Teil 3: Computertypen & Komponenten eines Rechnersystems Flashcards
Was ist das Mainboard?
- Fundament eines Computers
- verbindet Komponenten miteinander (manche sind auch bereits integriert)
Bestandteile eines Mainboards
- Prozessorsockel
- Festplattencontroller
- BIOS
- UEFI
- RAM-Steckplätze
- Erweiterungskarten-Steckplätze
- South & Northbridge
- Weitere Anschlüsse (z.B Netzteil)
Prozessorsockel
- bietet Platz für Prozessor einer bestimmten Baureihe
- versorgt Prozessor mit Strom
- bindet Pins an Mainboard
Festplattencontroller
- Bindeglied zwischen Prozessor und Festplatte
- setzt Anfragen/Befehle von CPU in Aktionen der Festplatte um (Lesen & Schreiben)
Welche Festplattencontroller gibt es ? Nenne auch die Gbit/s dieser.
SATA 1/2/3: 1,5/3,0/6,0 GBit/s
PCI Express: 32 GBit/s
(Mixformen: SATA Express; SAS)
BIOS
= Basic Input/Output System
Bietet Grundlegende und elementare Hilfsprogramme zur Ansteuerung der Hardwarekomponenten
- mit Treiberprogramm Bindeglied zwischen Hardware und Betriebssystem
- legt Grundlegende Einstellungen fest (z.B. Bootorder)
UEFI
= Unified Extensible Firmware Interface
- > BIOS Nachfolger
- ermöglicht Secure Boot
- Fokus liegt auf 64 Bit Systemen
RAM-Steckplatze
- Steckplätze immer für bestimmten RAM-Typ
- Unterschied in Zugriffs-, Transfergeschwindigkeit, Betriebsspannung und Takt
Steckplätze für Erweiterungskarten
- aktuell PCI-Express
- erlaubt Erweiterungen in Form von Grafikkarte, WLAN-Karte o.a. Modem
Northbridge
(Chipsatz)
- direkt mit CPU verbunden oder sogar integriert
- Enthält den Speichercontroller für RAM
Southbridge
(Chipsatz)
bei Intel: Input/Output Controller Hub
- nicht mit CPU verbunden/integriert
- dient als Controller für Laufwerke, PCI, Sound Interface, Power Management
Weitere Anschlüsse & Funktionen
z.B. Anschlüsse für Netzteil & Peripherie (Monitor, USB etc.)
CPU
= Central Processing Unit
Kernstück Computer welches die Daten verarbeitet
Bestandteile CPU
- ALU
- Register
ALU
Schaltkreis der mathematische und logische Operationen ausführt
Register
schnelle Hilfsspeicherzellen
Verbindung zwischen ALU und Register
ALU holt Daten aus Registern zur Berechnung und Speichert dort Zwischenergebnisse ab
Aufgaben der CPU
- Verarbeitung von Befehlen
mehr als 100 verfügbar - kann erweitert werden
CPU-Befehlssatzerweiterungen
Multi Media Extension (MMX)
3DNow
SSE
Ein “Die”
Ein kleines Stück Halbleiter, auf dem ein integrierter Schaltkreis aufgetragen ist (entsteht aus einem Wafer)
Warum Unterscheidung in RISC- und CISC-CPU’s
Großer Teil der CPU Instruktionen sind überflüssig da sie selten verwendet werden
RISC CPU
= Reduced Instruction Set Computer
- Mikrobefehl führt Maschinenbefehl aus
CISC CPU
= Complex Instruction Set Computer
- Mikroprogramm führt Maschinenbefehl aus
Eigenschaften RISC
- wenige einfache Befehle die möglichst in einem Maschinentakt ausgeführt werden
- viele Mehrzweckregister
- Speicherzugriffe nur über Load & Store
- schnell
Eigenschaften CISC
- heutzutage übersetzt ein Decoder komplexe Instruktionen in RISC-Instruktionen
- Instruktionen werden durch “Mini-Programme” ausgeführt
Die Festplatte
- Dient dem Speichern von Programmen und Daten
- Der Speicher ist persistent (nicht flüchtig)
Lesen auf der Festplatte
Umsetzung gespeicherter (magnetischer) Daten in elektrische Bitfolgen
Schreiben auf der Festplatte
Umsetzung elektrische Bitfolgen in (magnetische) Daten
SSD
basiert auf Transistortechnik und ist so deutlich schneller als magnetische Datenträger
Arbeitsspeicher (RAM)
= Random Access Memory
hier werden Daten und Programme abgelegt
- Speicher ist nicht-persistent (flüchtig)
RAM Geschwindigkeitseinordnung
RAM ist schneller als Festplatte aber langsamer als Register der CPU
Grafikcontroller (GPU)
= Graphics Processing Unit
- besitzt üblicherweise eigenen Speicher und Grafikprozessor
- Zuständig für Berechnung und Ausgabe des Bildes
Personal Computer
Früher Teuer und Leistungsschwach - Heute Billiger und Leistungsstärker
-> Moores Law
Smartphones
ja..hat halt jeder unso
Workstation
- sehr Leistungsfähiger Arbeitsrechner für spezielle Anwendungen
- Abgrenzung zu PC verschwimmt immer mehr
Server
- spezielle PC’s die dedizierte Dienste im Netzwerk anbieten
- können zu einem Cluster zusammengeschaltet werden
Mainframe
- Großrechner die virtuelle Rechner zur Verfügung stellen
- > mehrere OS auf einmal ausführbar
- Dienen als Zentralrechner und sind auf Datenschutz optimiert
Supercomputer
werden in extrem rechenintensiven Szenarien eingesetzt
- haben mehrere Tausend Prozessoren und eine hohe parallele Rechenleistung
Moore’s Law
Anzahl der Transistoren in integrierten Schaltkreisen verdoppelt sich alle 18 Monate
-> Aussage ist wahr bis heute
Folgen Moore’s Law
- Leistung steigt
- Preise sinken
- Geräte werden energiesparender
Hardware Evolution
- Verkleinerung der Strukturen
- Effizienzsteigerung
- Kostensenkung
- Entwicklung neuer Technologien
