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Transkript

1 Das EVA-Prinzip Verarbeitung Prinzipien der Datenverarbeitung Der eigentliche Computer besteht im Wesentlichen aus den folgenden Komponenten, die zur Verarbeitung und Speicherung der Daten dienen: Motherboard Prozessor Arbeitsspeicher (RAM) Festplatte Chipsatz periphere Anschlüsse Netzteil Motherboard Das Motherboard, auch Mainboard oder Hauptplatine genannt, bildet die Zentrale einer Computeranlage. Sämtliche Peripheriegeräte und interne Komponenten des Computers sind mit dem Motherboard in irgendeiner Weise verbunden. Es enthält Anschlussmöglichkeiten (Schnittstellen) für Tastatur, Maus, USB-Geräte, Lautsprecher, Netzwerkkabel, Monitor usw. Erweiterungskarten können in freie Steckplätze eingebaut werden. Auf dem Motherboard ist das Bussystem integriert. Dieses ist ein Leitungssystem, das die Bestandteile der Zentraleinheit miteinander verbindet.

2 Prozessor Der Prozessor, auch CPU genannt (CPU = Central Processing Unit = ZVE = Zentrale Verarbeitungseinheit), ist das zentrale Rechenwerk des Computers. Er ist sozusagen das Gehirn. Er ist in einem flachen Chip mit quadratischem Umriss und nur wenigen Zentimetern Kantenlänge untergebracht. Die meisten Prozessoren werden von den Firmen Intel und AMD hergestellt. Die CPU besteht aus einem Rechenwerk und einem Steuerwerk. Das Steuerwerk steuert die am Computer angeschlossenen Geräte und den Datenaustausch zwischen den Geräten. Das Rechenwerk führt alle mathematischen und logischen Operationen durch. Die Leistung (Geschwindigkeit) einer CPU wird Taktfrequenz genannt. Die Taktfrequenz gibt die Anzahl der Arbeitsschritte pro Sekunde an. Die Einheit dafür ist Hertz. Moderne Prozessoren können mehrere Milliarden Arbeitsschritte pro Sekunde erledigen. Die Taktfrequenz wird daher in Gigahertz (GHz) angegeben (Giga = Milliarde). Die Arbeitsleistung von Prozessoren hat in den vergangenen Jahren gigantisch zugenommen. In modernen Chips sind mehrere Prozessoren (Hauptprozessoren) untergebracht. Sie werden als Dual-Core- (Zweikern-) oder Quad-Core- (Vierkern-)Chips bezeichnet. Die neuesten CPUs besitzen Sechskern-Chips. Speicher Speicher besitzt innerhalb des EVA-Prinzips eine Sonderstellung. Er gehört zu keiner der drei Einheiten. Festplatte Auf Englisch heißt die Festplatte hard disk drive (HDD). Auf der Festplatte sind alle Daten und Programme (Software) gespeichert. Die Festplatte besteht aus einem stabilen Metallgehäuse, in dem rotierende Magnetscheiben untergebracht sind. Mit einem Schreib- Lese-Kopf werden die Daten gespeichert (geschrieben) bzw. gelesen. Die Umdrehungsgeschwindigkeit der Magnetscheiben ist ein Maß für die Geschwindigkeit, mit der die Daten gelesen oder geschrieben werden. Die Umdrehungsgeschwindigkeit normaler Festplatten liegt bei 7200 Umdrehungen pro Minute. Die Abbildung zeigt eine geöffnete Festplatte, auf der du den Schreib-Lese-Kopf und die oberste Magnetscheibe sehen kannst, sowie eine geschlossene Festplatte, wie sie im Computer eingebaut ist.

3 Festplatten werden mit dem Motherboard über ein Kabel verbunden. Computer können mehrere Festplatten enthalten. Moderne Festplatten haben einen Speicherplatz von bis zu mehreren Terrabyte (Terra = Billion = 1000 x 1 Milliarde). Die Daten auf einer Festplatte können gelöscht und durch andere Daten ersetzt werden. Wenn der Computer ausgeschaltet wird, bleiben die Daten auf der Festplatte erhalten. Sie stellt das Langzeitgedächtnis des Computers dar. Arbeitsspeicher Aus dem Arbeitsspeicher, auch RAM (englisch: random access memory) genannt, werden die Daten und Programme abgerufen, mit denen du arbeiten willst. Der Computer kann nur mit Daten und Programmen arbeiten, die sich im RAM befinden. Wenn du ein Programm startest (z. B. Word) und damit eine Datei (Textdokument) öffnest, werden Datei und Programm in den Arbeitsspeicher kopiert bzw. geladen. Der Arbeitsspeicher besteht aus mehreren Computerchips, die sich auf sogenannten RAM-Bausteinen oder Speicherriegeln befinden. RAM-Bausteine werden in spezielle Steckplätze gesteckt, die sich auf dem Motherboard befinden. Es gibt sie in verschiedenen Größen und Bauarten. Du kannst nur eine bestimmte Sorte RAM in deinem Computer verwenden. Wenn der Computer ausgeschaltet wird, gehen die Daten im Arbeitsspeicher verloren. Dateien (z. B. Textdokumente) müssen also permanent gespeichert werden. Speicherung bedeutet, dass die Daten vom Arbeitsspeicher auf die Festplatte kopiert bzw. geschrieben werden. Der Arbeitsspeicher ist das Kurzzeitgedächtnis des Computers. Netzteil Ohne Netzteil funktioniert am Computer gar nichts. Das Netzteil versorgt sämtliche Komponenten des Computers mit Strom. Es wird vor allem deshalb verwendet, weil die Komponenten andere Spannungen und Ströme benötigen, als aus der Steckdose kommen, sonst würde ein einfaches Kabel zur Stromversorgung ausreichen.

4 Wechselmedien und externe Speicher Neben der Festplatte gibt es zahlreiche weitere Möglichkeiten Daten zu speichern. Die entsprechenden Geräte und Medien werden Wechseldatenträger bzw. Wechselmedien genannt. Dies sind zum Beispiel: DVD-Laufwerk und DVDs bzw. CDs Blu-Ray-Laufwerk und Blu-Ray-Discs Kartenlesegerät und Speicherkarten USB-Sticks externe Festplatten DVD-Laufwerk und DVDs bzw. CDs Das DVD-Laufwerk ist in der Regel leicht zugänglich in der Frontseite des Computergehäuses untergebracht. Mit ihm können sowohl CDs als auch DVDs gelesen/ geschrieben werden. DVDs (= Digital Versatile Discs) und CDs (Compact Discs) kennst du sicher vom DVD-/CD- Player bei dir zu Hause. DVDs/CDs sind optische Speichermedien, auf denen neben Musik und Filmen alle Arten von Daten gespeichert werden können: Bilder, Programme, Dateien usw. Mit einem Laserstrahl werden eingebrannte Vertiefungen auf der Oberfläche abgetastet, die die Werte 0 und 1 (Bits) darstellen. Discs, die nur gelesen werden können, werden ROM genannt (= read only memory; CD-ROM, DVD-ROM). Beschreibbare Discs werden R oder RW genannt (R = recordable = 1 x beschreibbar; RW = rewritable = mehrfach beschreibbar). Moderne Laufwerke können Daten sowohl lesen als auch schreiben. Das Schreiben von Daten auf die Discs wird Brennen genannt. DVDs und CDs unterscheiden sich durch ihre Speicherkapazität. Normale CDs speichern ca. 720 Megabyte (MB) an Daten, DVDs ca. 4,7 Gigabyte (= 4700 Megabyte). Double-Layer-Discs können das Doppelte speichern. Blu-Ray-Laufwerk und Blu-Ray-Discs Blu-Ray-Discs sind eine Weiterentwicklung von DVDs. Blue-Ray-Laufwerke sehen genauso aus wie DVD/CD-Laufwerke und können alle drei Arten von Discs (CD, DVD, Blu-Ray) lesen und schreiben. Die Speicherkapazität einer normalen Blu-Ray-Disc liegt bei 27 Gigabyte (GB).

5 Kartenlesegerät und Speicherkarten Mit dem Kartenlesegerät kannst du verschiedene Speicherkarten lesen. Kartenlesegeräte sind entweder in die Frontseite des Computers eingebaut (intern) oder sie sind als externe Geräte meist mit einem USB-Kabel oder nur mit einem USB-Stecker mit dem Computer verbunden. Speicherkarten (Flash Cards, Memory Cards) können auf kleinstem Raum Daten aller Art (Musik, Filme, Bilder, Programme, Dokumente usw.) speichern. Sie finden vor allem in Digitalkameras, MP3-Playern, Handys oder Spielekonsolen Verwendung. Sie haben meist eine rechteckige flache Form und sind nur wenige Zentimeter groß. Die MicroSD-Karte ist gerade einmal so groß wie ein Fingernagel (11 mm breit, 15 mm lang und 1 mm dick) und kann mehrere Gigabyte an Daten speichern. Es gibt Dutzende verschiedener Speicherkarten. Hier die am meisten verwendeten Varianten: Compact Flash Card (CF) Secure Digital Memory Card (SD) Micro Secure Digital Memory Card (microsd) Memory Stick

6 Externe Festplatten Externe Festplatten sind die gleichen Festplatten, die im Computer eingebaut sind. Sie befinden sich jedoch in einem stabilen Gehäuse und werden mit einem Kabel (USB oder esata) mit dem Computer verbunden. Sie werden mit einem Netzteil, wie du es von Handys kennst, mit Strom versorgt. USB-Stick Ein USB-Stick, auch USB-Flash genannt, ist ein kleiner, meist stabförmiger Speicher mit einem USB-Stecker, der einfach in die USB- Buchse des Computers gesteckt wird. Die kleinsten USB-Sticks sind nur wenige Millimeter groß. Sie können bis zu 128 GB an Daten speichern. Periphere Anschlüsse Die peripheren Anschlüsse sind die Buchsen, in die du die Verbindungskabel der Peripheriegeräte steckst. Die untenstehende Tabelle zeigt die gängigsten Anschlüsse. Anschluss PS/2 USB Netzwerkbuchse FireWire esata VGA DVI Mini-Audio Verwendung Zum Anschließen von Mäusen und Tastaturen. Wird nicht mehr so häufig benutzt und von USB ersetzt. Universal Serial Bus. An diesem Anschluss werden die meisten peripheren Geräte angeschlossen, auch Mäuse und Tastaturen. Anschluss an ein Netzwerk (anderer Computer oder Router). Wird auch Ethernetanschluss oder RJ45 genannt. Zum Anschließen von digitalen Kameras oder externen Festplatten. Sorgt für schnelle Datenübertragung. External Serial ATA. Für externe Festplatten. Für Monitore. Für digitale LCD-Bildschirme. Für Mikrofone und Lautsprecher. Wenn du die Geräte an den Computer anschließen willst, besteht kaum eine Verwechslungsgefahr. Die Stecker passen nur in die dafür bestimmten Anschlüsse oder haben die gleichen Farben wie die Anschlüsse.

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8 Steckplätze für Erweiterungskarten In diese Steckplätze können sogenannte Erweiterungskarten eingesteckt werden. Die Erweiterungskarten besitzen weitere Anschlüsse, an denen Peripheriegeräte angeschlossen werden können. Die Anschlüsse sind an der Rückseite des Computergehäuses. Einzelne Anschlüsse gibt es mehrfach am Computer wie z. B. USB, da viele Geräte mit solchen Anschlüssen funktionieren. Die wichtigsten Steckkarten sind: Grafikkarte Soundkarte Netzwerkkarte TV-Karte. Grafikkarte Über die Grafikkarte verbindest du den Monitor mit dem Computer. Sie sorgt dafür, dass die Daten der Zentraleinheit auf dem Monitor als Bild gezeigt werden können. Moderne Grafikkarten haben mehrere Anschlüsse, sodass du mehrere Geräte anschließen kannst (zum Beispiel einen zweiten Monitor, ein Fernsehgerät oder einen Beamer). In manchen Computern ist die Grafikkarte fest mit dem Motherboard verlötet, sodass man keine Erweiterungskarte braucht. Soundkarte An die Soundkarte schließt du alle akustischen Ein- und Ausgabegeräte an: Mikrofon Lautsprecher Kopfhörer Die Soundkarte verwandelt Schallwellen in digitale Signale (Mikrofon) und umgekehrt (Lautsprecher, Kopfhörer). In manchen Computern ist die Soundkarte fest mit dem Motherboard verlötet, sodass man keine Erweiterungskarte braucht.

9 TV-Karte An eine TV-Karte steckst du ein Antennenkabel oder eine Zimmerantenne, um mit dem Computer fernzusehen. Mit den entsprechenden Programmen (Software) ist es dann möglich, Fernsehprogramme wie mit einem Videorekorder aufzuzeichnen. Einzelne Fernsehsendungen können auch über das Internet angesehen werden, dann brauchst du keine TV-Karte. Netzwerkkarte Wenn du zwei oder mehrere Computer miteinander verbinden oder ins Internet gehen willst, benutzt du eine Netzwerkkarte. Zwei Computer werden entweder direkt mit einem Kabel verbunden oder mit einem Router, an dem mehrere Netzwerkgeräte angeschlossen werden können. Der Router kann mit einem Telefonkabel mit dem Internet verbunden werden. Solche Computernetzwerke innerhalb eines privaten Haushaltes oder in einer Firma werden LAN genannt (englisch = Local Area Network). Computer können auch über Funk miteinander verbunden werden. Dazu benötigst du statt einer Netzwerkkarte einen WLAN-Adapter (WLAN- Antenne), der in einen USB-Anschluss gesteckt wird. So ein WLAN-Adapter (= WLAN- Antenne) sieht aus wie ein USB-Stick. In tragbaren Computern ist eine solche WLAN- Antenne (englisch = Wireless Local Area Network) gewöhnlich eingebaut.