ITT10-1 Flashcards
was ist das EVA-Prinzip?
Eingabe (Eingabeeinheit)
->
Verarbeitung (Steuerwerk, Rechenwerk, Speicher)
->
Ausgabe (Ausgabeeinheit)
Was ist ein Bussystem?man unterscheidet? 3
-ermöglicht den Datenaustausch zwischen verschiedenen
Funktionseinheiten und Komponenten eines Computersystems
-besteht aus elektrischen Leitungen
paralleler Bus
serieller Bus
geswitchte Punkt-zu-Punkt Verbindungen
Vergleich der 3 Bussysteme + Beispiele
paralleler Bus
- Daten werden gleichzeitig über mehrere Leitungen übertragen
- für jede Bit-Stelle wird eine eigene Leitung verwendet
- Beispiele: ISA, EISA, PCI, PCI-X, AGP, IDE/ATA, SCSI, Drucker-Anschluss
serieller Bus
- Daten werden nacheinander auf einer Leitung übertragen
- Beispiele: PCIe, USB, S-ATA, SAS, FireWire, Thunderbolt, HDMI, DisplayPort
geswitchte Punkt-zu-Punkt Verbindungen
- werden jeweils separat geschaltet
- ein Switch stellt je nach Bedarf eine Verbindung zwischen zwei Geräten her
- können zur Bandbreitenerhöhung gebündelt werden
- Beispiele: PCIe-Lanes, PCIe x1, PCIe x4, PCIe x8, PCIe x16
Bussysteme: PCI vsPCI-Express?
PCI: ein paralleler
Bus
an den alle Geräte
angeschlossen sind
PCI-Express:
mehrere geswitchte Punktzu-Punkt Verbindungen:
jedes Gerät verfügt über eine
eigene Verbindung
Was ist BIOS? 3
BIOS - Basic Input/Output System
in nichtflüchtigem Speicher
Flash, EPROM
wichtigste Aufgaben:
- PC funktionsfähig machen
- System-Start einleiten
BIOS-Probleme? 7
das PC-BIOS wurde 1981 definiert und ist über 30 Jahre alt
meist 16-Bit Code
keine Unterstützung von reinen 64-Bit Prozessoren
viele Konventionen sind nicht mehr zeitgemäß
moderne Hardware wurde vom BIOS lange nicht bedient (z.B. USB,
FireWire)
manchmal unflexible Handhabung und komplizierte Einstellungen
BIOS-Funktionalität lasst sich nur über ein BIOS-Update erweitern
Was ist UEFI? 4
UEFI - Unified Extensible Firmware Interface
Vereinheitlichte Erweiterbare Firmware-Schnittstelle
zentrale Schnittstelle zwischen der Firmware,
den einzelnen Komponenten eines Rechners
und dem Betriebssystem
Nachfolger des BIOS
Secure Boot
- Booten signierter Bootloader
- verhindert Start unerwünschter Programme (u.a. Schadsoftware)
2 wichtigsten Features von UEFI?
Fähigkeit von großen Festplatten (> 2 TiB) zu starten!!
GUID Partition Table (GPT) statt MBR (Master Boot Record)
aber: die Kopplung von GPT an UEFI ist technisch nicht zwingend!
Einschränkungen von UEFI? 4
UEFI setzt bei Festplatten zwingend GPT-Partitionen voraus
alle Systeme benötigen Boot-Loader im UEFI-Format
*.efi - dies gilt auch für Live- oder Rettungs-Systeme (Windows To Go, KNOPPIX, …)
UEFI versteht nur FAT32 und ISO9660 bzw. UDF
UEFI-Boot-Loader müssen bei HDs auf FAT32, bei DVDs auf ISO9660/UDF liegen
Secure Boot: nur signierte Bootloader starten
- signieren ist teuer (Linux)
- UEFI ermöglicht damit auch, eine Windows-Lizenz hart an genau einen PC zu koppeln
Was ist ein Mainboard? 3
Das Mainboard (auch Motherboard, Hauptplatine) ist die zentrale Platine
und enthält die Grundausstattung eines PCs
beherbergt alle wichtigen Funktionseinheiten:
- Prozessor (CPU)
- RAM
- BIOS
- Schnittstellen-Steuereinheiten
- Steckplätze zur Erweiterung des Systems
Video-, Sound- und Netzwerkkomponenten
sind heute bereits fest auf dem Mainboard integriert („onboard“)
Erkläre den Chipsatz! 6
Bindeglied zwischen den einzelnen Komponenten eines
Computersystems
früher: diskrete Bauteile und unzählige integrierten Schaltkreise (ICs)
heute: wenige hochkomplexe Schaltkreise
2-Chip-Design mit Northbridge und Southbridge
1-Chip-Design mit Platform Controller Hub (PCH)
zukünftig: SoC - System-on-Chip
CPU, Chipsatz und Peripherieeinheiten in einem Gehäuse
z.B. bei Notebooks, Kleinstrechner, IoT-Systeme
Was sind Northbridge und Southbridge? Standt heute?
Northbridge
hochperformante Anbindung von Arbeitsspeicher und Grafikkarte
Southbridge
Anbindung von PCI-Steckplätze, Festplatten-Schnittstelle und Peripheriegeräte
heute: Funktionen der Northbridge, wie etwa Speicher- und VideoController (GPU) sind mittlerweile in die CPU selbst integriert
Was versteht man unter einem Mainboard-Chipsatz?
Der Mainboard-Chipsatz ist eine wichtige Komponente auf einem Mainboard, die dazu dient, die verschiedenen Komponenten des Computers zu verbinden und zu steuern. Der Chipsatz besteht aus mehreren integrierten Schaltkreisen (ICs), die die Kommunikation zwischen der CPU, dem RAM, dem PCI-Express-Bus, den SATA-Ports und anderen Komponenten regeln.
Erläutern Sie die Begriffe Volatile-Memory und Non-Volatile-Memory hinsichtlich ihres
Speicherverhaltens.
Volatile-Memory (flüchtiger Speicher) ist ein Arten von Speichermedien, die ihre gespeicherten Daten verlieren, wenn das Stromversorgung ausgeschaltet wird. Beispiele für volatile Speichermedien sind RAM (Random Access Memory) und Cache-Speicher.
Non-Volatile-Memory (nichtflüchtiger Speicher) hingegen bewahrt die gespeicherten Daten auch nach einem Stromausfall bei. Beispiele für non-volatile Speichermedien sind Festplatten, SSDs (Solid State Drives), USB-Sticks und SD-Karten.
Erläutern Sie kurz die beiden Kenngrößen von Speichern: Zugriffszeit, Datenrate.
Zugriffszeit: Die Zugriffszeit ist die Zeit, die ein Speichermedium benötigt, um auf eine bestimmte Speicherstelle zuzugreifen und die dort gespeicherten Daten zu lesen oder zu schreiben. Eine geringere Zugriffszeit bedeutet, dass der Zugriff schneller erfolgt, was eine höhere Leistung und Effizienz des Computers bedeutet.
Datenrate: Die Datenrate ist die Menge an Daten, die pro Sekunde von oder zu einem Speichermedium übertragen werden können. Eine höhere Datenrate bedeutet, dass mehr Daten pro Sekunde übertragen werden können, was zu einer schnelleren Übertragung und einer höheren Leistung des Computers führt.
Was ist ROM?
Read-Only-Memory. ROM ist ein nichtflüchtiger Speicher, das heißt, die darauf gespeicherten Daten bleiben auch nach einem Stromausfall erhalten. Im Gegensatz zu RAM
Was ist PROM und EPROM?
PROMs (Programmable Read-Only Memory) und EPROMs (Erasable Programmable Read-Only Memory)
Erläutern Sie die Abkürzung RAM.
RAM steht für Random Access Memory. RAM ist ein flüchtiger Speicher, das heißt, die darauf gespeicherten Daten gehen verloren, wenn das Computersystem keine Stromversorgung mehr hat.
Was ist SRAM, DRAM und SDRAM?
SRAM (Static Random Access Memory), DRAM (Dynamic Random Access Memory) und SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory), die sich in ihren Eigenschaften, Geschwindigkeiten und Preisen unterscheiden.
Was sind die zwei Hauptgruppen der flüchtigen Halbleiterspeicher?
SRAM (Static Random Access Memory) und DRAM (Dynamic Random Access Memory).
Erläutern Sie den Begriff Cache-Speicher.
Cache-Speicher ist ein kleiner, schneller Speicherbereich, der direkt dem Prozessor zugeordnet ist. Der Cache-Speicher dient dazu, die Zugriffszeit auf Daten und Anweisungen zu verbessern, die vom Prozessor benötigt werden.
Wenn der Prozessor Daten aus dem Hauptspeicher (RAM) abruft, werden sie auch im Cache-Speicher gespeichert. Beim nächsten Zugriff auf dieselben Daten prüft der Prozessor zuerst, ob sie im Cache-Speicher vorliegen, und nutzt sie, wenn dies der Fall ist
Bestandteile eines Rechensystems (von-Neumann-Rechner) II? 4
Steuerwerk (Control Unit)
- Steuerung des Rechenwerks
- Einlesen und Ausführen der im Speicher abgelegten Programmdaten
- Verschieben von Daten in den Speicherzellen
Rechenwerk (Arithmetic Logic Unit - ALU)
- führt Rechenoperationen und logische Verknüpfungen durch
- Basis ist das Dualsystem
-> Steuerwerk+Rechenwerk bilden die CPU!
Speicher (Memory)
- speichert Programme und Daten, welche für das Rechenwerk zugänglich sind
Eingabe- und Ausgabewerk (I/O Unit)
- steuert die Ein- und Ausgabe von Daten zum Anwender oder zu anderen Systemen
- Tastatur, Bildschirm, Drucker
- weitere Peripherie-Schnittstellen
Wie ist das Befehlsverarbeitungsschema der CPU? 3
Befehl laden (Fetch)
- Programmzähler enthält die Adresse des Befehls
- Adressbus steuert den Speicher entsprechend an
- über den Datenbus wird der Befehl in das Befehlsregister der CPU geladen
Befehl dekodieren (Decode)
- geladener Befehl wird dekodiert
- abhängig vom Befehlscode (Opcode) werden zusätzliche Daten (Operanden) geladen
Befehl ausführen (Execute):
- Befehl wird gemäß seines Befehlscodes ausgeführt und im Rechenwerk verarbeitet
- Ergebnis wird in einem Register (z.B. im Akkumulator) abgelegt
- Programmzähler wird erhöht bzw. bei Verzweigung auf ein Sprungziel eingestellt
Drei Hürden, die verhindern, dass CPUs so einfach schneller gemacht werden können
The Power Wall
hohe Taktraten erfordern deutlich mehr Strom-Leistung
Folge: Transistoren müssen langsamer arbeiten oder fallen früher aus
The ILP (Instruction-Level Parallelism) Wall
je schneller die Prozessoren,
desto schwerer ist es, sie mit parallelen Instruktionen zu versorgen
The Memory Wall
die Speicherzugriffs-Geschwindigkeit ist nicht im selben Maße angestiegen wie die
Befehlsverarbeitungs-Geschwindigkeit
Was ist/macht ein IT-System? 4
IT-System: Rechensystem, das mit der
- Verarbeitung von Informationen und
- dem Austausch dieser Informationen und
- der Kommunikation der Systeme untereinander zu tun hat.
- wegen der oft größeren Entfernung zwischen den einzelnen Systemen spricht man
von Telekommunikation.
Was ist elektrische Spannung und welche Einheit und welches Formelzeichen hat sie?
Elektrische Spannung ist ein Maß für den elektrischen Potenzialunterschied zwischen zwei Punkten. Es beschreibt die Art und Weise, wie Energie bereitgestellt wird, um elektrische Ladungen von einem Punkt zum anderen zu bewegen.
Die Einheit für elektrische Spannung ist Volt (V), und das Formelzeichen ist U.
Was ist elektrischer Strom und welche Einheit und welches Formelzeichen hat er?
Elektrischer Strom ist der Fluss von elektrischen Ladungen durch einen Leiter. Es beschreibt, wie viele elektrische Ladungen pro Zeit durch einen bestimmten Punkt fließen.
Die Einheit für elektrischen Strom ist der Ampere (A), und das Formelzeichen ist I
Wie hängen Spannung, Strom und Leistung zusammen?
Spannung (Volt, U), Strom (Ampere, I) und Leistung (Watt, P) stehen in einer Wechselbeziehung zueinander und können mithilfe des elektrischen Leistungsgesetzes beschrieben werden.
P = U * I
Was bedeuten AC und DC?
AC und DC sind Abkürzungen für Alternating Current (Wechselstrom) und Direct Current (Gleichstrom), die beiden grundlegenden Arten von elektrischem Strom.
Erkläre Wirkungsgrad und “80 PLUS”-Zertifizierung.
Die “80 PLUS”-Zertifizierung bei PC-Netzteilen zeichnet Geräte aus, die einen Wirkungsgrad von
80 % oder höher besitzen.
Der Wirkungsgrad ist das Verhältnis zwischen Eingangs- und Ausgangsleistung. Hat ein Netzteil
beispielsweise einen Wirkungsgrad von 80 %, dann gehen 20 % der zugeführten Energie als
Wärme verloren. Der Wirkungsgrad ist immer kleiner als 1 und hat keine Einheit.
Hochwertige Netzteile haben Wirkungsgrade von mehr als 90 %.
Was ist Energie(=elektrische Arbeit) und Leistung? Formel?
Ein Netzteil benötigt Energie aus dem Stromnetz. Diese Energie muss beim Stromanbieter bezahlt
werden. Zur Berechnung der Energiekosten (W) wird einfach die vom Netzteil entnommene
Leistung (P) mit der Laufzeit (t) multipliziert. Man erhält dadurch die gesamte dem Stromnetz entnommene Energie (= elektrische Arbeit).
W = P * t
