1 Einführung in die Computer (Hard- und Software)

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Netzwerktechnik
Aachen, den 08.05.03
Stephan Zielinski
Horbacher Str. 116c
52072 Aachen
Tel.: 0241 / 174173
[email protected]
zielinski.isdrin.de
Dipl.Ing Elektrotechnik
1 Einführung in die Computer
(Hard- und Software)
In einem Netzwerk gibt es viele verschiedene Komponenten. Eine der wichtigsten Komponenten
ist hierbei ein PC oder auch Computer. Die grundlegenden Eigenschaften eines PC, wie wir ihn
kennen, finden wir auch bei einem Router wieder. Bei Routern handelt es sich im Prinzip um
Spezialcomputer, die für einen bestimmten Einsatz optimiert wurden.
1.1 Aufbau eines PC/ Computers
Ein Computer besteht aus zwei wichtigen Gruppen, aus der Software und der Hardware. Bei der
Hardware handelt es sich um material existierende Bauteile eines Computer. Wir können alle Teile
eines Computer/Rechenanlage immer in folgende Baugruppen zuordnen:
• Ein/Ausgabe Einheiten
• Verarbeitungseinheit
Eingabe
Verarbeitung
Ausgabe
Bild1.1-1 Baugruppen eine Rechenanlage
Bei Geräten, die zur Ein/Ausgabegruppe gehören, handelt es sich um Einheiten, die dazu dienen,
Daten in den Computer einzulesen oder auszugeben. Hier sind folgende Beispiele zu nennen:
• Tastatur, Maus = Eingabegerät
• Monitor, Drucker = Ausgabegerät
• CPU ,Bussystem = Verarbeitende Baugruppen
Steuerbus
CPU
ROM
RAM
I/0
Datenbus
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Dipl.-Ing. Stephan Zielinski
Bild 1.1-2:
Wir erkennen in Abbildung 1.1-2 folgende Einheiten eines Computers:
•
•
•
CPU Prozessor (Verarbeitungseinheit)
Speicher RAM/ROM
Ein/Ausgabeeinheiten (Schnittstelle zu Monitor/Drucker/Tastatur)
Weiterhin erkennen wir zwei Bussysteme:
•
•
Steuerbus
Datenbus.
1.1.1 CPU
Bei der CPU handelt es sich um das Gehirn des PC. Ihre Aufgabe besteht darin, möglichst schnell
eine logisch bzw. mathematische Verknüpfung auszuführen. Sie ist wesentlich für die
Verarbeitungsgeschwindigkeit zuständig. Die Geschwindigkeit einer CPU hängt nicht nur von der
Frequenz des Taktes, sonder auch stark davon ab, wie viel Takte eine CPU zur Verarbeitung eines
Befehls benötigt, und ob sie in der Lage ist, verschiedene Befehle gleichzeitig auszuführen. Dies
kann dazu führen, dass eine CPU mit geringer Taktfrequenz auf Grund einer anderen Struktur
auch schneller sein kann als eine schneller getaktete CPU.
1.1.2 Bussystem
Der Steuerbus dient dazu, dass die Kommunikation zwischen den einzelnen Baugruppen
gesteuert wird. Über den Datenbus werden dann die Daten zwischen den einzelnen Baugruppen
übertragen.
Das Bussystem hat insofern Einfluss auf die Geschwindigkeit, da von ihm abhängt, wie schnell
Daten zu den einzelnen Baugruppen gelangen. Sind einzelne Baugruppen schneller als das
Bussystem, können diese Baugruppen nicht ihre volle Geschwindigkeit bringen. Man bezeichnet
die Einheit, die den Rest des Systems bremst auch als Flaschenhals. Heute ist fast nur noch der
PCI Bus im Einsatz, den es in zwei unterschiedlichen Arten gibt. Einmal für 32 Bit Bus und für sehr
schnelle Anbindungen einen 64 Bit Bus. Dieser wird sinnvoll, um bei GigabitethernetNetzwerkkarten einen möglichst hohen Durchsatz zu bekommen. Zur Unterstützung von älteren
Karten wird auch noch der ISA Bus eingesetzt, der aber deutlich langsamer ist.
1.1.3 Speicher :
Es gibt zwei Arten von Speichern, das ROM und das RAM.
ROM
Beim ROM handelt es sich um einen nicht flüchtigen Speicher. Dies bedeutet, dass sein Inhalt
nicht verändert wird und immer gleich bleibt. In ihm sind Programme enthalten, die für die
Basisfunktionen des PC/Computers wichtig sind. Heute können bei allen Rechnern diese
Funktionen auch abgedatetet werden über einen sogenanntes Biossetup. Dies ist möglich, weil
heute anstelle von ROM EEPROM eingesetzt werden. Bei EEPROM handelt es sich um elektrisch
beschreibbare ROMs.
RAM
Das RAM ist einflüchtiger Speicher, bei dem die Daten im Betrieb auch ständig geändert werden
können. Es verliert seine Daten, sobald es nicht mehr mit Spannung versorgt wird. Sein Vorteil
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besteht darin, dass es deutlich schneller seine Daten dem System zur Verfügung stellen kann und
im Betrieb hier Daten zwischengespeichert werden können.
1.1.4 I/O
Hierbei handelt es sich um eine oder mehrere Ein/Ausgabeeinheiten
1.2 PC Aufbau
Bei einem realen PC/Computer haben wir folgende Komponenten
•
•
•
•
Motherboard
Grafikkarte
Netzwerkkarte
Laufwerke(Festplatte, Diskettenlaufwerk, CD-ROM
1.2.1 Motherboard
Auf dem Motherboard (Hauptplatine) sind folgende Funktionen aufgebaut:
•
•
•
•
•
CPU
Bussysteme
BIOS(ROM)
RAM
Schnittstellen für Ein/Ausgabegeräte (häufig bereits integriert)
1.2.2 Festplatten
Sie dienen zum Speichern von großen Mengen von Daten. Diese Daten werden über das
Bussystem zu den einzelnen Baugruppen weiter geleitetet. Das Besondere ist, dass hier große
Mengen von veränderlichen Daten gespeichert werden. Der Zugriff auf diese veränderlichen Daten
erfolgt langsamer, als auf die Daten des RAM.
1.2.3 Bandlaufwerke
Bei gespeicherten Daten auf einem Band handelt es sich um einen ähnlichen Vorgang wie bei
Festplatten, nur das hier noch größer Datenmengen gespeichert werden. Diese stehen aber auch
nur mit geringer Geschwindigkeit zur Verfügung.
1.2.4 Diskettenlaufwerk
Dasselbe wie für Bandlaufwerke gilt auch für Diskettenlaufwerke, nur dass ihre Datenträger
wesentlich weniger Platz haben, man aber die Datenträger leicht transportieren kann.
1.2.5 Netzwerkkarten
Bei einer Netzwerkkarte handelt es sich um ein Ein/Ausgabesystem für einen Computer, da mit ihr
Daten in und aus einen Computer übertragen werden. Bei der Auswahl einer Netzwerkkarte ist
folgendes zu berücksichtigen:
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physikalische Struktur des Netzes
z. B. Glasfaser-, Twisted Pair- oder Koaxialverkabelung
Typ des Netzwerkes auf Technologieebene
z.B Ethernet, FDDI, Token Ring oder ATM
Bussystem des Computers, in den die Netzwerkkarte eingebaut werden soll
(PCI, ISA).
Bild 1.2.5-1: Netzwerkkarte
1.2.6
Ein/Ausgabegeräte
Hierbei handelt es sich um Geräte mit denen Daten in einen PC eingegeben und auch
ausgegeben werden können. Wie zum Beispiel Tastatur, Monitor, Soundkarte, Drucker, auch die
Netzwerkkarte gehört zu den Ein/Ausgabegeräten.
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