Hegau-Bodensee-Seminar 2002/2003. PC-Intern. Leitung: Herr Ningelgen. AG-Bericht. Heinrich-Suso-Gymnasium Konstanz

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1 Hegau-Bodensee-Seminar 2002/2003 PC-Intern Leitung: Herr Ningelgen AG-Bericht Heinrich-Suso-Gymnasium Konstanz

2 Die Arbeitsgemeinschaft PC-Intern, die Herr Ningelgen leitete und auch im Schuljahr 2003/2004 erneut leiten wird, beschäftigt sich, wie der Name schon sagt, mit Computern. Diese doch recht allgemeine Definition möchte ich nun mit dem folgenden Bericht etwas präzisieren und dadurch gleichzeitig einen Einblick in unsere Arbeit des vergangenen Schuljahres geben. Zunächst einmal sollte vielleicht erwähnt sein, dass das Themengebiet Computer mittlerweile zu einem riesigen Komplex unzähliger einzelner Themengebiete angewachsen ist und es daher, zumindest für eine Arbeitsgemeinschaft wie unsere Arbeitsgruppe PC-Intern, unmöglich war, alle Abteilungen zu behandeln. Wir beschränkten uns demzufolge auf die wichtigsten Gebiete, die grundlegend für eine intensive Arbeit mit Computern sind. Inhaltsverzeichnis Abschnitt Thema Seite 1 Grundlagen 2 2 Tuning 3 3 BIOS 4 4 Treiber 5 5 Hardware-Konfiguration 5 6 Grafikkarten 6 7 Windows 7 8 Besondere Projekte 7 1. Die Grundlagen Zu den Grundlagen gehört sicherlich zuerst, den Grundaufbau eines PCs zu verstehen, die einzelnen Komponenten richtig zu erkennen und ihre Funktion innerhalb des PCs zu begreifen, zu wissen, wie die Daten im Computer transportiert werden, wo Schwachstellen im Datenfluss liegen und wie die einzelnen Komponenten miteinander kommunizieren können. Um die Funktionsweise eines PCs zu veranschaulichen, vergleicht man ihn am Besten mit einem Verkehrssystem, das sowohl Autobahnen, Bundes- und Landstraßen als auch Feldwege aufweist. Insgesamt gibt es 4 Spuren, im Computer Datenwege, auf denen die einzelnen Informationen übertragen werden können. 2

3 Am schnellsten werden die Daten vom Prozessor zum Level1-Cache, der direkt im Prozessor integriert ist, übertragen; die Datenautobahn ist hier noch 4-spurig und erlaubt so eine größtmögliche Geschwindigkeit. Vom Level1-Cache zum Level2-Cache, der bei modernen Prozessoren ebenfalls direkt auf dem Hauptbaustein integriert ist, ist die Datenautobahn nur noch 3-spurig, was zur Folge hat, dass auch die Geschwindigkeit, mit der Daten ausgetauscht werden können, bereits abnimmt. Die nächste Station, auf die zugegriffen werden kann, ist der Arbeitsspeicher, auch RAM (Read And Memory) genannt. Zu ihm ist die Straße nur noch 2-spurig, was sich wiederum negativ auf die Geschwindigkeit auswirkt. Der schlimmste Fall tritt ein, wenn der PC auf die Festplatte, das langsamste Speicherelement der Speicherkette, zurückgreifen muss, denn zu ihr existiert nur eine einspurige Datenstraße, die lediglich sehr geringe Geschwindigkeiten erlaubt. Deshalb dauern zum Beispiel auch erstmalige Ladevorgänge einer bestimmten Anwendung sehr lange. 2. PC-Tuning Noch nicht einmal vor 5 Jahren bedeutete PC-Tuning ausschließlich, die MHz-Leistung eines Prozessors zu steigern. Das war, vom damaligen Zeitpunkt aus gesehen, auch durchaus verständlich, denn die Rechner waren schlicht zu langsam und für heute Anwendungen wie zum Beispiel Video-Komprimierung nicht zu gebrauchen. Anders heute: Stand früher einst der Prozessor im Mittelpunkt des Tunings, so sind es heute 3

4 vermehrt Grafikkarten und Mainboards, um den gesamten Datendurchsatz zu beschleunigen, denn letztendlich bestimmt ja er, wie schnell ein PC wirklich arbeitet und nicht etwa die MHz-Leistung des Prozessors, an der als einziges Kriterium oftmals noch verschiedene PCs miteinander verglichen werden. Natürlich haben wir uns im Seminar auch mit Übertaktungen von Prozessoren beschäftigt, viel wichtiger aber war uns, die Gesamtleistung des System, sprich die Datendurchsatzrate, zu erhöhen. Dazu haben wir Mainboards ausgetauscht, im BIOS Einstellung geändert, den Systemstart beschleunigt, Windows und die gesamte Software bearbeitet und nicht zuletzt auch noch Feintuningmaßnahmen, zum Beispiel auch im BIOS oder an verschiedenen Laufwerken, durchgeführt. Aber natürlich konnten auch wir unsere Finger nicht vom Übertakten lassen 3. BIOS BIOS bedeutet Basic Input Output System. Bei jedem Start des Computers wird es zuerst geladen und regelt die grundlegende Einstellung, die für einen reibungslosen Betrieb des PCs notwendig sind. So verwaltet es alle Laufwerke, die an den verschiedenen IDE-Ports angeschlossen sind, regelt die Einstellungen der Speicherelemente, bietet Sicherheitsoptionen zum Schutz des PCs vor unbefugtem Zugriff und stellt nicht zuletzt auch Datum und Uhrzeit ein. 4

5 Erschreckend ist, dass in ca. 80% aller in Deutschland laufenden PCs das BIOS nicht richtig konfiguriert ist, was teilweise Geschwindigkeitsund Leistungseinbußen von bis zu 50% zur Folge haben kann. Dabei liegt genau im BIOS der Schlüssel zum PC-Tuning, denn dort lässt sich neben anderen wichtigen Einstellung wie zum Beispiel Speicher- Timingoptionen auch die Geschwindigkeit des Prozessors verändern. 4. Treiber Ein weiterer Schritt zu einem stabilen und leistungsfähigen PC, der ein Ziel unserer Seminararbeit war, ist eine gute und vor allem aktuelle Treiberkonfiguration. Dies ist wichtig, weil Treiber dafür sorgen, dass die jeweiligen Hardwarekomponenten mit dem Rest des PCs konfliktfrei kommunizieren können und das System mit all seinen Ergänzungen stabil läuft. Aus heutiger Sicht stellt sich folgendes Problem: Kauft man eine neue Hardware, so kann man mit fast hundertprozentiger Sicherheit davon ausgehen, dass die beigelegten Treiber schon längst wieder veraltet sind. Das ist auch nicht weiter verwunderlich, denn die Hersteller können alle ihre Produkte ja nicht jedes Mal zurückrufen, wenn eine neue Treiberversion für ein bestimmtes Gerät veröffentlicht wird. Auch beim PC-Händler kostenlos Treiberupdates zu erhalten, schlägt meist fehl. Die Hersteller gehen deshalb davon, dass man sich um seine Treiberupdates selbst kümmert. Wer das nicht tut oder nicht tun möchte, nimmt beträchtliche Leistungseinbußen in Kauf, oftmals leistet sein System dann nicht einmal das, was es eigentlich sollte. Aber auf jeden Fall sollte man nicht blind updaten, vielmehr sollte darauf geachtet werden, dass die alte Treiberversion gesichert aufbewahrt wird für den Fall, dass das neue Update nur Probleme verursacht und somit wieder installiert werden kann. Auch sollte man sich wirklich sicher sein, dass das Update auch sinnvoll ist, denn einfach nur updaten um den allerneuesten Treiber zu haben, kann das System leider auch verlangsamen, anstatt die Performance zu steigern. 5. Konfiguration der Hardware Auch der teuerste PC kann unter Umständen im Lieferzustand nur eine schwache Leistung bringen. Dafür können, neben den bereits angesprochenen Problemen, auch Fehler in der Hardwarekonfiguration 5

6 verantwortlich sein. Dafür sind die beiden Abkürzungen IRQ (Interrupt Request) und DMA (Direct Memory Access) von großer Bedeutung. Jede Hardwarekomponente kommuniziert auf einer bestimmten Datenbahn mit dem Prozessor und diese Datenautobahn sollte, wenn möglich, auch nur von dieser Hardwarekomponente benutzt werden, da ansonsten ein heilloses Durcheinander entsteht. Es kommt aber leider vor, dass bestimmt Datenleitungen von mehr als einer Hardwarekomponente benutzt werden; deswegen wird ein sogenannter Interrupt installiert, der regelt, wann welche Karte etwas mitteilen darf, und verhindert so ein Durcheinanderkommen der Datenmengen. Die DMA versteht sich als eine spezielle Datenleitung, die direkt zum Arbeitsspeicher des Systems führt und deshalb extrem gerne benutzt wird. Doch leider bietet jedes Mainboard faktisch nur eine solche Leitung an, und diese muss natürlich auch entsprechend der hohen Nachfrage verwaltet werden. Doch mit dem Verschwinden der ISA-Steckkarten hat sich das Problem mit der DMA von selbst gelöst, da es in heutigen Systemen nur noch eine festgelegte DMA-Leitung gibt. Anders bei den IRQs: Es gibt nämlich nur 4 Bereiche, die der PC verwalten kann, und um diese vier Bereiche streiten sich nicht nur die Steckkarten, sondern auch alle anderen Geräte wie Tastatur, Drucker etc. Es leuchtet sofort ein, dass hier Kompromisse gemacht werden müssen, was bedeutet, dass bestimmte Bereiche doppelt oder sogar dreifach belegt werden müssen. Die wahre Kunst ist nun, die IRQs möglichst konfliktfrei mehrfach zu belegen, so dass das System möglichst wenig ausgebremst wird. Somit bestimmen die IRQ- Belegungen durchaus mit bei der Schnelligkeitsberechnung des Systems. 6. Grafikkarten Eine relativ neue Art des Tunings zielt auf Grafikkarten ab. Dies ist notwendig geworden, da insbesondere neue Spiele teilweise enorme Grafikkartenleistungen erfordern. Da eine Grafikkarte praktisch ein PC im PC ist sie verfügt über einen eigenen Grafikprozessor und eigenen Arbeitsspeicher lässt sie sich auch entsprechend tunen. 6

7 Zur Zeit unserer Seminars ließ sich gerade eine ATI Radeon 9500 mit wenig Aufwand auf eine Radeon 9700Pro tweaken; die dadurch erzielte Geldersparnis lag bei über Windows als Betriebssystem (Fast) Jeder hat es (fast) jeder braucht es: Microsoft Windows. Es ist das mit Abstand am weitesten verbreitete Computerbetriebssystem auf der Welt und existiert mittlerweile in vielen verschiedenen Versionen: Windows 3.x, Windows 95, Windows NT, Windows 98, Windows 98 SE, Windows ME, Windows 2000, Windows XP Home Edition und Windows XP Professional. Aus Gründen der Aktualität haben wir uns im Seminar nur mit Windows 2000 und Windows XP beschäftigt. Zunächst einmal lernten wir, was noch vor der Installation von Windows zu beachten ist: Es sollten immer mindestens zwei Festplatten installiert sein; auf die schnellere von beiden wird dann Windows aufgespielt. Wenn die Festplatten groß genug sind, bietet es sich an, sie in mehrere Partitionen zu unterteilten. Die Daten können so besser strukturiert werden und vor allem kann man der sogenannten Auslagerungsdatei (der vom Arbeitsspeicher ausgelagerte Teil der Daten auf der Festplatte) eine eigene Partition geben. Danach sollte Windows zusammen mit dem aktuellsten Servicepack und den Treibern installiert, und anschließend beispielsweise mit DriveImage auf der zweiten Festplatte gesichert werden. Nun gilt es, Windows zu tunen, beispielsweise dadurch, den Autostart bestimmter Programme zu unterbinden. Dann müssen das Dateisystem 7

8 optimiert, die Laufwerke angepasst und vor allem unnötige Spielereien reduziert werden. 8. Besondere Projekte Im Laufe des Seminars bauten wir auch eigene PCs zusammen, die eine attraktive Alternative zu PC-Angeboten darstellen, die zurzeit im Handel erhältlich sind: a) Speedy-PC Obwohl wir für diesen PC nur ca. 700 aufwandten, erhielten wir ein Gerät, das Benchmark Punkte lieferte, was für Spieler ein traumhafter Wert ist. Möglich war dies zum einen durch leichte Übertaktung des AMD Athlon-Prozessors, zum anderen aber hauptsächlich durch Tweaken einer Radeon 9500 Grafikkarte auf eine Radeon 9700Pro. Als Arbeitsspeicher dienten 256 MB DDR-RAM. b) Silent-PC Dieses Projekt war praktisch das Gegenteil zum Speedy-PC, da wir hier unser Tuning nicht auf Leistung, sondern Geräuschlosigkeit ausrichteten. Dazu takteten wir, nachdem wir ein geeignetes Mainboard eingebaut hatten, einen 1333 MHz AMD Athlon-Prozessor mittels des Fronstsidebuses auf 1000 MHz herunter, was uns erlaubte, den aktiven Lüfter auf der Northbridge zu entfernen. Den CPU-Kühler ersetzten wir durch einen hochwertigen Zahlmann-Kühler, der in seiner Rotiergeschwindigkeit regelbar ist; die Grafikkarte wurde durch eine passiv gekühlte Radeon 7000 ersetzt. Der Clou war das Netzteil von Coba: es enthält zwei Lüfter, von denen einer die warme Luft aus dem PC aussaugt, und der andere sie dann nach außen ventiliert. So sind niedrigere Drehzahlen möglich, was zu einer beträchtlichen Reduzierung des Lärmpegels führt. 8

9 Teilnehmer: Orte: Felix Bilger (Autor), Nikolas Herbst, Mark-Benjamin Horst, Frederik Fröhle, Johannes Benz-Feldhaus, Gero Kern, Simon Peter, Philipp Henkes Teils Keller des Suso-Gymnasiums, teils Rechnerraum. 9