Grundlagen der IKT und Computerhardware

Einführung in die Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT)

Die Technologien der Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) sind eine Reihe von technischen Entwicklungen und Geräten, die erweiterte Funktionen für Speicherung, Verarbeitung und Datenübertragung integrieren. Sie haben die Beziehung von Unternehmen zu ihrer Umgebung revolutioniert. Die Welt, wie wir sie kannten, existiert nicht mehr, und unsere Branche ist diesen Veränderungen nicht fremd. IKT ermöglicht es uns, alle notwendigen Aktivitäten für den täglichen Geschäftsbetrieb in virtuelle Räume zu integrieren. Nie zuvor in der Geschichte war es so einfach zu exportieren oder zu importieren wie jetzt, dank der IKT. Darüber hinaus können diese Technologien jedes Unternehmen erreichen, unabhängig von Größe oder Tätigkeit.

1.1. Hardware und Software: Die Grundlagen

Ein Computer besteht aus zwei Hauptteilen: Hardware (die Maschine) und Software (das Programm). Die Software ist die Anweisungssammlung, die den Betrieb des Computers ermöglicht. Es gibt zwei Hauptarten von Software:

• Betriebssysteme: Diese steuern den Computer. Bekannte Beispiele sind PC und Mac.
• Anwendungssoftware: Diese ermöglicht es dem Benutzer, eine oder mehrere spezifische Aufgaben auszuführen.

IBM war ein Schöpfer der ersten Computer im frühen 20. Jahrhundert. In den 60er Jahren wurde der Transistor erfunden, der wie ein Schalter funktioniert. Leiterplatten (Kunststoffplatten mit Drähten) ermöglichten eine sehr kleine Bauweise und sparten viel Platz. Dank dieser Entwicklungen wurden Computer immer besser. Die ersten Computer nahmen einen großen Raum ein und bestanden aus vielen Drähten, Schaltern usw. Im Laufe der Zeit wurden die Computer kleiner und nach und nach komplexer und boten mehr Speicherplatz.

1.2. Verschiedene Arten von Computern

Wichtige Merkmale:

• Geschwindigkeit: Diese hängt vom Arbeitsspeicher (RAM) und dem Prozessor des Computers ab. Bekannte Prozessormarken sind Intel und AMD.
• Zuverlässigkeit: Ein zuverlässiger Computer ist auch bei kleinsten Fehlern funktionsfähig, z.B. bei mangelnder Kühlung.
• Speicherkapazität: Die Speicherkapazität hängt von der Festplatte ab und ist relativ.

Basierend auf diesen Merkmalen gibt es verschiedene Computertypen:

• Desktops
• Notebooks: Der Unterschied zu Desktops ist, dass Laptops mobil sind und an das Stromnetz angeschlossen werden können.
• Netbooks: Haben eine geringere Speicherkapazität und ermöglichen eine Internetverbindung.
• PDAs (Personal Digital Assistants) / Palmtop-Computer: Besitzen wenig Speicherkapazität, Leistung und kleine Prozessoren.
• Point-of-Sale (POS)-Systeme: Diese Computer verfügen oft über eine kleine Tastatur und erkennen Produkte über einen Barcode. Es gibt zwei Arten:
  • Dumb Terminals (dumme Terminals): Sie können die erkannten Daten nicht selbst verarbeiten. Ein Barcode-Scanner liest den Code, und dieser wird an eine zentrale Datenbank gesendet. Ein kleiner Drucker ist angeschlossen, um einen Beleg zu erstellen. Ein Bildschirm zeigt die Suchergebnisse des Produkts an.
  • Intelligente Terminals: Diese können Bestandsdaten speichern und verwalten. Sie sind in der Lage, jederzeit den Bestand und die Produkte zu kennen. Bei Verbindung mit dem Internet können sie automatisch E-Mails an Lieferanten senden, um Nachschub zu bestellen, wenn der Bestand einen bestimmten Schwellenwert unterschreitet.
• Supercomputer: Der Zugang zu diesen ist nicht für jedermann.

1.3. Hauptkomponenten eines Personal Computers

Die Grundkomponenten sind:

• Der Tower (Gehäuse): Hier befinden sich das Motherboard und der Arbeitsspeicher (RAM). Im Tower ist eine gute Belüftung durch Lüfter (oft zwei) unerlässlich.
• Das Mainboard (Hauptplatine): Dies ist die wichtigste integrierte Schaltung, auf der die einzelnen Komponenten platziert werden. Auf dem Mainboard gibt es verschiedene Sockel und Anschlüsse für mehrere Komponenten. Es enthält immer eine Batterie, um grundlegende Informationen (Uhrzeit, Datum) zu speichern. PCI-Steckplätze ermöglichen den Einbau von Erweiterungskarten wie Soundkarten oder Grafikkarten.
• Systemperipherie: Geräte, die mit dem Computer verbunden werden können.
• Festplatte: Hier werden alle Informationen gespeichert. Moderne Festplatten bieten eine größere Kapazität und arbeiten schneller.
• ROM (Read-Only Memory): Ein Nur-Lese-Speicher.
• Anschlüsse (Ports): Ein Hardware-Port ermöglicht es, ein System mit einem physischen Stecker oder Kabel zu verbinden.
• Netzwerkanschluss: Eine Schnittstelle, um mit einem Programm über ein Netzwerk zu kommunizieren. Dies ist ein Ein-/Ausgabe-Port.
• Monitor: Es gibt verschiedene Größen, und sie sind in der Regel Flachbildschirme (TFT/LCD).
• Tastatur: Sie unterscheidet sich je nach Region oder Verwendungszweck. Sie ermöglicht die Eingabe von Daten und die Steuerung von Peripheriegeräten.
• Maus: Besteht im Grunde aus zwei Tasten (eine Haupt- und eine Sekundärtaste). Mäuse können mit oder ohne Kabel angeschlossen werden.
• Netzwerkanbindung: Neben dem normalen Telefonanschluss gibt es den DSL-Telefonanschluss, der ein Modem benötigt, das mit dem Computer verbunden ist. Normale Modems waren langsamer; ADSL ist oft mit einer WLAN-Karte ausgestattet.
• Weiteres Zubehör: Kameras, Lautsprecher, Mikrofone, Barcode-Leser, Drucker, Scanner usw.

2. Detaillierte Hardware-Komponenten

2.1. Zentraleinheit (CPU)

Die CPU (Central Processing Unit) ist das Herzstück des Computers und wird immer wichtiger. Im Tower befinden sich neben der CPU auch die Festplatte, Diskettenlaufwerke (historisch) usw. Prozessoren sind Mikrochips, die die Maschine steuern und Informationen verarbeiten (alphanumerisch und numerisch). Die Leistung wird in Hertz gemessen, heute meist in Gigahertz. Ein Mikrochip ist eine Leiterplatte mit mikroskopischen Schaltungen. Der Mikroprozessor wurde 1991 entwickelt und ermöglichte viele weitere und bessere Operationen.

• Cache-Speicher: Dies ist ein schneller Zwischenspeicher, der dem Prozessor hilft, schneller zu arbeiten. Es gibt zwei Typen:
  • L1-Cache: Dieser ist in zwei Blöcke unterteilt (einer für Anweisungen, einer für Daten). Seine Speicherkapazität liegt typischerweise bei 2x16 KB. Der L1-Cache befindet sich direkt im Prozessor und läuft mit dessen voller Geschwindigkeit, mit Kapazitäten von 2x8 KB bis zu 2x64 KB.
  • L2-Cache (intern und extern): Der erste L2-Cache befand sich auf dem Motherboard und wurde später in den Prozessor integriert, jedoch nicht direkt auf dem Prozessor-Die, da er langsamer ist als der L1-Cache. Externe L2-Caches befinden sich auf dem Motherboard.
• Beispiele für Prozessorgeschwindigkeiten:
  • Intel: 2,2 GHz
  • Pentium Quad-Core: 2,8 GHz
  • Andere: 3,2 GHz

2.2. Eingabegeräte (Peripheriegeräte)

Ein Peripheriegerät ist jede Hardware, die mit der CPU verbunden werden kann. Sie werden in verschiedene Klassen eingeteilt:

• Dateneingabe: Tastatur, Maus usw.
• Datenausgabe: Lautsprecher usw.

Die bekanntesten Eingabegeräte sind Maus und Tastatur.

• Maus: Ein Peripheriegerät, das die Bedienung des Computers vereinfacht. Sie bewegt einen Cursor auf dem Bildschirm, ursprünglich durch eine Kugel, heute meist optisch (Licht). In der Regel besteht sie aus zwei Tasten:
  • Primärtaste (links): Zum Auswählen (ein Klick) und Starten (Doppelklick).
  • Sekundärtaste (rechts): Öffnet Kontextmenüs.
  Mäuse werden über Kabel (USB, PS/2) oder drahtlos (Funk, WLAN, Bluetooth) angeschlossen.
• Tastatur: Eine Desktop-Tastatur besteht aus einem alphanumerischen Bereich und einem separaten Ziffernblock. Jede Taste hat eine spezifische Funktion, die je nach Land oder Anwendung variieren kann.
• Scanner: Ein Peripheriegerät, das es ermöglicht, Informationen von einem physischen Medium (z.B. Papier) in den Computer zu übertragen. Es gibt drei Haupttypen:
  • Flachbettscanner: Mit einer Glasplatte.
  • Blatteinzugsscanner: Für die automatische Zuführung von Blättern.
  • Handscanner: Für Barcodes.
• OCR (Optical Character Recognition): Optische Zeichenerkennung.
• Kameras: Haben sich aufgrund ihrer Akzeptanz stark weiterentwickelt. Es gibt zwei Haupttypen:
  • Kompaktkameras: Mit einem Bildschirm zur Anzeige.
  • Spiegelreflexkameras: Bei denen man durch ein Objektiv blickt.
• Mikrofon: Ein Peripheriegerät, das es uns ermöglicht, Ton aufzunehmen. Es fängt Schallwellen auf, wandelt sie in elektrische Impulse um, die der Computer speichern kann.

2.3. Ausgabegeräte (Peripheriegeräte)

Ausgabegeräte sind Hardware, die die Ergebnisse der Prozessorverarbeitung anzeigen. Sie dienen der Kommunikation vom Computer zum Benutzer. Zu den wichtigsten Ausgabegeräten gehören Bildschirme (Monitore) und Drucker.

• Bildschirme (Monitore): Die meisten Bildschirme sind heute LCD-Displays (Flüssigkristallanzeigen), die Bilder anzeigen. Die Größe wird in Zoll (Bildschirmdiagonale) gemessen. Eine wichtige Eigenschaft ist die Bildwiederholfrequenz. Der Energy Star (eine Norm der Umweltschutzbehörde) kennzeichnet Richtlinien für Energieeinsparung und Umweltschutz. Eine höhere Pixelzahl bedeutet eine höhere Auflösung. Die Farbtiefe beschreibt die Anzahl der Farben, die angezeigt werden können. VGA ist ein bekannter Standard für Monitortypen.
• Drucker: Geräte, die Dokumente auf Papier ausgeben. Verschiedene Arten:
  • Tintenstrahldrucker: Häufig im Heimbereich verwendet. Sie nutzen zwei oder mehr Tintenpatronen (eine für Farbe – Gelb, Blau, Rot – und eine für Schwarz). Ein Injektor liefert Mikro-Tröpfchen Tinte.
  • Laserdrucker: Arbeiten mit einem Laserpuls, um Toner auf dem Papier zu fixieren. Bei Farbdruckern wird für jede Farbe ein separater Toner verwendet.
  • Nadeldrucker (Matrixdrucker): Werden oft in Büros oder für spezielle Formulare verwendet.
  • Thermodrucker: Benötigen spezielles Papier und drucken meist monochrom.
  • Plotter: Große Drucker, die hauptsächlich von Technikern, Ingenieuren usw. für großformatige Zeichnungen oder Pläne verwendet werden.
• Lautsprecher: Wandeln einen binärcodierten (digitalisierten) Ton in elektrische Impulse um. Diese Impulse werden verstärkt und in mechanische Impulse umgewandelt, die die Lautsprechermembran bewegen. Die Bewegung der Membran erzeugt Luftschwingungen, die wir als Schall wahrnehmen.

2.4. Ein-/Ausgabegeräte (Peripheriegeräte)

Ein-/Ausgabegeräte sind eine Kombination aus Eingabe- und Ausgabefunktionen. Die meisten dieser Geräte dienen der Datenspeicherung. Sie ermöglichen es einem Computersystem, Informationen zu speichern und zu einem späteren Zeitpunkt wieder abzurufen. Ein weiteres Beispiel ist der Touchscreen, der sensible Bereiche auf der Bildschirmoberfläche zur Eingabe nutzt.