit - 13

13 Virtuelle Systeme

14 Virtualisierung Merkmale Ausführen von zwei oder mehreren Betriebssystemen (VM) auf einer Rechnerhardware VM = Virtuelle Maschine Werden auch als Gast-System bezeichnet Konzepte Hosted Virtualisierung («Gastgeber») (MS Virtual Desktop, Parallels, VMWare-View) Virtualisierung auf Rechnerhardware und Host-Betriebssystem Bare-Metal Virtualisierung («nacktes System») (VM-Ware ESX) Virtuelle Maschine direkt auf System-Hardware ohne Host-Betriebssystem Beide Systeme verwenden eine Steuerungssoftware zur Verwaltung der Ressourcen VMM (Virtual Machine Monitor) Hypervisor (Überwacher) Think a bit - 15

15 Virtualisierungs-Schema Applikationen Applikationen Applikationen Applikationen VM 1 VM n VM 1 VM n HW HW HW HW Hypervisor Hypervisor Hostbetriebssystem Hardware Hosted Virtualisierung Hardware Bare-Metal Virtualisierung Think a bit - 16

16 Virtualisierung Bessere Ausnutzung der Hardware druch Serverkonsolidierung Kostensenkung bei Hardware, Verbrauchskosten (Strom, Kühlung), Stellplätze, Administration, usw. Vereinfachte Administration Anzahl der physischen Server reduziert sich. Ausgereifte Management-Werkzeuge Neue Infrastrukturen und Server können innerhalb Minuten manuell erzeugt werden. Vereinfachte Bereitstellung Einfaches kopieren der VMs da Dateigespeichert Umstellung auf andere Technologie Wandlung von Daten- Formaten Wechsel grundlegender Software Umzug auf anderen Server Think a bit - 17

17 Virtualisierung Möglichkeiten Server Virtualisierung - Microsoft HyperV - VMWare ESX Terminalserver RDP Desktop-Virtualisierung - Virtual PC - VMWare Workstation Applikations-Virtualisierung Think a bit - 18

18 Vor- und Nachteile der Virtualisierung Vorteile Nachteile Auslastung von Ressourcen Komplexe Konfiguration Ungenutzte Systemressourcen Schnelle Verfügbarkeit Benötigt hohe Systemperformance und Leistungsfähigkeit Dateibasiert, quasi Copy & Paste Anschaffung der Hardware teuer Unabhängigkeit von Hardware Hohe Anforderungen an die Hardware Sicherheit durch Isolierung der VM VM kann vom Host und Netz isoliert werden Kosteneinsparung, Energieeffizienz und Stellflächeneinsparung Für Rechenintensive Operationen mit hoher Prozessor- und RAM Belastung wie CAD, Bildbearbeitung usw. nicht einsetzbar Ideal für Testsysteme Think a bit - 19

19 Konzept und Aufbau eines Computers

20 Das EVA Prinzip & Von-Neumann-Architektur 48 Hardwaresystem (Computer) Arbeitsspeicher Sekundärspeicher Eingabegeräte Bussystem Ausgabegräte Rechenwerk (ALU) Prozessor (CPU) Steuerwerk (Control Unit) Eingabe Verarbeitung Ausgabe Think a bit - 21

21 Komponenten zur Datenverarbeitung 49 Chipsatz Arbeitsspeicher Grafikkarte Monitor Northbrigde (MCH Memory Controller Hub) PCI-Express-Slot Front Side Bus Rechenwerk (ALU) Prozessor (CPU) Steuerwerk (Control Unit) Systembus TV Sound Maus Tastatur Drucker USB- Controller Southbrigde (ICH I/O Controller Hub) Sekundärspeicher (HD, SSD, DVD) PCI- Slots Netzwerk Controller I/O LAN Think a bit - 22

22 FSB Front Side Bus 53 A / 54 B Leistungsfähigster Bus in einem Computersystem Grafikkarte Arbeitsspeicher FSB verbindet über die Northbrigde: CPU RAM (Arbeitsspeicher) Grafikkarte via AGP oder PCIexpress Northbridge Alle anderen Komponenten werden über den Systembus mit dem Prozessor verbunden Prozessor CPU Think a bit - 23

23 Hardware

24 Motherboard, Mainboard, Hauptplatine 50 Externe Anschlüsse PCI 2 Kühlrippen PCI Express USB 4 Northbridge BIOS Batterie Prozessor Southbridge SATA 4 RAM 4 BIOS EIDE Netzteil Think a bit - 25

25 Externe Anschlüsse Motherboard Als Schnittstellen (Interfaces) bezeichnet man Steckverbindungen an der Rückseite des Gehäuses und auf dem Motherboard. An diese Verbindungen können verschiedene Geräte angeschlossen werden. PS/2 Tastatur Digital Optisch S/PDIF Out (elek. oder optische Stereosignale) Video Graphics Array VGA FireWire IEEE 1394 USB2 2 Registered Jack RJ45 Die Schnittstellen sind mit unterschiedlichen Buchsen ausgestattet, sodass Verwechslungen weitgehend ausgeschlossen werden können. Schnittstellen werden für das Erweitern eines Computersystems benötigt. Über Sie erflogt der Datenverkehr vom Computer zu den Peripheriegeräten. USB2-2 Universal Serial Bus HDMI High Definition Multimedia Interface DVI Digital Visual Interface esata external Serial Advanced Technology Attachment USB Think a bit - 26

26 Schnittstellen

27 Erweiterungskarten Steckplätze Eine Stärke von PCs ist, ihre Erweiterbarkeit. Auf dem Motherboard sind mehrere Erweiterungssteckplätze (auch Sockel, Slots) untergebracht, welche das Einstecken von Erweiterungskarten ermöglichen. Die wichtigsten Erweiterungskarten sind: Grafikkarten Schnittstellen Erweiterungskarte Controller für RAID-Systeme Schnittstellenkarten Netzwerkkarten Soundkarten Steckverbindung zum Motherboard Think a bit - 28

28 PCI / PCIexpress 54 Peripheral component interconnet bus Steckplatz (Slot) für Erweiterungskarten Netzwerkkarte (PCI) Soundkarte (PCI) Grafikkarte (PCIexpress) Think a bit - 29

29 USB (Universal Serial Bus) 56 Serieller Bus für Peripheriegeräte Aktuellste Version USB 3 Stecker nur zum Teil kompatibel zu USB 2 Übertragungsrate bis zu 500 Mbyte /s Stromversorgung wird im Kabel mitgeführt Think a bit - 30

30 IEEE 1394, FireWire, i.link 56 Serielle Schnittstelle zur Verbindung peripherer Geräte an einen Rechner oder zur Verbindung untereinander Allgemeine Bezeichnung: FireWire 400 und FireWire 800 Daisy Chain Topologie Think a bit - 31

31 Daisy Chain (In Reihe geschaltet) Als Daisy Chain (englisch, wörtlich Gänseblümchenkette ) bezeichnet man eine Anzahl von Hardwarekomponenten, die in Serie miteinander verbunden sind Think a bit - 32

32 Serielle Schnittstelle (RS232C) 55 Überträgt Daten Bit für Bit Geeignet für lange Übertragungswege bps = Bit pro Sekunde Geschwindigkeit der Schnittstelle Verwendung für Maus, Tastatur (PS/2 Systeme) Modem RS232C-Anschluss PS/2-Anschluss Tastatur Maus Think a bit - 33

33 Monitorschnittstellen 55 VGA (Video Graphics Array) Analoge Schnittstelle Computergrafik-Standard, der bestimmte Kombinationen von Bildauflösung und Farbanzahl (Farb-Bit-Tiefe) sowie Wiederholfrequenz definiert DVI (Digital Visual Interface) Digitale Schnittstelle HDMI (High Definition Multimedia Interface) Digitale Schnittstelle für die Übertragung von Multimedia Inhalten (Audio, Video) und Steuersignale in der U-Elektronik Bietet ausserdem auch ein zusammenhängendes Kopierschutz-Konzept (DRM, Digital Right Management) (Mini) Display Port Digitale Schnittstelle Vergleichbare Funktionen wie bei HDMI Think a bit - 34

34 Thunderbolt Version 1 & 2 Thunderbolt (engl. für «Donnerkeil») Für Computer, Monitore, Peripheriegeräten und Festplatten bidirektionale Kanäle mit je 10 GBit/s V2: 20 Gbit/s Thunderbolt verwendet aktive Kabel d.h. in den Steckern der Kabel befinden sich Prozessoren Rückwärtskompatibel mit Display-Port Think a bit - 35

35 Drahtlose Schnittstellen WLAN (Wireless Area Network) WLAN ist eine drahtlose Netzwerkschnittstelle. Mobile Geräte sind in der Regel drahtlos mit dem Netzwerk verbunden. Im Vergleich zu kabelgebundenen Netzwerken lassen sich drahtlos deutlich geringere Datenübertragungsraten zu. Bluetooth Mobile Kleingeräte lassen sich mit Bluetooth drahtlos über kurze Distanzen bis 100 m direkt miteinander verbinden. Übliche Anwendungen sind Verbindungen zwischen Smartphone und Notebook, Smartphone und Lautsprechern oder Headset. Diese Kurzdistanzvernetzung wird auch als PAN (Personal Area Network) bezeichnet Think a bit - 36

36 Der Prozessor Der Prozessor wird auch als CPU (Central Processing Unit) bezeichnet. Der Prozessor ist das «Gehirn» des Computers. Er steuert das gesamte System, übernimmt die eingegebenen Daten, verarbeitet und koordiniert sie. Programme erteilen dem Prozessor Anweisungen (Befehle), was mit den Daten geschehen soll. Prozessoren sind ein wichtiges Kriterium für die Leistungsfähigkeit eines PCs. Die Taktfrequenz bezeichnet die Geschwindigkeit, wie viele Operationen pro Sekunde ausgeführt werden können. Eine Operation ist z.b. zwei Zahlen zu addieren. Die Taktfrequenz wird in Herz (Hz) angegeben. Heutige Prozessoren arbeiten mit 3,6 GHz. Das entspricht Millionen oder 3,6 Milliarden Operationen in der Sekunde Think a bit - 37

37 Prozessor - Funktionseinheiten Auch Zentralprozessor, CPU (Central Processing Unit) Rechenwerk Erlaubt logische und arithmetische Grundoperationen Steuer- oder Leitwerk Analysiert Programmbefehle und führt diese aus First-, Second- und Third- Level Cache Ultraschneller Zwischenspeicher Speichert häufig und zuletzt gebrauchte Informationen, Prozessorentlastung Vermindert den Speicherzugriff (RAM) Erhöht die Verarbeitungsgeschwindigkeit von Programmen Think a bit - 38

38 Prozessor - Architekturen RISC (Reduced Instruction Set Computer) und Reduzierter Befehlssatz CISC (Complex Instruktion Set Computer) Komplexer Befehlssatz Leistungsstarke mächtige Befehle für komplexe Operationen Heutige Prozessoren vereinen von beiden Ansätzen etwas Dual Core mit 2 Kernen, Quad Core mit 4 Kernen Parallele Verarbeitung von Befehlen (Erhöhte Verarbeitung) Energieeinsparung im Vergleich zu Einzelprozessoren Think a bit - 39

39 Prozessor - Leistungsfähigkeit Massstab für die Leistungsfähigkeit ist die Anzahl Bit Datentransfer zwischen Prozessor und Arbeitsspeicher Aktuell sind dies 64 Bit Wobei die volle Leistung nur bei Applikationen mit 64 Bit Verarbeitung erreicht wird Taktfrequenz Operationen pro Zeiteinheit (Takt) Wird in GHz angegeben Geschwindigkeit Angabe in MIPS MIPS = millionen Instruktionen pro Sekunde Think a bit - 40

40 Der interne Speicher RAM (Arbeitsspeicher, Hauptspeicher) RAM ist die Abkürzung für «Random Access Memory» - Speicher mit wahlfreiem Zugriff. Besser ist vielleicht der Ausdruck «Schreib- und Lesespeicher». Arbeitsspeicher haben eine extrem hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit. Im RAM werden alle Informationen gespeichert, die vom System gerade benötigt werden. Das heisst alle Programme (auch das Betriebssystem) werden beim Starten in den Arbeitsspeicher geladen. Je mehr RAM, desto höher die Verarbeitungsgeschwindigkeit, da mehr Informationen im RAM verarbeitet werden können. Der Arbeitsspeicher ist flüchtig, das heisst, nach dem Ausschalten des Computers, sind alle Informationen im Arbeitsspeicher gelöscht. Ein Office-PC sollte mit mindestens 4 GByte Arbeitsspeicher ausgerüstet sein. Arbeitsspeicher Think a bit - 41

41 Arbeitsspeicher Synonyme: Hauptspeicher, RAM (Random Access Memory), Primärspeicher Alle Programme werden in den Arbeitsspeicher geladen Prozessor holt die Daten für die Verarbeitung direkt aus dem Arbeitsspeicher Arbeitsspeicher ist flüchtig Daten werden beim Speichern aus dem Arbeitsspeicher auf die Festplatte geschrieben Ist eine Leistungskomponente eines Computers Je mehr Arbeitsspeicher desto besser 32 Bit Betriebssysteme können maximal 4 Gbyte Arbeitsspeicher adressieren Das Betriebssystem kann bei zu wenig vorhandenem RAM, momentan nicht benötigte Daten auf die Festplatte auslagern Die Auslagerung wird als Virtueller Arbeitsspeicher bezeichnet Verlangsamt das System Think a bit - 42

42 Speicherbausteine Speichertechnologie SDRAM Standard heute DDR3 SDRAM Double Data Rate 3 Synchronous Dynamic Random Access Memory Bauform SIMM (Single Inline Memory Module) DIMM (Dual Inline Memory Module) Speziell für Server SIMM DIMM mit Fehlerkorrektur (ECC) Error Correction Code Chip Think a bit - 43

43 Speichergrössen von RAM-Modulen 1024 MB 2048 MB 4096 MB 1 Giga 1 1 Byte Bit Bit Bit Bit 1 Kilobyte Mega byte byte Bit Bit Bit Bit Bit Kleinste Informationseinheit 8 Bits 1024 Bytes 1024 Kilobytes 1024 Megabytes Think a bit - 44

44 DMA (Direct Memory Access) Erlaubt angeschlossener Hardware direkt auf den Arbeitsspeicher zuzugreifen Der Umweg über die CPU entfällt Schnellere Datenübertragung Entlastung der CPU Think a bit - 45

45 Der interne Speicher ROM (Read Only Memory) Woher weiss der Computer, welche Festplatte eingebaut ist oder wie viel Arbeitsspeicher vorhanden ist? Wie merkt sich der PC das Datum und die Urzeit? Ein Festwertspeicher (ROM), welcher auf dem Motherboard enthält diese Informationen. Das ROM ist fest auf dem Motherboard verlötet. Fest, auf einem Chip eingebaute Software, nennt man Firmware. Im ROM ist das BIOS (Basic Input Output System). Es enthält eine Routine, welche für den Start des Computers verantwortlich ist. Wie der Name schon sagt Read Only Memory kann dieser Speicher nur gelesen werden. Damit veränderliche Werte, wie Festplattengrösse, Datum und Uhrzeit im ROM gespeichert werden können, verfügt dieser über einen CMOS-Speicher. Dieser ist wiederrum flüchtig und wird mit einer Batterie ständig mit Strom versorgt. BIOS Im Bild links ist das BIOS mit den Einstellungen der Bootreihenfolge (First Boot Device) zu sehen. ROM-Chip In diesem Chip befindet sich das BIOS Think a bit - 46

46 BIOS (Basic Input Output System) 54 Sammlung von Programmen Werden beim Start des Computers als erstes ausgeführt Video Enthält vier Hauptfunktionen POST (Power On Self Test) Prozessor-, Grafikkarten-, Laufwerks-, Tastatur-, Maustests und andere Geräte Setup Menügeführtes Programm für grundlegende Systemeinstellungen Urlader Routine, die die Laufwerke nach einem gültigen Bootsektor durchsucht BIOS Dies sind die eigentlichen Treiber, die bereits während dem Systemstart geladen sind Treiber werden benötigt um Hardwarekomponenten ansprechen zu können Think a bit - 47

47 Unified Extensible Firmware Interface (UEFI) Vereinheitlichte erweiterbare Firmware Schnittstelle Firmware (engl. Firm = fest) ist eine Software die fest in eine Hardware eingebettet ist Wird das traditionelle BIOS ersetzen Gründe dafür sind BIOS entspricht nicht mehr den zeitgemässen Anforderungen wie Bedienoberfläche, Einstellungsmöglichkeiten Grösse der Bootfestplatte < 2 TB Lange Bootzeiten Think a bit - 48

48 BIOS - UEFI BIOS UEFI Think a bit - 49

49 Massenspeicher

50 Festplatte oder Harddisk, HD Bis zu 2-6 TB Volumen Magnetischer Datenträger empfindlich gegen physische Beschädigung Rotierender Datenträger Schnittstellen IDE (Integreated Drive Electronic) EIDE (Enhanced IDE) SCSI (Small Computer System Interface) Serial-ATA (SATA) Externe Schnittstellen USB, FireWire, esata, Thunderbolt Serial Advanced Technology Attachment Think a bit - 51

51 Magnetische Speicher Festplatte, Harddisk Die Festplatte ist der wichtigste externe Datenspeicher und in fast allen Computern enthalten. Auch wenn sie intern im Computer verbaut ist, wird sie als externer Datenträger bezeichnet. Sie ermöglicht eine grosse Datenmenge zu speichern. Festplatten drehen sich ständig und erreichen ca bis Umdrehungen pro Minute. Je höher die Umdrehungszahl, desto besser. Auf jeder Plattenseite hat es einen Schreib- / Lesekopf, der die Platte jedoch nicht berührt. Bei Erschütterungen kann dieser die Platte berühren. Dies beschädigt den Datenträger unreparierbar. Heutige Festplatten haben ein Volumen von bis zu 6 Terabytes. «Richtige» externe Festplatten werden heute meist über die USB-Schnittstelle verbunden Festplatte geschlossen Drehender Plattenstapel Externe Festplatte Schreib- / Lesekopf USB-Anschluss Festplatte geöffnet Think a bit - 52

52 Begriffe Harddisk Formatieren Löscht alles auf dem Datenträger Für ein bestimmtes Dateisystem einrichten Spuren, Sektoren und Cluster werden erstellt Ein Cluster ist die kleinste Speichereinheit die ein Dateisystem lesen kann Dateisysteme FAT32 (File Allocation Table) NTFS (New Technology File System) Partitionieren Festplatte unterteilen Mehrere Betriebssysteme Defragmentieren Festplatte aufräumen Think a bit - 53

53 Dateisystem (Filesystem) 40 FAT32 NTFS Dateizuordnungstabelle Master Dateitabelle Maximale Grösse: 4 GB Unterstützung von grossen Festplatten 8.3 Benennungsform Länge Dateiname maximal 8 Zeichen 3 Zeichen für den Dateityp Je grösser die Festplatte desto langsamer die Dateiverarbeitung Automatische datenträgerbezogene Wiederherstellung von Fehlern Festlegen von Berechtigungen Verschlüsselung Think a bit - 54

54 Magnetband (DAT - Digital Audio Tape) Kein direkter Speicherzugriff Zugriff auf die Daten erfolgt sequentiell Schreib- Lesegerät heisst Streamer Ideales Speichermedium für die Sicherung (Backup) Tape Library für Grossfirmen Speicherkapazität bis zu ca. 80 GByte Think a bit - 55

55 Optische Datenträger Optische Datenträger werden mit einem Laserstrahl gelesen, bzw. beschrieben. Dazu wird ein Brenner für den jeweiligen Datenträger benötigt. Laserstrahl Typen ROM R (Recordable) RW (ReWritable) ROM steht für Read Only Memory und kann nur gelesen werden. Recordable-Disks können einmal beschrieben werden. ReWritabel-Disks können mehrfach beschrieben werden. Pit 1,6μm 0,74μm 0,32μm µm = Mikrometer (millionstel Meter) CD (Compact Disc) Erste Generationen der Optischen Datenträger. Speichergrösse: 700 MB Einsatzgebiet sind Musikverkauf, Datenarchivierung DVD (Digital Versatile Disk) Weiterentwicklung der CD, der über 4,7 bis 17 GB Speicherkapazitäten verfügt. Einsatzgebiet sind Filmverkauf, Datenarchivierung BD (Blu-Ray-Disk) Nachfolger der DVD. Bietet Speicherplatz bis 128 GB. Einsatzgebiet sind Filmverkauf, Datenarchivierung Think a bit - 56

56 Flash-Speicher oder elektronische Speicher USB-Sticks Der wohl bekannteste Flash-Speicher, wird auch Memory-Stick genannt. Speicherkarten Auch Speicherkarten in Fotokameras, Smartphones sind Flash-Speicher USB-Stick Solid State Drives (SSD) SD (Secure Card) Lösen in Zukunft die magnetischen Festplatten ab. Sind extrem schnell aber momentan noch sehr teuer Energieeffizient Robust gegen physische Beschädigungen da keine beweglichen Teile Offene SSD Think a bit - 57

57 Eingabegeräte

58 Eingabegeräte: Scanner Optisches Lesegerät zum Einlesen von Bildern, Grafiken und Text. Ein Scan ist immer ein Bild, auch wenn eine Textseite eingescannt wird. Zur Texterkennung wird ein OCR Programm (Optical Character Recognition) benötigt. Damit lassen sich eingescannte Texte in Textverarbeitungsprogrammen weiterverarbeiten. Barcode OCR Programm Barcode Scanner QR-Code Quick Response Flachbett Scanner Think a bit - 59

59 Ausgabegeräte

60 Ausgabegeräte: Bildschirm oder Monitor CRT - Cathody Ray Tube Arbeiten mit Elektronenstrahlröhren CRT Grosse Bautiefe LCD Liquid Crystal Display auch TFT (Thin Film Transistor) Display oder FlatScreen (Flachbildschirm) Flache Bauweise Bildschirmgrösse wird in der Bildschirm-diagonalen mit Zoll angegeben Diagonale = Grösse in Zoll (2.54 cm) Gebräuchliche Grössen liegen zwischen 17 bis 23 Zoll bei CRT 20 bis 30 Zoll bei LCD LCD TFT Flatscreen Flachbildschirm Grösse Touchscreen = Eingabe & Ausgabe Think a bit - 61

61 Ausgabegeräte: Bildschirm oder Monitor Farbmodell Monitore mischen alle Farben aus Rot, Grün und Blau. Ein Bildschirm kann so über 16 Millionen Farben darstellen. Bildschirme arbeiten mit dem Farbmodell RGB. Werden alle drei Farben zu gleichen Teilen gemischt, entsteht die Farbe Weiss. Auflösung Unter Auflösung versteht man die horizontalen und vertikalen Bildpunkte, die für ein vollständiges Bild zur Verfügung stehen. Die Auflösung wird definiert als die pro Zeile gleichzeitig darstellbare Anzahl von Bildpunkten, multipliziert mit der Anzahl von Zeilen des Bildschirms. Leuchtkraft Für eine hohe Brillanz und kräftig leuchtende Farben bedarf es eine hohen Leuchtkraft. Diese wird bei Flachbildschirmen in Candela gemessen. Eine Candela entspricht der Leuchtkraft eine Kerze auf einen Quadratmeter. Für ein gutes Bild benötigt man mindestens 200 Candela. Auch hier gilt: Je höher desto besser. Kontrast Der Kontrast beschreibt das Leuchtverhältnis von schwarzen und weissen Pixeln. Der Wert sollte mindestens 350 zu 1 betragen. Spitzenmodelle schaffen gar zu Think a bit - 62

62 Grafikkarte / Onboard Grafikchip Schnittstelle zum Monitor Monitor und Grafikkarte müssen techn. aufeinander abgestimmt sein Besitzen eigenen RAM (bis 8 GB möglich) Entlastet den Arbeitsspeicher Je höher desto besser. Vor allem bei Spielen, Bildbearbeitung usw. Shared Memory Für Grafikkarten ohne VRAM Reservierter Teil des Arbeitsspeichers für die Bildaufbereitung Nur geeignet für Büroanwendungen Think a bit - 63

63 Grafikkarte Ein Bildschirm erhält seine Signale über das Kabel, welches ihn mit der Bildschirmschnittstelle verbindet. Die Grafikkarte sorgt also dafür, dass überhaupt etwas auf dem Bildschirm zu sehen ist. Die Grafikkarte ist massgeblich für die Qualität der Bildschirmausgabe verantwortlich. Sie besitzt einen eigenen Arbeitsspeicher. Bei vielen PCs, vor allem transportablen Geräten, ist die Grafikkarte nur noch als Chip, auf dem Motherboard integriert. Sie werden On-Board- Grafikkarten genannt. Ein Grafikprozessor (englisch graphics processing unit GPU) ist ein auf die Berechnung von Grafiken spezialisierter und optimierter Prozessor. Bildschirmschnittstellen GPU Think a bit - 64

64 Ausgabegeräte: Drucker Laserdrucker Arbeiten ähnlich wie Fotokopierer. Es wird immer eine ganze Seite in einem Arbeitsgang gedruckt. Dafür benötigen Sie relativ viel Arbeitsspeicher. Sie drucken auch auf Normalpapier in einer hohen Qualität, was sie für die Korrespondenz auszeichnet. Tintenstrahldrucker Drucken Daten punktweise, wodurch sie einen geringeren Arbeitsspeicher brauchen. Sie spritzen die Farbe direkt auf das Papier. Die Farben werden aus Cyan, Magenta und Yellow und Schwarz gemischt, wodurch Millionen verschiedener Farb-nuancen möglich sind. Für eine hohe Qualität des Ausdrucks, wird spezielles, teureres Papier benötigt. Für Fotodrucke, sind sie anderen Druckern vorzuziehen. Plotter Für die Ausgabe von Zeichnungen bei CAD (Computer Aided Design). Werden in der Maschinenindustrie oder von Architekten eingesetzt. Eine andere Art der Plotter funktionieren wie Tintenstrahldrucker und werden im Poster- und Plakatdruck eingesetzt. 3-D-Drucker Drucken dreidimensionale Werkstücke. Der Aufbau erfolgt computergesteuert aus einem oder mehreren flüssigen oder festen Werkstoffen. Beim Aufbau finden physikalische oder chemische Härtungsoder Schmelzprozesse statt. Typische Werkstoffe sind Kunstharz, Keramiken und Metalle Think a bit - 65

65 Ausgabegeräte: Drucker Farbmodell Drucker mischen alle Farben aus Cyan, Magenta und Yellow. Dazu kommt noch die Farbe Schwarz, die auch als Key-Farbe bezeichnet wird. Aus den Anfangsbuchstaben ergibt sich der Name des Farbmodells: CMYK (ausgesprochen: Smük). Werden alle Farben zu gleichen Anteilen übereinander gedruckt, ergibt sich daraus die Farbe Schwarz. Allerdings ist diese Schwarz, kein richtiges Schwarz. Deswegen findet sich in allen Farbdruckern, eine schwarze Farbe zusätzlich. Auflösung Tintenstrahldrucker drucken ihre Bilder Punktweise. Es ist das Ziel, so viele Punkte wie möglich auf einer Fläche von 2,54 2,54 cm unter-zubringen. Die Anzahl Punkte die auf dieser Fläche untergebracht werden kann, nennt man Auflösung. Je mehr Punkte desto besser (schärfer) ist die Auflösung des Bildes. Gängige Auflösungen sind 300 dpi, 600 dpi, 1440 dpi oder mehr. «dpi» steht für Dots per Inch. Ein Inch = 2,54 cm. Treiber Ein Druckauftrag wird von einer Anwendung an das Betriebssystem weitergegeben. Damit das Betriebssystem weiss, welche Drucker angeschlossen sind, muss eine Software installiert werden. Diese Software ermöglicht es, dass das Betriebssystem mit dem Drucker kommunizieren kann. Diese Software wird als Treiber bezeichnet. Ist der Treiber installiert, kann in der Systemsteuerung Geräte und Drucker der Drucker, als Standard-Drucker definiert werden. Das Betriebssystem ist für den Druck der Dokumente verantwortlich und nicht das Anwendungsprogramm. Windows verwaltet via Druckmanager die Druckaufträge in einer Warteschlange (engl. Spooler) und arbeitet sie stapelweise (Batch- Verarbeitung) ab. Für den Druck von Text verwendet das Betriebssystem Fonts (digitale Schrifttypensätze). Verwenden Sie nach Möglichkeit die skalierbaren TrueType- oder OpenType-Fonts wie Calibri, Cambria oder Arial. Beim Austausch von Dokumenten, sollten vorzugsweise die auf einem Windows-System installierten, Standard-Fonts verwendet werden Think a bit - 66

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