PC-Grundlagen Teil 6. Speicher und Speichern. Siegfried Wolfram

Transkript

1 PC-Grundlagen Teil 6 Speicher und Speichern Siegfried Wolfram post@swhpc.de

2

3 LERNE DEINEN PC ZU VERSTEHEN TEIL 6 55 Du lernst was zu Fehlern beim Speichern. Du erfährst, wo im Computer Daten gespeichert werden. Du lernst den Arbeitsspeicher des PC besser kennen. Du erfährst, welche Speichermedien es gibt. Lektion 6 Computerdaten speichern Eine Problematik, über die der PC-Benutzer relativ wenig weiß, ist die am PC permanent anstehende Aufgabe des Speicherns der verschiedensten Daten. Gespeichert wird auf verschiedene Orte inner- und außerhalb des PC und die solltest du kennen. Wenn von Speichern die Rede ist, unterscheiden wir zwei Rubriken: Das Speichern im sogenannten Arbeitsspeicher und das Speichern auf einen Datenträger. Beides sind unterschiedliche Dinge! Ersteres geschieht automatisch und die zweite Art erfolgt auf deine Anweisung, d.h. das Speichern löst du selbst aus. Der Speichervorgang läuft schematisch so ab: Daten eingeben Arbeitsspeicher Datenträger Abbildung 36 Der Weg der Daten Wie die Abbildung zeigt, werden Daten von der Dateneigabe (z.b. Tastatur) immer zuerst in den Arbeitsspeicher geschickt. Das

4 LERNE DEINEN PC ZU VERSTEHEN TEIL 6 56 eigentliche dauerhafte Speichern erfolgt in einem separaten Prozess. Daten von Datenträgern zum Zwecke ihrer Bearbeitung werden ebenfalls an den Arbeitsspeicher übergeben. 6.1 Der Arbeitsspeicher Der Arbeitsspeicher, auch kurz RAM = Random Access Memory (Direktzugriffsspeicher) genannt, (ich verwende ab jetzt den Begriff RAM anstelle von Arbeitsspeicher, das schreibt sich schneller), ist eine kleine elektronische Baugruppe auf der Hauptplatine (Motherboard) deines PC. Er besteht aus einer Zusammenschaltung mehrerer elektronischer Speicherchips. Abbildung 37 Der Arbeitsspeicher eines PC, fast in Originalgröße Auf Grund seiner Form wird er auch als «Speicherriegel» genannt. Er erinnert an einen schmackhaften Schokoriegel, der fast so ähnlich aussieht. Nur zum Reinbeißen taugt er nicht. Der Speicherriegel wird in einen dafür vorgesehenen Steckplatz auf der Grundleiterplatte des PC gesteckt. Die Grundleiterplatte wird im Fachjargon «Motherboard» genannt, manche nennen es auch scherzhaft «Mutterbrett». Abbildung 38 Der Arbeitsspeicher und sein Steckplatz auf dem Motherboard Meist sind mehrere Speicherriegelsteckplätze vorhanden, die je nach Anzahl und Größe das Speichervermögen des PC

5 LERNE DEINEN PC ZU VERSTEHEN TEIL 6 57 bestimmen. Das wiederum ist u.a. ein wichtiger Parameter in der Beurteilung der Leistungsfähigkeit und Schnelligkeit deines PC. Die Speicherriegel gibt es in verschiedenen Größen, gemeint sind hier nicht die Abmessungen, sondern wie viele Daten so ein Riegel aufnehmen kann. Neue Personalcomputer werden oftmals mit einer Mindest-RAM-Größe ausgestattet, die nicht oftmals unbedingt das Optimum darstellt. Heutzutage sind 2 bis 4 GByte die gängigen Arbeitsspeichergrößen. Der Arbeitsspeicher oder auch Hauptspeicher ist in der Informationstechnik der Speicher eines Computers, in dem die Daten eines Programmes temporär abgelegt werden um sie zu einem späteren Zeitpunkt wieder abzurufen Datenverarbeitung immer im RAM Egal, was du an deinem PC machst, ob du einen Text schreibst, ein Foto bearbeitest oder Filme aus dem Internet anschaust, das alles geschieht im Arbeitsspeicher des PC. Auf den Datenträgern selbst werden direkt keine Änderungen, Berechnungen o- der Bearbeitungen an den Daten vorgenommen! Die Daten werden vom Datenträger (z.b. Festplatte) gelesen und in den RAM kopiert. Nach der Bearbeitung werden sie wieder auf den Datenträger geschrieben. Datenträger (Speicherung) Lesen Schreiben RAM (Bearbeitung) Der Arbeitsspeicher ist nicht zum dauerhaften Speichern von Daten gedacht. Wird der PC ausgeschaltet, gehen sämtliche Daten in ihm verloren! Auf diese Besonderheit muss du deine PC- Arbeit ausrichten. Da heißt es, immer daran denken, deine Daten (die du selbst erstellt hast), regelmäßig auf einen Datenträger auszulagern. Zum Glück geht das heutzutage recht problemlos. Der Arbeitsspeicher ist sozusagen das Gedächtnis des Computers, wie ein Merk- oder Schmierzettel, den du selbst auch öfters mal brauchst, wenn du geistig angestrengt arbeitest. Stell dir vor, du sollst die zwei Zahlen 8675,12 und 17819,75 im Kopf addieren. Manche schaffen das, sicherer und schneller geht es mit einem Schmierzettel. Dort erledigst du alle notwendigen Aktionen.

6 LERNE DEINEN PC ZU VERSTEHEN TEIL 6 58 Der RAM ist so was Ähnliches wie ein Schmierzettel. Bestimmte Baugruppen benutzen ihn, um darin bestimmte Berechnungen auszuführen. Da diese sehr komplex sind, ist u.a. der RAM eine der Baugruppe, welche die Schnelligkeit des PC bestimmt Der Arbeitsspeicher etwas detaillierter Du irrst, wenn du der Meinung bist, dass deine persönlichen Daten das Einzige ist, was im Arbeitsspeicher steht. Da drin geht es zu wie in einem Bahnhof zur Rushhour. Nach dem Einschalten des PC wird der RAM auf defekte Speicherzellen geprüft. Das dauert nur wenige Sekunden. Anschließend wird das Betriebssystem WINDOWS von der Festplatte in den RAM kopiert. Dort übernimmt es die weitere Steuerung des PC. Damit ist WINDOWS das erste, was sich im RAM breitmacht. Stell die den RAM als Krug vor. Im Moment kurz vor dem Einschalten des PC ist er leer. Danach wird das Betriebssystem in den kopiert: 4 GByte Gesamtspeicherkapazität Betriebssystem (WINDOWS) 0 GByte Abbildung 39 Die Programme und Daten im RAM Nach dem Einschalten hat WINDOWS das Sagen, es befindet sich im RAM und werkelt bis zum Ausschalten des PC. Wieviel RAM du im PC verbaut hast und wieviel du davon nutzen kannst, erfährst du aus den Systeminformationen der Systemsteuerung.

7 LERNE DEINEN PC ZU VERSTEHEN TEIL 6 59 Abbildung 40 Der effektiv nutzbare Speicher im RAM Das musst du jetzt aber nicht wissen, deswegen gehen wir weiter im Stoff Was wird sonst noch im RAM gespeichert? Alles was du am PC bearbeitest, machst du im RAM. Schreibst du einen neuen Text, steht dieser zuerst im Arbeitsspeicher. Ein Foto, was du anschauen oder bearbeiten willst, muss zuerst in den Arbeitsspeicher, natürlich samt Anwenderprogramm. 4 GByte Gesamtspeicherkapazität Anwenderprogramm Betriebssystem (WINDOWS) 0 GByte Und die Daten, die das Anwenderprogramm erzeugt, beispielsweise eine Text oder eine Grafik, kommen noch obendrauf. 4 GByte Daten des Anwenderprogrammes Gesamtspeicherkapazität Anwenderprogramm Betriebssystem So, wie es in den vorherigen (WINDOWS) Abbildungen gezeigt ist, geht es 0 GByte weiter. Bei jedem Öffnen eines Programmes wird der Abbildung 41 Es kommen immer mehr Daten in den RAM

8 LERNE DEINEN PC ZU VERSTEHEN TEIL 6 60 Arbeitsspeicher «aufgefüllt» und der verfügbare Speicher wird immer kleiner. Die unterschiedlichsten Daten teilen sich den RAM. Abbildung 42 Alles was am PC bearbeitet werden soll, muss zuerst einmal in den Arbeitsspeicher Das geht so lange gut, bis der Arbeitsspeicher voll ist. Aber keine Sorge, ich glaube nicht, dass dir das irgendwann passieren wird. Dafür sind die heutigen Arbeitsspeicher recht üppig vom Speicherplatz ausgestattet. Außerdem gibt es da eine Art «Ventil»: Wird der verfügbare Speicher knapp, wird ein Teil des Arbeitsspeichers einfach auf die Festplatte ausgelagert. Genauere Info dazu findest du im Abschnitt Mit dem RAM arbeiten Wie wird der Speicher wieder leer? Auch darum brauchst du dich nicht zu kümmern. Wird ein im RAM befindliches Programm geschlossen, wird der durch dieses Programm belegte Speicherplatz wieder freigegeben. Ähnliches geschieht auch mit deinen Anwenderdaten, wenn sie auf einen Datenträger kopiert werden. Wenn du am PC mit Programmen arbeitest, erzeugen dieser ständig neue Daten. Sie werden bearbeitet und wieder gelöscht. Vieles davon geschieht unbemerkt im Hintergrund. Betrachte mit mir ein simples Beispiel um den Arbeitsspeicher etwas näher kennenzulernen. Wenn du willst, darfst du es an deinem PC mitmachen: Du schreibst einen kleinen Text. Er soll nur aus dem einzigen Wort "Hallo" bestehen. Zum Schreiben brauchst du dazu ein Programm, sonst enden deine Eingaben im Leeren. Das Programm ist der "Editor", der in Windows integriert ist, ein ganz einfaches Textprogramm.

9 LERNE DEINEN PC ZU VERSTEHEN TEIL 6 61 Starte den Editor unter Start - Windows-Zubehör - Editor! Abbildung 43 Den Windows-Editor starten Tippe das Wort "Hallo" ein (ohne Anführungszeichen!)! Abbildung 44 Einen Text in den Editor eingeben Du hast deinem PC den folgenden Befehl erteilt: Suche das Programm Editor und starte es!. Im Detail passiert jetzt folgendes: - Das Betriebssystem Windows sucht den Editor auf der Festplatte. - Er kopiert das Programm in den RAM. - Ist das Programm «geladen» (es befindet sich vollständig im RAM), übernimmt es die Kontrolle über die Tastatur. - Ab jetzt werden alle Eingaben, die du im Editor über deine Tastatur machst, ebenfalls in den Arbeitsspeicher geleitet. Wahrscheinlich hast du die Maus benutzt, um das Programm zu starten. Der Mausklick auf die Elemente des Startmenüs haben einen entsprechenden Befehl formuliert und diesen an den PC geschickt.

10 LERNE DEINEN PC ZU VERSTEHEN TEIL 6 62 Alle Eingaben, die du im Editor machst, werden im RAM zwischengespeichert. Zusätzlich werden sie zur Kontrolle auf den Bildschirm angezeigt. Die folgenden Abbildungen sollen zeigen, wie der RAM belegt wird, die Darstellung ist rein schematisch und die Größenverhältnisse entsprechen natürlich nicht der Realität! Nach dem Einschalten des PC wird immer als erstes wird das Betriebssystem in den Speicher kopiert. Das ist der Bootvorgang. Windows Freier Arbeitsspeicherbereich 0 Byte max. RAM Du hast den Editor gestartet. Von dem wird auch eine Kopie im RAM abgelegt. Windows Editor Freier Arbeitsspeicherbereich Wenn du im Editor den ersten Buchstaben (Taste "H") eingibst, wird dieser als Bitfolge (1 Byte) in den RAM kopiert und dort zwischengespeichert, der PC merkt sich quasi deine Eingabe. Natürlich werden alle weiteren Eingaben, die du im Editor machst, auch in den RAM kopiert, du siehst sie parallel dazu am Bildschirm. Im Endeffekt wird alles zu einem Text zusammengefasst und im RAM erst mal abgelegt. Windows Editor Text Freier Arbeitsspeicherbereich Öffnest du noch weitere Programme, werden diese auch in den RAM in einen freien Bereich kopiert. Windows Editor Text Freier Arbeitsspeicherbereich Fotoprogramm Fotos Videos Je mehr Programme du im RAM stehen hast, desto kleiner wird der freie Bereich im RAM. Irgendwann ist der Speicher voll und nichts geht mehr. Aber das haben wir bereits erwähnt. Besonders bei Daten, die du selbst neu erstellt oder vorhandene bearbeitest hast, ist es so, dass diese noch im Arbeitsspeicher stehen, also noch nicht auf die Festplatte übertragen wurden. Wenn der PC in diesem Zustand ausgeschaltet wird oder der

11 LERNE DEINEN PC ZU VERSTEHEN TEIL 6 63 Strom ausfällt, sind alle Daten im RAM verloren. Grund: Der RAM kann keine Daten dauerhaft speichern, sie sind nach Abschalten der Betriebsspannung unwiderruflich verloren! Es ist daher bei deiner Arbeit sehr wichtig, deine Anwenderdaten aus dem Arbeitsspeicher auf einen Datenträger zu übertragen. Nur dort sind sie dauerhaft aufgehoben Abbildung 45 Daten erstellen, zwischenspeichern, ablegen Arbeitsspeicher noch etwas detaillierter Jetzt wird s technisch. Wie sieht so ein Arbeitsspeicher eigentlich aus, wie funktioniert er? Stelle dir den Arbeitsspeicher als ein Riesenregal mit sehr, sehr vielen Fächern vor. In diesen Fächer werden die Daten abgelegt. Das ist so ähnlich wie die Schließfächer in einer Postfiliale. Jedes Fach hat eine Nummer, damit du später ohne großes Suchen deinen Brief finden und in Empfang nehmen kannst. Abbildung 46 Der Arbeitsspeicher ist vergleichbar mit Post- oder Schließfächern Die Fächer heißen «Speicherplätze» oder auch «Speicherzellen». Damit der PC die Daten wiederfindet, sind sie alle nummeriert,

12 LERNE DEINEN PC ZU VERSTEHEN TEIL 6 64 das ist sozusagen die Adresse einer Speicherzelle. Zu Beginn sind noch alle Speicherzellen leer. Abbildung 47 Alle Speicherplätze sind nummeriert Der Computer reserviert immer für jede zu speichernde Information eine bestimmte Anzahl von Speicherplätzen, abhängig von der Größe der Information, die gespeichert werden soll. In unserem kleinen Textbeispiel von oben reichen für das Wort «Hallo» 5 Fächer aus, Es ist ja nur 5 Zeichen groß, das entspricht 5 Byte. In jeder Zelle wird immer nur 1 Byte abgelegt: Abbildung 48 Die Bytes im Arbeitsspeicher in den Speicherzellen 1 H 2 a 3 l 4 l Abbildung 49 Die Speicherbelegung mal aufgelöst Genauer betrachtet verwaltet das Betriebssystem so zwei relevante Informationen: Erstens die die Adresse (in der Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden. rot gekennzeichnet, in welcher Zelle die Information liegt und zweitens die Information selbst (das Byte). Beide zusammen bilden ein festes Paar, solange die Information noch im RAM liegt. Die Adressinformation wirst du nicht zu Gesicht bekommen, sie wird vom Betriebssystem benutzt. Wenn du möchtest kannst dir sogar anschauen, was während der PC-Arbeit im RAM so los ist. Viel kannst du damit im Moment nicht anfangen, aber interessant ist es trotzdem. Deinen eben geschriebenen Text wirst du aber nicht sehen, so genau schauen wir nicht in den Speicher rein, denn er wird im Moment nur temporär gespeichert. Probiere es aus, es kann nichts passieren:

13 LERNE DEINEN PC ZU VERSTEHEN TEIL ) Drücke die Tastenkombination Strg + Alt + Entf 2) Im geöffneten Fenster klicke auf «Task-Manager», wenn du Windows 10 verwendest oder «Task-Manager starten» bei älteren Windows-Versionen. Noch einfacher geht es, wenn du die Tastenkombination Strg + Umschalttaste ESC drückst: Abbildung 50 Den Task-Manager aufrufen Wenn alles geklappt hat, solltest du nun eines der folgend gezeigten Fenster angezeigt bekommen: links unter Windows 10, rechts bei älteren Windows-Versionen. Gegebenenfalls musst du noch unten links auf den blauen Link «Mehr Details» klicken, um alle im RAM befindlichen Programme und Daten zu sehen. Abbildung 51 Der Windows-Task-Manager zeigt, was im Arbeitsspeicher enthalten ist Der Fensterinhalt zeigt allerdings nur einen Ausschnitt aller Prozesse, die aktuell im RAM ablaufen. Du solltest jetzt nur mal sehen, dass sehr viele Elemente und Programme den Arbeitsspeicher beanspruchen. Du kannst jetzt das Fenster des Task- Managers mit Drücken der ESC-Taste oder mit Klick auf das «X» im Fenster rechts oben wieder schließen. 6.2 Wie viel Speicher braucht der PC?

14 LERNE DEINEN PC ZU VERSTEHEN TEIL 6 66 Die Größe des Arbeitsspeichers wird in Mega- oder Gigabyte angegeben und bestimmt maßgeblich die Arbeitsgeschwindigkeit eines PC. Man ist geneigt, den Grundsatz Je mehr desto schneller anzuwenden, was aber in den wenigsten Fällen gilt. Es nützt nicht viel, wenn du deinen PC mit Speicher so vollpackst, dass er platzt. Die Grenze wird von der Anzahl der im PC vorhandenen Speichersteckplätzen, dem verwendeten Betriebssystem und den benutzten Programmen festgelegt. Beim Thema Arbeitsspeicher macht sich die Entwicklung der Zeit bemerkbar. Noch vor nicht allzu langer Zeit, war es normal, mit einem Hauptspeicher bis 1 Megabyte (genau Byte) arbeiten. Am Beginn meiner Computerlaufbahn im Jahre 1986 begnügte man sich mit damals wahnsinnigen 64 Kilobyte ( Byte). Heute im Jahr 2018 wird ein Standard-PC mit minimal 4 Gigabyte ausgestattet. Für die meisten Anwendungen, also für Büro- und Alltagsanwendungen (Textverarbeitung, Internet u. ä.) ist das völlig ausreichend. Je mehr desto schneller gilt hier also nicht in jedem Fall. Du kannst deinen PC mit 32 GByte vollstopfen, das wird dir aber nicht viel nützen. Die meisten Programme geben sich mit viel weniger zufrieden und nutzen auch weniger. Wenn du ein Windows 10 64bit besitzt, kannst du auf 8 GByte aufrüsten. Das ist heute noch bezahlbar im Vergleich zu früher, als Speicher noch sehr teuer waren Wie ermittle ich die Größe des Arbeitsspeichers? Im Folgenden zeige ich dir, wie du die Größe deines RAM-Speichers herausfindest: Drücke die Tastenkombination WINDOWS + PAUSE. Abbildung 52 Tastenkombinatin für die Anzeige der Systeminformation Im folgenden Fenster siehst du die RAM-Größe unter der Überschrift System neben «Installierter Arbeitsspeicher (RAM)».

15 LERNE DEINEN PC ZU VERSTEHEN TEIL 6 67 Abbildung 53 Die Größe des Arbeitsspeichers ermitteln In diesem Fenster werden zusätzliche weitere interessante Details der technischen Ausstattung deines PC angezeigt, u.a. welchen Prozessor du verwendest, ob du ein 32 oder 64-bit Betriebssystem benutzt u.a.m. Aber dazu später noch mehr Was, wenn der RAM zu klein ist? Irgendwann ist jeder Arbeitsspeicher mal voll. Allerdings ist es bei den heutigen RAM-Größen recht unwahrscheinlich, dass so was passiert. Trotzdem sollte man etwas gegen zu wenig RAM tun, gemeint in Bezug auf die Schnelligkeit deines PC. Wird während der Arbeit mit Programmen der verfügbare RAM-Speicherplatz kleiner, dann lagert Windows einfach Teile aus daraus auf die Festplatte aus und benutzt diese als Art Arbeitsspeicher. Prima Sachen aber da die Festplatte im Vergleich zum RAM viel langsamer ist, spielt der PC nicht mehr so flott wie vorher. Die ausgelagerten Daten werden in einer sogenannten «Auslagerungsdatei» verwaltet. Diese ist sehr groß, normalerweise sieht man sie nicht und heißt «pagefile.sys». Wegen Ihrer Größe (im Gigabyte-Bereich) sollte natürlich auch genug Speicherplatz auf der Festplatte vorhanden sein. Standardmäßig verwaltet Windows die Auslagerungsdatei und stellt die Größe nach dem verfügbaren freien Speicherplatz auf der Festplatte ein. Wenn du mit deiner Rechnergeschwindigkeit zufrieden bist, belasse es einfach wie es ist.

16 LERNE DEINEN PC ZU VERSTEHEN TEIL 6 68 Den Prozess des Auslagerns kann man in Windows deaktivieren, was aber nicht zu empfehlen ist. Falls du aber 8 GB oder mehr Arbeitsspeicher in deinem PC-System verbaut hast, kannst du die Auslagerungsdatei in ihrer Größe begrenzen, damit Windows mehr mit dem RAM und dadurch auch schneller arbeitet. Wenn du mutig bist und bereits etwas Übung hast, kannst du die folgenden Aktionen mal ausprobieren. Im Bedarfsfall kannst ja alles wieder rückgängig machen: Öffne mit der Tastenkombination WINDOWS-TASTE + PAUSE die Systeminformation (vgl. Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden.). Klicke links auf den Link ERWEITERTE SYSTEMEINSTELLUN- GEN (vgl. Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden.). Es öffnet sich ein Fenster «Systemeigenschaften». Klicke nun in diesem Fenster im Reiter «Erweitert» unter der Überschrift Leistung auf die Schaltfläche EINSTELLUN- GEN. Es öffnet sich das Fenster «Leistungsoptionen» Klicke im Fenster «Leistungsoptionen» auf den Reiter «ER- WEITERT«(falls noch nicht aktiviert) und klicke dann auf die Schaltfläche ÄNDERN

17 LERNE DEINEN PC ZU VERSTEHEN TEIL 6 69 Entferne oben das Häkchen bei Auslagerungsdateigröße für alle Laufwerke automatisch verwalten. Wähle in der Liste das Laufwerk C: aus und darunter die Option Benutzerdefinierte Größe. Wenn du mehr als 8 GB RAM hast, kannst du bei «Anfangsgröße (MB)» und «Maximale Größe (MB)» die Zahl

18 LERNE DEINEN PC ZU VERSTEHEN TEIL eintippen. Dadurch ist die Auslagerungsdatei 1 GB groß. Windows wird nur noch Daten von maximal 1 GB auslagern. Ansonsten wird der RAM genutzt. Klicke auf FESTLEGEN. Anschließend musst du deinen PC neu starten, damit die Änderungen wirksam werden. Du solltest die nächsten Tage testen, ob dein System wirklich schneller arbeitet. Gegebenenfalls kannst du die Größe der Auslagerungsdatei noch einmal verändern. Hinweis: Bitte nicht die Option «Keine Auslagerungsdatei» wählen! Du machst zwar damit viel Speicherplatz auf der Festplatte frei, aber dein System wird dann sehr langsam werden! Sollte dir das alle zu kompliziert erscheinen, gibt es noch einen einfacheren Weg: Schließe bei deiner Arbeit am PC alle nicht mehr benötigten Programme! Dann wird nämlich der von ungenutzten Daten benötigte Speicherplatz im RAM wieder frei gegeben und das Auslagern auf die Festplatte wird reduziert Wie geht s es weiter mit den RAM-Daten? Es liegt nahe, die Frage zu stellen, warum man nicht gleich seine Daten auf die Festplatte speichert und dort bearbeitet. Die Antwort ist genauso kurz wie eindeutig: Es liegt an der Geschwindigkeit, mit der die Daten in einen Speicher geschrieben und wieder gelesen werden. Die Speicherchips des Arbeitsspeichers sind im Vergleich zu Speichermedium Festplatte sehr viel schneller. Würden die Daten eines normalen Arbeitsprozesses direkt auf einer Festplatte bearbeitet, würde das sicher eine Ewigkeit dauern. Da die Speicherchips, wie sie im RAM verwendet werden, in ihrer Herstellung noch recht teuer sind, hat sich die folgende Frage auch erledigt: Warum stattet man die Festplatten nicht gleich mit den flinken Speicherchips aus? Die Antwort ist kurz: Eine solche Festplatte würde dann sehr teuer werden. Also ist das auch erledigt. Übrigens: Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Material werden bereits Festplatten im Handel angeboten, welche mit ähnlichen Speicherchips ausgestattet sind wie der Arbeitsspeicher. Diese nennen sich Solid-State-Drive, kurz SSD. Der Riesenvorteil solcher Massenspeicher liegt darin, dass keine beweglichen Teile mehr enthalten sind. Sie sind geräuschlos und wesentlich schneller als herkömmliche Platten. Der Hauptnachteil im Vergleich zu konventionellen Festplatten gleicher Kapazität ist derzeit noch ein erheblich höherer Preis. Im November 2011 lagen die Preise (in Euro pro Gigabyte) für ein SSD-Laufwerk noch bei

19 LERNE DEINEN PC ZU VERSTEHEN TEIL 6 71 ungefähr dem Fünfzehnfachen des Preises für ein herkömmliches Magnetspeicher-Laufwerk (0,92 /GB für ein 120 GB großes SSD-Laufwerk gegenüber 0,06 /GB für eine 2 TB-Magnetfestplatte) Achtung Datenverlust! Unser Arbeitsspeicher ist sicher und schnell. Er hat aber einen entscheidenden Nachteil: Er funktioniert nur, wenn der PC mit Strom versorgt wird, also eingeschaltet ist. Enthält der RAM Daten, sind diese unwiderruflich verloren, wenn beispielsweise bei einem Netzausfall die Stromversorgung des PC unterbrochen wird oder der PC einfach während der Arbeit ausgeschaltet wird. Da braucht jemand nur mal boshaft den Netzstecker zu ziehen schon ist es passiert! Damit das nicht geschehen kann bzw. um Daten dauerhaft zu behalten, müssen sie aus dem Arbeitsspeicher auf einen anderen Datenträger ausgelagert werden. Das ist heutzutage meist die Festplatte in deinem PC. Was eine Festplatte ist, erkläre ich in einem späteren Kapitel. 6.3 Datenwege Ein Blick ins Innere eines PC beeindruckt mich immer wieder. Schaut man sich die Kabelchen an, die von den Datenträgern kommen und auf dem Motherboard enden, und an die Masse der Informationen denkt, die durch solche Leitungen geschickt werden, wundere ich mich immer wieder, wie so was funktionieren kann. Abbildung 54 Ein Datenkabel für die Datenübertragung von der Festplatte auf das Motherboard Der Informationsfluss oder Datenaustausch in einem Computer ist ein hoch komplexer Prozess, der vom Betriebssystem gesteuert wird. Die technische Realisierung erfolgt über diverse interne

20 LERNE DEINEN PC ZU VERSTEHEN TEIL 6 72 und externe Drahtverbindungen. Eine dieser Verbindungen ist das Kabel zwischen Tastatur PC, manchmal auch ohne, wenn deine Tastatur (oder die Maus) ihre Infos zum PC funkt. Schauen wir uns doch - wieder nur überblicksmäßig - an, woher und unsere Daten kommen und wohin sie gehen. Es existieren in einem PC mehrere Transportsysteme, die massenweise Daten von A nach B schaufeln und umgekehrt. Einen Teil gibt es auf dem Motherboard, andere werden mittels spezieller Kabelverbindungen zur Festplatte, CD-ROM-Laufwerk usw. realisiert. Sie sind vergleichbar wie Buslinien im realen Leben. Die PC-Buslinien sind echte Drahtverbindungen, die bestimmte Baugruppen miteinander verbinden. Abbildung 55 Das Bussystem auf einem Motherboard (Ausschnitt) Wir unterscheiden bei den Bussystemen den Datenbus, Adressbus und den Steuerbus. Der Datenbus überträgt alle Daten, die von Tastatur, Maus, von den Datenträgern Festplatte, CD/DVD-ROM und USB-Anschlüssen kommen in den Arbeitsspeicher und zum Prozessor (CPU). Der Adressbus dient lediglich zur Übertragung der Adressen, die angeben, wo die Daten hinsollen bzw. wo sie sich befinden. Der Steuerbus übernimmt die totale Kontrolle über die Steuerprozesse, damit ja nicht an einer falschen Stelle ankommt oder verloren geht.

21 LERNE DEINEN PC ZU VERSTEHEN TEIL 6 73 Abbildung 56 Das Bussystem in einem Computer Hier mal eine stark vereinfachte Beschreibung, wie der Datenfluss funktionieren könnte: Eine Datenquelle signalisiert, dass sie Daten senden möchte und übergibt diese an den Datenbus. Alles läuft erst mal im RAM zum Zwischenspeichern zusammen, bevor die Daten aufbereitet an das betreffende Ziel geschickt werden. Der Steuerbus überträgt dazu die notwendigen Steuerbefehle und die Adressen auf dem Adressbus sorgen dafür, dass alles ans richtige Ziel gelangt Daten speichern Wenn Daten aus dem RAM auf einen externen Datenträger transportieren, sprechen wir von Datenspeicherung, kurz Speichern oder Schreiben auf einen Datenträger (engl. write). Jedes Anwenderprogramm, welches Daten erzeugt, verfügt über eine solche Funktion Abbildung 57 Der Speichervorgang (schreiben/write) In der Realität werden Daten stets auf einen Datenträger dauerhaft gespeichert. Solche Geräte nennt man auch Massenspeicher. Es gibt einige unterschiedliche Arten von Massenspeichern. An einem herkömmlichen Personalcomputer sind das in der Regel:

22 LERNE DEINEN PC ZU VERSTEHEN TEIL 6 74 Festplatten Memory- oder USB-Sticks CD s oder DVD s Heutzutage hat jedes Anwenderprogramm eine solche Speicherfunktion. Damit werden die mit Hilfe des Programmes erzeugten Daten «gesichert». Dafür zuständig sind Befehle innerhalb des Anwenderprogrammes, die sich «Speichern» oder «Speichern unter» nennen. Die folgende Abbildung zeigt diese Befehle am Beispiel des Textprogrammes WORD: Abbildung 58 Daten speichern in WORD Entweder du speicherst gezielt über einen Befehl (Speichern) die Daten oder das Programm weist dich darauf hin, dass noch keine Daten oder Änderungen an Daten gespeichert wurden. Du erhältst in einem solchen Fall eine entsprechende Meldung am Bildschirm, etwa folgende: Abbildung 59 Es muss auf die Festplatte gespeichert werden Folgende Aktionen werden ablaufen, wenn du eine der 3 Schaltflächen anklickst: Speichern: führt die Speichern-Aktion aus, die Daten (der Text) werden auf den Standard-Datenträger gespeichert (geschrieben)

23 LERNE DEINEN PC ZU VERSTEHEN TEIL 6 75 Nicht speichern: verwirft die Daten oder die Änderungen im Arbeitsspeicher Abbrechen: schließt das Meldungsfenster, es wird nichts weiter unternommen, du landest wieder an der ursprünglichen Stelle im Programm, beispielsweise weil du die Aktion unbeabsichtigt ausgeführt hast. Die folgende Abbildung zeigt noch einmal, wie die Daten aus dem Arbeitsspeicher zur Festplatte gelangen: Abbildung 60 Die Datenverbindung RAM Festplatte PS: Die Verbindung zwischen Motherboard und Festplatte zeigt noch das veraltete Kabel, welche vor einigen Jahren verwendet wurde. Die Abbildung 54 Ein Datenkabel für die Datenübertragung von der Festplatte auf das Motherboardzeigt die heute verwendeten Kabelverbindungen. Beim Datentransport auf die Festplatte ist wieder der bereits erwähnte Datenbus im Spiel, welcher die Daten zwischen beiden Speichern hin und her transportiert:

24 LERNE DEINEN PC ZU VERSTEHEN TEIL 6 76 Abbildung 61 Der Datenbus transportiert noch mehr Daten Die Abbildungen zeigen stark vereinfacht, wie die Geräte hier Tastatur, Festplatte und Arbeitsspeicher mit dem Datenbus verbunden sind. Beim genauen Hinsehen erkennt man, dass RAM und Festplatte mit einem Hin- und einem Rückpfeil versehen sind. Dies soll zeigen, dass der Datenverkehr bei diesen Geräten in beide Richtungen läuft. Die Tastatur hält sich hier raus, datenmäßig sendet sie nur Daten, empfängt aber keine Daten öffnen Bisher hast du nur den Weg vom Arbeitsspeicher zum Datenträger kennengelernt. Es gibt auch den umgekehrten Fall: Die Daten werden von einem Datenträger in den Arbeitsspeicher transportiert. Diesen Vorgang nennen wir Öffnen, Laden oder Lesen. Er tritt immer dann ein, wenn bereits gespeicherte Daten bearbeitet werden sollen. Sie werden dann vom Datenträger in den RAM transportiert und dort bearbeitet. Zu beachten ist, dass dabei immer eine Kopie der Daten in den RAM geschickt wird Abbildung 62 Der Laden-, Öffnen- oder Lesen-Vorgang

25 LERNE DEINEN PC ZU VERSTEHEN TEIL 6 77 Auch diese Aktion ist in allen Anwenderprogrammen integriert, welche mit gespeicherten Daten umgehen. Abbildung 63 Dateien in WORD öffnen Wenn du zukünftig Daten erstellst, diese speicherst und später wieder bearbeitest, dann denke öfters mal daran, wie das alles funktioniert, am besten bevor du den entsprechenden Befehl im Anwendungsprogramm ausführst. Die Aktionen «Daten vom Datenträger zum RAM» wird auch als Lesen bezeichnet (engl. read). Beide Aktionen zusammen, also Hin- und Rückweg heißen dann lesen/schreiben. In der Praxis wird lieber der englische Ausdruck benutzt: read/write oder als Abkürzung «r/w». Das wirst du mit Sicherheit noch mehrmals hören. 6.4 Zusammenfassung Neue über die Tastatur eingegebene Daten und bereits auf einem Datenträger existierende Daten werden generell im Arbeitsspeicher bearbeitet. Sie müssen vor ihrer Bearbeitung dorthin transportiert werden. Die Aufgabe des Datentransports von oder zu einem Datenträger (Massenspeicher) in den RAM oder umgekehrt übernimmt der Datenbus. Der Arbeitsspeicher (RAM) kann keine Daten dauerhaft speichern. Wird die Betriebsspannung abgeschaltet, sind alle Daten im RAM verloren. Sie müssen also nach Ende der Bearbeitung dauerhaft auf einen Datenträger geschrieben werden.

26 LERNE DEINEN PC ZU VERSTEHEN TEIL 6 78 Das Speichern von Daten ist der Weg aus dem RAM (Quelle) auf einen Datenträger (Ziel). Der umgedrehte Weg ist das Öffnen oder Laden der Daten. Hier sind Quelle und Ziel vertauscht. Das Speichern (Schreiben) von Daten auf einen Datenträger heißt write. Das Öffnen (Lesen) vom Datenträger heißt read. Speichern und Öffnen erledigen die Anwenderprogramme bzw. das Betriebssystem. Wie geht es weiter? Lektion 7 befasst sich genauer mit den Behältern, in denen die Daten gespeichert werden. Dort werden wir die Dateien mal etwas genauer betrachten..