Grundlagen der Computer-Hardware: Mikroprozessor, Speicher und Peripherie

Das Mikroprozessor-System (CPU)

Das Mikroprozessor-System ist das Herzstück des Computers. Es wird durch den Mikroprozessor gebildet, einen integrierten Schaltkreis, der alle Elemente der Zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) enthält.

Funktionen des Mikroprozessors

• Führt arithmetische und logische Operationen durch, die zur Datenverarbeitung notwendig sind.
• Führt Anweisungen aus Programmen aus und steuert die Ausführung dieser Aufgaben.
• Zentrale Steuerung der Maschine und des Datenaustauschs mit dem Hauptspeicher.

Wichtige Eigenschaften des Mikroprozessors

• Taktfrequenz
• Datenvolumen (Busbreite)
• Anzahl der Transistoren
• Speicheradressierung (Anzahl der Speicheradressen)

Hauptspeicher und Speichertypen

Der Hauptspeicher dient zur Speicherung von Informationen, die der Mikroprozessor benötigt. Es gibt drei Hauptspeichertypen:

1. ROM-BIOS (Read-Only Memory)

Speichert das Startprogramm (Firmware).

2. RAM (Random Access Memory)

Speichert temporär Daten und Anweisungen, die der Mikroprozessor aktuell verwendet.

3. CMOS-RAM

Speichert Konfigurationsdaten (z. B. Datum, Uhrzeit, BIOS-Einstellungen).

Ein- und Ausgabegeräte (Peripherie)

Peripheriegeräte erleichtern den Informationsaustausch und sind über Bus-Kommunikation verbunden. Sie können Eingabe-, Ausgabe- oder bidirektionale Funktionen haben.

Eingabegeräte (Input)

Basis-Eingabegeräte

• Tastatur
• Maus

Multimedia und Spiele

• Mikrofone
• Joysticks, Lenkräder und Gamecontroller
• Digitale Videokameras

Daten und Professionelle Geräte

• Barcode-Leser
• Grafiktablets
• Scanner

Ausgabegeräte (Output)

Monitor

Wichtige Merkmale: Display-Größe, Pixel, Anzahl der Farben, Bildqualität.

Drucker

Wichtige Merkmale: Auflösung, Druckgeschwindigkeit.

Bidirektionale Peripheriegeräte

Geräte, die sowohl Eingabe- als auch Ausgabedaten austauschen können:

• Modem
• Touchscreen
• Multifunktionsdrucker

Computernetzwerke und Typen

Ein Computernetzwerk ist ein System zur Übertragung von Daten zwischen Computern und zur gemeinsamen Nutzung von Ressourcen.

LAN (Local Area Network)

Wird privat oder in kleinen Organisationen verwendet (lokal begrenzt).

MAN (Metropolitan Area Network)

Verbindet kleine Segmente von LANs innerhalb einer Stadt oder Region.

WAN (Wide Area Network)

Verbindet Städte, Länder und Kontinente.

Weitere wichtige Komponenten

Details zum RAM (Random Access Memory)

RAM dient dazu, temporär Details zu speichern, die der Mikroprozessor benötigt. RAM-Module werden auf dem Motherboard in speziellen Speichersteckplätzen installiert. Die Abkürzung RAM steht für Random Access Memory.

Aufbau des Mikroprozessors

Der Chip ist von einem keramischen Gehäuse umgeben, das ihn schützt. Auf der Unterseite befinden sich Hunderte von Pins (Kontakten), die zur Verbindung mit den anderen Komponenten des Computers dienen.

Der grundlegende Arbeitsablauf eines Computers

Der Computer nimmt Informationen über Eingabegeräte (Peripherie) auf, speichert sie im Speicher, verarbeitet sie und gibt die Ergebnisse über Ausgabegeräte (Peripherie) aus.

Motherboard und Systemsteuerung

Motherboard (Hauptplatine)

Enthält die wichtigsten Schaltkreise und die Steckplätze, in die die notwendigen Komponenten des Computers eingesetzt werden.

Steckplätze und Anschlüsse

Dienen zur Aufnahme von RAM-Modulen, Laufwerken, Ports und anderen Geräten.

Ports

Erlauben den direkten Anschluss und die Kommunikation von Peripheriegeräten mit der Hauptplatine.

Chipsatz

Ein Schaltkreis, der den Datenverkehr organisiert und die Nutzung der Ein- und Ausgabegeräte verwaltet, um die Arbeit des Mikroprozessors zu unterstützen.

Byte

Eine Speichereinheit, bestehend aus 8 Bits.

Stromversorgung und Schnittstellen

Netzteil (Stromquelle)

Liefert Energie für den gesamten Computer. Es wandelt die Eingangsenergie um und verteilt sie an die Komponenten.

USB (Universal Serial Bus)

USB ist deutlich schneller als parallele Schnittstellen. Es ermöglicht den Anschluss von Peripheriegeräten, die oft direkt über den Bus mit Strom versorgt werden können, auch wenn der Computer ein- oder ausgeschaltet ist (je nach Konfiguration).