Hardware-Grundlagen: Speicher, Busse und Mainboard

Memory-Komponenten

Für ein Gerät, das als Speicher verwendet werden soll, müssen bestimmte Eigenschaften erfüllt sein:

Um ein Bit zu speichern, muss ein physikalisches Element zwei unterschiedliche energetische Zustände unterstützen. Die Speicherträger können diskret oder kontinuierlich sein.

• Diskret: Ein einzelnes Element speichert jeweils ein Bit.
• Kontinuierlich: Die Bits werden nacheinander abgespeichert; ein Taktsignal trennt die einzelnen Bits voneinander.

Die Medien können außerdem nach der Zeit, während der die Informationen auf ihnen erhalten bleiben, klassifiziert werden:

• a) Dauerhaft (durable): Die Information bleibt dauerhaft aufgezeichnet.
• b) Flüchtig: Wenn die Stromversorgung entfällt, geht die Information verloren.
• c) Mit Auffrischung: Informationen verblassen mit der Zeit, daher müssen sie in regelmäßigen Abständen neu geschrieben werden.
• d) Beim Lesen zerstörend: Jedes Mal, wenn gelesen wird, wird der Inhalt gelöscht; nach dem Lesen muss gegebenenfalls neu gespeichert werden.
• e) Einmal beschreibbar: Die Informationen können nur einmalig gespeichert werden.
• f) Treiber: Es gibt Lese- und Schreibtreiber, die den Zugriff ermöglichen.
• g) Steuerung: Zuständig für die Auswahl des gewünschten Speichers und für die Steuerung des Zugriffs.

3.2. Subsystem von Input und Output (I/O)

Das Subsystem für Ein- und Ausgabe (I/O) besteht aus zwei großen Teilen:

• 1. Peripheriegeräte: Geräte, die direkte Kommunikation mit der Außenwelt ermöglichen, z. B. Maus, Tastatur, Monitor.
• 2. Schnittstelle (Interface): Ein Hardware- und Software-System, das die Kommunikation zwischen Peripheriegeräten und der CPU bzw. dem Hauptspeicher ermöglicht. Seine Aufgabe ist es, Geschwindigkeitsunterschiede zwischen Prozessor und Geräten auszugleichen und die Kommunikation zu koordinieren.

BUSSE

Die Verbindung zwischen Komponenten erfolgt über einen gemeinsamen Bus, der aus einer Reihe von Leitungen besteht. An einen Bus sind mehrere Geräte angeschlossen; ein Signal kann an mehrere Geräte weitergegeben werden.

Jede Busleitung kann binäre Signale (Nullen und Einsen) übertragen. Die Busleitungen lassen sich in drei Gruppen einteilen:

• Datennleitungen (Data Lines): Sie bieten einen Weg, um Daten zwischen den Systemmodulen zu übertragen.
• Adressleitungen (Address Lines): Sie werden verwendet, um die Quelle oder das Ziel der Daten im Datenbus zu benennen. Alle diese Leitungen nennt man Adressbus.
• Steuerleitungen (Control Lines): Sie kontrollieren den Zugriff auf die Daten- und Adressleitungen; alle diese Leitungen nennt man Steuerbus.

Mainboard

Das Mainboard ist eine Platine, die die verschiedenen Komponenten eines Computers miteinander verbindet.

Teile des Mainboards

• Sockel (Socket): Hier wird der Prozessor eingesetzt.
• Chipsatz: Verbindet alle Teile des Computers, synchronisiert Komponenten und passt die Geschwindigkeiten an.
• Sockel für Speicher: Hier können die RAM-Module installiert werden.
• BIOS (Basic Input/Output System): Eine Sammlung von Programmen, die im EPROM (bzw. in moderneren Systemen im Flash-Speicher) gespeichert sind und das System beim Einschalten initialisieren sowie Geräte informieren.
• Stromanschluss: Hier werden die Kabel des Netzteils mit dem Mainboard verbunden, um Strom bereitzustellen.
• Connector I/O: Anschlüsse für Ein- und Ausgabegeräte.
• Erweiterungssteckplätze (Slots): Schmale und längliche Anschlüsse für Erweiterungskarten.
• Batterie/Akku: Versorgt die Speicher, die die Startkonfiguration des PCs (z. B. BIOS-Einstellungen) enthalten.