Übersicht der Hardware

Lernziele

• Sie können die sechs besprochenen Komponenten in einem Desktopcomputer identifizieren
• Sie können von den Komponenten die Kernfunktion und Kerngrösse sinngemäss zusammenfassen
• Sie können einer Klasse eine Komponente in 3 Minuten verständlich erklären

Auftrag: Kurzpräsentation

Sie erklären der Klasse in einer Gruppe eine der sechs Komponenten:

1. Thema: Unter jeder Komponente auf dieser Seite stehen eine Hauptfrage und eine Vertiefungsfrage. Ihre Präsentation beantwortet beide.
2. Umfang: eine Folie, höchstens 3 Minuten.
3. Quellen: Starten Sie mit dieser Seite und den Erklärvideos. Weitere Quellen sind erlaubt.
4. Arbeitsblatt: Laden Sie das PDF herunter. Die Fragen zu Ihrer Komponente beantworten Sie bei der Vorbereitung, die anderen während der Präsentationen.

Download: Arbeitsblatt (PDF)

Ablauf (90 Minuten)

• 5 Min.: Einstieg und Gruppen zuteilen
• 45 Min.: Recherche und Folie
• 24 Min.: Präsentationen, 6 × (3 Min. Präsentation + 1 Min. Wechsel)
• 16 Min.: Gemeinsamer Abschluss mit Betriebssystem

Übersicht

Wenn Sie einen PC öffnen, könnte das so aussehen:

Grundsätzlich sehen Sie immer die gleichen Komponenten und meistens sehr ähnlich angeordnet. Ein (1) Mainboard ("Hauptplatine") verbindet alle Komponenten. Unter einer Kühlvorrichtung versteckt sich (2) der Prozessor. Direkt neben dem Prozessor befindet sich das Kurzzeitgedächtnis des Computers: (3) der Arbeitsspeicher. Alle Programme, die aktuell laufen, sind im Arbeitsspeicher und werden im Prozessor verarbeitet. Ohne Strom, also bei jedem Neustart oder Herunterfahren, wird alles im Arbeitsspeicher gelöscht!

Daten, die den Neustart überleben sollen, sind in einem (4) Massenspeicher (meist einer SSD) gespeichert. Viele Computer haben zusätzlich eine (5) Grafikkarte, die parallele Prozesse sehr effizient verarbeitet (z.B. für 3D-Welten oder künstliche neuronale Netze einer KI). Letztlich versorgt ein (6) Netzteil alle Teile des Systems mit Strom.

Die einzelnen Komponenten

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

Leitfragen

• Hauptfrage: Wie gelangen Daten von einer Komponente zur anderen, und was macht das Chipset dabei?
• Vertiefung: Warum hängen gerade RAM und Grafikkarte direkt an der CPU?

Erklärvideo

2 Prozessor (Central Processing Unit, CPU)

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

Leitfragen

• Hauptfrage: Wie arbeitet eine CPU Befehle ab, und was bedeutet «4 GHz»?
• Vertiefung: Warum ist ein Prozessor mit doppelt so vielen Kernen nicht automatisch doppelt so schnell?

Erklärvideo

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

Leitfragen

• Hauptfrage: Wie speichert RAM Nullen und Einsen, und warum ist ohne Strom alles weg?
• Vertiefung: Warum braucht ein Computer RAM, wenn es doch die SSD gibt?

Erklärvideo

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.

Leitfragen

• Hauptfrage: Wie speichert eine Festplatte respektive eine SSD Nullen und Einsen?
• Vertiefung: Warum ist eine SSD schneller als eine Festplatte, und welche Nachteile hat sie?

Erklärvideo

5 Grafikkarte

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

Leitfragen

• Hauptfrage: Was kann eine GPU besser als eine CPU, und warum?
• Vertiefung: Warum wird KI auf Grafikkarten trainiert?

Erklärvideo

6 Powersupply (Netzteil)

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

Leitfragen

• Hauptfrage: Warum kann ein PC nicht direkt mit dem Strom aus der Steckdose arbeiten?
• Vertiefung: Wie viel Watt braucht ein PC, und verbraucht ein 850-W-Netzteil immer 850 W?