Grundlagen der Computerhardware

BIOS, CMOS und System-Setup

Das BIOS (Basic Input/Output System) ist das, was der Computer zum Starten benötigt. Es steuert grundlegende Funktionen wie Tastatur, Festplatte und andere Komponenten und übergibt die Kontrolle an das Betriebssystem.

Der CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) ist ein kleiner RAM-Chip, der die Konfigurationseinstellungen des Systems speichert.

Das System-Setup ist ein sehr wichtiges Programm, das im BIOS-Chip aufgezeichnet ist. Mit dem Setup können Geräteeinstellungen geändert, Übertragungswege angepasst und die Erkennung von PC-Komponenten konfiguriert werden.

Stromversorgung

Die Stromversorgung liefert die notwendige Gleichspannung und Energie an jedes Element des Computers. Die typischen Versorgungsspannungen von Personal Computern sind +5V, -5V, +12V und -12V.

Startvorgang und POST

Beim Startvorgang oder Einschalten eines Computers, vom Drücken des Netzschalters bis zum Laden des Betriebssystems, führt der Computer eine Reihe von Aufgaben aus, um die installierte Hardware auf ihre reibungslose Funktion zu überprüfen.

Die erste Überprüfung, die stattfindet, wird als POST (Power-On Self-Test) bezeichnet. Dies ist ein Test, um zu überprüfen, ob die Hardware in Ordnung ist. Diese Überprüfung wird vom BIOS mit einigen integrierten Programmen durchgeführt.

Cache-Speicher

Cache-Speicher ist eine relativ kleine Menge an Hochgeschwindigkeits-SRAM-Speicher, der sich auf der Hauptplatine, auf oder in der Nähe der CPU befindet. Er ist viel schneller als der Hauptspeicher des Computers. Der Prozessor verwendet ihn, um bestimmte Daten zu speichern, die sonst im RAM liegen würden, damit sie in nachfolgenden Operationen ohne Verzögerung verwendet werden können, wodurch die Wartezeiten verringert werden.

Grundlegende Komponenten eines Mikrocomputersystems

Eingabegeräte

Eingabegeräte ermöglichen die Einführung und Codierung von Daten, die der Computer verarbeiten soll. Diese Informationen gelangen über Geräte wie Tastatur, Maus, Scanner oder Spracheingabe in den Computer.

Hauptspeicher

Der Hauptspeicher des Computers speichert die laufenden Programme und die Daten, die gerade verarbeitet werden. Der Hauptspeicher besteht aus zwei Arten von Speicher:

• RAM (Random Access Memory): Dieser Speichertyp ist für Lese- und Schreibvorgänge notwendig.
• ROM (Read-Only Memory) oder EPROM (Erasable Programmable ROM): Dieser Speicher ist auch als BIOS-Speicher bekannt.

Central Processing Unit (CPU)

Die Central Processing Unit (CPU) verarbeitet Daten logisch, führt verschiedene Arten von arithmetischen Operationen durch und liefert Ergebnisse mit hoher Geschwindigkeit.

Interne Einheiten der CPU:

• Eingabe- und Ausgabeeinheiten (I/O-Einheiten): Kommunizieren das System mit der Außenwelt und ermöglichen das Einfügen und Entnehmen von Informationen. Sie bestehen gewöhnlich aus Registern, die über Steuer- und Adressbusse betrieben werden, um die bereitgestellten Informationen vom oder zum Datenbus zu speichern.
• ALU-Einheit (Arithmetic Logic Unit): Führt die meisten Operationen des Befehlssatzes des Computers aus, operiert aus dem Hauptspeicher und kann selbst temporär in einigen Registern gespeichert werden.
• Steuerwerk (Control Unit - CU): Ist dafür verantwortlich, die Anweisungen im Code und im Hauptspeicher zu lesen und die notwendigen Steuersignale zu erzeugen.

Bussysteme

Bussysteme sind die Kommunikationswege innerhalb des Computers:

• Adressbus: Besteht aus Leitungen, die den Absender und den Empfänger bestimmen, also wohin Informationen im Computer gesendet oder von wo sie empfangen werden sollen.
• Datenbus: Der Satz von Leitungen, durch die Informationen zirkulieren.
• Steuerbus: Enthält Synchronisationssignale, wie den Takt, und Signale, die angeben, ob eine Operation gelesen oder geschrieben wird.

Fehlerarten

• Softwarefehler: Treten infolge der Unterbrechung einer anderen Ausführung auf und werden nicht durch die Hardware verursacht.
• Hardwarefehler: Werden direkt von den Hardware-Geräten Ihres Computers verursacht.

Chipsatz

Der Chipsatz ist eine Gruppe von Chips, die für die Steuerung bestimmter Funktionen des Computers verantwortlich sind. Der Northbridge-Chipsatz steuert die Grafik und den RAM, während der Southbridge-Chipsatz die Speicherung, Ports und Erweiterungssteckplätze steuert.

FireWire (IEEE 1394)

FireWire ist ein Hochgeschwindigkeits-Seriell-Bus zum Anschluss von Peripheriegeräten an einen Computer. Diese Schnittstelle ermöglicht den Anschluss von bis zu 63 Geräten.