Informationen aus unserer EDV-Abteilung

Informationen zu Hardware in der EDV

EDV-Service in der Pfalz und Rhein-Neckar

Systemaufbau

Prozessor

Dies ist die zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) eines Computers. Hier werden Befehle ausgeführt. Das Steuerwerk kontrolliert alle Ausführungen von Anweisungen und das Operationswerk führt die elementaren Operationen aus (Addition als auch logische Und- Oder- Schritte). Der Prozessor ist für viele Programme der Hauptfaktor für eine hohe Leistungsfähigkeit.

Mainboard

Das Mainboard/Motherboard ist die Hauptplatine. Auf ihr werden alle Bauteile des PCs zusammen verbunden und können somit gesteuert werden. Auf dem Mainboard findet man den Prozessor-Sockel, die Ram-Steckplätze, den BIOS-Chip sowie alle Schnittstellen und Steckplätze. Die Wahl des richtigen Mainboards ist essentiell wichtig um keine späteren Einschränkungen hinnehmen zu müssen. Das Mainboard sollte im Optimalfall perfekt auf die Bedürfnisse des Nutzers ausgerichtet sein.

Arbeitspeicher

Der Arbeitsspeicher (RAM) wird von der CPU benötigt um Daten zwischenzuspeichern. Daher sind hier die Zugriffszeit, die Datenübertragungsrate und die Speicherkapazität enorm wichtig für eine hohe Leistungsfähigkeit des Computers.

 

BIOS und UEFI

Das BIOS wurde vom UEFI in den meisten Bereichen abgelöst. Das neue UEFI ist somit der fließende Nachfolger des BIOS. Daher liest man hier auch oft vom UEFI-BIOS. Auch das Setup wird in vielen Bereichen noch als BIOS-Setup bezeichnet.
Generell handelt es sich hierbei um die Firmware des Mainboards. Hier werden grundlegende Konfigurationen und Treiber ausgeführt die zur Verwendung des PC-Starts benötigt werden. Ebenso wird hier ein erster Hardware-Test (POST) und eine Initialisierung der Hardware durchgeführt.

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Bus-Systeme

PCI-X

PCI-X benutzen die klassische Shared Bus Architektur. Hier benutzen alle angeschlossenen Peripheriegeräte den gleichen BUS. Dies kann zu Wartezeiten führen.

PCI-Express

PCI-E verwendet hier eine dedizierte Technologie mit der jede Peripherie seinen eigenen BUS besitzt. Dieses BUS-System gilt somit als effizienter wie z.B. das PCI-X System. Die meisten modernen Mainboards sind mit verschiedenen PCI-E BUS-Systemen bereits ausgestattet.

SoC

System-on-a-Chip (SoC) integriert alle wichtigen Bausteine eines Computers auf nur einem Chip. Diese werden in der Regel von Smartphones (z.B. Snapdragon) und auch Waschmaschinen verwendet. Auch zum selber programmieren eignen sich diese Chips hervorragend. Der bekannteste Vertreter hierbei ist wohl der Raspberry Pi.

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Schnittstellen

SATA / eSATA

Serial ATA ist ein besonderes BUS-Design welche als Schnittstelle für Datenübertragung innerhalbs eines PCs benutzt wird. Bei herkömmlichen HDD-Festplatten wird die Leistung vollständig ausgelastet. Bei neueren SSD-Festplatten kann es vorkommen, dass diese Schnittstelle als Flaschenhals gilt und die Datenübertragung der SSD ausbremst. External Serial ATA (eSATA) ist besonders abgeschirmt und dient für den Anschluss externer Festplatten mit der schnellen SATA-Schnittstelle (im Vergleich z.B. zur langsameren USB-Verbindung herkömmlicher externer Festplatten).

SAS

Serial Attached SCSI (SAS) ist der Nachfolger der parallelen SCSI-Schnittstelle. Der generelle Vorteil gegenüber SATA ist hier die Leitungsbündelung und das Dual Porting. So besitzen SAS-Festplatten normalerweise zwei SAS-Anschlüsse. Beim Dual-Porting können somit zwei unabhängige Systeme auf eine Festplatte direkt zugreifen.

PCMCIA

Personal Computer Memory Card International Association (PCMCIA) wurde von IBM, Dell, Hewlett-Packard, Intel, Microsoft und anderen IT-Herstellern gegründet. PCMCIA wurde als Standard für Erweiterungskarten bei z.B. Laptops verwendet. Die ExpressCard ist der Nachfolger. Die Bezeichnung PCMCIA ist heute ein „Running Gag“ in der IT: “People Can’t Memorize Computer Industry Acronyms” (Andrew Grove).

USB

Universal Serial Bus (USB) ist das wohl bekannteste Bus-System für externe Geräte. USB wird heutzutage für Massenspeicher sowie etliche Eingabe- wie auch Ausgabegeräte verwendet. Durch die ständige Weiterentwicklung sind hier mittlerweile Datenübertragungsraten von bis zu 1.800 MB/s (USB 3.2 Gen2x2) möglich.

FireWire

FireWire wird für die serielle Datenübertragung genutzt und wurde von Apple mitentwickelt. Die meisten Systeme haben sich allerdings bis heute von dieser Datenübertragung getrennt und setzen auf USB oder Thunderbolt.

Thunderbolt

Die Thunderbolt Schnittstelle ist eine noch relativ junge Technologie welche ein Mix aus DisplayPort und PCI-E ist. Das neue USB4 welches 2019 veröffentlich wurde basiert technisch auf Thunderbolt 3.

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Datenspeicher

HDD

Hard Disk Drive (HDD) ist eine Festplatte mit einem magnetischen Speichermedium. Hier werden Daten auf eine rotierende Platte geschrieben. Sie weisen sehr große Speicherkapazitäten von bis zu 16 Terabyte auf. HDDs sind allerdings aufgrund ihres technischen Aufbaus in ihrer Lese- und Schreibgeschwindigkeit stark begrenzt und gilt in schnellen System oft als Flaschenhals da diese mit der CPU und oder dem RAM nicht mehr mithalten kann.

SSD

Die Solid State Drive (SSD) sind Festplatten mit einer sehr schnellen Zugriffs-, Lese- und Schreibgeschwindigkeit. Im Gegensatz zur HDD werden hier keine beweglichen mechanischen Teile benötigt. SSDs sind somit auch mechanisch robuster. Die Vorteile einer extrem schnellen SSD liegen auf der Hand, da sie ein System so reaktionärer macht was bei den meisten Programmen auch vom Nutzer spürbar wahrgenommen werden kann. Nachteile der SSD sind die derzeit noch begrenzte Speicherkapazität, welche mit HDDs nicht mithalten kann und die Kosten für große Speicherkapazitäten. Auch ein Ausfall aufgrund einer falschen oder veralteten Firmware ist möglich.

SSHD

Die Hybridfestplatte (SSHD) ist eine herkömmliche HDD die intern mit einer kleinen SSD kombiniert ist. Somit können eine geringe Menge an Daten für einen schnellen Zugriff auf die SSD gespeichert werden (z.B. für den Systemstart), wenngleich der Großteil der Daten auf der HDD lagert.

Wechseldatenträger

Die Wechseldatenträger dienen häufig zur Speicherung von mobilen Daten. Diskettenlaufwerke, CD- und DVD-Laufwerke, USB-Sticks sowie Speicherkarten zählen hierzu. Diese haben zumeist eine begrenzte Lese- und Schreibgeschwindigkeit welche nutzungsabhängig ausgewählt werden kann. Moderne Kameras mit Videofunktion benötigen so z.B. eine stark erhöhte Geschwindigkeit bei den Speicherkarten im Gegensatz zu herkömmlichen Kameras mit geringer Megapixelanzahl.

NAS

Network Attached Storage (NAS) ist ein Speicher der in einem Netzwerk zur Verfügung gestellt wird und von einem eigenen Dateiserver verwaltet wird. NAS-Systeme besitzen Dateiserver-Funktionen bei denen in lokalen Netzwerken auch Zugriffs-Rechte für Daten bestimmt werden können.

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Eingabegeräte

Maus und Tastatur

Die Maus und die Tastatur sind die wohl bekanntesten Eingabegeräte. Bei der Maus ist die Sensorik die die Mausbewegung steuert und auf dem Bildschirm wiedergibt das Herzelement. Mit der Maus können via Tasten aber auch Aktionen ausgelöst werden. Bei der Tastatur sind die Tasten das Herzelement. Die richtige Auswahl der Tastatur ist hier ebenso wichtig wie die der Maus. Hier spielen Ergonomie, Feedback und Qualität der Tasten eine große Rolle.

MDE

Mobile Datenerfassung (MDE). Hierzu zählen alle Geräte die oft und gerne in der Warenverarbeitung oder in einem Lager verwendet werden wie z.B. Barcodelesegeräte und RFID-Lesegeräte. Dieses System wird auch in der Logistik (z.B.  bei Paketzustellern) verwendet. In Verbindung mit Datenfunksystemen wie z.B. UMTS sind hier auch Echtzeitübertragungen möglich.

Touchscreen

Ein Touchscreen ist ein berührungsempfindlicher Bildschirm der eine direkte Steuerung eines Programms über den Bildschirm ermöglicht. Dies wird meistens mit einem Finger oder einem speziellen Stift durchgeführt. Die Anwendung solcher Bildschirme ist heute allgegenwärtig. So nutzen heute fast alle Smartphones und viele Terminals bei der Bank solche Bildschirme. Aber auch Fahrplanauskünfte bei der Bahn, Digitalkameras und moderne Spielekonsolen unterstützen diese Bildschirmsteuerung.

Grafiktablett

Ähnlich wie ein Touchscreen arbeitet ein Grafiktablett nach demselben Muster. Diese sind jedoch meist auf ein spezielles Aufgabengebiet beschränkt und dienen oft als reine Positionserkennung. Die Vorteile hier sind die Genauigkeit und eine Drucksensitivität.

Gamepad / Joystick / Lenkrad

Gamepads, Joysticks und Lenkräder werden zu meist von Gamern verwendet. Hier werden eine gewisse Anzahl an Knöpfen und Richtungstasten benötigt um eine Spielfigur durch das Spiel zu steuern und Aktionen durchzuführen. Joysticks und Lenkräder sind zumeist von ihren originalen inspiriert und versuchen ein Mittendrin für den Spieler zu erzeugen. Dieses Gefühl vom Mittendrin wird heutzutage durch neuartige VR-Systeme noch um einiges gesteigert.

Scanner

Ein Scanner ist ein Datenerfassungsgerät mit der man Schriftgut und Bilder abtastet und digital speichern kann. Neben Flachbrettscannern gibt es auch 3D-Scanner welche ganze Objekte erfassen können. Auch in der Medizin werden verschiedene Arten von Scannern eingesetzt.

Webcam

Hiermit wird zumeist eine günstige PC-Kamera bezeichnet welche an einem PC oder Laptop angeschlossen ist. Sie können auch als Netzwerkkamera über WLAN oder Ethernet verwendet werden. Sie werden meist über USB angeschlossen. Ihr Ziel ist eine Aufnahme und Übertragung von Video- und auch Audio-Daten über das Netzwerk oder Internet.

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Ausgabegeräte

Monitor

Der Bildschirm oder auch Monitor ist das wichtigste Ausgabegerät des Computers. Hier werden dem Nutzer alle Informationen angezeigt. Die häufigsten Anschlussmöglichkeiten sind mit VGA, DVI, HDMI und DisplayPort genannt. Wichtige Elemente bei einem Bildschirm sind seine Auflösung (in Pixel), Maße (in Zoll), Bildformat, Reaktionszeit (in ms), Helligkeit (in cd/m²) sowie die vorhandenen Schnittstellen (z.B. HDMI, VGA). Je nach Anwendungsbereich gibt es hier Voraussetzungen die man einhalten sollte. So ist für einen Graphik-Designer ein anderer Bildschirm nötig wie für einen Gamer oder einen gewöhnlichen Office-Nutzer.

Drucker

Ein Drucker gehört standardmäßig in jedes Büro und dient zur Ausgabe von Daten auf Papier. Die beiden häufigsten Modelle sind hier Tintenstrahl- und Laserdrucker. Wichtig bei einem Drucker ist natürlich die Nutzungsart. So benötigt ein Bürodrucker neben der Qualität auch geringe Seitenkosten. Bei einem SOHO-Drucker ist dies meist nicht erforderlich, da diese für den privaten Gebrauch oder das Home-Office meist kein großes Seitenvolumen stemmen müssen. Standardformat ist hier Din A4. Größere Formate sind möglich und können somit auch für Architekten oder andere technische Anwendungen Verwendung finden.

Soundkarte

Die Soundkarte ist bei vielen Mainboards bereits „onboard“ mit dabei. Alternativ kann diese auch über PCI oder PCI-E angeschlossen werden. Es gibt darüber hinaus auch Varianten die einfach über USB angeschlossen werden. Diese Soundkarten dienen zur Verarbeitung von digitalen und analogen Audiosignalen. Viele Soundkarten besitzen einen eigenen Mikrochip der bei der Soundberechnung die CPU entlasten kann. Für die Wiedergabe von Tonsignalen ist es erforderlich eine den Umständen angepasste Soundkarte zu benutzen.

Grafikkarte

Eine Grafikkarte steuert und die Grafikausgabe an den Monitor. Somit können die Daten von Programmen für den Nutzer umgewandelt werden, so dass dieser dies als Videosignal auf seinem Monitor dargestellt bekommt. Eine Grafikkarte enthält einen Grafikprozessor (GPU), einen schnellen Grafikspeicher, den Random Access Memory Digital/Analog Converter (RAMDAC) sowie passende Ausgänge für den Monitor (z.B. HDMI, VGA). Manche CPUs bieten bereits eine integrierte Grafikeinheit (IGP) mit welcher auch eine „onboard“-Lösung möglich ist. Die Grafikkarte ist, je nach Anwendungsbereich, ein sehr wichtiger Grundpfeiler der Leistungswiedergabe.

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Sonstiges

Kühlung

Die richtige Kühlung eines PCs bringt eine verlängerte Lebenserwartung der Komponenten und kann die Leistung bis zum Maximum ausreizen. Die wichtigsten Komponenten die gekühlt werden müssen sind an einem Computer die CPU (Prozessor), das Netzteil und die GPU (Grafikkarte). Man sollte jedoch auch auf eine gewisse Kühlung bzw. Zirkulation im Gehäuse selbst achten. Auch bei Servern und Netzwerkkomponenten ist eine Kühlung essentiell um einen Ausfall und eine hohe Verfügbarkeit zu gewährleisten. Auch erwähnenswert ist die korrekte Anbringung von den richtigen Wärmeleitpasten zwischen Chip und Kühlkörper.

Reinigung

Die Reinigung von PC-Komponenten dient ebenso wie die richtige Kühlung zu einer längeren Lebenszeit und weniger Ausfälle. Hierfür gibt es spezielle Methoden die Kühlkörper von dem feinen Staub zu befreien und somit deren Kühlleistung wieder zu erhöhen. Bei der Reinigung der Komponenten ist jedoch besondere Vorsicht angebracht, da man hier quasi am offenen Herzen des PCs arbeitet.

Green IT

Green IT wird seit einigen Jahren immer wichtiger. Gemeint ist damit eine sinnvolle Eingrenzung des Stromverbrauchs von Komponenten. Viele PCs verbrauchen eine Unmenge an Strom obwohl diese vom Nutzer gar nicht benötigt wird. Ein richtiger Ausgleich ist hier zwingend erforderlich und Schützt nicht nur die Natur, sondern auch den Geldbeutel. Green IT ist aber auch bereits bei der Herstellung ein wichtiger Faktor und versucht den Verbrauch im Ganzen zu reduzieren.

CMOS-Batterie

Die CMOS-Batterie oder auch BIOS-Batterie befindet sich in jedem Mainboard. Diese wird benötigt damit das Mainboard seine Daten speichern kann. Gespeichert werden hier die Uhrzeit, das Datum und die Bootreihenfolge sowie die Konfiguration. Es kommt durchaus vor, dass ein vermeintlich defektes System nur wegen einer leeren Batterie nichtmehr startet. Hier reicht das korrekte austauschen der Batterie und einer folgenden Neukonfiguration im BIOS/UEFI zumeist aus.

PC-Netzteil

Das PC-Netzteil dient zur Stromversorgung des Computers. Netzteile gibt es in verschiedenen Größen und Wirkungsgraden. Die richtige Auswahl ist essentiell wichtig um alle Komponenten bei maximaler Auslastung mit genügend Strom zu versorgen. Weitere wichtige Aspekte sind das Format (AT, ATX, mATX, BTX, CFX, und weitere) und die richtige Anzahl und Art der Stromausgänge für alle Komponenten des PCs.

RAID

Redundant Array of Inexpensive Disks (RAID) bezeichnet die Organisation und Zusammenlegung mehrerer HDDs oder SSDs. RAIDs erhöhen die Ausfallsicherheit und Datenübertragungsrate. Mit RAID kann man große logische Laufwerke erstellen und sogar einzelne Speichermedien während des Betriebs aus- und einbauen. RAID 1 zum Beispiel ist eine Art Spiegelung der jeweils kleinsten Festplatte. Diese Variante ist relativ einfach zu installieren. RAID 5 bietet z.B. erhöhte Leistung eine Parität (Gleichheit der Daten) und ist ebenfalls sehr beliebt. RAID 2,3,4 und 6 werden derzeit kaum noch eingesetzt.

PnP

Plug & Play (PnP) ist ein Begriff der einen reibungslosen Anschluss von Peripheriegeräten gewährleistet ohne Treiber zu installieren oder ohne eine Konfiguration durchzuführen. Maus und Tastatur sind oft PnP. Das liegt zumeist daran, dass in Windows bereits Standard-Treiber installiert sind und somit die Peripherie direkt nach dem einstöpseln erkannt und genutzt werden kann.

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