Ein ganzer Computer aus Modulen

Wir haben gesehen, dass in der Informatik die Komplexität reduziert wird, indem wir das grosse Ganze in einzelne Module aufteilen. Wenn wir das radikal vereinfachen, können wir uns diese vier Module als Bauteile überlegen, die aufeinander aufbauen.

Hardware-Übersicht

Ihr Computer ist ähnlich Ihrem Körper ein System aus verschiedenen Komponenten. Die wichtigsten Teile sind in einem Gehäuse versorgt. Ausserhalb des Gehäuses sind sogenannte Peripheriegeräte mit Kabeln (meist USB) oder über Funk angeschlossen. “Peripherie” heisst soviel wie “ausserhalb”, oder “am Rande gelegen”.

Schauen wir nun aber in den Computer:

1 Mainboard mit Chipset

• Kernfunktion: Die Platine verbindet die verschiedenen Hardware-Komponenten.
  • Kernkomponenten wie RAM und Grafikkarte (je nach Prozessor und Chipset noch mehr!) können direkt per Systembus mit der CPU kommunizieren.
  • Weitere Komponenten (z.B. USB-Ports, Netzwerkkarten, Festplatten) sind über einen Verteiler-Chip auf dem Mainboard angeschlossen, dem sogenannten Chipset
• Kenngrössen: Chipset, was für Steckplätze
• Wichtige Marken: ASUS, MSI, Gigabyte

2 Prozessor (Central Processing Unit, CPU)

• Kernfunktion: Führt die Anweisungen eines Computerprogramms durch und verarbeitet Daten.
• Kenngrössen: Geschwindigkeit (Taktfrequenz in Herz), Anzahl der Kerne
• Wichtige Marken: Intel, AMD

3 Arbeitsspeicher (Random Access Memory, RAM)

• Kernfunktion: Temporärer Speicher für aktuell laufende Prozesse und Anwendungen.
• Kenngrösse: Speicherkapazität (GB), Lese- und Schreibgeschwindigkeit
• Wichtige Marken: Kingston, Corsair, Crucial

4 Massenspeicher (z.B. SSD oder Festplatte)

• Kernfunktion: Dauerhafter Speicher für Daten und Programme.
• Kenngrösse: Speicherkapazität (GB/TB), Lese- und Schreibgeschwindigkeit
• Wichtige Marken: Samsung, Kingston, WD
• Video einer offenen Festplatte zeigt, wieso es eine “Fest”-Platte” genannt wird.
• Video einer offenen SSD zeigt den riesen Unterschied dieser neuen, besseren Technologie.

5 Grafikkarte

• Kernfunktion: Verarbeitet und rendert die grafische Oberfläche oder 3D-Umgebungen
• Kenngrösse: Welche GPU und Grafikspeicher
• Wichtige Marken: NVIDIA, AMD

6 Powersupply (Netzteil)

• Kernfunktion: Versorgt alle Komponenten mit Strom.
• Kenngrösse: Leistung (Watt)
• Wichtige Marken: Corsair, EVGA, be quiet!, Seasonic

Betriebssystem

Das Betriebssystem (z.B. Windows , MacOS, Linux) ist eine Software, die den Betrieb des Computers regelt und “normalen” Anwenderprogrammen eine standardisierte Schnittstelle bietet, damit sie die Hardware des Computers nutzen können.

Ein Beispiel: Word speichert eine Datei

Word speichert eine Datei nicht selbstständig auf der Festplatte, sondern es nutzt die Schnittstelle des Betriebssystems, um das zu tun. So kann das Betriebssystem die Ordnung wahren: Stellen Sie sich nur einmal vor, was passieren würde, wenn alle Programme wann und wie auch immer auf Ihre Festplatte schreiben könnten - totales Chaos! Das wäre so desorganisiert wie Warteschlangen im Coop Pronto 🤷 Das Betriebssystem überwacht und verhindert, dass sich die Programme beim Laden oder Speichern in die Quere kommen.

Das hat einen weiteren Vorteil: Normale Anwendungsprogramme müssen so nicht wissen, was für Hardware in Ihrem Computer eingebaut ist - sei es Speicher, Prozessor, Arbeitsspeicher, oder Bildschirm… Sie schreiben ein Programm für ein Betriebssystem und müssen sich nicht um alle möglichen Hardwarekombinationen kümmern.

Diese komplizierte Arbeit wird vom Betriebssystem übernommen und “gegen oben” (im Schichtmodell) bietet es einheitliche Schnittstellen an. In der Informatik sagen wir dazu: Die Hardware wird vom Betriebssystem “weg-abstrahiert”.

Um mit Hardwarekomponenten kommunizieren zu können, nutzen Betriebssysteme sogenannte Treiber (Englisch: driver). Meistens installiert das Betriebssystem diese automatisch, wenn ein neues Gerät erkannt wird (das nennt man “plug & play”).