1 Grundlagen der Informatik

Lerneinheit 1: Begriffe und Grundlagen 1 Grundlagen der Informatik Du stehst in einem Computerladen vor einem nahezu unüberblickbaren Angebot. Für welches Gerät sollst du dich entscheiden? Was bedeuten Begriffe wie Megabyte, Gigabyte, Taktfrequenz, Mikroprozessor, RAM, DVD, Firewire oder USB? In diesem Kapitel erläutern wir wichtige Begriffe der Informatik. Wir sehen uns an, wie ein Computer arbeitet, aus welchen Bestandteilen er sich zusammensetzt und wie wir mit Bit und Byte rechnen können. Nach dem Durcharbeiten dieses Kapitels kennst du die wichtigsten Bezeichnungen rund um das Thema Hardware und du wirst die Begriffe auf den technischen Datenblättern im Computergeschäft verstehen. 1 Grundlagen der Informatik In diesem Kapitel beschäftigen wir uns mit den Datenverarbeitungsprozessen, den Begriffen Orgware, Hardware und Software, Bit und Byte sowie dem binären und hexadezimalen Zahlensystem, den Zeichencodierungen ASCII, ISO-Latin und Unicode, den Vorsilben Kilo, Mega, Giga und Tera für Maßeinheiten sowie den Bestandteilen eines PCs und deren Funktionen. Lerneinheit 1: Begriffe und Grundlagen Lernen............................. 2 1 Computertechnik heute............. 2 2 Datenverarbeitungsprozesse......... 4 3 Verarbeitungsschichten............. 5 4 Bit und Byte...................... 6 5 Zahlensysteme.................... 7 6 Zeichencodierung.................. 8 7 Vorsilben für Maßeinheiten......... 9.............................. 12............................ 14............................ 14 Lerneinheit 2: Personal Computer Lernen............................ 16 1 Arten von Computersystemen....... 16 2 Bestandteile eines PCs.............. 17 3 Mainboard und Prozessor........... 18 4 Speicher......................... 22 4 Datenbus und Grafikkarte........... 23 6 Schnittstellen..................... 27 7 Massenspeicher................... 29 8 Ausgabegeräte.................... 35.............................. 39............................ 42............................ 44 Informiere dich mit dem ergänzenden Material auf der SbX-CD, trainiere mit Online-Übungen und wende dein an! Achtung! In diesem Kapitel teile ich mein Expertenwissen mit besonders Interessierten! Ms. Check Mr. Expert Wirtschaftsinformatik Basic

Lernen Lerneinheit 1 Begriffe und Grundlagen CD-ROM Alle SbX-Inhalte zu dieser Lerneinheit findest du unter der ID: 1101. In dieser Lerneinheit erarbeiten wir grundlegende Begriffe rund um die Computertechnik und du erfährst, wie ein Computer intern arbeitet. Mithilfe verschiedener Größenordnungsbegriffe kannst du Speichervolumen umrechnen und damit z. B. die technischen Angaben in Prospekten vergleichen. Lernen Eine Bildschirmpräsentation mit allen Abbildungen zum Schritt LERNEN findest du unter der ID: 1102. 1 Computertechnik heute Der Computer als zentrales Multimediagerät Fotos und Videofilme werden am Notebook oder PC bearbeitet, über das Handy, Wireless-LAN oder das Internet an andere Benutzer versendet, um schließlich am Fernseher in hochauflösender Qualität betrachtet zu werden: Herzlich willkommen in der multimedialen Welt! Die Formen der Vernetzung von PC und Unterhaltungselektronik, Internet-Telefonie (Voice-over-IP) und Foto-/Videobearbeitung sind zentrale Multimedia-Anwendungen. Personal Computer PDA Video Foto HDTV WLAN Die Intel ViiV-Technologie (gesprochen Weif ) integriert sämtliche Services für den Wohnzimmer-PC. Notebook Handy Internet Der PC als zentrales Multimediagerät Elemente von Multimedia Sony Vaio VA Mediacenter-PC Wireless-LAN (WLAN) ist ein Funknetzwerk. 1 Der Personal Computer (PC) ist das zentrale Gerät. Der PC dient als Bearbeitungsinstrument und Datenspeicher. Er steht im Zentrum des Multimediazeitalters. Wir können einen mit unserer Digitalkamera aufgenommenen Film bearbeiten und auf eine DVD speichern, eine MP3-Datei aus dem Internet herunterladen, über das Internet telefonieren, mit Freunden spielen und am PC fernsehen. 2 Netzwerke verbinden Geräte und Benutzer. Wie kommunizieren unsere Geräte zu Hause miteinander? Der einfachste Weg ist Wireless- LAN (WLAN). Das Mediacenter im Wohnzimmer lädt z. B. einen Film von der Festplatte des Büro-PCs, der Personal Digital Assistant (PDA) synchronisiert die Termine mit Outlook, mit dem Handy surfen wir im Internet und bestellen uns eine Pizza. Das Internet stellt die Verbindung zur Außenwelt her. Es ist die Schlüsseltechnologie für die weltweite Vernetzung. 2 Wirtschaftsinformatik Basic

Lerneinheit 1: Begriffe und Grundlagen Ein Peripheriegerät ist ein Zusatzgerät zum PC. 3 Multimediale Peripheriegeräte bieten ungeahnte Möglichkeiten. Digitale Fotografie und Digital Video ermöglichen die Nachbearbeitung von Fotos und Videos durch den Benutzer. Optische Datenträger (CD, DVD, HD-DVD, Blu-ray) sind leistungsfähige Speichermedien. In den letzten Jahren wurden die analogen Technologien (wie Schallplatte, Tonbandkassette, VHS) durch digitale abgelöst (CD, MP3, DVD). 1 Grundlagen der Informatik Mr. What und Ms. Check Gordon E. Moore gründete 1968 gemeinsam mit Andy Grove und Robert Noyce die Firma Intel. Warum ist der PC heute auch im Bereich der Unterhaltungselektronik das Die Digitalisierung von Bildern (Digitalkamera), Musik zentrale Gerät? (CD, MP3) und Film (DVD, HD-DVD, Blu-ray) erlaubt die Veränderung von Inhalten durch den Konsumenten mittels Home-Computer. Der PC dient als Zentrale für alle multimedialen Anwendungen und öffnet überdies das Tor ins Internet. Welche Trends lassen sich für die nächsten Jahre erkennen? Viele Hollywood-Filme haben schon vor Jahren Trends vorgegeben (z. B. Flachbildschirme oder Mobilkommunikation), die heute zum Alltag gehören. Diese Entwicklungen werden sich fortsetzen. Starre Bilder auf Plakaten werden z. B. durch bewegte Bilder oder holografische 3D-Projektionen ersetzt werden. Welche Rolle wird der Computer in den nächsten Jahren spielen? das Navigationssystem im Auto, die Spielkonsole im Handy oder den Computertechnologie ist schon heute allgegenwärtig. Denken wir an digitalen Satellitenreceiver und den DVD-Rekorder im Wohnzimmer. Ein Handy um ein paar Euro bietet deutlich mehr Rechenleistung als die Computersysteme der Saturn-5-Mondrakete aus dem Jahr 1969. Das Moor'sche Gesetz aus dem Jahr 1965 besagt, dass sich die Leistungsfähigkeit der Mikroprozessoren alle 24 Monate verdoppelt. Tatsächlich konnte diese Entwicklung in den letzten Jahrzehnten beobachtet werden. Clayton M. Christensen ist Professor an der Harvard Business School. Erhaltende und ablösende Technologien 1997 erforschte Clayton Christensen die Auswirkungen von Innovationen auf den Markt und veröffentlichte seine Forschungsergebnisse unter dem Titel The Innovator's Dilemma. Danach vollziehen sich technologische Innovationen in Form von erhaltenden Technologien, welche die Marktposition verbessern (z. B. Fotohandy), und in Form von ablösenden Technologien, die etablierte Produkte verdrängen (z. B. Schallplatte CD MP3). L 1: Ablösung der VHS-Videokassette durch die DVD Den Unterschied zwischen erhaltender und ablösender Technologie können wir am Beispiel der VHS-Videokassette leicht erkennen. Um die VHS-Videokassette länger am Markt zu halten, wurde durch Super-VHS eine Verbesserung der Qualität erreicht. Die DVD löste schließlich die Videokassette ab und verdrängte sie mit der Zeit vollständig vom Markt. Ü 1: Überlege dir weitere Beispiele für erhaltende und ablösende Technologien! Barbara bearbeitet einen selbst gedrehten Urlaubsfilm mit einem Videoschnittprogramm am PC und brennt ihn auf eine DVD. Das Ergebnis zeigt sie ihren Freundinnen und Freunden. Sehen wir uns Schritt für Schritt an, wie sie bei der Bearbeitung des Videos vorgeht. Wirtschaftsinformatik Basic 3

Lernen 2 Datenverarbeitungsprozesse Die Verarbeitung von Daten am Computer Barbara hat mit einer Kamera ein Video aufgenommen. Dieser Prozess wird als Eingabe (Input) bezeichnet. Ihr Bearbeiten der Videodaten am PC bezeichnen wir als Verarbeitung (Processing). Das Speichern (Storage) des fertigen Videos auf eine DVD ermöglicht dessen spätere Verwendung. Im letzten Schritt präsentiert Barbara das fertige Video ihren Freundinnen und Freunden. Die Ausgabe (Output) der Videodaten erfolgt auf einem Computermonitor oder Fernseher. Mr. What und Ms. Check Wie funktioniert der Datenverarbeitungsprozess beim Schreiben einer E-Mail? Nachricht schreiben (Input) Senden-Knopf anklicken (Processing) Versenden über das Internet (Output) Speichern der E-Mail im Postausgang (Hilfsprozess) EVA = Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe Datenverarbeitungsprozesse können wir also in vier Teilprozesse zerlegen. Die Kernprozesse sind Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe. Die Datenspeicherung unterstützt die Verarbeitung als Hilfsprozess. Input Processing Output Storage Datenverarbeitungsprozesse Die Teilprozesse der Datenverarbeitung Die Datenverarbeitungsprozesse finden bei jedem elektronischen Gerät Anwendung, das über einen Mikroprozessor verfügt, z. B. PC, Mobiltelefon und Navigationssystem. 1 Input (Eingabe) Die Eingabe von Daten in ein Datenverarbeitungssystem kann z. B. über die Tastatur, die Maus, den Scanner, den Fotoapparat oder die Videokamera erfolgen. 2 Processing (Verarbeitung) In diesem Schritt werden die eingegebenen Daten verarbeitet, indem z. B. Bilder nachbearbeitet, Videos geschnitten, Dokumente oder Kundendaten aktualisiert werden. 3 Output (Ausgabe) Das Ergebnis der Bearbeitung wird z. B. am Monitor oder Drucker ausgegeben. 4 Storage (Datenspeicherung) Damit die bearbeiteten Daten nicht verlorengehen, werden diese z. B. auf einer Festplatte, CD, DVD, MemoryCard oder einem USB-Stick gespeichert. Multimediageräte, wie PC, Videokamera, Fernseher und Handy, sind komplex in ihrem Aufbau. Daher unterscheiden wir bei der Entwicklung und Benutzung solcher Geräte drei Schichten. 4 Wirtschaftsinformatik Basic

Lerneinheit 1: Begriffe und Grundlagen Der Begriff Orgware bezeichnet Organisationstools wie Diagramme und Benutzerhandbücher. 3 Verarbeitungsschichten Hardware, Software und Daten Anhand des Videofilms von Barbara haben wir gesehen, dass bei der Datenverarbeitung verschiedene Teilprozesse unterschieden werden können. Nun überlegen wir uns, aus welchen Schichten Datenverarbeitungsgeräte bestehen und wie wir diese Schichten sinnvoll unterscheiden können. Für das organisierte Vorgehen bei der Planung von Hard- und Software werden Tools benutzt. Solche organisatorischen Tools bezeichnen wir als Orgware. 1 Grundlagen der Informatik Hardware Software Daten Begriffe Hardware, Software, Daten Zur Software zählen Betriebssysteme, Programme und deren Daten. Hardware, Software und Daten 1 Als Hardware bezeichnen wir alle Geräte, aus denen ein Computersystem besteht. Zur Hardware zählen z. B. Zentraleinheit, Tastatur, Maus, Monitor, Drucker und Scanner, aber auch CD, DVD oder USB-Stick. 2 Als Software bezeichnen wir Programme und ihre Bestandteile. Software im engeren Sinn sind Programme wie das Betriebssystem, die Textverarbeitung, die Tabellenkalkulation, die Datenbank oder das Videoschnittprogramm. Im weiteren Sinn zählen auch die Daten zur Software. 3 Daten sind das Ergebnis des Verarbeitungsprozesses. Um Daten zu produzieren, verwenden wir Programme. Wenn wir mit unserem Videoschnittprogramm ein Video bearbeitet haben, erhalten wir als Ergebnis einen Videofilm. Dieser gehört zur Datenschicht. Briefe, Rechnungen, erfasste Kunden oder Musik sind Daten, die ohne ein Programm nicht nutzbar wären. Ein Programm (Software) ist Voraussetzung, um Daten nutzen zu können. Die Software benötigt Hardware, um laufen zu können. Daten werden auf Speichermedien (z. B. CD, DVD, Festplatte, USB-Stick, Flash-Speicherkarten) abgelegt. Mr. What und Ms. Check Welche Hard- und Software verwenden wir in der Schule? Als Hardware verwenden wir einen PC mit Tastatur, Maus und Drucker, als Software das Betriebssystem und Anwenderprogramme. Welche Formen von Daten gibt es? Wir unterscheiden Konfigurations-, Stamm- und Bewegungsdaten. Wirtschaftsinformatik Basic 5

Lernen 4 Bit und Byte So arbeitet ein Computer Eine Linkliste zu den Begriffen und Grundlagen der Informatik findest du unter der ID: 1102. Ein Computer arbeitet mit Binärzahlen, den Bits 1 und 0. 1 Byte = 8 Bit In den 1980er-Jahren war die kleinste Informationseinheit eines Computers, das Bit, als Robot im Disneyfilm Tron zu sehen. Das Bit unterstützte den Hauptdarsteller Kevin Flynn (Jeff Bridges) bei der actionreichen Navigation durch die digitale Welt eines Computers. Informationseinheiten 1 Ein Bit ist die kleinste vorstellbare Informationseinheit und unterscheidet True und False (1 und 0). Mit einem Bit können wir z. B. darstellen, ob es regnet oder nicht. Oder wir können speichern, ob jemand verheiratet ist oder nicht. Kombinieren wir mehrere Bit, können wir eine größere Anzahl unterschiedlicher Informationen speichern. 2 Ein Byte besteht aus 8 Bit. Damit ergeben sich 256 mögliche Werte, welche mit einem Byte dargestellt werden können. Kombinieren wir 8 Bit, so ergeben sich daraus 2 hoch 8 oder 256 darstellbare Werte. Im Dezimalsystem gibt es 10 Ziffern (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 und 9). Die Basis für das Dezimalsystem ist daher 10. Im Binärsystem gibt es nur 2 Ziffern (0 und 1). Die Basis ist 2. Im Dezimalsystem kann mit 4 Stellen ein Zahlenwert zwischen 0 und 9999 dargestellt werden. Das ergibt 10 000 mögliche Zahlenkombinationen. Die Anzahl der möglichen Kombinationen wird mit der Formel Basis Stellenanzahl berechnet, z. B. 10 4 = 10 000. Die Formel gilt auch für das Binärsystem. L 2: Bit kombinieren Wie viele mögliche Kombinationen können mit 3 Bit dargestellt werden? 2 3 = 8, folgende Kombinationen sind möglich: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111. Ü 2: Wie viele Kombinationen sind mit a) 8, b) 16, c) 24 und d) 32 Bit darstellbar? Wir wissen nun, dass Computer nur mit Binärzahlen, also Kombinationen aus Bit, rechnen können. Doch wie rechnen wir eine Binärzahl in eine Dezimalzahl um? Dez 0 Bin 000 Dez 1 Bin 001 Dez 2 Bin 010 Dez 3 Bin 011 Dez 4 Bin 100 Dez 5 Bin 101 Dez 6 Bin 110 Dez 7 Bin 111 L 3: Umwandlung einer Binärzahl in eine Dezimalzahl Jede Stelle einer Binärzahl entspricht einer Zweierpotenz. In der Abbildung sehen wir die Zweierpotenzen rechts beginnend mit 2 0, dann 2 1 usw. bis 2 7. Die Dezimalzahl erhalten wir, indem wir jene Zweierpotenzen addieren, an deren Stelle in der Binärzahl eine 1 steht. In unserem Beispiel sind dies die folgenden Zweierpotenzen: 2 7 + 2 4 + 2 3 + 2 2 + 2 0 = 128 + 16 + 8 + 4 + 1 = 157 1 0 0 1 1 1 0 1 1 2 7 0 2 6 0 2 5 1 2 4 1 2 3 1 2 2 0 2 1 1 2 0 Ein Beispiel für die Anwendung von Binärzahlenberechnungen ist die Programmierung von digitalen Modelleisenbahnen. 128 + 0 + 0 + 16 + 8 + 4 + 0 + 1 157 6 Wirtschaftsinformatik Basic

Lerneinheit 1: Begriffe und Grundlagen Mr. What und Ms. Check Welche Dezimalzahl wird mit der Binärzahl 11001100 dargestellt? 128 + 64 + 8 + 4 = 204 1 Grundlagen der Informatik Ü 3: Wandle die Binärzahlen a) 11110010, b) 10101010 und c) 10011111 in Dezimalzahlen um! 5 Zahlensysteme Menschen, Computer und ihre Art zu rechnen 1 Hexziffer = 1 Nibble = 4 Bit Hex A Dez 10 Hex B Dez 11 Hex C Dez 12 Hex D Dez 13 Hex E Dez 14 Hex F Dez 15 Das für uns Menschen gebräuchliche Dezimalsystem mit den Ziffern 0 bis 9 ist für einen Computer nicht direkt verwendbar. Wie wir schon gesehen haben, benutzen Computer zur Verarbeitung und Speicherung von Werten binäre Zahlen, bestehend aus den Ziffern 0 und 1. Es wäre jedoch sehr unpraktisch, wenn wir eine Zahl z. B. als 11000110 eingeben müssten. Die Umrechnung von Binär- in Dezimalzahlen ist aber auf den ersten Blick schwer durchschaubar. Hexadezimales Zahlensystem Zur Darstellung von Zahlen wird häufig das hexadezimale Zahlensystem verwendet. Dabei werden jeweils 4 Bit zu einer Hexziffer zusammengefasst. Eine solche Ziffer kann 16 verschiedene Werte annehmen: die Ziffern 0 bis 9 sowie die Buchstaben A bis F (für dezimal 10 bis 15). Die Gruppierung in Nibbles (4-Bit-Gruppen) erfolgt von rechts nach links. Jede Hexadezimalziffer kann mit 4 Bit (Nibbles) dargestellt werden. Daher ist die Umwandlung vom Binär- in das Hexadezimalsystem wesentlich einfacher als vom Binär- in das Dezimalsystem. L 4: Umwandlung einer Binärzahl in eine Hexadezimalzahl a) Welcher Hexadezimalzahl entspricht die 1100 0110 Binärzahl 11000110? Die Abbildung zeigt die Umrechnung der Binärzahl 11000110 in die Hexadezimalzahl C6, indem jeweils 4 Bit (rechts beginnend) gruppiert und anschließend in eine Dezimalzahl umgerechnet werden. 12 6 C 6 Hex C6 Bin 1100 Dez 8 + 4 = 12 Hex C Bin 0110 Dez 4 + 2 = 6 Hex 6 Bin 1100 0110 = Hex C6 b) Welcher Binärzahl entspricht ACE4 hex? Hex A Dez 10 = 8 + 2 Bin 1010 Hex C Dez 12 = 8 + 4 Bin 1100 Hex E Dez 14 = 8 + 4 + 2 Bin 1110 Hex 4 Dez 4 Bin 0100 Hex ACE4 = Bin 1010 1100 1110 0100 Ü 4: Wandle die Binärzahlen a) 11110010, b) 10101010 und c) 10011111 in Hexadezimalzahlen um! Ü 5: Wandle die Hexadezimalzahlen a) FEE, b) CAFE und c) AFFE in Binärzahlen um! Ein Beispiel für die Verwendung von Hexadezimalzahlen ist die Darstellung des Zeichencodes von Windows-Schriftarten, wie z. B. Arial und Times New Roman. Wirtschaftsinformatik Basic 7

Lernen 6 Zeichencodierung So kann ein Computer Buchstaben und Zahlen darstellen Ein Computer bedient sich einer Codierung, also eines Systems von Zeichen, die mit mehreren Bit dargestellt werden kann. Die Codierung wird auch Zeichensatz genannt und repräsentiert für jede Binärzahl ein Zeichen. Welche wichtigen Zeichensätze für einen PC gibt es? ASCII, ISO-Latin und Unicode ASCII = American Standard Code for Information Interchange Die ANSI (= amerikanische Normungsorganisation) hat 1968 den ASCII-Zeichencode genormt, weshalb häufig auch der Begriff ANSI- anstelle von ASCII-Code verwendet wird. UTF-7 ist kompatibel zu ASCII. 1 ASCII verwendet 7 Bit zur Zeichendarstellung und hat demnach einen Umfang von 128 darstellbaren Zeichen (2 hoch 7). So hat der Buchstabe A den Code 65, B den Code 66, C den Code 67 usw. Mit ASCII sind deutsche Sonderzeichen wie Ä, Ö und Ü nicht darstellbar. Daher wird dieser Zeichensatz heute kaum mehr eingesetzt. Er bildet aber die Basis für andere Zeichencodierungen. 2 ISO-Latin-1 verwendet 8 Bit zur Zeichendarstellung. Er baut auf dem ASCII-Code auf und ergänzt ihn um die wichtigsten sprachspezifischen Sonderzeichen. ISO-Latin-1 (ISO/IEC 8859-1) enthält alle Sonderzeichen der gängigsten Sprachen wie Deutsch, Französisch, Spanisch, Portugiesisch, Dänisch, Finnisch etc. Dieser Zeichensatz wurde früher in Microsoft Windows verwendet, jedoch mittlerweile durch Unicode abgelöst. 3 Unicode verwendet 16 Bit (UCS-2) bzw. 32 Bit (UCS-4) zur Zeichendarstellung und ist ein internationaler Standard, der alle bekannten Schriftzeichen beinhaltet. Die Speicherung und Übertragung von Unicode-Zeichen erfolgt im UTF (Unicode Transformation Format). UTF-8 (z. B. Internet, Linux, NTFS-Dateisystem in Windows) bzw. UTF-16 (z. B. Microsoft.NET) sind heute die gängigsten Zeichensatz-Formate. Die Windows- Zeichentabelle stellt alle Zeichen einer Truetype-Schrift mit ihrem Unicode-Wert dar. Andere Schriften, wie z. B. Courier, enthalten 8-Bit-Zeichensätze. Font bedeutet Schriftart. Das ausgewählte Zeichen Alpha wird mit seinem Hexadezimalwert dargestellt. L 5: Zeichencodierung in MS Windows Windows-Zeichentabelle mit einem Unicode-Zeichen Welche Form der Zeichencodierung verwendet eigentlich MS Windows? MS Windows verwendet den Unicode-Zeichensatz. Wenn wir die Zeichentabelle unter Start Alle Programme Zubehör Systemprogramme aufrufen, wird das nebenstehende Fenster angezeigt. In der Statuszeile erkennen wir die Form der Zeichencodierung: für das Alpha Unicode 03B1. Aber nicht alle Schriftarten verwenden Unicode. Die Schriften Courier und System verwenden z. B. nur 8 Bit zur Darstellung. Du musst den Windows-Rechner im Menü Ansicht auf schaftlich umstellen! Ü 6: Welchen Unicode haben die Zeichen a) Ü, b) &, c) # und d) (Pfund)? Gib die Zeichencodes als Hexadezimalzahlen und als Dezimalzahlen an und verwende zum Umrechnen den Windows-Rechner! Um mehrstellige Zahlen besser lesen zu können, werden diese durch Vorsilben für Maßeinheiten, wie z. B. Kilo, Mega, Giga oder Tera, ergänzt. 8 Wirtschaftsinformatik Basic

Lerneinheit 1: Begriffe und Grundlagen Die Präfixe (Vorsilben) Kilo, Mega, Giga, Tera, Peta und Exa entstammen dem SI-System der IEC: www.iec.ch/zone/si 7 Vorsilben für Maßeinheiten Kilo, Mega, Giga, Tera, Peta, Exa Wenn wir Bit oder Byte in großer Zahl kombinieren, z. B. wenn wir große Datenmengen speichern, wäre es unpraktisch zu schreiben, dass der Umfang der Daten 5,3 Millionen Byte beträgt. Kürzer und verständlicher ist 5,3 Megabyte. Die Vorsilben, z. B. Kilo, Mega oder Giga, entstammen dem SI-System. Darin sind weltweit die gültigen Vorsilben festgelegt, die wir auch im täglichen Leben verwenden. Beispiele dafür sind Kilogramm, Megawatt oder Gigahertz. Die Vorsilben Kilo, Mega, Giga, Tera, Peta und Exa werden auch für die Größenordnungen von Bit und Byte verwendet. 1 Grundlagen der Informatik Das Präfix k steht für Kilo und wird klein geschrieben. Ein großes K bedeutet Kelvin. Ein großes M wird als Abkürzung für Mega verwendet. Ein kleines m bedeutet milli. Weitere bekannte Abkürzungen sind z. B. g (Gramm) und t (Tonnen). Giga und Tera werden mit Großbuchstaben abgekürzt. Vorsilbe Abkürzung Potenz Zahl Kilo k 10 3 Tausend Mega M 10 6 Million Giga G 10 9 Milliarde Tera T 10 12 Billion Peta P 10 15 Billiarde Exa E 10 18 Trillion Diese Vorsilben (Präfixe) können sowohl für Byte als auch für Bit in gleicher Weise benutzt werden. Kilobyte wird z. B. mit kbyte oder kb abgekürzt. Üblicherweise werden Byte mit Groß- und Bit mit Kleinbuchstaben dargestellt. Die Abkürzung für Kilobit ist demnach kb. Wie in der Physik ist der Umrechnungsfaktor zwischen den einzelnen Größen 1000 (10 3 ). Die Abkürzung für Bit ist ein kleines b. L 6: Speichergrößen Rechne die folgenden Speichergrößen in Byte um! Speichergröße Byte Umrechnung 1 kb 1000 1 10 3 1 MB 1 000 000 1 10 6 1 GB 1 000 000 000 1 10 9 1 TB 1 000 000 000 000 1 10 12 1 kb 125 1 10 3 : 8 1 Mb 125 000 1 10 6 : 8 Hinweis: 1 kb = 1000 Bit : 8 = 125 Byte, 1 Mb = 1 000 000 Bit : 8 = 125 000 Byte = 125 kb Die folgende Abbildung veranschaulicht die Größeneinheiten am Beispiel von Textdaten. 1 Byte = 1 Zeichen 1 Kilobyte = 1 Seite 1 Megabyte = 1 Buch 1 Gigabyte = 1 Bibliothek 1 Terabyte = Das Weltwissen Wirtschaftsinformatik Basic 9

Lernen Expertenwissen für besonders Interessierte Der Umrechnungsfaktor für Binärpräfixe beträgt 1024. Eine Linkliste zu den Begriffen und Grundlagen der Informatik findest du unter der ID: 1102. KibiByte = Kilobinary- Byte Achtung! Expertenwissen: Binärpräfixe Wie wir bereits erfahren haben, spielt das binäre Zahlensystem mit seinen Zweierpotenzen in der Informatik eine große Rolle. Dieser Umstand führte in der Vergangenheit häufig zu Missverständnissen im Zusammenhang mit den SI-Vorsilben, da z. B. die Vorsilbe Kilo einmal für 1000, ein anderes Mal für 1024 (2 10 ) verwendet wurde. Daher wurden im Jahr 1999 die Binärpräfixe mit der Norm IEC 60027-2 weltweit geregelt und in das SI-System übernommen. Vorsilbe Abkürzung Potenz Zahl Kibi Ki 2 10 1024 Mebi Mi 2 20 1 048 576 Gibi Gi 2 30 1 073 741 824 Tebi Ti 2 40 1 099 511 627 776 Pebi Pi 2 50 1 125 899 906 842 624 Exbi Ei 2 60 1 152 921 504 606 846 976 Der Unterschied zwischen Kilo und Kibi ist die Zahl, der die Vorsilbe entspricht: Kilo = 1000, Kibi = 1024. Je nachdem, welche Einheit verwendet wird, wird unterschiedlich gerechnet, z. B. 1 KiB = 1024 Byte, 1 kb = 1000 Byte. L 7: Gigabyte versus Gibibyte Wie viele Byte sind 45 GB bzw. 45 GiB? 45 GB 10 9 = 45 000 000 000 Byte 45 GiB 2 30 = 48 318 382 080 Byte Ü 7: a) In einem Verkaufsprospekt eines PCs ist die Größe der Festplatte mit 1 TB angegeben. Gib die Größe der Festplatte in GiB an! b) Die Speicherkapazität einer DVD beträgt 4,7 GB, jene einer CD 700 MiB. Gib die Größe beider Speichermedien in MB an! L 8: Speicherkapazitäten von Disketten Wie viele Byte passen auf eine Diskette? Verwirrend: Auf eine 1,44-MB- Diskette passen nur 1,4 MiB. Auf eine zweiseitige Double Density (2DD) 3,5-Zoll-Diskette passen 512 Byte je Sektor und Spur. Jede Seite besteht aus 9 Sektoren und 80 Spuren. Wie groß ist die Kapazität in KiB? 512 B 2 Seiten 9 Sektoren 80 Spuren = 720 KiB. Auf eine High-Density-Diskette kann die doppelte Datenmenge gespeichert werden, da 18 Sektoren Platz finden. Warum wird diese Diskette als 1,44-MB-Diskette bezeichnet? Disketten 512 B 2 Seiten 18 Sektoren 80 Spuren = 1440 KiB. Bei der Markteinführung der HD-Diskette wurde ein Fehler begangen, da die Kapazität in Wahrheit 1440 KiB beträgt. Aus Marketinggründen wurde durch 1000 statt 1024 dividiert, was zu 1,44 MB führte. Tatsächlich beträgt die Speicherkapazität aber entweder 1,47 MB oder 1,41 MiB. SI-Präfixe und Binärpräfixe dürfen nicht gemischt verwendet werden! Speicherkapazitäten optischer Datenträger: CD: 700 MiB DVD: 4,7 GB Die Nichtbeachtung der Unterschiede zwischen den Binärpräfixen und den herkömmlichen SI- Präfixen kann zu verwirrenden Informationen über die Größe eines Speichermediums führen. Die Speicherkapazität einer CD beträgt z. B. 700 MiB, jene der DVD 4,7 GB, das sind aber nur 4482 MiB. Tatsächlich wird in der Praxis die Größe einer CD sehr häufig mit 700 MB angegeben, was streng genommen falsch ist. 10 Wirtschaftsinformatik Basic

Lerneinheit 1: Begriffe und Grundlagen Ms. Check und Mr. Expert Eine CD fasst 700 MiB. Wie viele MB sind das? 700 1024 1024 = 700 2 20 = 734 003 200 Byte = 734 MB 1 Grundlagen der Informatik Brutto- und Nettokapazität unterscheiden sich aus verkaufstechnischen Gründen. Festplatte Das Diskettenbeispiel L 8 zeigt uns, dass bei der Umrechnung von Vorsilben nicht immer der Faktor 1024 verwendet wird. Es werden zahlreiche Produkte angeboten, deren angegebene Speicherkapazität (Bruttokapazität) deutlich über der Nettokapazität liegt. Warum ist das so? Festplattenhersteller geben aus verkaufstechnischen Gründen möglichst hohe Kapazitäten für ihre Laufwerke an. Eine 1-TB-Festplatte könnte somit 1 000 000 000 000 Byte speichern. Errechnen wir die Nettokapazität, so erhalten wir als tatsächlich nutzbare Speicherkapazität für unser Laufwerk im Rechner lediglich 0,909 TiB. Die Nettokapazität liegt um 9,05 % unter der Bruttokapazität. Beachte In der Praxis finden Binärpräfixe kaum Beachtung. Sie werden de facto nicht verwendet. Wir verzichten in weiterer Folge auf den Einsatz von Binärpräfixen und geben Speichergrößen ausschließlich in kb, MB, GB, TB usw. mit dem Umrechnungsfaktor 1000 an. Zur Umrechnung zwischen Größeneinheiten dienen die SI-Präfixe. Zusätzlich müssen wir beachten, ob die Größe in Bit oder Byte angegeben ist (1 Byte = 8 Bit). L 9: WLAN-Bandbreitenberechnung Die Datenübertragungsrate einer WLAN-Verbindung beträgt 54 Megabit/s. Wie viele Kilobyte bzw. Kibibyte können pro Minute übertragen werden? 54 Mb : 8 60 1000 = 405 000 kb 54 Mb : 8 60 10 6 : 2 10 = 395 508 KiB Eine 3,6 MB große MP3-Datei soll aus dem Internet heruntergeladen werden. Der Internetzugang hat eine Bandbreite von 768 kb/s. Wie lange dauert die Übertragung? 3,6 1000 8 : 768 = ca. 38 s Ü 8: Wie lange dauert der Download eines 45 MB großen Videos aus dem Internet, wenn eine Bandbreite von 56 Kibibit/s zur Verfügung steht? Ü 9: Ein Einzelbild eines Hollywoodfilms auf einer DVD hat eine Auflösung von 720 576 Bildpunkten. Pro Bildpunkt werden 24 Bit für die Farbinformation benötigt. Pro Sekunde werden 25 Einzelbilder dargestellt. Wie groß ist der Speicherplatzbedarf für einen Film mit einer Spieldauer von zwei Stunden? (Annahme: unkomprimierte Speicherung) GB: GiB: Wirtschaftsinformatik Basic 11

Lernen Übungsbeispiele Du findest diese Übungsbeispiele mit automatischer Aufgabenkontrolle unter der ID: 1103. erledigt w Ü 2 Ü 9: w Ü 10: w Ü 11 Ü 15, Ü 17: w Ü 19: w Ü 10: Ordne die folgenden Begriffe durch Ankreuzen zu: Begriff Hardware Software Daten Zentraleinheit Microsoft Word Auf dem PC geschriebener Brief Digitalkamera Mikrofon MP3-Musikdateien Bildbearbeitungsprogramm Internet Explorer CD Scanner Windows Ü 11: Wandle folgende Binärzahlen in Dezimalzahlen bzw. Hexadezimalzahlen um: Binärzahl Dezimalzahl Hexadezimalzahl 1111 0110 1001 0101 0010 0001 Ü 12: Wandle folgende Binärzahlen in Hexadezimalzahlen um: Binärzahl 1111 0110 1101 0011 1001 0101 1111 0000 0010 0001 0101 1010 Hexadezimalzahl Ü 13: Wandle folgende Hexadezimalzahlen in Binärzahlen um: Hexadezimalzahl F6 A145 FC88 Binärzahl Ü 14: Wie viele Bit sind 56 Byte? Ü 15: Die Speicherkapazität einer DVD beträgt 4,7 GB. Ein MP3-Titel benötigt durchschnittlich 3700 Kilobyte. Wie viele Musiktitel passen auf eine DVD? 12 Wirtschaftsinformatik Basic

Lerneinheit 1: Begriffe und Grundlagen Ü 16: Schreibe den Satz Ich gehe in die 1. Klasse als ASCII-Code! Beispiele:! = 21, + = 2B; A = 41; a = 61 ASCII-Code (hexadezimal): 1 Grundlagen der Informatik Abb.: ASCII-Zeichentabelle Ü 17: Ein Standardbrief von einer A4-Seite umfasst ungefähr 30 Zeilen mit durchschnittlich jeweils 50 Unicode-Zeichen. Wie viel Speicherplatz wird für den Brief benötigt? Berechne die Dateigröße in den Größeneinheiten kb und MB! Kilobyte: Megabyte: Ü 18 zum Expertenwissen: Du lädst eine Musikdatei mit einer Größe von 3 MB aus dem Internet herunter. Du hast allerdings nur ein 56k-Modem, d. h., pro Sekunde werden 56 Kibibit Daten übertragen. Wie lange musst du warten, bis der Song vollständig auf deine Festplatte kopiert wurde? ID: 1103 Musterunternehmen Weitere Übung auf der SbX-CD Ü 19: Bearbeite das Übungsbeispiel Größeneinheiten! Ü 20: Bearbeite das Übungsbeispiel Bandbreitenberechnung der Firma H2Ö! Wirtschaftsinformatik Basic 13

Lernen In dieser Lerneinheit haben wir wichtige Begriffe rund um die Computertechnik sowie Zahlensysteme und Größeneinheiten kennengelernt. Computertechnik heute Datenverarbeitungsprozesse Hardware, Software und Daten Bit und Byte Zeichencodierung Zahlensysteme Vorsilben für Maßeinheiten Binärpräfixe Brutto- und Nettokapazität Der Personalcomputer ist das zentrale Gerät für multimediale Anwendungen. Computertechnik und Unterhaltungselektronik sind miteinander verschmolzen. Die Kernprozesse der Datenverarbeitung sind Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe (EVA). Sie werden durch den Hilfsprozess der Speicherung unterstützt. Computer und Geräte der Unterhaltungselektronik, wie Handy, DVD-Player oder HDTV, verfügen über Hard- und Softwarekomponenten, welche aufeinander abgestimmt sind. Mithilfe von Programmabläufen generiert ein Benutzer Daten. Ein Byte besteht aus 8 Bit. Die Speicherung von Zahlen erfolgt im Computer in Binärform. Ein Bit kann die Werte True und False annehmen, die mit den Binärziffern 1 und 0 dargestellt werden. Der ASCII-Zeichensatz verwendet zur Darstellung 7 Bit und enthält keine länderspezifischen Zeichen wie Umlaute. Er ist die Basis für wichtige Zeichensätze wie ISO-Latin und Unicode. Das Internet, Linux und Windows verwenden Unicode zur Zeichencodierung. Zur einfacheren Darstellung von Binärzahlen wird in der Computerindustrie häufig das hexadezimale Zahlensystem verwendet. Es besteht aus 16 Ziffern (0 bis 9 und A bis F). Eine Hexziffer ist ein Nibble, das sind 4 Bit. Der Umrechnungsfaktor zwischen den Größenordnungen Kilo, Mega, Giga, Tera, Peta und Exa beträgt 1000 (10 3 ). Der Umrechnungsfaktor zwischen den Binärpräfixen Kibi, Mebi, Gibi, Tebi, Pebi und Exbi beträgt 1024 (2 10 ). Aus verkaufstechnischen Gründen wird bei Speicherkapazitäten meist die Bruttokapazität angegeben. Für die Angabe der Nettokapazitäten werden die Binärpräfixe verwendet. Zusätzlich zu dieser Zusammenfassung findest du auf der SbX-CD eine Audio- Wiederholung zur Wiedergabe mit dem Audio-Player und als MP3-Datei sowie eine Bildschirmpräsentation. ID: 1104 Kontrollfragen und -aufgaben 1. Nenne mindestens fünf Hardware-Elemente für den Multimedia-Einsatz zu Hause! 2. Beschreibe den Datenverarbeitungsprozess anhand einer Kundenverwaltung mit Rechnungsdruck! 3. Welchen Datenverarbeitungsprozessen ist das Schreiben eines Briefes mit einem Textverarbeitungsprogramm zuzuordnen? 14 Wirtschaftsinformatik Basic

Lerneinheit 1: Begriffe und Grundlagen Du findest die Aufgaben 4 bis 16 mit automatischer Aufgabenkontrolle unter der ID: 1105. erledigt w Aufgaben 4 15: w Aufgabe 16: w 4. Benenne die Begriffe Hardware, Software und Daten in Zusammenhang mit Mobiltelefon, SMS und Adressbuch! 5. Ordne die Begriffe Hardware, Software und Daten der Film-DVD Fluch der Karibik 3 zu! 6. Wie viele Bit werden benötigt, um die Zahl 4000 darstellen zu können? 7. Wie viele Zahlenkombinationen sind mit einem 128-Bit-Passwort möglich? 8. Worin unterscheiden sich die Zeichencodierungen ASCII, Latin und Unicode? 1 Grundlagen der Informatik 9. Welche Dezimalzahl steht für die Binärzahl 11001100? 10. Welche Binärzahl steht für die Hexadezimalzahl FACE? 11. Welche Dezimalzahl steht für die Hexadezimalzahl BADBEE? 12. Wandle die Binärzahl 1111010100011100 in eine Hexadezimalzahl um! 13. Wie viel Speicherkapazität (in MB) wird benötigt, wenn ein Dokument 7 Mio. Zeichen im Unicode-Format enthält? 14. Eine Videothek lagert 2500 Filme auf DVD. Eine Film-DVD fasst rund 8,5 GB. Wie groß ist die Speicherkapazität aller DVDs zusammen (in TB)? 15. Wandle die Dezimalzahl 255 in das binäre und das hexadezimale Zahlensystem um! ID: 1105 Weitere Aufgabe auf der SbX-CD 16. Stelle dich einem Quiz mit fünf Fragen! Ein kurzer scheck, bevor's weitergeht! scheck Kann ich Kann ich (noch) nicht Datenverarbeitungsprozess erklären Hardware, Software, Bit und Byte erklären Dezimal-, Binär- und Hexadezimalzahlen umrechnen Kilo, Mega, Giga und Tera zur Darstellung von Datenmengen verwenden Wie geht's weiter? In der folgenden Lerneinheit sehen wir uns die Bestandteile eines Computersystems genauer an und lernen deren Funktionsweisen kennen. Wirtschaftsinformatik Basic 15

Lernen CD-ROM Alle SbX-Inhalte zu dieser Lerneinheit findest du unter der ID: 1106. Lerneinheit 2 Personal Computer Laufend flattern Prospekte mit PC-Angeboten ins Haus. In dieser Lerneinheit beschäftigst du dich mit den Komponenten eines PCs, damit du die Angebote anhand der Leistungsdaten vergleichen kannst und die richtige Kaufentscheidung triffst. Lernen 1 Arten von Computersystemen Vom PDA bis zum Großrechner Eine Bildschirmpräsentation mit allen Abbildungen zum Schritt LERNEN findest du unter der ID: 1107. Heute sind unterschiedliche Arten von Computersystemen erhältlich. Das Angebot reicht vom kleinen PDA, mit dem wir unsere Adressen und Termine verwalten können, über Desktop-PCs, Notebooks, Server für kleine und große Netzwerke bis hin zu leistungsfähigen Großrechnern bzw. Supercomputern. Als Mainframe werden extrem leistungsfähige Großrechner bezeichnet. Leistung Netzwerkserver Mainframe Der Server ist das zentrale Gerät in einem Computernetzwerk. Desktop-PC Notebook PDA = Personal Digital Assistant PDA Preis Arten von Computersystemen nach Leistung und Preis Wir konzentrieren uns auf jene Geräte, die derzeit den größten Marktanteil haben: Personalcomputer. Sehen wir uns an, aus welchen Teilen ein moderner PC besteht. Ü 21: Welche Vor- und Nachteile haben Desktop-PCs gegenüber Notebooks? Einen Artikel über die Geschichte des PCs findest du unter der ID: 1107. Ü 22: Lies den Artikel über die Geschichte des PCs auf der SbX-CD und beantworte die folgenden Fragen: a) Wann hat IBM den ersten PC der Öffentlichkeit vorgestellt und verkauft? b) Wie groß war der Hauptspeicher des ersten PCs? c) Auf welche Medien wurden die Daten gespeichert und wie groß war deren Kapazität? 16 Wirtschaftsinformatik Basic

Lerneinheit 2: Personal Computer 2 Bestandteile eines PCs Die Teile eines Multimedia-Desktops Jeder PC bietet Anschlussmöglichkeiten für diverse Zusatzgeräte, wie z. B. für Speichermedien, CD- und DVD-Laufwerke, Videokameras, Fotoapparate, Drucker, Netzwerkkomponenten, Internet usw. Wer seinen PC immer bei sich haben möchte, kann ebenfalls aus verschiedenen Angeboten auswählen. 1 Grundlagen der Informatik Monitor Zentraleinheit Lautsprecher Tastatur Maus Bestandteile eines Multimedia-Desktops Der Suspend schaltet den PC automatisch ab, wenn dieser nicht benutzt wird, und ermöglicht das rasche Weiterarbeiten, wenn der Benutzer eine beliebige Taste drückt. Tablet-PCs Notebook Varianten mobiler Personalcomputer PDAs Mobile Geräte stehen den Desktop-PCs in puncto Leistungsfähigkeit keineswegs nach. Die Herausforderung bei der Entwicklung besteht vor allem im Erzielen einer möglichst langen Akkulaufzeit. Neben Stromsparfunktionen (Suspend- Modi) werden Notebooks mit speziellen Mobilvarianten von Mikroprozessoren ausgestattet, die sich auch während des Betriebes abschalten können, wenn nicht die volle Rechenleistung benötigt wird. Durch ihre geringere Leistungsaufnahme entwickeln sie weniger Hitze und benötigen weniger Strom. Mr. What und Ms. Check Welche Vorteile bietet ein Desktop- PC gegenüber einem Notebook? Welche Vorteile bietet ein Notebook gegenüber einem Desktop-PC? Der Desktop-PC kann leicht mittels Steckkarten oder Festplatten erweitert werden. Außerdem sind Zentraleinheit und Monitor getrennt, sodass man bei einem PC-Neukauf den Monitor weiterverwenden kann. Mit einem Notebook kann man überall arbeiten. Die Stromversorgung erfolgt über einen Akku, der auch gegen Stromausfall schützt. Ü 23: Ein Freund/Eine Freundin möchte sich einen PDA kaufen. Erkläre ihm/ihr den Unterschied zwischen einem PDA, einem Tablet-PC und einem Notebook. Recherchiere im Internet und nenne zu jeder Variante ein konkretes Modell und einen Preis! Wirtschaftsinformatik Basic 17

Lernen 3 Mainboard und Prozessor Wir machen einen Blick unter die Haube des Desktops. DVD-RW Festplatte Prozessor mit Kühler Mainboard Asus P5K3 Netzteil Mainboard Speichersockel Bestandteile eines Desktop-PCs Bestandteile der Zentraleinheit Andere Begriffe für Mainboard sind Motherboard und Hauptplatine. Installierter DDR3- Hauptspeicher am Mainboard 1 Das Mainboard enthält Prozessor-Sockel, Chipset, Steckplätze für Hauptspeicher und für Erweiterungskarten sowie I-/O-Schnittstellen für Ein- und Ausgabegeräte. Das Mainboard ist eine Platine, die mit zahlreichen hochintegrierten Schaltkreisen bestückt ist. Es enthält Anschlussmöglichkeiten (Schnittstellen) für Tastatur, Maus, USB-Geräte, Lautsprecher, Netzwerkkabel, Monitor usw. Erweiterungskarten können in freie Steckplätze (z. B. PCI-Express) eingebaut werden. 2 Die Hauptspeichermodule werden in die dafür vorgesehenen Sockel gesteckt. Beim Einbau von Speichermodulen ist darauf zu achten, dass der richtige Modulstandard gewählt wird, z. B. DDR2, DDR3, SODIMM, und dass der Hauptspeicher die Busgeschwindigkeit des Mainboards unterstützt. Diese wird in MHz angegeben, z. B. DDR3: 1333 MHz. 3 Über Flachbandkabel werden die Massenspeicher an einen Controller am Mainboard angeschlossen. Das Mainboard enthält Anschlüsse für Massenspeicher wie Festplatten, CD- oder DVD-Laufwerke sowie Controller für diese Geräte. Das Netzteil versorgt alle Bauteile des PCs mit Strom. Netzteil 4 Alle Geräte der Zentraleinheit werden mit Strom aus dem Netzteil versorgt. Alle Teile des PCs befinden sich in einem Gehäuse, das mit einem Netzteil ausgerüstet ist und den Strom aus der Steckdose in eine Wechselspannung von 5 V und 12 V umwandelt. Die Leistungsfähigkeit des Netzteils wird in Watt angegeben und muss größer als die Gesamtleistung aller angeschlossenen Komponenten des PCs sein. 18 Wirtschaftsinformatik Basic

Lerneinheit 2: Personal Computer Ü 24: Öffne deinen PC, indem du die Abdeckung abnimmst. Suche die bezeichneten Teile und benenne sie richtig. Erstelle eine Skizze auf einem Blatt Papier! 1 Grundlagen der Informatik I-/O-Schnittstellen Mikroprozessor mit Kühler Steckplätze Chipset Speicher- Steckplätze CPU bedeutet Central Processing Unit und ist der englische Fachbegriff für Mikroprozessor. Mikroprozessor Die wichtigsten Hersteller für PC-Mikroprozessoren sind die beiden kalifornischen Firmen Intel und AMD. Hergestellt werden Prozessoren in Reinräumen, also in partikelfreier Umgebung, auf sogenannten Wafern. Ein Wafer ist eine ca. 1 mm dicke Scheibe aus Silizium, auf der Chips hergestellt werden. Jeder Wafer enthält Cores (Kerne) für mehrere Prozessoren. AMD Athlon 64 FX Prozessor Mikroprozessor Wafer Die Produktion von Mikroprozessoren erfolgt in staubfreier Umgebung. Das Bild zeigt die Produktionsumgebung bei Intel. Wafer und Prozessor-Cores Core Wirtschaftsinformatik Basic 19

Lernen Expertenwissen für besonders Interessierte ALU = Arithmetic Logical Unit (Rechenwerk) XOR bedeutet entweder...oder. OR ist eine Kombination aus XOR und AND. NOT dreht alle Bit in ihr Gegenteil um. Intel-kompatibel bedeutet, dass der Prozessor die x86-maschinensprache benutzt, die heute z. B. von Windows oder Linux unterstützt wird. Achtung! Expertenwissen: Aufbau eines Mikroprozessors Die Architektur eines Prozessors wurde von dem Mathematiker und Physiker John von Neumann im Jahr 1945 erstmals beschrieben. Nach ihr ist auch heute noch jeder Prozessor aufgebaut. Von-Neumann-Rechnermodell 1 Das Rechenwerk (ALU) ist für arithmetische und logische Funktionen zuständig. Die arithmetische Einheit des Rechenwerks kann z. B. zwei Binärzahlen addieren. Durch wiederholtes Addieren in einer Schleife wird eine Multiplikation ausgeführt: z. B. 2 5 = 2 + 2 + 2 + 2 + 2 Eine häufig benutzte logische Operation ist die AND-Operation (logisches Und): z. B. 1010 AND 1100 = 1000. Nur wenn beide Bit 1 sind, ist das Ergebnis der Operation 1, sonst 0. Weitere logische Operationen sind OR, XOR und NOT. 2 Das Steuerwerk führt Befehle in Maschinensprache aus. Jeder Prozessor kennt seine eigene Maschinensprache. Wir unterscheiden bei der Befehlsverarbeitung zwei grundsätzlich verschiedene Code-Sets: CISC (Complex Instruction Set Code) verwendet eine große Zahl an fix im Prozessor gespeicherten Befehlen. PC-Prozessoren von Intel und AMD sind CISC-Prozessoren. RISC (Reduced Instruction Set Code) benutzt eine sehr kleine Zahl an fixen Prozessorbefehlen, die dafür aber sehr schnell abgearbeitet werden können. Vorteile sind u. a. kurze Entwicklungszyklen durch den einfacheren Aufbau und günstigere Produktionskosten. RISC-Prozessoren werden z. B. von Sony in der Playstation 3 (IBM-Cell-Prozessor siehe Bild) oder Sun (Sun Sparc) verwendet. IBM-Cell-Prozessor Die Sony Playstation 3 hat einen IBM-Cell- Prozessor (RISC). Cache ist ein sehr schneller Zwischenspeicher, der Speicherzugriffe beschleunigt. Pipelining ermöglicht die Parallelverarbeitung von Befehlen. 3 Register sind kleine, extrem schnelle Speichereinheiten für Zwischenergebnisse, z. B. von Rechenoperationen. Zur Erhöhung der Rechengeschwindigkeit werden Prozessoren mit Caches und zusätzlichen Fließkommarechenwerken ausgestattet. Für die effizientere Bearbeitung von Befehlen wird das Pipelining verwendet. Die Taktfrequenz gibt den Rhythmus der Verarbeitung in MHz oder GHz an. ALU Arithmetic Logical Unit Peripherie-Bus Die Geschwindigkeit eines Prozessors ist nicht nur von der Taktfrequenz abhängig. János Neumann alias John von Neumann, geboren 1903 in Budapest, gestorben 1957 in Washington, war der Begründer des Von- Neumann-Rechnermodells. Steuerwerk Prozessor Von-Neumann-Rechnermodell Register RAM ROM Der von Intel im Jahr 1978 vorgestellte 8086-Mikroprozessor war der Urgroßvater aller PC- Prozessoren und verwendete erstmals den x86-befehlssatz. Folgende Architekturen haben sich im Lauf der Zeit entwickelt: 20 Wirtschaftsinformatik Basic