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Thema Was ist Hardware

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					Gruppe I                                          „Was ist Hardware?“



  Thema: „Der Computer von Leibnitz bis heute - Aufbau des
Computers unter Berücksichtigung der historischen Entwicklung
     mit einem Ausblick auf eine mögliche Entwicklung“




Ausgearbeitet von

      Thomas Nowicki _____________________

      Carsten Erps    _____________________

      Steffen Thiel   _____________________

      Nicole Boe      _____________________


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Inhaltsverzeichnis

1.       Die Hardware .................................................................................................................... 3
     1.1 Erläuterung des Begriffes Hardware .............................................................................. 3
     1.2 Die Hardware bezogen auf ein Computersystem ........................................................... 3
       1.2.1 Interne Komponenten ................................................................................................ 3
       1.2.2 Peripherie .................................................................................................................. 3
     1.3 Hardware bei einem Notebook....................................................................................... 4
     1.4 Der Aufbau eines Computers ......................................................................................... 4


2.         Geschichte und Entwicklung............................................................................................. 5
     2.1    Definition/Grundlegendes .............................................................................................. 5
     2.2    Entstehung der ersten Rechenmaschinen ....................................................................... 5
     2.3    Entwicklung der Speichermedien................................................................................... 7
     2.4    Das 20. Jahrhundert........................................................................................................ 8
     2.5    Die Z 3............................................................................................................................ 8
     2.6    Zukunftsaussichten....................................................................................................... 10


3.       Genauere Erklärung zur Hardware.................................................................................. 11
     3.1 Der Prozessor (CPU-Central Processing Unit) ............................................................ 11
     3.2 Der Arbeitsspeicher...................................................................................................... 11
     3.3 Die Grafikkarte............................................................................................................. 12
     3.4 Stromversorgung mit Hilfe eines Netzteils ................................................................ 13
       3.4.1 Alles über Netzteile................................................................................................. 13


4.       Wie rechnet der PC (Dualsystem – Binärcode) .............................................................. 18
     4.1 Der Binärcode .............................................................................................................. 18
     4.1 Der Binärcode .............................................................................................................. 19
       4.1.1 Bedeutung der 1 ....................................................................................................... 19
       4.1.2 Bedeutung der 0 ...................................................................................................... 19
       4.1.3 Beispielrechnungen ................................................................................................. 20


5.         Ökologische und Ökonomische Angriffe........................................................................ 22


6.         Quellen ............................................................................................................................ 23




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1.      Die Hardware

1.1 Erläuterung des Begriffes Hardware

Der Begriff der Hardware umfasst jegliche Formen maschinentechnischer Systeme. Diese
Systeme können Computersysteme darstellen oder auch ganz abwegige Formen wie z.B.
Einen maschinellen Duftspender.

1.2 Die Hardware bezogen auf ein Computersystem

Bezogen auf ein Computer System ist die Hardware Hardware jedes Bauteil des
Computerinneren (Also alle Datenverarbeitungsgeräte), sowie auch die gesamte Pheripherie,
welches sich z.b. aus Druckern, Scannern, Kopieren usw. zusammensetzen kann. Genauer
gesagt umfasst die Peripherie jegliche Ausgabegeräte, Eingabegeräte wie auch Einlesegeräte.

Die wichtigsten Bestandteile eines Computersystems, welches „nur“ funktionieren soll und
keine besonderen Sonderfunktionen haben mag müsste aus folgenden Dingen bestehen.

1.2.1 Interne Komponenten

         *Mainboard (heutzutage bereits mit Sound und *Grafikkarte intern)
         *Netzteil
         *CPU + Kühler
         Festspeicher
         Ram-Speicher
         Diskettenlaufwerk oder optional CD Laufwerk

1.2.2 Peripherie

      Monitor
      Maus Tastatur

* (Details zu den einzelnen Dingen werden in einem anderem Abschnitt des Referates behandelt)


Natürlich stellt ein solches System nur den minimalsten Nutzen bereit. Ein ausgeprägteres
System bedarf einer eigenen Grafikkarte mit exklusivem Speicher (Keine interne
Speichernutzung über den Computer Ram), wie auch die Nutzung hochwertiger
Komponenten.

Des Weiteren sei vermerkt, dass eine Hardware an sich keinen Nutzen bringt. Jegliche Art
von Hardware muss wissen wie es kommunizieren soll. Dieses „Wissen“ wird durch
„Software“ vermittelt. Software stellt Programme oder Programmierungen dar. Software ist
also nur virtuell und nicht fassbar im Gegensatz zu der Hardware. Jedes einzelne Bauteil muss
also mit Hilfe der Software Kommunikation aufnehmen.

Die Software der internen Bauteile wie z.B. des Mainboards, der Grafikkarte wie auch der
Peripherie z.B. Drucker etc. sind meist intern auf einem so genannten Flash-Speicher
hinterlegt. Die Bezeichnung dieser Software lautet häufig Firmware, Bios oder Treiber (im
engl. Driver). Bei einem möglichen Update sollte sorgfältig vorgegangen werden, da die
Beschädigung der Software einen defekt der Hardware gleichstellt. Dann ist z.B. nur das
Programm beschädigt, jedoch kann die Hardware nicht mehr verwendet werden.

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1.3 Hardware bei einem Notebook

Ein Notebook ist nichts anderes als ein Computersystem jedoch besteht hierbei der
Unterschied, dass bei einem Notebook der gesamte Raumbedarf eines Desktop PCs auf ein
kleinstes Minimum reduziert wurde. Das bedeutet, dass sämtliche Teile eng beieinander
liegen und keine weiten Verbindungswege aufweisen. Aus diesem geringen Platzangebot
kommt es jedoch auch zu sehr erheblichen Einschränkungen. Diese liegen oftmals in der
Rechenleistung, des Grafikanspruchs und der Ergonomie der Tastaturen. Natürlich können
neuere Notebooks (z.B. Gamernotebooks von der Firma Alienware) mit neuartigen
Computersystemen mithalten, jedoch leidet dadrunter aufgrund des hohen Lärms (extreme
Kühlerleistung erforderlich) und der geringen non-Netzbetriebszeit (Akku´s müssen aufgrund
der starken Komponenten extrem viel Energie in kürzester Zeit abgeben) der Spaß.

Aufgrund dessen sollte man bei Notebooks einen Kompromiss aus Nutzbarkeit und
persönlichem Interesse eingehen, denn was nützt ein Notebook, das nur im Netzbetrieb
sinnvoll erscheint.




( Ein Notebook von innen )




1.4 Der Aufbau eines Computers

Dieser Referats- Abschnitt wird vor der Klasse mit Hilfe eines Computersystems vorgetragen,
wobei der Kernbeachtung auf den Zusammenbau und die Anschlussmöglichkeiten liegt.




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2.   Geschichte und Entwicklung

2.1 Definition/Grundlegendes

Ein Computer (von lat.: computare, zusammenrechnen) ist eine Maschine, mit deren Hilfe
eine programmierbare Rechenvorschrift verarbeitet werden kann. Zunächst war die
Informationsverarbeitung mit Computern auf die reine Verarbeitung von Zahlen beschränkt.
Doch gerade heutzutage finden Computer immer größeren und nützlichen Anklang innerhalb
der Wirtschaft und des täglichen Lebens. Grundsätzlich unterscheidet man 2 Bauweisen:


1. Digitalcomputer
2. Analogcomputer


Im Folgenden werde ich nun die Geschichte und die historische Entwicklung des Computers
in den Fordergrund meiner Ausarbeitung stellen. Somit werde ich einen Überblick auf eine
der prägendsten und nachhaltigsten Entwicklungen der Menschheit geben.




2.2 Entstehung der ersten Rechenmaschinen

Grundsätzlich ist der Computer nichts anderes als eine
komplexe       Rechentafel, oder    ein     komplexes
Rechenhilfsmittel, ein so genannter ,,Abakus“.
Zumindest lässt sich die Entwicklung des heutigen
Computers bis zur Entstehung des ,,Abakus“ vor
zurückverfolgen. Ein ,,Abakus“ kann aus 9, 11, 13 oder
mehreren Stangen bestehen, auf denen bewegliche
Kugeln angebracht sind. Mit diesem Rechenhilfsmittel
war es der Menschheit erstmals möglich, einfachste und
grundlegendste Rechenarten durchzuführen und zu
visualisieren.




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Der ,,Abakus“ fand bis in das 17. Jahrhundert
Verwendung und wurde erst dann durch stetige
Weiterentwicklungen, den Rechenmaschinen ersetzt. So
veröffentlichte 1614 John Napier (geb. .1550; gest.
03.04.1617)      seine      Logarithmentafel.      Eine
Logarithmentafel ist eine tabellarische Darstellung von
Mantissen der Logarithmen, im Regelfall von 1,00 bis
9,99. Logarithmentafeln waren somit über Jahrhunderte
ein wichtiges Rechenhilfsmittel. Doch einer viel
größeren Bekanntheit erfreute sich die 1923 von
Wilhelm Schickard (geb. .22.04.1592; gest. 23.10.1635)
erbaute ,,Vier-Spezies_Maschine“ Diese stellte den 1.
mechanischen Rechner der Neuzeit dar. Das                     Wilhelm Schickard
wesentliche der ,,Vier-Spezies-Maschine“ ist die
Tatsache, dass die Berechnung mathematischer
Aufgaben aller Grundrechenarten erstmals maschinell
erfolgen konnte. Schickards mechanischer Rechner
beherrschte den problemlosen Umgang von bis zu
sechsstelligen Zahlen.


1642 folgte Schickard dann Blaise Pascal (geb. 19.06.1623; gest. 19.08.1662), ein
französischer Mathematiker, der ebenfalls eine Rechenmaschine erfand, die Pascaline. Pascals
Rechenmaschine galt lange Zeit als erste Rechenmaschine ihrer Art, bis im 20. Jahrhundert
Unterlagen zu Schickards ,,Vier-Spezies-Maschine“ auftauchten und eine frühere Erfindung
belegten. Die Pascaline wurde unter anderem aus Elfenbein, Messing und Holz hergestellt und
gefertigt. Mit den Jahren verfeinerte Pascal seine Rechenmaschine immer wieder, die
eigentlich als Arbeitserleichterung für seinen Vater anzusehen war, und fertigte so ca. 50
unterschiedliche der ,,Pascaline“ an. Mit Hilfe von metallischen Wählscheiben, die an der
,,Pascaline“ angebracht waren, konnten gewünschte Zahlen und Nummern eingegeben werden.
Die Ergebnisse konnten dann in Kästchen, die über den metallischen Wählscheiben angebracht
waren, abgelesen werden. Die erste ,,Pascaline“ konnte nur wenige Wahlscheiben aufweise.
Spätere Varianten verfügten dagegen über eine größere Anzahl, wodurch es ihnen möglich war
mit Zahlen bis zu 9.999.999 zu rechnen.
1673 baute Gottfried Wilhelm Leibnitz (geb. 21.06.1646;
gest. 14.11.1716) seine erste Rechenmaschine. Doch eine
viel bedeutsamere Erfindung gelang ihm im Jahre 1703, als
er das binäre Zahlensystem erfand, was Jahrhunderte später
zur Grundlage der digitalen Revolution wurde. Bei dem
binären Zahlensystem handelst es sich um ein System, das
nur auf 2 verschiedene Ziffern zu Zahlendarstellung
zurückgreift. Für die Zahlendarstellung werden die Ziffern
0 und 1 verwendet.


                                                               Gottfried Wilhelm Leibnitz




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2.3 Entwicklung der Speichermedien

Ein weiterer Schritt innerhalb der Entwicklung des Computers war die Einführung erster
Speichermedien. So entwickelte Joseph-Marie Jaquard (geb. 07.07.1752; gest. 07.08.1834).
im Jahre 1805 die erste sogenannte Lochkarte, um Webstühle zu steuern. Eine Lochkarte ist
dabei nichts anderes als ein vereinfachtes Speichermedium für Daten. Lochkarten und
Lochkartenähnliche Systeme, wie z. B. hölzerne Plättchen, wurden meist eingesetzt, um
wiederkehrende Abläufe rationell zu wiederholen. Hermann Hollerith (geb. 29.02.1860; gest.
17.11.1929) griff Jaquards Idee auf und verfeinerte das Prinzip der Lochkarte als
Speichermedium. Er entwickelte ein auf Lochkarten basierendes Zählungsverfahren mit
dazugehörigen Stanz- und Auszählungsmaschinen. Dieses System erlangte einen großen
Bekanntheitsgrad durch seinen Einsatz bei der US-amerikanischen Volkszählung im Jahre
1890. 1896 gründet Hollerith seine Firma ,,Tabulating Machine Company“, mit der Absicht
seine Stanz- und Auszählungsmaschinen gewinnbringend zu verkaufen. Aus der ,,Tabulating
Machine Company“ geht dann im Jahre 1924 ,,IBM“ hervor. Heutzutage ist ,,IBM“ eines der
weltweit führenden IT – Unternehmen in den Bereichen Hardware, Software und
Dienstleistungen. Die Lochkarte wurde nach ihrer Massenpremiere, der US-amerikanischen
Volkszählung, vor allem in mechanischen und elektronischen Rechen- und
Lochkartenmaschinen eingesetzt. Ein Standardmaß einer Lochkarte wurde allerdings erst
1928 eingeführt. Dieses Standardformat war ein 0,17 mm dünner Karton, mit den Maßen
18,7 cm x 8,3 cm. Auf diesem Karton konnten in vorgegebenen Positionen Spaltenweise
Löcher gestanzt werden, um so eine Abfolge von Zeichen zu codieren. Mit voranschreiten
der Zeit vollzog sich auch innerhalb dieses Sektors ein Wandel, denn mittlerweile wurden die
Lochkarten weitestgehend durch so genannte Chipkarten und ähnliche Systeme ersetzt.
Lochkartensysteme sind heutzutage nur noch gelegentlich in einigen Stempeluhren zu finden.
Außerdem kommen Lochkarten bei der US-amerikanischen Präsidentschaftswahl zum
Einsatz.




        Hermann Hollerith




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2.4 Das 20. Jahrhundert

In der Folgezeit trieb der technische Fortschritt die Entwicklung des Computers immer weiter
voran. Als Pionier auf diesem Gebiet erwies sich Konrad Zuse (geb. 22.06.1910;
gestorb.18.12.1995).
1938 stellte Zuse die ,,Z 1“ fertig, den ersten frei
programmierbaren mechanischen Rechner. Dieser Rechner
war aufgrund von Problemen mit der Fertigungspräzision
nie voll funktionsfähig. Die ,,Zuse Z 1“ war im Grunde ein
mechanisches Rechenwerk, das heutzutage als Vorläufer
des modernen Computers angesehen wird. Als erster
Rechner arbeitete die ,,Z 1“ mit dem 1703 von Gottfried
Wilhelm Leibnitz erfundenen binären Zahlensystem.
Des Weiteren besaß die ,,Zuse Z 1“ ein:                                Konrad Zuse
     Ein- und Ausgabewerk
     Rechenwerk
     Speicherwerk
     Programmwerk

Die eben bereits erwähnten technischen Probleme innerhalb der Fertigungspräzision versuchte
Zuse bei seiner zweiten Rechenmaschine, der ,,Zuse Z 2“ zu beheben. Dies gelang ihm jedoch
nicht in vollen Stücken. 1941 entwickelte Zuse in Zusammenarbeit mit Helmut Schreyer (geb.
14.07.1912; gest. 12.12. 1984) die ,,Zuse Z 3“. Mit der ,,Zuse Z 3“ gelang es Zuse erstmals, die
bei der ,,Z 1“ und ,,Z 2“ aufgetretenen Probleme zu beheben. Somit konnte er die erste
programmgesteuerte binäre Rechenmaschine vorweisen, die auch funktionstüchtig war.

2.5 Die Z 3

Neben der Tatsache, dass die ,,Z 3“ der erste voll funktionsfähige, programmierbare
Digitalrechner war, enthielt sie bereits weitere Merkmale moderner Computer:
    Binäres Zahlensystem
    Gleitkommazahlenberechnung
    Ein- und Ausgabewerk
    Mikroprogramme

Im Allgemeinen ähneln sich die ersten beiden Rechenmaschinen Zuses der ,,Z 3“ sehr.




           Z1                              Z2                                Z3




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Die ,,Z 3“ bestand aus einer Relais – Gleitkommaarithmetikeinheit, die Addition, Subtraktion,
Multiplikation, Division, Quadratwurzelberechnung, Dezimal- Dual- und Dual-
Dezimalumwandlung ermöglichte. Des Weiteren verfügte die ,,Z 3“ über einen Relaisspeicher
aus 64 Wörtern zu je 22 bit und einem Lochstreifenleser für Filmsteifen (Weiterentwicklung
der Lochkarte), als Speichermedium. Außerdem verfügte die ,,Z 3“ über eine Tastatur, mit der
es möglich war manuell Befehle einzugeben. ZU Beginn und vor allem während des 2.
Weltkrieges nahmen die Entwicklungen des Computers immer dynamischere Formen an.
Neben Zuse wurden Alan Turing (geb. 23.06.1912; gest. 07.06.1954), John Atanasoff (geb.
04.10.1903; gest. 15.06.1995), Clifford Edward Berry (geb. 19.04.1918; gest. 30.10.1963) und
Howard Hathaway Aiken (geb. 08.03.1900; gest. 14.03.1973) zu Pionieren auf dem Gebiet der
Computerentwicklung. Turing gelang es den ,,ENIGMA - Code“ (Verschlüsselungsmaschine
der Nationalsozialisten) zu entschlüsseln und baute daraufhin die so genannte ,,Turing
Bombe“, einen mechanischen Rechner, der auf Entschlüsselungsarbeiten spezialisiert war.
Atanasoff und Berry stellten 1941 den ,,Atanasoff – Berry – Computer“ her, einen der ersten
Digitalrechner, der allerdings nicht frei programmierbar war. Er diente einzig und allein dazu,
lineare Gleichungssysteme zu lösen. Der ,,Atanasoff – Berry – Computer“ war, im Gegensatz
zu vielen anderen Erfindungen innerhalb dieses Bereiches, nicht ,,turingfähig“.
,,Turingmächtig“ war im Gegensatz dazu aber der 1944 in Betrieb genommene ,,Mark I“, der
von Howard H. Aiken entwickelt wurde. ,,Turingmächtig“ bezieht sich auf die Fähigkeit eines
Computers Verschlüsselungscodes zu entschlüsseln (In Anlehnung an die ,,Turing Bombe“,
den ersten ,,turingfähigen“ Computer der Menschheit). Durch die vorangegangene Auflistung
sollte die Vielfalt der Entwicklungen dieser zeitlichen Epoche deutlich gemacht und aufgezeigt
werden. In den Jahren nach dem 2. Weltkrieg tat sich immer wieder ,,IBM“ hervor , wie z. B.
durch den Bau des ,,SSEC“, einem Hybridcomputer aus dem Jahre 1947, dem ,,IBM 1401“ aus
dem Jahre 1960 oder dem ,,IBM PC“ aus dem Jahre 1981. Im laufe der Jahre gelang es den
Entwicklern den Computer immer kleiner und leistungsfähiger zu machen. Entscheidend trug
dazu die Erfindung des serienmäßig produzierbaren Mikroprozessors bei. Heutzutage haben
Computer den vollkommenen Einzug in das Leben der Menschheit gefunden. Heutzutage
gelingt es den Entwicklern immer wieder die Leistungsfähigkeit der Rechner zu steigern,
sodass kein letztendliches Ende dieser Entwicklung in Aussicht ist.




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2.6 Zukunftsaussichten

Den Wunsch einen PC zu verbessern ist schon sehr weit entwickelt, aber auch die Zukunft
lässt einiges erwarten.
Wenn man an die Anfangszeit des Computers zurückerinnert, war es völlig normal, dass ein
PC einen ganzen Raum ausgefüllt hat. Heutzutage ist dieses natürlich undenkbar. Mikrochips
passen sehr gut auf einen Fingernagel und die meisten PCs sind so groß wie ein Paket und
können passend unter einen normalen Tisch platziert werden. Zudem sind fast alle
Komponenten eines PCs schneller, kleiner und besser in der Leistung.
Mäuse sind heutzutage schnurlos, genau wie Tastaturen. Monitore gab es früher nur in
Röhrenform. Heute sind TFT oder Plasma Bildschirme völlig normal. Grafikkarten
verbessern Ihre Leistung stetig. Die Auflösung wird immer größer, der interne Grafikspeicher
hat sich auch in der Größe erweitert. Festplatten können heute bis zu 1000 GB Daten
aufnehmen. Früher waren selbst
1 % davon pure Utopie. Die meisten Computer arbeiten mit einem Prozessor. Heute gibt es in
manchen PCs schon 2 oder sogar 4 Prozessoren, um die Leistung des PCs noch weiter zu
verbessern. Was sich in letzter Zukunft etabliert und was in Zukunft auch Bestandteil der
Forschung sein wird ist die Zusammenarbeit zwischen der PC-Technologie und der Bio-
Technologie um den PC für eine Person noch individueller zu machen. Beispiele dafür sind z.
B. der Fingerabdruck als Passwort, oder der Abdruck der Hand als Türöffner. Auch der
Abdruck der Iris eines Menschen ist einzigartig und kann damit auch als jene Überwindung
Verwendung finden. Die Zukunft wird aber den Quantencomputern gehören, die gesteuert mit
Radioimpulsen und Laserblitzen eine Leistung erreichen die fast unvorstellbar scheint.
Rechenvorgänge finden in einer unendlichen Anzahl gleichzeitig statt. Mit dem Gebrauch der
Quantenmechanik, die das Verhalten von stofflichen Körpern im atomaren Bereich
beschreibt, soll diese Technologie, die von einigen Universitäten erforscht werden, spätestens
im Jahr 2030 Realität sein.




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3.   Genauere Erklärung zur Hardware

3.1 Der Prozessor (CPU-Central Processing Unit)

Der Prozessor ist das Herz eines jeden Computers. Er befindet sich wie der Arbeitsspeicher
auch auf dem Mainboard. Zudem ist mit einem eigenem Lüfter ausgestattet der den Prozessor
ununterbrochen während des Betriebs des PCs mit Kühlung versorgt, da sich der Prozessor
während des eigentlichen Rechnens stark erwärmen kann. Gründe dafür sind, dass der
Prozessor sich auf einem ziemlich kleinen Raum befindet. Die Datenverbindungen sind kurz
um Energie zu sparen, zu dem wird der Strom in Wärme-Energie umwandelt. Die Daten
fließen in sehr hohem Tempo von einer Einheit zur nächsten, wodurch auch Wärme entsteht.
So gibt es Luftkühler, die direkt über dem Prozessor angebracht sind. Neuartige Verfahren
erlauben sogar eine Wasserkühlung.
Der Prozessor ist über ein Bussystem mit anderen Hardwarekomponenten verbunden, auf
denen      der    ständige    Datenaustausch      zwischen    Arbeitsspeicher,   Festplatte,
Monitor…stattfindet.
Es gibt drei wesentliche Bestandteile eines CPUs:
- Die Steuereinheit (Control Unit) steuert den gesamten Ablauf innerhalb des Prozessors und
zwischen den einzelnen Komponenten.
- Der Datenpfad, auch Recheneinheit genannt führt mit den zur bearbeitenden Daten
arithmetische (Addition, Subtraktion) und logische (Negation) Operationen durch.
- Das Register ist sozusagen eine Werkhalle, in der die Daten gespeist werden und auf die
jederzeit wieder zurückgegriffen werden kann.


3.2 Der Arbeitsspeicher

Der Arbeitsspeicher, auch RAM genannt (Random Access Memory), ist einer der
Grundbausteine des PCs. Er sitzt auf der Hauptplatine (Mainboard) und ist für den Prozessor
unverzichtbar, da der Prozessor die Daten auf dem Arbeitsspeicher bearbeitet. Beim
Menschen würde man den Arbeitsspeicher als Kurzzeitgedächtnis beschreiben. Die
verarbeiteten Daten, die vom Prozessor abgelegt werden, können im Arbeitsspeicher
gespeichert werden und an einem späteren Zeitpunkt wieder abgerufen werden. Wichtig ist
hierbei zu beachten, dass der Arbeitsspeicher ohne Stromzufuhr nicht speichern kann. Wenn
es zur Stromtrennung kommt, gehen alle Daten verloren. Bei der Festplatte werden die Daten
auch bei Stromtrennung noch erhalten. Üblich sind Speichergrößen von 4-6 GB
Arbeitsspeicher. Bei normalen Festplatten sind Speichergrößen bis 1 Terrabyte möglich.
(1000 GB)
Man kann den Arbeitsspeicher in zwei Speicherarten aufteilen:
SRAM (static RAM) und DRAM (dynamic RAM)
-DRAM findet man oftmals als eine Speicherart des Arbeitsspeichers wieder, jedoch wird
dieser auch als schneller Speicher der Grafikkarte verwendet. Wie der Name schon sagt,
gehen alle Daten nach einem Abschluss vom Stromnetz verloren. Es müssen alle Inhalte
regelmäßig aufgefrischt werden. DRAM ist durch seine Arbeit mit Kondensatoren und
Transistoren wesentlich günstiger als SRAM, aber auch umso einiges langsamer.
-SRAM verliert im Gegensatz zu dem DRAM bei einem Stromabschluss den Inhalt nicht und
verbraucht wesentlich weniger Strom, da nicht wie beim DRAM die Daten regelmäßig neu
aufgefrischt werden müssen. Durch die kurze Reaktionszeit ist der SRAM im Vergleich zum
DRAM um einiges teurer. Zum Beispiel kommt ein SRAM Speicher zum Einsatz als
integrierter Zwischenspeicher eines Prozessors.


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3.3 Die Grafikkarte

Eine Grafikkarte hat die Hauptaufgabe die verarbeiteten Daten auf dem Monitor aufzuzeigen.
Es gibt verschiedene Arten von Grafikkarten.
Zum einen gibt es Karten die mit der Hauptplatine verbunden sind (Mainboard) und es gibt
Grafikkarten, die als PC-Erweiterung fungieren und im Nachhinein ausgetauscht werden
können.
Diese können eine höhere Leistung erzielen (höhere Auflösung)

Ein weiterer wichtiger Bestandteil ist der Grafikspeicher.
Der Grafikspeicher ist sozusagen eine Ablage von Daten die später auf dem Monitor
aufgezeigt werden sollen und in diesem Moment von keiner Bedeutung sind.
Je höher der Grafikspeicher, desto größer ist die maximale Bildauflösung.
Das war früher der Fall. Üblich waren zu dieser Zeit Grafikkarten mit einem Speicher von ca.
5-6 Megabyte. Heute jedoch sind die Speicher wesentlich höher.
Die Speicher haben heutzutage die Aufgabe, neben der reinen Bildspeicherung, auch
zusätzliche Daten des aufzuzeigenden Objekts, wie Größe, Form und Position zu speichern.




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3.4   Stromversorgung mit Hilfe eines Netzteils

3.4.1 Alles über Netzteile

Ohne Netzteil ist der PC eine tote Kiste – wie ein Auto ohne Tank.
Denn die kleine Box versorgt alle Bauteile mit Strom und zudem das Computergehäuse mit
einem kühlenden Luftzug.

Wozu braucht ein PC ein Netzteil?

Aus der Steckdose kommt Wechselstrom, die PC-Bauteile arbeiten aber mit Gleichstrom.
Daraus ergibt sich die Hauptaufgabe des Netzteils: Es muss Wechsel- in Gleichstrom
umwandeln. Zudem braucht jedes Bauteil des Computers eine bestimmte Spannung, manche
benötigen sogar mehrere Spannungen gleichzeitig. Das Netzkabel sorgt dafür, dass jedes Teil
die nötige Spannung erhält. Dazu verteilt es den Strom auf verschiedene Kabel mit
unterschiedlichen Spannungen (siehe Grafik ). So liefert beispielsweise der Stecker für
Festplatten und DVD-Laufwerke 5 Volt für die Elektronik und 12 Volt für den Motor des
Laufwerks.




Die Stecker von Netzteilen

Das Netzteil versorgt alle Bauteile im Computer mit Strom. Da die Bauteile unterschiedliche
Anschlüsse haben, hat jedes Netzteil eine Vielzahl unterschiedlicher Stromstecker für
Festplatten und CD-/DVD-Laufwerke, damit sich zusätzlich Laufwerke problemlos
nachrüsten lassen. (Steckerarten siehe Bildergalerie)




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Leistung und Unterschiede

Wie viel Leistung soll das Netzteil haben?

Den meisten Büro-PCs reicht ein kleines Modell mit 300 Watt. Das Netzteil für einen
spieletauglichen PC sollte dagegen mindestens 400 Watt bringen. Denn starke Prozessoren
und schnelle Grafikkarten brauchen sehr viel Leistung. Arbeiten mehrere Grafikkarten im PC,
muss unter Umständen ein 500- oder 650-Watt-Modell den Energiehunger stillen. Im Handel
gibt’s derzeit schon Netzteile mit mehr als 1.000 Watt. Die sind aber nur selten erforderlich.
Zudem bestimmt neben der Gesamt-Wattzahl auch die Stromstärke auf den einzelnen
Leitungen die Einsatzmöglichkeiten eines Netzteils.

Was passiert wenn das Netzteil zu schwach ist?

Dann kann der Computer abstürzen – beispielsweise bei Spielen oder beim Abspielen eines
Videos. Denn die Bauteile nehmen so viel Leistung auf, dass das Netzteil sie nicht mehr
zuverlässig mit der benötigten Spannung versorgen kann.



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Wie unterscheiden sich Netzteile?

Neben der Leistung gibt’s noch andere Faktoren:

       Baugröße: Nicht jedes Netzteil passt in jedes Gehäuse. Die Hersteller geben die
       jeweilige Baugröße in der Regel als so genannten „Formfaktor“ an. Am weitesten
       verbreitet ist die Norm „ATX Version 2.0“. Allerdings halten sich Gehäuse- und
       Netzteilproduzenten nicht immer genau an die Norm. Deshalb sollten Sie beim Kauf
       eines neuen Netzteils die Gehäuseabmessungen genau mit denen des Schachts im
       Gehäuse Ihres Computers vergleichen.
      Anschlüsse und Kabellänge: Besonders wichtig: Wie viele Stromstecker für
       Festplatten und CD-/ DVD-Laufwerke enthält das Netzteil? Mindestens sechs sollten
       vorhanden sein. Bei einem PC mit zwei Festplatten, DVD-Brenner und DVD-
       Laufwerk sind immerhin schon vier belegt. Viele andere Bauteile, etwa Gehäuselüfter
       und ältere Grafikkarten, verwenden diese Stecker ebenfalls. Deshalb können sogar
       acht oder mehr sinnvoll sein. Ebenfalls wichtig: Sind Stecker für alle wichtigen
       Bauteile im PC vorhanden? Und sind die Kabel ausreichend lang? Einige
       Netzteilhersteller bieten übrigens Modelle an, an denen die mitgelieferten Stromkabel
       einfach per Steckverbindung am Netzteil Anschluss finden (siehe Abbildung). Das
       spart überflüssige Kabel, verringert den Kabelwirrwarr im PC-Gehäuse und
       verbessert so die Luftzirkulation.
      Betriebsgehäuse: Die Ventilatoren im Netzteil sollen möglichst leise arbeiten. Doch je
       leistungsstärker sie sind, desto mehr Radau machen sie. Denn viel Leistung erzeugt
       viel Hitze. Um eine Überhitzung zu vermeiden, haben manche Netzteile sogar zwei
       Ventilatoren an Bord – und diese Lüfter machen je nach Ausführung teilweise richtig
       Krach. Zur Lärmvermeidung haben viele hochwertige Netzteile einen
       Temperaturfühler. So können sie die Drehzahl abhängig von der Temperatur regeln:
       Der Lüfter rotiert nur so schnell, wie es gerade nötig ist. Einige Netzteile überlassen
       die Drehzahlregelung und damit die Lautstärke dem Nutzer: An ihrer Rückseite haben
       sie einen Regler für die Drehzahlregulierung des Ventilators. Diese Bauweise birgt
       aber Risiken: Stellt der Nutzer die Leistung zu niedrig ein, wird’s dem Computer bei
       aufwendigen Arbeiten – zum Beispiel Videobearbeitung – unter Umständen zu heiß.
       Einige Netzteile lassen die Lüfter nach dem Ausschalten des PCs noch einige Zeit
       weiterrotieren. So kühlen die PC-Bauteile schneller ab, was ihre Lebenszeit verlängern
       soll.
      Ausschalter: Viele Netzteile verbrauchen auch dann Strom, wenn der PC gar nicht
       läuft. Achten Sie beim Kauf eines neuen Computers oder Netzteils auf einen Ein-
       /Ausschalter an der Rückseite des Gehäuses. Wenn Sie den Schalter umlegen,
       verbraucht der PC tatsächlich keinen Strom mehr. Alternativ tut’s auch eine
       Steckdosenleiste mit Ein-/Ausschalter.




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Eigenschaften von guten Netzteilen

Nicht alt, sondern effektiv: Bei Netzteilen mit dem 80-Plus-
Zeichen geht nur wenig Strom ungenutzt verloren.

Was macht ein gutes Netzteil sonst noch aus?

Wirkungsgrad: Dieser Wert gibt an, welcher Anteil der vom
Netzteil aufgenommenen Energie direkt zu den Bauteilen im Computer gelangt. Je schlechter
der Wirkungsgrad ist, desto mehr Leistung wandelt das Netzteil in nutzlose Wärme um.
Beträgt der Wirkungsgrad beispielsweise 60 Prozent, gehen also 40 Prozent der aus der
Steckdose aufgenommenen Energie verloren. Das erhöht den Stromverbrauch, und der
Computer muss aufwendiger gekühlt werden. Gute Netzteile erreichen einen Wirkungsgrad
von 80 Prozent und mehr. Sie lassen sich beispielsweise am 80-Plus-Zeichen erkennen (siehe
Bild). Seit kurzer Zeit gibt es noch drei weitere, strengere Standards: 80 Plus Bronze
(mindestens 82 Prozent Wirkungsgrad), 80 Plus Silver (ab 85 Prozent) und 80 Plus Gold (ab
88 Prozent).

Spannungsstabilität: Netzteile müssen den Computer zuverlässig mit Strom versorgen. Falls
die Spannungen instabil sind, kann der PC abstürzen. Deshalb werden die
Ausgangsspannungen in allen Netzteilen ständig geregelt. Die dabei verwendete Technik
(„Schaltnetzteil“) verursacht allerdings Netzstörungen – so genannte „Oberwellen“. Daher
gibt’s in allen Netzteilen Netzfilter, die diese Störungen verringern. In vielen älteren
Netzteilen sitzen vergleichsweise einfache Netzfilter, die nur mit so genannten Drosselspulen
arbeiten. Diese Technik wird auch „Passiv-PFC“ („Power Factor Correction“) genannt. Dabei
entstehen besonders viele Oberwellen, die zurück ins Stromnetz gespeist werden. Die meisten
modernen Geräte verwenden zusätzlich eine „aktive PFC“. Dabei verringert eine spezielle
elektrische Schaltung im Netzteil die Menge der Oberwellen, die zurück ins Stromnetz
fließen.

Sicherheit: Ein hochwertiges Netzteil hat diverse Schutzfunktionen. Sie sorgen dafür, dass
sich das Netzteil bei Überspannung, Überstrom, Übertemperatur und Kurzschluss so schnell
wie möglich abschaltet.

Verschiedene Prüfsiegel, die für die Sicherheit der Netzteile stehen.

Diese Funktionen schützen nicht nur das Netzteil, sondern auch die teuren Bauteile im PC.
Entsprechend geprüfte Netzteile lassen sich am Prüfsiegel erkennen, beispielsweise am Siegel
des TÜV Rheinland. Das CE-Zeichen müssen alle Netzteile tragen, die in der Europäischen
Union verkauft werden. Wichtig: Trotz dieser Schutzfunktionen dürfen Sie ein Netzteil nie
aufschrauben. Denn selbst wenn der Netzstecker gezogen ist, können noch sehr hohe
Spannungen im Netzteil gespeichert sein.




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                                                  So sieht ein Netzteil von Innen aus
Netzteil-Aufkleber erklärt

Die Leistungsfähigkeit des Netzteils lässt sich anhand der aufgedruckten technischen Daten
abschätzen. Die Maximalleistung auf den vier 12-Volt-Leitungen beträgt hier jeweils 240
Watt (12 Volt mal 20 Ampere), die maximale Gesamtleistung des Netzteils 650 Watt.

Auf jedem Netzteil befindet sich ein Aufkleber, der über die Leistungsfähigkeit informiert.




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4.   Wie rechnet der PC (Dualsystem – Binärcode)




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4.1 Der Binärcode

Der Durchbruch der Computertechnologie ist nur durch das arbeiten mit 2 Zahlenzeichen (1
und 0) ermöglicht worden. Durch diese vereinfachte Darstellung sind sämtliche
Rechenoperationen möglich. Selbst E-Mails, Tastenschläge auf der Tastatur und Grafiken
bestehen nur aus Einsen und Nullen.

4.1.1 Bedeutung der 1

Das Zahlzeichen 1 gibt dem Computer Informationen wann etwas ausgeführt bzw. geöffnet
oder Strom fließen soll. Die 1 kann also „Stromfluss“, „Wahr“, „high“, durchschnitt“ usw.
bedeuteten.

4.1.2 Bedeutung der 0

Das Zahlzechen 0 ist genau das Gegenteil und bedeutet eine Schließung bestimmter
Stromkreise zum richtigen Zeitpunkt. Auch bedeutet es „Falsch“

Die Maßeinheit für das verarbeiten dieser Zahlen bedeutet Bit (binary digit=Binärzahl)

Als kleines Beispiel könnte man die 64bit Technologie nehmen.

Man sollte zur nächst wissen, das 64bit sich aus 8bit x 8bit zusammensetzt und ein
Schachbrett ähnliches Muster als Speicherwerk theoretisch erzeugt,
Ein 64bit Feld könnte also wie folgt aussehen


                                                           1
                                                           2
                                                           3
                                                           4
                                                           5
                                                           6
                                                           7
                                                           8
                               1 2 3 4 5 6 7 8

Ein Buchstabe welcher auf der Tastatur gedrückt wird benötigt dabei 8bit, was einer
Speicherreihe entsprechen würde. Unser 64bit Feld könnte also 8 gleichzeitige
Tastaturanschläge sofort verarbeiten.

Die Umrechnung einer Dezimalzahl in eine Duale

Zur Umrechnung gibt es mehrere Wege, der einfachste scheint mir der meines ehemaligen
Physiklehrers zu sein. Zunächst einmal erstellt man sich eine Hilfszeile, die einem bei der
Berechnung hilft, diese sieht wie folgt aus.




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32 16 8 4 2 1                                    Einfache Darstellung


32 + 16 + 8 + 4 +2 + 1                           Da jedoch die Zahlen bei der Berechnung
                                                 miteinander addiert werden kann man aus
                                                 Vereinfachungsgründen für sich selbst immer
                                                 ein additions Zeichen zwischen die Zahlen
                                                 setzen.

Die Berechnung erfolgt dann indem man auf kürzestem Additionswege seine Wunschzahl
errechnet hat. Unter die Hilfszahlenreihe kann man dann die Einsen und Nullen setzen wobei
1 „addieren“ und 0 „nicht beachten“ bedeutet.

4.1.3 Beispielrechnungen




Die Zahl 5 wird errechnet indem man….

32   +      16    +      8     +       4     +       2      +        1       =    gesucht 5
                                       1             0               1       =    binär    101


Die Zahl 9 wird errechnet indem man….

32   +      16    +      8     +       4     +       2     +      1      =        gesucht 9
                         1             0             0            1      =        binär   1001


Die Zahl 20 wird errechnet indem man…

32   +      16    +      8    +      4      +       2      +     1       =       gesucht 20
            1            0           1              0            0       =       binär    10100




….folgende Rechenoperation ausführt.




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Einige Beispiel Werte bei der Umwandlung von Dezimal in Dual(Binär)




                       Dezimalzahl          Dualzahl
                       0                    0
                       1                    1
                       2                    10
                       3                    11
                       4                    100
                       5                    101
                       6                    110
                       7                    111
                       8                    1000
                       9                    1001
                       10                   1010
                       20                   10100
                       100                  110 0100
                       1000                 11 1110 1000
                       2000                 111 1101 0000




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5.   Ökologische und Ökonomische Angriffe

Wirtschaftlich hat der Computer sich weit verbreitet. Er wird heutzutage in vielen Bereichen
eingesetzt, man versucht ihn aber nur auf Sachen zu benutzen, wo der Mensche keine Lust zu
hat oder was für den Menschen zu gefährlich ist, wie z.B. Atomreaktor.
Im Reaktor werden die Stäbe also das Uran mit Hilfe von Computer/Roboter ausgetauscht, da
die Reststrahlung für den Menschen zu hoch ist und zu gefährlich.

Beim Umweltschutz trägt er im Grunde nur rein rechnerisch bei, es werden Formeln
berechnet.
Damit ein Gerät effizienter laufen kann und nicht so viel Abwärme produziert, denn zu viel
Wärme ist schlecht für das Klima, da es den Stromverbrauch bzw. Wandel Prozess erhöht und
somit mehr Energie benötigt wird, da aber Energie zum großen Teil aus Kohlekraftwerken
kommt produziert es eine Menge CO2.
Ein Gerät wird am Computer erst einmal vorberechnet, bevor er gebaut wird, denn es lässt
sich am Computer so gut wie alles simulieren und damit kann man forschen, z.B. in Effizienz
und Forschung in Medizin, das ist ein sehr großer Knackpunkt, da ein Computer eine sehr
hohe Rechenkraft braucht um so was zu berechnen was medizinisch ist und für einen
Menschen wäre es undenkbar, da die Formeln meistens mit astronomischen Zahlen arbeiten.
Der Angriff ist natürlich die logischer Weise folgende Gegenseite für die Umwelt. Der
Computer verbraucht zusätzlich Strom und das ist nicht gerade wenig. Der Mensch wird faul
durch den Computer, das ist bewiesen worden laut einer Studie und er nimmt zusätzlich
Arbeitsplätze weg. Denn z.B. die Müllabfuhr braucht nur noch eine Person die alles mit
Computer steuern kann. Früher waren es minimum drei Leute. Also hat man per Lastzug zwei
Leute weggenommen.




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6.   Quellen

www.code-knacker.de
www.wikipedia.org
http://de.wikipedia.org/wiki/Computer#Geschichte
http://www.inetex.de/
http://www.google.de/webhp?sourceid=navclient&hl=de&ie=UTF-8
http://www.inetex.de/die-entstehung.html
www.tuebingen.de
http://www.google.de/webhp?sourceid=navclient&hl=de&ie=UTF-8
http://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Schickardmaschine.jpg
http://www.fact-archive.com/encyclopedia/upload/6/6d/Wilhelm_Schickard.jpg
http://www.weller.to/his/h05-erste-computer.htm
www.informatik.uni-hamburg.de
www.mathematik.de
www.cczwei.de
www.index.concept-onlinegaming.com
http://www.inetex.de/die-entstehung.html
http://www.google.de/webhp?sourceid=navclient&hl=de&ie=UTF-8
http://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Schickardmaschine.jpg




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