Grundlagen der Informatik: Hardware, Software & CPU

Grundlagen der Informationstechnologie

Information: Ein Teil der Technologie, die sich mit der automatischen Verarbeitung von Informationen, der notwendigen Ausrüstung sowie den Mitteln der Kommunikation und Datenspeicherung befasst. Damit Informationen fließen können, müssen ein Sender, ein Empfänger, ein Übertragungsmedium und ein Datenträger vorhanden sein.

Computer: Eine Gruppe von elektronischen Geräten, deren Funktion die automatische Verarbeitung von Informationen ist. Sie können zwei Zustände unterscheiden:

• Geöffnet (0): Wenn kein Strom fließt, wird dies durch eine 0 dargestellt.
• Geschlossen (1): Wenn Strom fließt, wird dies durch eine 1 dargestellt.

Ein Computer versteht nur eine Sprache, die aus Nullen und Einsen besteht.

Binär (Binary): Die einzige Sprache, die Computer verstehen; sie besteht aus den zwei Elementen 0 und 1.

Bit: Die kleinste Informationseinheit (Mindestmenge an Information). 8 Bits = 1 Byte.

1 TB = 10³ GB = 10⁶ MB = 10⁹ KB = 10¹² B

Zahlensysteme: Binär und Dezimal

Umrechnung vom Dezimal- in das Binärsystem: Die Dezimalzahl wird fortlaufend durch 2 geteilt, bis der Quotient 1 (oder 0) ist. Die Binärzahl ergibt sich aus dem letzten Quotienten, gefolgt von allen Resten in umgekehrter Reihenfolge.

Umrechnung von Binär zu Dezimal: Die Binärzahl wird als Summe von Potenzen zur Basis 2 ausgedrückt, beginnend mit der Ziffer ganz rechts und der Potenz 2⁰.

Hardware und Software

Hardware: Die physischen Komponenten (Geräte) eines Computers.

Software: Anweisungen, welche die Hardware steuern. Diese besteht aus Nullen und Einsen (physischen Zuständen).

Die Komponenten eines Computers

• Kerneinheit (Core-Einheit): Netzteil, Mainboard (mit CPU und Anschlüssen) und interne Peripheriegeräte.
• Externe Peripheriegeräte: Tastatur, Maus, Drucker, Monitor, Scanner, Plotter.
• Zentraleinheit: Das Metallgehäuse, an dessen Vorderseite sich der Ein-/Ausschalter befindet und in dem die internen Peripheriegeräte untergebracht sind.
• Stromversorgung (Netzteil): Schaltkreise, die für die Bereitstellung der elektrischen Spannungen und Ströme zuständig sind, die alle Geräte im Computer benötigen. Es ist notwendig, die Wechselspannung (AC) in Gleichspannung (DC) umzuwandeln und zudem die Netzspannung von 220V auf 12V und 5V zu senken.
• Motherboard (Mainboard): Das Hauptbauteil eines Computers. Eine Leiterplatte, auf der sich die CPU und die Anschlüsse befinden (Busse – Kupferleitungen auf dem Motherboard. Typen: Datenbus, Adressbus und Steuerbus).

Die CPU und der Speicher

CPU (Zentrale Prozessoreinheit): Zuständig für die Ausführung aller notwendigen Operationen zur Interpretation von Anweisungen und zur Verarbeitung von Daten. Sie besteht aus:

• Mikroprozessor: Das Gehirn des Computers.
• Hauptspeicher: Enthält die auszuführenden Anweisungen und die Daten für deren Ausführung. Typen:
  • ROM (Read Only Memory / Nur-Lese-Speicher): Die darauf gespeicherten Informationen können nur gelesen, aber weder gelöscht noch verändert werden.
  • RAM (Random Access Memory / Arbeitsspeicher): Speicher mit wahlfreiem Zugriff. Er kann gelesen, beschrieben und geändert werden.
• Ein- und Ausgänge (I/O): Unterstützen die Kommunikation zwischen der CPU und externen Geräten über Steckverbindungen.
• Steckverbinder: Elektrische Verbindungselemente für gedruckte Schaltungen oder Geräte, die mit der Ein- und Ausgabeeinheit interagieren.
  • Typen: ISA, PCI, AGP, IDE, FDD, Serial-ATA-Anschluss, Parallel-Port, Serial Port, Firewire.

Peripheriegeräte und Schnittstellen

• Interne Peripheriegeräte: Leiterplatten, die im Gehäuse der Zentraleinheit untergebracht sind.
• Externe Peripheriegeräte: Befinden sich außerhalb der Zentraleinheit.
  • Eingabegeräte (Senden von Informationen an die CPU):
    • Tastatur: Verwendet den ASCII-Code, der bis zu 256 Zeichen umfassen kann.
    • Maus: Sendet Bewegungsdaten der X- und Y-Achse an die CPU.
  • Ausgabegeräte (Peripheriegeräte zur Ausgabe):
    • Drucker:
      • Nadeldrucker (Matrixdrucker / "Martial"): Ausgestattet mit einem Kopf mit vielen Nadeln, die auf ein farbgetränktes Band und das Papier drücken.
      • Tintenstrahldrucker (Inkjet): Arbeitet mit vier Tintenfarben: Schwarz, Magenta, Cyan und Gelb.
      • Laserdrucker: Sehr schnell und von sehr hoher Qualität.
    • Grafikkarte (Videokarte).
  • Ein- und Ausgabegeräte (Senden von Daten an die CPU und Empfangen von Daten von der CPU):
    • Modem (MODEM).
    • Festplatte: Ein Gerät, das Informationen dauerhaft speichert. Man kann sie lesen und löschen.
    • Diskettenlaufwerk.
    • Netzwerkkarte: Ermöglicht die Kommunikation zwischen mehreren Computern in einem Netzwerk.
    • Soundkarte.
    • CD-ROM und DVD.
    • Bluetooth: Ermöglicht die Übertragung von Sprache und Daten zwischen verschiedenen Geräten, die damit ausgestattet sind. Es hat eine Reichweite von ca. 10 Metern.