Computerkurs: Hardware

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Die Kapitel des Buches: - Das Vorwort - Einleitung - Hilfe - Hardware - Software - Betriebssystem - Anwendungen - Geschichte der Datenverarbeitung - Funktionsweise heutiger PCs - Autoren dieses Buches- Literatur - Links


Als Hardware des PCs bezeichnet man all die Teile, die man sehen und in die Hand nehmen kann. Hardware ist ein Wort aus dem Englischen und heißt wörtlich übersetzt Harte Ware. Ausgesprochen wird das Wort als Haadwer ˈhɑːɹdwɛɹ.

Grundsätzlich kann man die Hardware in zwei Kategorien aufteilen:

Zum einen gibt es die Hardware, die in das Gehäuse eingebaut ist. Dazu zählen Festplatte, Prozessor, Grafikkarte und co. Diese Hardware wird als interne Hardware bezeichnet.

In die andere Gruppe kann man die Komponenten einteilen, die per Kabel an den Rechner angeschlossen werden. Bildschirm, Maus und Tastatur gehören also zur externen Hardware oder Peripherie.

Interne Hardware[Bearbeiten]

Innenansicht eines Computers

Zur internen Hardware gehören alle Bauteile, die in den Rechner eingebaut sind. Dazu gehören die Hauptplatine, der Arbeitsspeicher, diverse Steckkarten, wie z. B. Grafik- und Soundkarte, sowie die Laufwerke. In jeden Computer ist eine Festplatte als sicheres Hauptspeichermedium eingebaut. Laufwerke für Disketten, CDs und DVDs sind mittlerweile auch üblich. Zur Stromversorgung ist zusätzlich ein Netzteil eingebaut. Verkabelt werden die Komponenten über genormte Kabelverbindungen, die für den Laien wohl wie der reinste Kabelsalat aussehen. Für die nötige Kühlung im PC sorgen eine Vielzahl von Kühlrippen und Miniventilatoren. Manchmal (wie im Beispiel rechts) wird auch eine Wasserkühlung eingebaut.

Das Netzteil[Bearbeiten]

Das Netzteil stellt die Energiezufuhr des kompletten Computers sicher. Das Netzteil ist meistens im hinteren oberen Bereich des Gehäuses eingebaut. Auf der Rückseite, die von außen sichtbar ist, findet man Schlitze für die Kühlung sowie einen dreipoligen Stecker, in den man ein Kabel einsteckt, das mit der Steckdose verbunden wird. Bei manchen Bauformen ist eine weitere Steckbuchse eingebaut, an die man den Bildschirm anschließen kann. Meistens ist noch ein Kippschalter montiert, mit dem man das Netzteil manuell ausschalten kann. Es besitzt eine ganze Reihe von verschiedenförmigen Anschlüssen auf der Innenseite. Diese Anschlüsse dienen der Stromversorgung der Hauptplatine und der zusätzlichen Geräte wie z. B. der Laufwerke.

Sämtliche Steckverbindungen sind nach dem  ATX-Format genormt und lassen sich nur in eine Richtung einstecken, um zu verhindern, dass es zu Schäden der Bauteile kommt. Stecker im PC sollte man stets mit Gefühl einstecken, da sonst der Stecker beschädigt werden kann. Falls etwas klemmt, sollte man überprüfen, ob der Stecker auch wirklich richtig herum ist. Die Verdrahtung im PC sollte man dringend von einem Fachmann erledigen lassen, da bei einer Fehlverdrahtung enorme Schäden auftreten können. Außerdem sollte man sich vor dem Kauf eines Netzteils darüber informieren, ob dieses Netzteil eine "Thyristor-Crowbar" Schaltung besitzt. Diese Schaltung schließt sich bei einer Netzteil-Überspannung kurz, und kann andere Hardware vor der Überspannung des Netzteils retten.

Die Hauptplatine[Bearbeiten]

Hauptplatine mit Beschreibung

Auf der Hauptplatine, auch Mainboard oder Motherboard, ist die Schnittstelle aller wichtigen Komponenten des PCs. Neben dem Prozessor und den meisten Anschlüssen des PCs finden sich hier auch Steckplätze für die Arbeitsspeicher-Module und für verschiedenste Karten. Diese Platine wird mit Abstandhaltern direkt an den Boden des Gehäuses geschraubt und steht somit meist senkrecht.

Der Mikroprozessor[Bearbeiten]

Mikroprozessor Intel 80486DX2 aus der Baureihe  i486DX2

Der Mikroprozessor, meist als CPU (Central Processing Unit ˈsɛntɹəl ˈpɹəʊsɛsɪŋ ˈju:nɪt) bezeichnet, ist das Herzstück des PCs. Der Mikroprozessor vereinigt alle vier Komponenten des Prozessors: Das Register, das Rechenwerk, das Steuerwerk und den Speichermanager. Er besteht aus Millionen winziger  Transistoren, die auf einem Mikrochip vereinigt sind und die für den Betrieb des Rechners notwendigen Berechnungen durchführt.

Der Prozessor ist dazu da, die Software auszuführen und die Aufgaben an die einzelnen Komponenten zu verteilen.

Der Arbeitsspeicher[Bearbeiten]

Arbeitsspeichermodul: Unten die Kontakte zum Mainboard, oben die Chips zur Speicherung der Daten

Im Arbeitsspeicher sind die Daten zwischengelagert, mit denen der Prozessor gerade Berechnungen durchführt und die demzufolge jederzeit für einen schnellen Zugriff bereitstehen müssen. Reicht der zur Verfügung stehende Arbeitsspeicher nicht aus, so werden die Daten im Auslagerungsspeicher auf der Festplatte zwischengelagert.

Der Arbeitsspeicher ist flüchtig, das heißt, dass für die Speicherung der Daten stets Strom fließen muss. Wird zum Beispiel der PC ausgeschaltet oder gibt es einen Stromausfall, sind die Daten verloren - ein wesentlicher Nachteil zur Festplatte. Allerdings bieten diese Speichermodule im Gegensatz zur Festplatte extrem hohe Datenraten jenseits der 1 GB/s, was sie unglaublich schnell macht - auch wenn ihre Kapazität weit hinter der der Festplatte hinterherhinkt.


Die Grafikkarte[Bearbeiten]

nVidia GeForce 6600 GT

In moderne PCs sind entweder Grafikkarten eingebaut oder die Grafik wird von einem Chip auf der Hauptplatine berechnet. In beiden Fällen sind die Module dafür zuständig, die Daten für den Bildschirm aufzubereiten. Moderne Geräte haben neben dem analogen Anschluss auch noch ein oder zwei digitale Anschlüsse, die ihre veralteten Vorgänger bald ersetzen sollen. Die Grafikkarte unterstützt den Prozessor auch bei der Berechnung von aufwändigen 3D-Grafiken. Deshalb besitzen aktuelle Geräte Erweiterungen für DirectX und OpenGL, die am weitesten verbreiteten Standards, da vor allem moderne Spiele auf so genanntes Hardwarerendering angewiesen sind.

Diese Erweiterung der Software sorgt dafür, dass die Grafik nicht vom Prozessor, sondern von der Grafikkarte berechnet wird. Nicht zuletzt deshalb werden moderne Geräte mit Hochleistungsprozessoren und eigenem Arbeitsspeicher gebaut. Durch den dadurch resultierenden enormen Stromverbrauch müssen neuere Karten häufig mit einem vierpoligen Stromkabel verbunden werden, um genug Energie bereitzustellen. Eine Netzteilleistung von 350-400 Watt ist daher meist verpflichtend nötig, wenn man aktuelle Modelle betreiben will. Die berechneten Bilddaten werden dann direkt über die Anschlüsse an den Bildschirm weitergeleitet, der diese dann als Bild ausgibt.

Die Soundkarte[Bearbeiten]

Sound Blaster Live!

Die Soundkarte wandelt digitale Tondateien in analoge Signale und umgekehrt. Dadurch kann der Computer aufwändige Tondateien abspielen. Um den Ton letztendlich hören zu können, muss jedoch noch ein Lautsprechersystem angeschlossen werden. Im einfachsten Fall ist das ein Kopfhörer oder ein Paar Stereolautsprecher.

Die digitale Tonverarbeitung macht es aber auch möglich, mehrkanalige Tonausgabesysteme zu verwenden. So gibt es zum Beispiel die Möglichkeit, einen zusätzlichen Subwoofer ˈsʌbˌwuːfə(ɹ) (=Lautsprecher für Basstöne) anzuschließen. In diesem Fall spricht man von einem 2.1 Soundsystem. Wenn genügend Ausgänge an der Soundkarte vorhanden sind, kann man für den optimalen Tonklang auch noch mehr Lautsprecher anschließen. Diese stellt man nun in einer bestimmten Position um sich herum. Nun spricht man von einem 5.1 oder 7.1 Soundsystem.

Diverse Netzwerkkarten[Bearbeiten]

WLAN-Steckkarte

Um den Rechner mit einem anderen PC zu verbinden, benötigt man eine analoge oder digitale Leitung zwischen den beiden PCs. Wer ins Internet möchte, muss zusätzliche Hardwaremodule einbauen. In dieser Kategorie kann man Geräte wie interne Modems, interne DSL-Router, LAN-Karten und WLAN-Karten erwähnen. Alle vier Gerätegruppen dienen dem Zweck, den Computer mit anderen Geräten in einem Netzwerk zu verbinden. Zusätzlich kann man an dieser Stelle auch noch Infrarot- und Bluetoothkarten erwähnen, die zur Kommunikation mit z. B. Mobiltelefonen gehören.

Der USB-Controller[Bearbeiten]

USB-2.0-Steckkarte

USB-Controller sind in den meisten Rechnern bereits auf der Hauptplatine integriert. Nur selten benötigt man eine zusätzliche Steckkarte (siehe Bild rechts). Der Controller bereitet die Datensignale wie eine Netzwerkkarte für diverse angeschlossene Geräte auf (Weitere Infos zu den Geräten weiter unten).

Die Festplatte[Bearbeiten]

Geöffnete Festplatte

Die Festplatte ist das größte Speichermedium im PC. Heutige Festplatten können problemlos 400 Gigabyte und mehr speichern und sind in der Anschaffung relativ billig. Neuste Modelle haben bereits ein Speichervolumen von 700 Gigabyte. Außerdem zählt die Festplatte zu den sichersten digitalen Speichermedien und bietet den Vorteil, dass sie auch ohne Energieversorgung Dateien auf lange Zeit speichern kann.

Nachteile sind die relativ geringe Datenrate (weit unter 100 MB/s) sowie die starke Anfälligkeit auf Erschütterungen bei eingeschalteten Festplatten. Außerdem sollte man eine Festplatte nie öffnen, da man sie damit zerstört.

Das Diskettenlaufwerk[Bearbeiten]

Diskettenlaufwerk

Disketten sind Speichermedien für kleine Datenmengen. Üblicherweise fasst eine Diskette 1,44 MB und hat einen Durchmesser von 3,5 Zoll (~9 cm). Disketten sind relativ robust und können außerdem mehrfach beschrieben und gelöscht werden. Technisch vergleichbar sind sie mit einer Festplatte.

Das 1971 erstmals erschienene Speichermedium wird heute aufgrund der geringen Datenrate, des niedrigen Speichervolumens und des relativ lauten Schreib-/Lesevorgangs nur noch selten verwendet. Seit 2000 werden immer mehr Computer ohne eingebautes Diskettenlaufwerk ausgeliefert. Falls man trotzdem eins benötigt, muss man es sich manuell einbauen oder ein externes Laufwerk verwenden, das meist per USB angeschlossen wird.

CD- und DVD-Laufwerk/Brenner[Bearbeiten]

CD-Brenner

CD und DVD sind moderne Speichermedien, die die altbackene Diskette auf kurz oder lang ersetzen werden. Vorteile sind vor allem die schnelle Lesegeschwindigkeit und die leichte Bauform. In der Kritik stehen diese sogenannten optischen Speichermedien, da sie relativ anfällig für Kratzer sind und so große Datenmengen verloren gehen können. Die modernste Bauform DVD-18 kann bis zu 17 Gigabyte Daten aufnehmen, da sie sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite zweischichtig beschreibbar ist. Dieses Gerät ermöglicht es, solche Speichermedien zu lesen oder gar zu beschreiben.

Externe Hardware[Bearbeiten]

Arbeitsplatz

Zur externen Hardware zählen wir all das, was man sehen kann, ohne den Computer zu öffnen. Hauptsächlich zählt man Maus, Tastatur und Bildschirm dazu. Jedoch gibt es noch eine ganze Reihe anderer externer Hardware, die wir hier behandeln wollen.

Links[Bearbeiten]