Grundlagen der Informatik: Speicher, Netzwerke und OS

Speichertechnologien und Datenträger

Floppy-Disk (Diskette)

Die Floppy-Disk besteht aus einer sehr dünnen, flexiblen Kunststoffscheibe, die mit magnetischem Material beschichtet ist. Sie unterscheidet sich von der starren Festplatte durch ihre Flexibilität und Bauweise.

CD-ROM

Diese Art von optischem Medium dient zur Speicherung und Wiedergabe von Daten mittels Laser.

DVD

Nutzt Laser mit unterschiedlichen Wellenlängen zur Datenspeicherung.

Magneto-Optische Speicherung

Besteht aus einem Punkt (Spunto), bei dem ein Laser jeden Punkt erhitzt und ein magnetischer Kopf die Daten orientiert.

Flash-Speicher

Hergestellt aus Halbleitermaterialien (Silizium und Germanium). Es handelt sich um nicht-flüchtige Speicher.

• Flash-BIOS
• USB-Flash-Laufwerk
• CompactFlash
• Memory Stick

Netzwerkgrundlagen

Arten von Netzwerken

• PAN (Personal Area Network)
• LAN (Local Area Network)
• MAN (Metropolitan Area Network)
• WAN (Wide Area Network)
• Öffentliche und private Netzwerke

Netzwerktopologien

• Bus
• Baum
• Stern
• Ring

Netzwerkkomponenten

Ziel-Netzwerk, Router, Switch, Brücke (Bridge), Repeater, Hub.

Modem: Wandelt analoge Signale in digitale Signale und umgekehrt.

Elektrische Signale und Datenkonvertierung

Elektrisches Signal

Es dient dazu, mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln.

Analoges Elektrisches Signal

Es ähnelt der realen Welt. Seine Amplitude und die Zeitdauer eines Zyklus (Periode) können untersucht werden.

Digitales Signal

Künstlich erzeugtes Signal, das die gewünschte Information darstellt.

Analog-Digital-Wandlung (Sampling)

Es werden Proben (Samples) genommen; je mehr Proben, desto besser das Signal. Jeder Probe wird ein Wert zugewiesen, der im binären Code dargestellt wird.

Betriebssysteme (OS)

Klassifizierung von Betriebssystemen

Monoprogrammierte OS

Man kann nur ein Programm zurzeit ausführen. Erst wenn dieses Programm beendet ist, kann ein anderes gestartet werden.

Multitasking

Ermöglicht die gleichzeitige Ausführung mehrerer Programme. Die CPU teilt ihre Zeit zwischen den im Speicher geladenen Programmen auf.

Echtzeit (Real-Time)

Reagiert innerhalb einer definierten Zeit auf Anweisungen.

Single-User (Einzelbenutzer)

Nur ein Benutzer gleichzeitig.

Multiuser (Mehrbenutzerbetrieb)

Ermöglicht die gleichzeitige Nutzung mehrerer Programme durch mehrere Benutzer.

Entwicklung und Historie von Betriebssystemen

MS-DOS (Microsoft Disk Operating System)

1981: Ein Single-User und Single-Tasking System mit alphanumerischer Schnittstelle.

Windows 3.x

Eine Weiterentwicklung von MS-DOS, die eine grafische Umgebung hinzufügte.

Windows 95

Multiuser- und Multitasking-fähig, ermöglichte die Vernetzung.

Windows 98

Hatte Verbesserungen gegenüber Windows 95 (insbesondere in Bezug auf Konnektivität und Sicherheit).

Windows NT

1993: Multi-User und Multi-Bereich (Multi-Domain).

Windows 2000

Eine Verbesserung von Windows NT.

Weitere Betriebssysteme

Unix, Linux, macOS (Macintosh)

Dateisysteme und Partitionierung

Funktionen von Dateisystemen

Cluster bestehen aus einem oder mehreren Sektoren (jeweils 512 Byte). Ein Cluster ist die Grundeinheit zur Speicherung von Informationen mit einer eindeutigen Adresse und kann nicht von anderen Dateien gemeinsam genutzt werden.

Fragmentierung

Fragmentierung entsteht durch unbesetzte (freie) Speicherbereiche.

Typen von Dateisystemen

• FAT (MS-DOS / W 95): Cluster 2–35 KB (Max. Partition 2 GB)
• FAT32 (W 95, W 98, W XP): Cluster 4–32 KB (Max. Größe 2 TB)
• NTFS (W 2000, W XP, NT): Cluster 0,5–4 KB (Max. Größe 2 TB)
• Ext2/Ext3 (Linux): Cluster 1–4 KB (Max. 4 TB)

Partitionen

Eine Festplatte kann in Bereiche unterteilt werden, die Partitionen genannt werden. Diese können Betriebssysteme, Anwendungen und Daten zur besseren Verwaltung hosten.

Master Boot Record (MBR)

Der MBR befindet sich im ersten Sektor der Festplatte und enthält Informationen über die physikalischen Adressen, die Anzahl der Partitionen und die Startindikation der Partition.

Primäre Partitionen

Es können maximal 4 primäre Partitionen erstellt werden.

Partitionsstatus

• Aktiv: Enthält das Betriebssystem zum Booten.
• Formatiert: Vorhanden und zugewiesener Speicherplatz.
• Loch (Unallocated Space): Verfügbarer Speicherplatz, der aber noch nicht formatiert wurde.