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Technology:
Wie funktionieren Computer?
PC
für Anfänger
||| Oliver Weiss
Ohne Computer geht heute nichts mehr. Wie aber funktioniert er eigentlich? Hier die wichtigsten Grundlagen. |
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| How
do Computers Work? Obviously, the computer has brought the world yet another paradigm shift. One that has actually barely started, and continues to unfold as we continue to despair, since we still fail to understand how the hell it works. Here's a little introduction for starters on what a computer does, how it does what it does, and why you want it. |
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as eigentliche "Rechen"-Bauteil ist der Prozessor, ein kleiner Chip mit integrierten Transistorschaltungen.
Er wird von einem eingebauten "Taktgeber" in kurzen Abständen mit Stromimpulsen versorgt: Immer dann, wenn der Prozessor "getaktet" wird, kann er Befehle ausführen; die Taktrate bestimmt seine Geschwindigkeit.
Jeder Befehl bedeutet intern die Kommunikation zwischen
Bauteilen untereinander.
Die Kommunikatoren sind der Prozessor, verschiedene Steuerungschips, der flüchtige Arbeitsspeicher und der permanente Festplattenspeicher.
Hier eine kleine Übersichtsgrafik eines typischen Computers von innen mit Peripheriegeräten wie Tastatur, Monitor, externes Modem, Scanner und Bandlaufwerk.
Das gelbe Kabel verbindet die Grafikkarte mit dem Bildschirm und das blaue Kabel den Druckeranschluß des Rechners mit dem Drucker.
Das orange Kabel ist ein sogenanntes "SCSI"-Kabel, das in einem Aufwasch mehrere interne (wie das CD-ROM-Laufwerk oder spezielle SCSI-Festplatten) und externe Geräte wie Scanner und Bandlaufwerk mit der SCSI-Karte verbindet – dadurch spart man sich die zahllosen Steuerungskarten, die ohne SCSI-Karte benötigt würden.
Ein PC kommt selten allein...
 Disketten- / Floppy-Laufwerk: Informationen werden von Diskette gelesen und darauf gespeichert.
Monitor: Zeilenweise wird das "A" als Bild von einem Elektronenstrahl aufgebaut; Bildwiederholfrequenz in Kilohertz bestimmt die Anzahl der Wiederholungen pro Sekunde.
CD-ROM-Laufwerk: CDs umfassen über 600 MB Speicherplatz. Auf der neuen Generation der DVD ("Digital Versatile Disk") haben mit 5 GB auch Spielfilme Platz. |
Scanner: Tasten eine Vorlage ab; auch für OCR ("Optical Character Recognition") zum Texteinlesen und -erkennen.
Drucker: Byteweise (8 Bit auf einmal) werden die Daten übertragen.
Modem: Schnittstelle zwischen Rechner und Telefonleitung ("MOdulator-DEModulator") – der Schlüssel zum Internet.
Bandlaufwerk / Streamer: Meist externes magnetisches Laufwerk, das die Festplatte erweitert. |
Von Bits und Bytes
Der PC verarbeitet alle Befehle – manuelle Eingaben durch die Tastatur wie auch interne Berechnungen durch das Betriebssystem oder ein Anwenderprogramm – in Form von elektrischen Ladungen. Jeder Befehl wird als Hintereinanderschaltung von acht Schaltern realisiert, die jeweils entweder offen (Zustand "0") oder geschlossen ("1") sind. Mit acht Schaltern ergeben sich 2 hoch 8 = 256 Kombinationsmöglichkeiten, von "alle
offen" ("00000000") über "manche offen, die anderen geschlossen" (z.B. "01101000") bis hin zu "alle geschlossen" ("11111111").
Jeder "Befehl" – ein externer, wie von der Tastatur, oder ein interner, wie von einer Rechenanweisung innerhalb eines Textverarbeitungsprogramms – wird vom Prozessor als logische Verknüpfung solcher Befehle verstanden, die als Weichenstellungen von UND-, ODER- und NICHT-Gattern im Millionen Transistoren fassenden Chip realisiert sind (z.B. "01101001" UND
"10110111" gibt "00100001").
 So funktionieren Transistorschaltungen: UND-Gatter heißt: Glühbirne leuchtet nur, wenn A und B geschlossen sind. ODER-Gatter: einer von beiden genügt.
Der übertragene "Informationsgehalt" wird in "Bit" gemessen. Sämtliche Steuerbefehle, Tastatureingaben, Buchstaben, Bilder, Tabellen, Sprach- und Modemsignale werden durch logische Kombinationen von jeweils acht Bit (genannt ein "Byte") beschrieben.
Und das "A"?
Was passiert, wenn man auf der Tastatur das "A" drückt? Bitte anschnallen, jetzt wird’s technisch: Durch den Tastendruck wird auf einem Chip im Innern des Keyboards ein Kontakt geschlossen und ein "Interrupt"-Signal an den Prozessor geschickt. Der unterbricht seine Aktivität und sucht im RAM-Arbeitsspeicher
 das
Programm zur Ansteuerung der Tastatur ("Tastaturtreiber"), das er im ROM-Speicher findet.
Mit dem Treiberprogramm wird die Tastaturinformation vom für die Tastatur verantwortlichen Chip auf der Platine geholt und im RAM gespeichert: Von hier aus kann der Prozessor jederzeit auf unser "A" zugreifen. Spezielle Grafikspeicher, die Video-RAM-Speicher (VRAM) auf der Grafikkarte, behalten die Bildinformation im Speicher; ein Steuermodul (Controller) auf der Karte schickt sie
in Form elektronischer Impulse an den Monitor, der unser "A" als Bild darstellt.
Ein guter Rechner
 Was ist ein guter Rechner? Z.B. ein
Intel-Pentium-Prozessor mit Taktfrequenz von ca. 1 GHz, 128 MB Arbeitsspeicher,
512 KB Cache, Festplatte
40 GB, 24fach-CD-ROM-Laufwerk und 15- oder 17-Zoll-Flachbildschirm. Kostet inzwischen noch so
um die 1000 Euro inklusive Monitor. Vorsicht übrigens bei Versandhäusern: es ist immer besser,
 jemanden
in der Nähe zu haben, denn Probleme sind garantiert.
Meist ist im Preis ein Softwarepaket inbegriffen; sinnvoll ist das Betriebssystem Windows
XP und ein professionelles Büropaket wie Microsoft Office (unbedingt auch auf CD zum Nachinstallieren! - wird oft mitgeliefert, genauso wie alle wichtigen Treiber auf Diskette oder CD-ROM). Seinen Rechner kauft man entweder als Komplettlösung oder läßt ihn sich individuell
zusammenstellen.
[1997]
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