Computer-Grundlagen: Speicherhierarchie, Peripherie & Softwaretypen

Grundlagen der Computerarchitektur

Speicherhierarchie: Organisation und Zugriff

Das Gedächtnis eines Computers ist in Stufen organisiert, basierend auf Kapazität, Zugriffsgeschwindigkeit und Kosten. Diese Hierarchie gewährleistet einen effizienten Datenzugriff.

• CPU-Register: Schnellster Speicher

  Dies sind Speicherbereiche mit geringer Kapazität, aber extrem hoher Geschwindigkeit, die direkt in den Prozessor integriert sind. Sie ermöglichen es dem Prozessor, Daten sehr schnell zu speichern und darauf zuzugreifen, typischerweise für mathematische Operationen.

• Cache-Speicher: Zwischenspeicher für Schnelligkeit

  Mit geringer Kapazität und sehr hoher Geschwindigkeit (Zugriffszeiten von weniger als 5 Nanosekunden) ist der Cache zwischen dem Prozessor und dem Hauptspeicher angesiedelt. Er dient als Puffer für häufig genutzte Daten.

• Hauptspeicher (RAM): Arbeitsspeicher des Computers

  Dieser Speicher ist langsamer und hat eine größere Kapazität als der Cache. Er ist der primäre Arbeitsspeicher des Computers, in dem Programme und Daten während der Ausführung gespeichert werden.

• Sekundäre Speicher (Festplatte): Langfristige Datenspeicherung

  Dies sind Speichermedien mit hoher Kapazität, die von mehreren Gigabyte (GB) bis zu Terabyte (TB) reichen. Sie dienen der langfristigen Speicherung von Daten und Programmen, auch wenn der Computer ausgeschaltet ist.

Eingabe-/Ausgabe-Einheiten (Peripheriegeräte)

Peripheriegeräte sind externe Geräte, die an den Computer angeschlossen sind und Informationen speichern oder mit der Außenwelt austauschen können.

• Eingabegeräte: Daten in den Computer bringen

  Diese Geräte dienen dazu, externe Daten zur weiteren Verarbeitung durch die CPU in den Computer einzugeben. Die gängigsten Eingabegeräte sind: Maus, Tastatur, Scanner, Mikrofon usw.

• Ausgabegeräte: Informationen für den Benutzer sichtbar machen

  Dies sind Geräte, die von der CPU verarbeitete Informationen für den Benutzer wahrnehmbar wiedergeben, z.B. auf einem Bildschirm oder Drucker.

• Speichersysteme: Daten dauerhaft sichern

  Diese Systeme verwalten die Speicherung von Daten, sodass diese für die zukünftige Verwendung erhalten bleiben. Beispiele sind Festplatten, SSDs oder USB-Sticks.

• Kommunikationsgeräte: Verbindung zwischen Computern

  Sie erleichtern die Interaktion zwischen zwei oder mehr Computern oder zwischen einem Computer und anderen externen Peripheriegeräten, wie z.B. Modems oder Netzwerkkarten.

Software: Arten und Verteilung

Software ist eine Sammlung von Programmen, Anweisungen und Regeln, die für die Ausführung von Aufgaben auf einem Computer gelten.

Arten von Software nach Funktion

• Systemsoftware: Das Fundament des Computers

  Sie ermöglicht es der Hardware, zu funktionieren, und verwaltet die physischen oder Computerressourcen. Beispiele sind Betriebssysteme wie Windows, macOS oder Linux.

• Anwendungssoftware: Für spezifische Aufgaben

  Dies sind Programme, die uns bei der Bewältigung spezifischer Aufgaben in jeder Aktivität unterstützen, die automatisiert oder unterstützt werden kann, z.B. Textverarbeitung, Tabellenkalkulation oder Bildbearbeitung.

• Programmier- oder Entwicklungssoftware: Werkzeuge für Entwickler

  Sie bietet Programmierern Hilfsmittel, um Computerprogramme zu schreiben und verschiedene Programmiersprachen sowie -techniken zu verwenden, z.B. Entwicklungsumgebungen (IDEs) oder Compiler.

Methoden der Softwareverteilung

• Shareware: Testen vor dem Kauf

  Ein Verteilungsmodell für Dienstprogramme und Spiele, das es dem Benutzer ermöglicht, das Produkt für eine bestimmte Zeit kostenlos zu testen, bevor er es kauft.

• Freeware: Kostenlose Software

  Dies ist Software, die kostenlos verteilt wird und ohne Lizenzgebühren genutzt werden kann.

• Multimedia-Software: Integrierte Medienerlebnisse

  Diese Software wird verwendet, um Programme bereitzustellen, die Text, Grafiken, Sound und Animationen integrieren, z.B. Videoplayer oder Bildbearbeitungsprogramme.

• Spezialsoftware: Maßgeschneiderte Lösungen

  Dies ist Software, die speziell entwickelt wurde, um ein bestimmtes Problem für eine Organisation oder Person zu lösen, z.B. Branchensoftware oder individuelle Unternehmenslösungen.