CPU Steuerwerk Rechenwerk Speicherregister Cachespeicher

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1 Boost Datum Seite 1 von 7 1. Der Grundaufbau einer Computeranlage ist immer gleich: Taktgenerator (Clock) Uhrzeitgeber CPU Steuerwerk Rechenwerk Speicherregister Cachespeicher FSB RAM ROM mit BIOS Daten -bus IO Steuerung mit Schnittstellen ATA (s) SCSI AGP PCI (e) USB PS 2 Parallel- RJ 45 IEEE USB Port CPU= Central Prozessing Unit Clock= Bestimmt die Geschwindigkeit der Datenverarbeitung aktuell 3000 MHz Uhr= Uhrzeitbaustein mit eigener Batterie FSB= Frontside Bus = Datengeschwindigkeit zwischen CPU und RAM RAM= Random Access Memory = Arbeitsspeicher mit wahlfreiem Zugriff ROM= Read Only Memory = Nur lesbarer Speicher, der das BIOS enthält BIOS= Basic Input Output System = Minibetriebssystem zum Starten des eigentlichen Betriebssystems IO= Input Outputsteuerung für alle Computerkomponenten im sogenannten Chipsatz integriert Datenbus = Datenleitung mit Busbreiten von 64 bis 256 Bit, die parallel übertragen werden (S) ATA = Advance Technologie Attachement= Schnittstelle für Festplatten und CD- Laufwerken S steht für Serielle Schnittstelle und bringt höhere Leistung AGP = Advanced Graphics Port = Schnelle Schnittstelle für Grafikkarten PCI = Pheripheral Component Interconnect= Schnittstelle für Erweiterungskarten PCI-E = Express moderne Schnittstelle mit mehreren seriellen Kanälen USB = Universal Serial Port = Universalschnittstelle mit bis 480 MBs (USB2 Full Speed) PS2 = Schnittstelle für Tastatur und Mäuse Parallelport = Schnittstelle für Drucker auch Centronic Anschluss genannt Serieller Port = Heute wenig genutzter serieller Anschluss RJ45 = Anschluss für Netzwerkkabel

2 Boost Datum Seite 2 von 7 2. Mainboard Das Mainboard - auch Motherboard- nimmt alle wesentlichen Komponenten des Computers auf. Es enthält physikalische Schnittstellen in Form von Steckleisten und Buchsen, zum Anschluss von Computerkomponenten. Steckplätze für Erweiterungskarten Steckplätze für Speichermodule Steckplatz für Prozessor (CPU) Batterie für Bios und Echtzeituhr Anschlüsse (Ports) für Maus, Tastatur usw. Anschlüsse für Datenspeicher wie Festplatten und Wechselspeichern Außerdem wird ein Gehäuse mit Netzteil benötigt 3.1 Mikroprozessor (CPU) Der Hauptbestandteil eines Computers ist die CPU = Central Prozessing Unit auch Mikroprozessor genannt, der viele Millionen Transistoren = Elektronische Schalter auf einer Siliziumscheibe von der Größe eines Fingernagels enthält Es gibt heute viele verschiedene Hersteller von Mikroprozessoren, die aber zueinander oft nicht kompatibel sind. Was ist damit gemeint? Programmcode ist nicht ohne Anpassung übertragbar. 3.2 Verarbeitungsgeschwindigkeit Die Verarbeitungsgeschwindigkeit einer CPU hängt ab von CPU Taktfrequenz Prinzip: Mit jedem Taktbefehl erledigt die CPU eine Rechnung. Aktuell sind 2-3 GHz Grenzen nach oben setzt die hohe Wärmeentwicklung von bis zu 80 Watt auf der Fläche eines Fingernagels. Fällt die Kühlung aus, brennt die CPU durch Frontsidebus = Geschwindigkeit in MHz, mit dem die CPU den Arbeitsspeicher ansprechen kann. Aktuell sind 800 MHz Cache-Speicher Prinzip: In der CPU befindet sich ein superschneller Speicher, der die gerade zu bearbeitenden Daten enthält. Aktuell sind 1 bis 2 MB

3 Boost Datum Seite 3 von 7 4. ROM ROM = Read Only Memory Dieser Speicher ist nur lesbar und behält seine Daten auch, wenn der Computer abgeschaltet wird (nichtflüchtiger Speicher) ROM-Speicher enthält ein Startprogramm für Computer, das BIOS. Heute wird ein so genannter Flash-ROM verwendet, der beliebig oft überschrieben werden kann. Vorteil: Updates sind so möglich 5. Arbeitsspeicher (RAM) Arbeitsspeicher enthält den Programmcode von gestarteten Programmen und die Daten. Für den Arbeitsspeicher werden dynamische RAM-Speicher verwendet. RAM ist die Abkürzung für Random Access Memory = wahlfreier Speichzugriff Nach dem Abschalten des Gerätes " sind alle Daten im Hauptspeicher gelöscht = flüchtiger Speicher 5.1 DDR-SDRAM Typ 1, 2, 3 DDR = Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory Double Data = doppelte Geschwindigkeit wie Taktsignal Übertragungsgeschwindigkeit = Eff. Takt x 8Bit z.b. (400 MHz x 8 = 3200) Achtung: Die Speichermodule sind nicht kompatibel

4 Boost Datum Seite 4 von 7 6. Schnittstellen Ein Datenbus ist eine physikalische Verbindung zwischen Computerkomponenten Eine Schnittstelle ist eine lösbare Steckverbindung Eine Schnittstelle wird durch vier Charakteristika definiert: Die Anzahl der Leitungen, über die Binärzahlen übertragen werden. Fachbegriff: Busbreite Die Geschwindigkeit des Datenflusses in MegaBit oder MegaByte je Sekunde Fachbegriff: Busgeschwindigkeit Eine Vereinbarung über die Codierung der Binärdaten, die man einfach erklärt mit den verschiedenen menschlichen Sprachen vergleichen kann. Fachbegriff: Busprotokoll Die Ausführung der Steckverbindung wie z.b. Steckleisten, Flachstecker, Rundstecker, Klinkenstecker usw. 6.1 Parallele Schnittstellen Parallele Schnittstellen übertragen gleichzeitig Daten über mehrere Leitungen. Im Beispiel stehen vier Datenleitungen zur Verfügung. Zusätzlich wird ein Taktimpuls benötigt. Bei aktiven Taktimpuls werden die anliegenden Signale übertragen, im Beispiel die Binärzahl Aktuelle parallele Schnittstellen Druckerschnittstelle mit 8 Bit Schnittstelle für ATA Festplatten Flachkabel mit 80 Adern Kontaktleiste für PCI Erweiterungskarten Parallele Datenübertragung ist von der Geschwindigkeit begrenzt und wird daher zunehmend durch serielle Übertragung ersetzt. 6.2 Serielle Schnittstellen Datenstrom wird zeitlich aneinandergereiht übertragen. Beginn und Ende eines Datenpaketes wird durch eine bestimmte Kombination z.b. drei kurze Impulse definiert. Die Daten dazwischen werden in unterschiedlich lange Signale codiert. Die Datenübertragungsgeschwindigkeit wird in Bit oder (M)Byte pro Sekunde gemessen und ist wesentlich größer als bei der parallelen Datenübertragung. Aktuelle serielle Schnittstellen USB 1 und 2 = Universal Serial Bus bis 480 MBit/s Besonderheit: Geräte können während des Betriebes eingesteckt (Hot Plug In) S-ATA Anschluss für Festplatten PCI-Express Steckleisten für Erweiterungskarten mit mehreren seriellen Kanälen

5 Boost Datum Seite 5 von Grafikkarten Eine der wichtigsten Komponenten ist die Grafikkarte. Sie hat die Aufgabe, die Binärdaten der Bedieneroberfläche auf einem Monitor anzuzeigen. Die Farbe jedes Bildpunktes wird additiv durch die Angabe von drei Zahlenwerten für Rot Blau und Grün bestimmt. Eine Grafikkarte besteht im Wesentlichen aus einem Grafik-Prozessor, einem Speicher und einer Schnittstelle für die Ansteuerung eines Monitors. Es gibt zwei grundverschiedene Möglichkeiten für die Ansteuerung von Monitoren: Analoger Ausgang für CRT Monitore CRT= Cathode Ray Tube Die Digitalinformationen werden mit einem RAMDAC (Random Access Memory Digital Analog Converter). in eine elektrische Spannung umgesetzt, die zur Steuerung der Elektronenstahlen in einem Röhrenmonitor benötigt wird. Nachteil: Dabei entstehen aber Verzerrungen und Rauschen, was die Bildqualität mindert Digitaler DVI Ausgang für LCD Monitore DVI = Digital Visual Interface LCD = Liquid Cristal Display. Hier werden die digitalen Daten der Farbkanäle direkt zur Ansteuerung der Bildpixel benutzt. Vorteil ist die bessere Bildqualität Viele Grafikkarten sind zusätzlich noch mit einem TV-Out zum Anschluss von Fernsehgeräten ausgestattet DIV 24-PIN Anschluss. S-Video Anschluss Monitor 15-pin Anschluss. Die Leistung einer Grafikkarte wird mit vier Werten beschrieben: 1. Farbtiefe gemessen in Bit. Bei Standartgrafikkarten wird für jede Grundfarbe RGB 1Byte benötigt. Diese Farbtiefe von 24 Bit wird als TrueColor bezeichnet und ist für das menschliche Auge völlig ausreichend, weil man etwa 16 Millionen verschiedene Farben darstellen kann. 2. Bildwiederholfrequenz gemessen in Hz (Hertz) Liegt die Bildwiederholfrequenz über 60 Hertz = 60 Bilder pro Sekunde, kann das menschliche Auge keine Einzelbilder unterscheiden. Fotografiert man Bildschirme, ist der Bildwechsel in Form von Streifen zu sehen.

6 Boost Datum Seite 6 von 7 3. Bilder pro Sekunde bei 3D Anwendungen 3D-Anwendungen wie Spiele sind wegen der vielen Berechnungen eine Herausforderung für Grafikkarten. Sinkt der Wert unter 50 Bilder pro Sekunde, sind die Bewegungen nicht mehr flüssig. 4. Auflösung gemessen in Bildpixel Die Auflösung wird in Pixeln angegeben und ist auf die Monitorgröße abgestimmt. Eine Auflösung von 640 x 480 Pixel ist heute die kleinste Standartauflösung und hat den Eigennamen VGA-Auflösung (Video Graphic Array). Achtung: Bei LCD Monitoren muss zwingend die physikalische Auflösung des LCD Displays eingestellt werde, weil sonst Unschärfen auftreten.

7 Boost Datum Seite 7 von Erweiterungskarten Viele moderne Mainbords sind auch ohne Ereiterungskarten nutzbar. Anschlüsse für Netzwerk, Lautsprecher, Drucker und sogar Monitore sind vorhanden. Für höhere Ansprüche gibt es eine Vielzahl von Erweiterungskarten Es gibt die Bauweisen PCI und PCI Express, die aber zueinander nicht kompatibel sind. Aufgabe: Informieren Sie sich über aktuelle Modelle und fassen Sie die wesentlichen Eigenschaften zusammen Funktion und Besonderheiten Soundkarte Modemkarte SCSI-Karte USB-HUB Firewire-HUB 3D-Grafikkarte Video-Karte TV-Karte Midi-Karte