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Computer




Inhalt

  • 1 Hauptplatine
    • 1.1 Prozessor
    • 1.2 Hauptspeicher und Cache
    • 1.3 Bussysteme
    • 1.4 BIOS, CMOS, Setup
  • 2 Laufwerke und Festplatte
    • 2.1 Diskettenlaufwerk
    • 2.2 Festplatte
    • 2.3 CD-ROM Laufwerk
    • 2.4 DVD Laufwerk
  • 3 Grafikkarte 
    • 3.1 Grafikkarte
      • 3.1.1 Maximale Auflösung
      • 3.1.2 Bildwiederholfrequenz bei verschiedenen Auflösungen
      • 3.1.3 Anzahl Farben bei verschiedenen Auflösungen
      • 3.1.4 Videospeicher
      • 3.1.5 Treiber
  • 4 Schnittstellen und Erweiterungskarten
    • 4.1 Serielle Schnittstelle (RS 232C)
    • 4.2 Parallele Schnittstelle (Centronics)
    • 4.3 Gameport 
    • 4.4 Soundkarte
  • 5 Ein- und Ausgabemedien
    • 5.1 Tastatur
    • 5.2 Maus 
  • 6 Gehäuse und Netzteil
    • 6.1 Gehäuse
    • 6.2 Netzteil 

1 Hauptplatine

Die Hauptplatine ist das Herzstück des PC und wird auch Motherboard oder Mainboard genannt. Es enthält Bausteine zur internen Kommunikation zwischen den Komponenten, zur Stromversorgung dieser Komponenten und zur Verbindung mit peripheren Geräten.



Abb. 1: Hauptplatine (Begriffe werden später erläutert)

Komponenten:

  • Prozessor
  • Hauptspeicher
  • Steckplätze
  • BIOS

Standard-Typen:

  • Baby AT-Board (älterer Standard)
  • ATX-Board (heutiger Standard; Schnittstellen fest auf der Platine montiert ohne zusätzliche Kabel; braucht deshalb spezielles ATX-Gehäuse)

Bekannte Hersteller:

  • Intel
  • ASUS
  • GigaByte
  • Epox

Achtung:

Momentan gibt es fünf verschiedene Steckplätze für Prozessoren:

  • Slot 1 für Pentium III und Celeron
  • Slot 2 für Pentium III Xeon
  • Slot A für AMD K7-Athlon
  • Socket 7 für Pentium-kompatible Prozessoren von AMD und Cyrix
  • Socket 370 für Pentium III FC-PGA und gesockelten Celeron

1.1 Prozessor

Kernstück des PC, auch CPU (Central Processing Unit) genannt.

Abb. 3: Pentium II

Die Rechenleistung ist direkt abhängig von:

  • Prozessorfamilie (Intel 80x86, Motorola 68000, IBM/Motorola/Apple PowerPC, )
  • Prozessortyp (80386, 80486, Pentium, )
  • Taktfrequenz (700 MHz, 800 MHz, 1000 MHz, )

Standard in der momentanen PC-Welt sind die Intel 80x86-Familie (Typ Pentium III) sowie das Konkurrenzprodukt von AMD (Typ K7-Athlon). Alle Prozessortypen beinhalten heute einen mathematischen Coprozessor, der bei Gleitkommaberechungen und trigonometrischen Funktionen eine immense Geschwindigkeitssteigerung bis zum Faktor 100 bringt.

Vorsicht:

Pentium-Prozessoren, die vor 1995 produziert wurden, haben teilweise einen fehlerhaften Coprozessor. Test durch Aufruf des wissenschaftlichen Taschenrechners mit folgender Gleichung:
4195835 - (4195835 / 3145727) * 3145727 = 0, ein fehlerhafter Pentium liefert 256 !!!

Systemleistungsvergleich von Intel-Prozessoren: (Quelle: PC-Technik für Systembetreuer, RRZN, 3. Auflage)

Prozessor-Typ

Transistoren

L1-Cache (kB)

L2-Cache (kB)

Taktfrequenz (MHz)

MIPS

Eingeführt

8086

29.000

 

 

4,77 - 10

0,5

Jan. 1980

80286

130.000

 

 

8 - 25

1,2 - 2,66

Feb. 1982

80386-DX

275.000

 

 

16 - 40

4 - 11,4

Okt. 1985

80386-SX

275.000

 

 

16 - 33

3 - 5,2

Juni 1988

80486-DX

1,2 Mio

8

 

25 - 50

13 - 41

Apr. 1989

80486-DX2

1,2 Mio

8

 

66/33 oder 80/40

54

März 1992

Pentium

3,1 Mio

16

 

(60)75 - 200

110

Nov. 1992

80486-DX4

1,2 Mio

8

 

100/33

54

Nov. 1994

Pentium Pro

1,4 Mio

16

256/512

150, 166, 180, 200

150

Nov. 1995

Pentium MMX

3,1 Mio

32

 

166, 200, 233

110

Nov. 1996

Pentium II

7,5 Mio

32

512

350, 400, 450

366

Jan. 1997

Pentium III

9,5 Mio

32

512

450, 500

1200

Nov. 1999

Pentium III

9,5 Mio

32

512

600, 650, 700, 733

1616

Feb. 2000

Cache:

Schneller Zwischenspeicher zwischen Prozessor und Hauptspeicher (siehe 1.2).

Taktfrequenz:

  • Intern: Verarbeitungsgeschwindigkeit im Prozessor
  • Extern: Verarbeitungsgeschwindigkeit zwischen Prozessor und Hauptplatine, üblicherweise 100 MHz oder 133 MHz

MIPS:

Millions of Instructions Per Second (Millionen von Anweisungen pro Sekunde).

1.2 Hauptspeicher und Cache

Der Hauptspeicher wird auch als Arbeitsspeicher oder RAM (Random Access Memory) bezeichnet. Programme und Daten werden i.a. von der Festplatte in den Hauptspeicher geladen und von dort zur Bearbeitung in den Prozessor geleitet. Es handelt sich um einen sogenannten 'flüchtigen' Schreib-/Lesespeicher, d.h. nach Ausschalten oder Neustart des PC ist der Hauptspeicher gelöscht.

Die Speicherkapazität wird in Megabyte angegeben:

  • 1 MB (MegaByte) = 1024 kB (KiloByte) = 1024 * 1024 Byte
  • 1 Byte entspricht einem Buchstaben oder Zeichen

ps2-simm.jpg (73.063 Bytes)

dimm.jpg (68.399 Bytes)

Abb. 4: PS/2 SIMM

Abb. 5: DIMM

Speicherbaustein-Typen:

  • DIP-Baustein:
    Dual Inline Package-Gehäuse (normaler Chip-Baustein); für 1 MB Speicher brauchte man neun 1 MBit-DIPs (8 Bit plus Parity-Bit); unhandlicher Einbau; völlig veraltet.
    Größen: 256 kBit, 1 MBit
  • SIP-Modul:
    Single Inline Package-Gehäuse; Modul bestehend aus 9 DIPs mit 32 Anschlußpins; behutsamer Einbau erforderlich; völlig veraltet.
    Größen: 256 kB, 1 MB
  • SIMM-Modul:
    Single Inline Memory Module; vergleichbar mit einem SIP-Modul, jedoch 30 Kontaktanschlüsse anstelle der Pins, dadurch unkomplizierter Einbau; lange Zeit aktuell; kaum noch erhältlich.
    Größen: 256 kB, 1 MB, 4 MB
  • PS/2 SIMM-Modul:
    72-poliger Kontaktanschluß; haben aufgrund höherer Chip-Kapazitäten normale SIMMs fast völlig vom Markt verdrängt; noch erhältlich.
    Größen: 16 MB, 32 MB, 64 MB
  • DIMM-Modul:
    Dual Inline Memory Module; Weiterentwicklung eines PS/2 SIMMs mit 168 Pins; als einzelnes Modul verwendbar; wegen Massenfertigung preiswert; aktueller Speicherbaustein.
    Größen: 64 MB, 128 MB, 256 MB

Bemerkungen:



  • PS/2 SIMMs sind heute nur noch als EDO-Ausführung (Extended Data Output) erhältlich. Dadurch sind die Lesezugriffe bei neueren Motherboards zwar geringfügig schneller, ersetzen jedoch keineswegs den L2-Cache, wie oftmals fälschlicherweise angegeben wird!
  • DIMMs sind heute nur noch als SDRAM-Ausführung (Synchronous Dynamic Random Access Memory) erhältlich. Dadurch werden die Daten mit wesentlich höherer Taktfrequenz blockweise ausgegeben.
  • Aufgrund der üblichen schnellen Prozessoren haben heute fast alle erhältlichen PS/2 SIMMs eine Zugriffszeit von 60 ns (Nanosekunden), DIMMs sogar nur 7 ns.
  • PS/2 SIMMs und DIMMs sind üblicherweise nur noch mit 8 Chips bestückt. Auf das Paritybit zur Fehlererkennung durch Prüfsummenbildung kann wegen der hohen Zuverlässigkeit der modernen Chips verzichtet werden.

Speicher-Bänke:

Eine Speicherbank besteht aus 2 oder 4 SIMM-Steckplätzen bzw. 1 DIMM-Steckplatz, wobei jede Bank entweder leer oder voll bestückt sein muß. Eine Einzelbestückung ist nur bei DIMM-Steckplätzen möglich! Bei SIMM-Steckplätzen können folgende Probleme auftreten:

  • Es sind nur bestimmte Ausbaustufen möglich (2 bzw. 4 x 1 MB, 2 bzw. 4 x 4 MB, ).
  • Bei Speichererweiterung müssen eventuell alte SIMMs ersetzt werden.

Motherboards für PS/2 SIMMs besitzen meistens 2 oder 3 Bänke mit jeweils 2 Steckplätzen,
Motherboards für DIMMs besitzen meistens 2 bis 4 Bänke mit jeweils 1 Steckplatz.

Cache:

Ein aus schnellen statischen Speicherbausteinen zusammengesetzter Zwischenspeicher zwischen Prozessor und Hauptspeicher, sprich: Käsch. Dadurch werden Wartezyklen (Waitstates) beim Zugriff des Prozessors auf den Hauptspeicher vermieden und die Performance erheblich gesteigert. Die Auswahl der Daten, die im Cache abgelegt werden, verwaltet der Cache-Controller.

Funktion:

  • Prozessor will Daten vom Hauptspeicher lesen:
    Daten werden auf Verdacht im voraus in den Cache gelesen. Ein erneuter Zugriff auf diese Daten kann dann vom viel schnelleren Cache erfolgen (Cache-Hit). Stehen dagegen die angeforderten Daten nicht im Cache (Cache-Miss), so muß zunächst vom langsamen Hauptspeicher gelesen werden. Dabei wird zugleich der Cache mit den neuen Daten aktualisiert.
  • Prozessor will Daten in den Hauptspeicher schreiben:
    Daten werden in den Cache geschrieben, Prozessor kann schnell weiterarbeiten. Erst wenn Zeit ist oder der Cache voll ist, werden diese in den Hauptspeicher geschrieben (nicht beim Write-Through-Cache, siehe Cache-Arten).

Es gibt zwei Cache-Ebenen (siehe Prozessortabelle in 1.1):

  • L1-Cache (First-Level-Cache):
    Cache direkt im Prozessor-Chip, daher sehr schnell, aber auch relativ klein (8 - 32 kB).
  • L2-Cache (Second-Level-Cache):
    Bei Pentium II und Pentium III direkt im Prozessor-Chip, sonst spezielle Speicherchips auf der Hauptplatine. Wesentlich teurer und mehr stromverbrauchend als normale SIMMs, daher oftmals in Notebooks nicht vorhanden. Übliche Größe 256 kB oder 512 kB.

Cache-Arten:

  • Write-Through Cache:
    L2-Cache schreibt Daten sofort in den Hauptspeicher, der Prozessor muß abwarten.
  • Write-Back Cache:
    L2-Cache speichert Daten und schreibt sie erst dann in den Hauptspeicher, wenn Zeit ist oder der Cache voll ist, der Prozessor kann schnell weiterarbeiten.
  • Pipelined Burst Cache:
    Funktionsweise wie beim Write-Back Cache, jedoch werden schon die nächsten Adressen übermittelt, bevor der Prozessor die vorangehenden Daten eingelesen hat.

Speicherausstattung abhängig vom Betriebssystem (jeweils minimal / empfohlen):

  • MS-DOS / Windows 3.x: 8 MB / 16 MB
  • Windows 95/98: 64 MB / 128 MB
  • Windows NT/2000: 128 MB / 256 MB

Zum momentanen Zeitpunkt liegen die Speicherpreise auf folgendem Niveau:

  • 64 MB-DIMM (133 MHz): ca. 69,- DM
  • 128 MB-DIMM (133 MHz): ca. 115,- DM
  • 256 MB-DIMM (133 MHz): ca. 219,- DM

Am günstigsten ist es momentan, den oben empfohlenen Speicherausbau mit 128 MB-Bausteinen durchzuführen. Im Hinblick auf spätere Erweiterbarkeit ist dabei auf die maximale Bestückbarkeit der Hauptplatine zu achten.

1.3 Bussysteme

Der interne Bus verbindet verschiedene Komponenten auf der Hauptplatine miteinander, der externe Bus versorgt die Steckplätze (Slots) für Hardware-Erweiterungen, z.B.:

  • Grafikkarte
  • SCSI-Controller
  • Netzwerkkarte
  • Soundkarte

Heutige Hauptplatinen haben einen Großteil dieser Erweiterungen bereits Onboard. Dies hat Vor-, aber auch Nachteile:

+ Schnellere Datenübertragung als auf dem externen Bus
+ Slots bleiben für etwaige Erweiterungen frei
+ Billiger für den Hersteller
- Hardware-Updates schwer durchführbar
- Bei Defekt muß gesamte Hauptplatine getauscht werden

Abb. 6: PCI-SCSI-Controller

Abb. 7: ISA-Soundkarte

Steckplatz-Bussysteme:

  • ISA (Industry Standard Architecture); max. Übertragungsrate 8,33 MB/s:
    Der Klassiker; sehr weit verbreitet; 16 Bit breit; 8,33 MHz Taktfrequenz; kann nur auf 16 MB Hauptspeicher zugreifen; für zusätzliche Schnittstellen- oder Soundkarten vollkommen ausreichend, nicht jedoch für Grafikkarten, SCSI-Controller oder schnelle Netzwerkkarten bei Pentium-Rechnern.
  • MCA (Micro Channel Architecture); max. Übertragungsrate 20 MB/s:
    Nur noch in alten IBM-Rechnern vorhanden; 32 Bit breit; 10 MHz Taktfrequenz; völlig inkompatibel zum ISA-Bus sowie hoher Preis für Hauptplatinen und Erweiterungskarten; konnte sich nicht durchsetzen.
  • EISA (Extended Industry Standard Architecture); max. Übertragungsrate 33 MB/s:
    Nur noch in Servern zu finden; 32 Bit breit; 8,33 MHz Taktfrequenz; kann auch mit ISA-Karten bestückt werden (abwärtskompatibel); hat sich aufgrund des hohen Preises für Hauptplatinen und Erweiterungskarten nie richtig durchgesetzt.
  • VLB (VESA Local Bus, VESA = Video Equipment Standards Association); max. Übertragungsrate 66 MB/s:
    Auf Hauptplatinen mit 80486-Prozessor zu finden; 32 Bit breit; 40 MHz Taktfrequenz; max. 2 Steckplätze bei 40 MHz; längst vom PCI-Bus abgelöst.
  • PCI (Peripheral Component Interface); max. Übertragungsrate 267 MB/s:
    Der heutige Standard bei Pentium-Boards; 64 Bit breit; 66 MHz Taktfrequenz; Grafikkarten, SCSI-Controller und schnelle Netzwerkkarten nur noch in PCI-Ausführung erhältlich.
  • AGP (Accelerated Grafik Port); max. Übertragungsrate 533 MB/s:
    Neuere PCI-Boards besitzen zusätzlich einen AGP, der nur für eine entsprechende 3D-Grafikkarte gedacht ist; verwendet normalen Hauptspeicher für Texturen.

Weitere Bussysteme:

  • PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association):
    Standard bei Notebooks für scheckkartengroße Erweiterungen, z.B. Netzwerkkarte oder Modem; meistens die einzige Erweiterungsmöglichkeit bei Notebooks.
  • USB (Universal Serial Bus); max. Übertragungsrate 12 MB/s:
    Neuer Standard für die Verbindung von externen Geräten; sämtliche Peripherie kann beliebig miteinander kombiniert werden (z.B. Tastatur, Maus, Drucker, Modem, ); hohe Datenübertragungsrate; jetzt erst so richtig im Kommen, da immer mehr Peripherie erhältlich.

1.4 BIOS, CMOS, Setup

Das BIOS (Basic Input Output System) ist die Schnittstelle zwischen Betriebssystem (z.B. MS-DOS) und der Hardware. Es ist fest in einem ROM-Chip (Read Only Memory) auf der Hauptplatine einprogrammiert und stellt Grundprogramme zum Ansprechen von Disketten- und Festplattenlaufwerken, Grafikkarten, seriellen und parallelen Schnittstellen usw. zur Verfügung. Die meisten Programme greifen über diese Grundprogramme auf die Hardware zu. Die Rechnerleistung ist stark abhängig von dessen Qualität.

Wenn der BIOS-Hersteller nachträglich Fehler findet (kommt recht oft vor) oder neue Hardware-Standards (z.B. ein neues Diskettenformat) entwickelt werden, ist eine neue Version des BIOS notwendig. Ein solches BIOS-Update kann auf zweierlei Arten erfolgen:

  • Austausch des Chips auf der Hauptplatine (total veraltet, Eingriff in den PC notwendig).
  • Flash-BIOS, Einspielen der neuen Version von Diskette (meistens im Internet auf den Herstellerseiten erhältlich).

Die bekanntesten BIOS-Hersteller sind:

  • AMI (American Megatrends Incorporated):
    Am meisten verbreitet; bietet die meisten Manipulationsmöglichkeiten; Bausteinprinzip, d.h. Hersteller holen sich die notwendigen Teile und erweitern diese gegebenenfalls. Dadurch existieren viele Varianten.
  • AWARD:
    Weit verbreitet; inzwischen auch sehr viele Konfigurationsmöglichkeiten.
  • Phoenix:
    Seit der Optimierung für PCI-Bussysteme (siehe 1.3) verbesserte Einstellmöglichkeiten.

Die für jeden Rechner unterschiedlichen Vorgaben müssen in einen CMOS-Chip (Complementary Metal Oxide Semiconductor, äußerst stromsparende Technik) über das Setup-Programm eingegeben werden. Ebenso wie der zweite CMOS-Chip, der den PC mit Echtzeit und Datum versorgt, muß auch dieser mit einer Batterie oder einem Akku gepuffert werden.

Setup-Programm:

Programm zur Anderung der BIOS-Grundeinstellungen, z.B.:

  • Datum / Uhrzeit
  • Hauptspeichergröße (wird automatisch eingetragen)
  • Parameter der eingebauten Diskettenlaufwerke
  • Parameter der eingebauten Festplattenlaufwerke (wird meistens automatisch erkannt)

Für Insider gibt es noch wesentlich mehr Manipulationsmöglichkeiten, z.B.:

  • Suchreihenfolge der Laufwerke beim Starten (A: C: oder C: A:)
  • Prozessorgeschwindigkeit beim Starten (High / Low)
  • Aktivieren / Deaktivieren des L1-Cache und L2-Cache
  • Shadow-ROM (Kopieren langsamer ROM-Bereiche in den viel schnelleren Hauptspeicher)
  • ISA-Bus Taktfrequenz (8,33 MHz oder schneller)

Durch entsprechende Einstellungen kann die Rechnerleistung optimiert werden.

Wie man ins Setup-Programm gelangt, ist herstellerabhängig und in der Beschreibung zum PC oder Motherboard nachzulesen. Meistens ist eine bestimmte Tastenkombination kurz nach dem Kaltstart bzw. Einschalten des Rechners zu drücken.

Vorsicht:

Falsche Einstellungen können dazu führen, dass der PC nicht mehr gestartet werden kann, in seltenen Fällen können sogar Hardwaredefekte auftreten! Daher sollten vor jeder Anderung die gesamten Setup-Einstellungen notiert bzw. ausgedruckt werden. Ferner besitzt fast jedes BIOS eine Autokonfiguration, mit der der Rechner zumindest mit einer Bootdiskette gestartet werden kann.

Passwortschutz:

Bei den meisten BIOS-Versionen gibt es einen dreistufigen Paßwortschutz, der vor allem bei öffentlich zugänglichen PCs aktiviert werden sollte:

  • Paßwortschutz für Setup-Programm
  • Paßwortschutz für Rechnerstart
  • Paßwortschutz für Setup-Programm und Rechnerstart

Dieser Paßwortschutz ist zwar nicht unüberwindbar, jedoch ist dazu ein Spezialprogramm bzw. ein Eingriff in den Rechner erforderlich.

2 Laufwerke und Festplatte

Im Gegensatz zum Hauptspeicher behalten die sogenannten Massenspeicher ihre Daten auch nach dem Ausschalten des Rechners. Deshalb nie vergessen:

Daten regelmäßig (nicht nur vor dem Abschalten) sichern !!!

2.1 Diskettenlaufwerk

Sichern kleinerer Datenmengen sowie Datenaustausch zwischen PCs.

Typen:

  • 3 ½ Zoll Laufwerk mit 720 kB Kapazität (veraltet)
  • 3 ½ Zoll Laufwerk mit 1,44 MB Kapazität (heute einziger Standard)
  • 3 ½ Zoll Laufwerk mit 2,88 MB Kapazität (kaum verbreitet, da Disketten zu teuer)
  • 5 ¼ Zoll Laufwerk mit 360 kB Kapazität (veraltet)
  • 5 ¼ Zoll Laufwerk mit 1,2 MB Kapazität (veraltet)

Es gab auch Dual-Floppy Laufwerke mit einem 3 ½ und einem 5 ¼ Zoll-Laufwerk knapp übereinander in einem einzigen Einschub, die allerdings etwas teurer waren als zwei getrennte.

ZIP-Drive:

  • Neueste Generation von Diskettenlaufwerken
  • Intern (IDE oder SCSI) und extern (Parallelport, USB oder SCSI) erhältlich
  • Diskettenkapazität 100 (250) MB, Diskettenpreis ca. 18,- DM (40,- DM)
  • Heutiger Diskettenstandard für größere Datenmengen
  • Inkompatibel zu 3 ½ Zoll-Disketten

LS-120:

  • Internes IDE-Laufwerk
  • Diskettenkapazität 120 MB, Diskettenpreis ca. 15,- DM
  • Kann auch 3 ½ Zoll Disketten lesen und schreiben

Bemerkung:

Nicht direkt mit Daten auf Disketten arbeiten !!!
Disketten nur als Sicherungs- und Transportmittel verwenden, nur auf der Festplatte arbeiten. Das ist nicht nur sicherer, sondern auch wesentlich schneller.

2.2 Festplatte

Massenspeicher für Programme und Daten. Beim Programmstart wird dieses von der Festplatte in den Hauptspeicher geladen und dort gestartet.

Auswahlkriterien:




  • Kapazität in MB (heute in GB):
    1 MB = 1024 kB = 1024 x 1024 Byte (gemäß Definition);
    1 MB = 1000 kB = 1000 x 1000 Byte (oft bei Festplattenherstellern benutzt);
     Aus einer Festplatte mit 504 MB wird eine mit 528 MB;
    Heute untere Grenze ca. 10 GB = 10240 MB.
  • Mittlere Zugriffszeit in ms (Millisekunden):
    Zeit, die die Festplatte zum Positionieren der Köpfe braucht;
    Mit zunehmender Kapazität sinkt die mittlere Zugriffszeit, d.h. die Platte wird schneller;
    Typische Werte: 8 - 10 ms, teilweise sogar schon 5 ms.
  • Datenübertragungsrate in MB/s:
    Datenmenge, die pro Sekunde von der Festplatte in den Hauptspeicher geladen werden kann;
    Wird selten angegeben vom Hersteller, man ist auf Tests in Fachzeitschriften angewiesen;
    Typische Werte: 5 - 8 MB/s, die besten Platten schaffen bereits mehr als 10 MB/s.

Festplatten werden über einen Controller angesprochen. Dieser befindet sich entweder direkt auf der Hauptplatine oder auf einer Steckkarte in einem Steckplatz (siehe 1.3).

Aktuelle Festplattentypen:

  • IDE (Integrated Device Electronic):
    Auch AT-Bus Platte genannt, völlig veraltet.
    Die eigentliche Elektronik steckt in der Festplatte selbst, d.h. der Controller stellt nur die Verbindung zur Hauptplatine her.

Vorteile:

Billig
Controller meistens auf der Hauptplatine integriert

Nachteile:

Maximal 2 Festplatten anschließbar (Master/Slave-Prinzip)
Maximale Kapazität 504 MB
Geringe Datenübertragungsrate
Häufig Master-Slave-Probleme bei Installation

  • EIDE (Enhanced Integrated Device Electronic):
    Weiterentwicklung von IDE.

Vorteile:

Billig
Controller auf der Hauptplatine integriert
Controller erkennt den Festplattentyp automatisch
Maximale Kapazität 76 GB (bei neueren Boards)
Sehr hohe Datenübertragungsrate (vergleichbar mit SCSI)

Nachteile:

Maximal 4 Laufwerke (auch CD) anschließbar (Master/Slave-Prinzip an zwei Anschlüssen)
Maximale Kapazität 2 (8) GB bei älteren Boards
Treiberprobleme bei Benutzung von größeren Festplatten bei älteren Boards
Häufig Master-Slave-Probleme bei Installation

  • SCSI (Small Computer System Interface):
    SCSI ist nicht nur ein Plattenstandard, sondern ein ganzes Bussystem.
    Bei einigen wenigen PCI-Boards ist entweder ein kompletter SCSI-Controller auf der Hauptplatine integriert oder die Unterstützung für einen preiswerten SCSI-Controller von NCR (ohne eigenes BIOS) im BIOS implementiert.

Vorteile:

Universell nutzbar
Controller erkennt Geräte- bzw. Festplattentyp automatisch
Maximal 7 bzw. 15 Geräte (bei Wide-SCSI) anschließbar (jedes Gerät bekommt eine ID-Nummer zugewiesen, Controller meistens ID 7)
Keine Kapazitätsgrenze (momentan größte Festplatte 180 GB)
Sehr hohe Datenübertragungsrate
Von allen Betriebssystemen unterstützt

Nachteile:

Festplatten erheblich teurer als EIDE-Platten
Controller selten auf der Hauptplatine integriert, d.h. teure Anschaffung notwendig
Häufig ID- und Terminierungsprobleme mit dem Bus bei Installation

Die wichtigsten SCSI-Varianten:

 

SCSI

Fast-SCSI

Wide-SCSI

Ultra-SCSI

Ultra-Wide-SCSI

Ultra-2-Wide-SCSI

Transferrate (MB/s)

5

10

20

20

40

80

Busbreite (Bit)

8

8

16

8

16

16

Max. Anzahl Geräte

7

7

15

7

15

15

Maximale Buslänge (m)

6

3

3

3

3

12

Befehle

SCSI-1

SCSI-2

SCSI-2

SCSI-3

SCSI-3

SCSI-3

Bemerkungen:

  • Jedes moderne Motherboard mit EIDE kann mit einem SCSI-Controller erweitert werden.
  • Um mit einer SCSI-Festplatte zu booten, ist ein SCSI-Controller mit BIOS erforderlich. Ausnahme: PCI-Boards, bei denen die Unterstützung für einen preiswerten SCSI-Controller von NCR (ohne eigenes BIOS) im BIOS implementiert ist.
  • Die Standard-IDs für Bootplatten sind 0 oder 1, bei modernen Controllern kann diese für das Bootdevice frei gewählt werden. Dadurch kann auch von bootfähigen CDs oder externen Wechselplatten gebootet werden.
  • Gleichzeitiger Betrieb von EIDE- und SCSI-Festplatten ist möglich. Bei neueren Boards kann im Setup eingestellt werden, ob mit der EIDE- oder mit der SCSI-Festplatte gebootet werden soll, bei älteren Boards ist die Bootplatte immer die EIDE-Platte.
  • Um unterwegs SCSI-Geräte an beliebige PCs anschließen zu können, sind auch SCSI-Adapter zum Anschluß an den Parallelport erhältlich. Nachteil: Langsame Übertragungsrate, relativ teuer.

Festplattencache:

Funktionsweise vergleichbar mit Cachespeicher (siehe 1.2): Plattendaten werden zwischengespeichert, so daß bei einem erneuten Zugriff auf diese Daten nicht mehr von der (langsamen) Festplatte gelesen wird, sondern direkt vom (schnellen) Speicher.

Zwei Varianten:

  • Hardwarecache: Spezielle Speicherbausteine auf der Festplattenelektronik oder im Controller.
  • Softwarecache: Ein Teil des Hauptspeichers wird als Festplattencache verwendet.

Bemerkungen:

  • Fast alle heutigen Festplatten haben einen kleinen Hardwarecache integriert (512 bis 2048 kB).
  • Spezielle Cachecontroller sind heute kaum noch erhältlich, da zu teuer.
  • Die Performance eines PC wird durch einen Festplattencache erheblich gesteigert.

Wechselfestplatten:

Normale Festplatte in einem Wechselrahmen:

  • Festplatte kann ohne Eingriff in den PC herausgezogen werden.
  • Mechanik ist zwar nicht für ständigen Wechsel gebaut, jedoch recht robust.
  • Schlüsselschutz bis auf Stromabschaltung wertlos, da viele Schlüssel absolut baugleich.
  • Bei SCSI-Festplatten kein Problem beim Wechsel.
  • Bei EIDE-Platten nur dann sinnvoll, wenn BIOS den Plattentyp automatisch erkennt (heute üblich), da sonst ständig Setup geändert werden muß.
  • Durchaus sinnvoll zur Datensicherung, da Plattenpreise sehr günstig (siehe 7.2).

Laufwerke für spezielle Medien:

  • Meistens externe Geräte, da leicht zu transportieren (vgl. ZIP-Drive unter 2.1).
  • JAZ-Drive am meisten verbreitet, erhältlich in SCSI-Ausführung intern oder extern für Medien mit 1 GB oder 2 GB.
  • Zugriffszeit erreicht fast Festplattenniveau.
  • Gerätepreis relativ hoch.

2.3 CD-ROM Laufwerk

Software ist heute fast nur noch auf CD erhältlich wegen der großen Kapazität von ca. 650 - 800 MB und des günstigen Preises.

Auswahlkriterien:

  • Übertragungsgeschwindigkeit:
    Datenmenge, die pro Sekunde von der CD in den Hauptspeicher geladen werden kann.
    Standard ist ein Single-Speed-Laufwerk mit 150 kB/s, d.h. ein n-fach-Laufwerk hat eine Übertragungsrate von n x 150 kB/s. Momentaner (theoretischer) Höchstwert liegt mit 52-fach-Laufwerken bei 7,8 MB/s, was schon in Festplattenbereiche vorstößt.
  • Mittlere Zugriffszeit in ms (Millisekunden):
    Etwa 10 bis 20 mal langsamer als Festplatten, gute Laufwerke liegen unter 100 ms.
  • Anschlußart:
    Heute nur noch ATAPI-Laufwerke (Anschluß an EIDE-Controller) und SCSI-Laufwerke erhältlich. Es gibt interne und externe Ausführungen, letztere auch zum Anschluß an den Parallelport.
  • Caddy oder Schublade:
    Laufwerke mit Caddy (feste Schutzhülle aus Plastik) werden immer seltener angeboten, da sie in der Handhabung wesentlich umständlicher sind. Caddies bieten allerdings mehr Sicherheit bzgl. Staubschutz und Kratzsicherheit, Einsatz überwiegend in Bibliotheken o.ä.
  • Unterstützte CD-ROM-Standards:
    Nahezu alle heute erhältlichen CD-ROM Laufwerke unterstützen sämtliche Standards inclusive Audio-CD und Photo-CD. Ferner sind alle Multisession-tauglich und verarbeiten selbstgebrannte CDs sowie CDs mit kleinen Kratzern mehr oder weniger gut.

2.4 DVD Laufwerk

Optisches Laufwerk (Digital Versatile Disk, ursprünglich Digital Video Disk) mit einer Kapazität von bis zu 4,7 GB. Vervierfachung der Kapazität kann erreicht werden durch Verwendung der Rückseite sowie einer zweiten Datenschicht.

Bemerkungen:

  • DVD Laufwerk kann auch herkömmliche CDs lesen.
  • DVD-R (Recorder) und DVD-RAM (wiederbeschreibbar) noch kaum erhältlich.
  • Noch kein einheitlicher Standard definiert, d.h. Produkte unterschiedlicher Hersteller sind nicht unbedingt kompatibel.

3 Grafikkarte

Schnittstelle zwischen Motherboard und Monitor.
Ausführung entweder als Steckkarte (PCI- bzw. AGP-Bus) oder Onboard; letztere muß unbedingt abschaltbar sein, um ggf. eine bessere Steckkarte installieren zu können.
Die Grafikleistung des Systems wird von dem schwächeren Glied in der Kette Grafikkarte  Monitor bestimmt.
Jede moderne Grafikkarte ist eine sog. Beschleunigerkarte mit einem eigenen Prozessor.

Standard:

  • VGA (Video Graphics Array):
    Auflösung 640 x 480 Pixel in 16 verschiedenen Farben und 60 Hz Bildwiederholfrequenz. Veraltet, nicht flimmerfrei.
  • SVGA (Super Video Graphics Array):
    Auflösung größer als 640 x 480 Pixel mit mehr als 16 Farben und mindestens 60 Hz Bildwiederholfrequenz.

Auswahlkriterien:

  • Maximale Auflösung
  • Bildwiederholfrequenz bei verschiedenen Auflösungen
  • Anzahl Farben bei verschiedenen Auflösungen
  • Videospeicher
  • Treiber



3.1 Maximale Auflösung

Typische Werte sind ebenfalls:

  • 640 x 480
  • 800 x 600
  • 1024 x 768
  • 1280 x 1024

3.2 Bildwiederholfrequenz bei verschiedenen Auflösungen

Abhängig von der eingestellten Auflösung; erst ab 70 Hz und non-interlaced flimmerfrei.

3.3 Anzahl Farben bei verschiedenen Auflösungen

Typische Werte:

  • 16 Farben:
    indiskutabel.
  • 256 Farben:
    Minimum; nur sinnvoll, wenn keine Fotobearbeitung bzw. Fotodarstellung gewünscht, da Farbraster dazu viel zu grob.
  • 32768 Farben (HiColor):
    Sehr gute Fotoqualität; für jedes Pixel 15 Bit für Farbinformation (je 5 für Rot, Grün und Blau), denn 215 = 32768.
  • 16,7 Millionen Farben (TrueColor):
    Echtbilddarstellung; für jedes Pixel 24 Bit für Farbinformation (je 8 für Rot, Grün und Blau), denn 224 = 16777216.

Bemerkungen:

  • Der Monitor erhält das Farbsignal vom D/A-Wandler (Digital/Analog) auf der Grafikkarte in analoger Form, d.h. mit beliebig vielen Zwischenwerten, so daß die Anzahl der maximal darstellbaren Farben alleine von der Grafikkarte und nicht vom Monitor abhängt.
  • Die maximale Farbtiefe (Bitanzahl pro Pixel), die das menschliche Auge noch differenzieren kann, liegt bei etwa 2 Millionen. In der Praxis hat sich gezeigt, daß oftmals bei Fotodarstellung kein Unterschied zwischen HiColor und TrueColor zu sehen ist.
  • TrueColor-Bilder benötigen beim Abspeichern auf Datenträger sehr viel Speicherplatz. Oftmals genügt auch HiColor-Qualität.

3.4 Videospeicher

Je größer der Videospeicher auf der Grafikkarte, desto höher die maximale Auflösung und die maximale Farbtiefe. Grafikkarten mit weniger als 4 MB Speicher sind heute kaum noch erhältlich.

Rechenbeispiel:

Normale VGA-Karte mit 640 x 480 Pixel bei 16 Farben (= 4 Bit Farbtiefe, denn 24 = 16)
640 x 480 x 4 Bit = 1228800 Bit = 153600 Byte = 150 kB
Da 128 kB nicht ausreichen, hat also eine Standard-VGA-Karte mindestens 256 kB

Videospeicherbedarf bei verschiedenen Auflösungen und Farbtiefen:

 

24 = 16 Farben

28 = 256 Farben

215 = 32768 Farben

224 = 16,7 Mio Farben

640 x 480

256 kB

512 kB

1 MB

1 MB

800 x 600

256 kB

512 kB

1 MB

2 MB

1024 x 768

512 kB

1 MB

2 MB

4 MB

1280 x 1024

1 MB

2 MB

4 MB

4 MB

3.5 Treiber

  • Schnittstelle zwischen Anwendungsprogramm und Grafikkarte.
  • Für die aktuellen Windows-Benutzeroberflächen Treiber bereits in Windows integriert oder zumindest mitgeliefert mit der Karte.
  • Probleme können höchstens bei älteren DOS-Programmen (z.B. AutoCad, WordPerfect) oder anderen Betriebssystemen auftreten.

4 Schnittstellen und Erweiterungskarten

Verbindung zwischen Hauptplatine und Peripherie (Maus, Drucker, ).

4.1 Serielle Schnittstelle (RS 232C)

Abb. 9: 25-polig (Stifte)

Abb. 10: 9-polig (Stifte)

  • Anschluß von Maus, externem Modem, Meßgeräten etc.
  • COM1 und COM2 fast immer auf der Hauptplatine integriert.
  • Auf COM3 und COM4 sollte aus technischen Gründen verzichtet werden, da COM1 und COM3 sowie COM2 und COM4 nicht zugleich ansprechbar sind.
  • Da heute meistens ein zusätzlicher PS/2-Anschluß für die Maus vorhanden ist, bleiben ohnehin beide Schnittstellen für Zusatzgeräte frei.
  • Anschluß heute meistens 9-polig, jedoch auch 25-polig möglich (Stifte).

4.2 Parallele Schnittstelle (Centronics)

Abb. 11: 25-polig (Löcher)

Abb. 12: Centronics

  • Anschluß von Druckern, CD-ROM Laufwerken, ZIP-Drives, Streamern, SCSI- und Netzwerkadaptern sowie Datentransfer mit anderen PCs.
  • LPT1 fast immer auf der Hauptplatine integriert.
  • Problemlos mit Zusatzkarte auf LPT2 und LPT3 erweiterbar.
  • Anschluss 25-polig (Löcher), Druckeranschluß Centronics.

Jede moderne parallele Schnittstelle unterstützt drei Betriebsmodi:

  • AT-Modus: Unidirektionaler Betrieb
  • PS/2-Modus: Bidirektionaler Betrieb
  • EPP/ECP-Modus: Enhanced Parallel Port (Spezifikation von Intel, Xircom, Zenith)
    Enhanced Capabilities Port (Spezifikation von Microsoft)
    Wird von vielen Geräten zum schnellen Datenaustausch unterstützt

AT- und PS/2-Modus ist für ältere Drucker wichtig, die noch nicht EPP/ECP-fähig sind. Im EPP/ECP-Modus sind z.B. bei Verwendung von SCSI- oder Netzwerkadaptern Übertragungsraten von bis zu 1 Mbit/s möglich.

4.3 Gameport

  • Anschluß von einem oder zwei Joysticks (Steuerknüppel) für Spiele.
  • Manchmal auch zum Anschluß von spezieller Peripherie (z.B. Funkuhrenmodul).
  • Selten direkt auf der Hauptplatine, oft jedoch auf Soundkarten integriert.

Bemerkung:

Schnittstellen-Erweiterungskarten werden meistens als Kombination von seriellen und parallelen Schnittstellen sowie einem Gameport angeboten. Diese Karten sind vielfach konfigurierbar bzw. deaktivierbar.

4.4 Soundkarte

  • Wird für Ein-, Ausgabe und Bearbeitung von Toninformationen verwendet.
  • Schnittstelle zwischen digitalem PC und analogem Audiosignal.
  • Für ISA- oder PCI-Steckplatz oder Onboard.
  • Steckkarten beinhalten kleinen Verstärker für Lautsprecheranschluß, für volle Klangqualität jedoch unbedingt Aktivboxen oder Stereoanlage benutzen.
  • Angebot reicht von einfachen Tongeneratoren bis zum Synthesizer mit MIDI-Interface in Profiqualität.

Das eingespeiste analoge Audiosignal wird von der Soundkarte in digitale Daten umgewandelt. Dazu wird es im A/D-Wandler (Analog/Digital) mehrere tausend Mal pro Sekunde gemessen und der Wert in Binärdarstellung mit einstellbarer Auflösung abgespeichert. Umgekehrt werden Tondaten mittels D/A-Wandler (Digital/Analog) wieder in ein Audiosignal umgesetzt.

Bemerkungen:

  • Meistens umfangreiche Software dabei ('Stereoanlage', Mischpult, ).
  • Audioaufzeichnungen benötigen viel Speicherplatz, z.B. bei CD-Qualität mit 16 Bit Stereo und 44,1 kHz Abtastrate belegen 10 Sekunden bereits 1,8 MB!

5 Ein- und Ausgabemedien

5.1 Tastatur

Aufteilung in Blöcke:

  • Alphanumerischer Tastenblock (Hauptteil)
  • Funktionstastenblock
  • Numerischer Tastenblock (umschaltbar für Cursorsteuerung)

Standard-Typen:

  • XT-Tastatur (völlig veraltet)
  • AT-Tastatur (völlig veraltet)
  • MF2-Tastatur (Standard-Tastatur)
  • Windows 95-Tastatur (MF2-Tastatur mit drei Zusatztasten für Windows 95/98/2000)

Auswahlkriterien:

  • Klappern
  • Druckpunkt der Tasten
  • Tastaturklick (Geschmacksache, im Setup abstellbar)

5.2 Maus

Maus-Typen:

  • Zwei Tasten-Maus:
    Standard: Microsoft-Maus mit Microsoft-Maustreiber;
    Die neuesten Modelle verfügen zusätzlich über ein kleines Rädchen, mit dem ein komfortabler manueller oder automatischer Bildlauf möglich ist;
    Anschluß entweder seriell oder PS/2-Anschluß.
  • Drei Tasten-Maus:
    Standard: Logitech-Maus mit eigenem Maustreiber, der auf Microsoft-Modus umschaltbar ist;
    Empfehlenswert nur bei Benutzung von X-Windows-Emulation (PC als X-Terminal unter Unix), dritte Maustaste wird sonst kaum unterstützt;
    Anschluß entweder seriell oder PS/2-Anschluß.
  • Trackball:
    In Notebooks integrierte Maus mit Kugel oben.
  • Touchpad:
    In Notebooks integrierte ebene Fläche, über die mit den Fingern gestrichen wird.

Bemerkung:

Es gibt bereits seit längerem kabellose Mäuse (Infrarot oder Funk) mit eingebautem Sender, die sehr viel Bewegungsfreiheit bieten.

6 Gehäuse und Netzteil

6.1 Gehäuse

Standard-Typen:

  • Desktop:
    Steht meistens auf dem Schreibtisch; Normal-Ausführung ca. 15 cm hoch; Slimline-Ausführung ca. 10 cm hoch, jedoch intern kaum erweiterbar.
  • Minitower:
    Steht auf oder unter dem Schreibtisch; mehr Ausbaumöglichkeiten als ein Desktop, jedoch weniger als ein Tower.
  • Tower:
    Steht unter dem Schreibtisch; maximale Ausbaumöglichkeiten durch große Höhe und stärkeres Netzteil als im Desktop.

6.2 Netzteil

  • Desktop-Netzteile liefern etwa 150 Watt (Slimline etwa 100 Watt).
  • Tower-Netzteile liefern 200 - 300 Watt, bei großen Servern sogar bis 500 Watt.
  • Bei maximalem Ausbau mit Erweiterungskarten und Festplatten unbedingt vor Kauf eine Leistungsberechnung durchführen.
  • Aus Lärmschutzgründen soll Lüfter temperaturgeregelt sein.
  • Überlastsicher sind alle guten Netzteile.










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