Kapitel 3

Computer-Hardware

Die wichtigsten Komponenten Ihres Computers befinden sich im Inneren des Gehäuses. Sie werden sie wahrscheinlich nie sehen, es sei denn, Sie trauen sich zu, einzelne Komponenten zu erweitern. Die Bedienung erfolgt von vorne und die Zusatzgeräte, wie z.B. Drucker, Scanner, Tastatur oder Maus werden hinten am PC angeschlossen. Sie müssen das Gehäuse also nicht öffnen, sollten aber schon wissen, was sich in seinem Inneren befindet.

Das Innenleben

Netzteil		wird mit der Steckdose verbunden und versorgt die Geräte im Gehäuse mit Strom. Das leise (oder laute?) Summen, das Sie hören, wenn Sie Ihren PC einschalten, wird durch den Lüfter des Netzteils verursacht.
Motherboard		wird auch Zentraleinheit genannt und ist die wichtigste Komponente (natürlich kann eine ohne die andere nicht existieren). Hier werden die Schnittstellenkarten, der Arbeitsspeicher und der Prozessor eingesteckt. Kabel verbinden Festplatten, Diskettenlaufwerk und z.B. das CD-ROM Laufwerk mit dem Motherboard. Die Zentraleinheit ist sozusagen die Schaltzentrale ihres PC und regelt den Verkehr.
Prozessor		die zentrale Verarbeitungseinheit (CPU - Central Processing Unit) führt die Befehle mit Hilfe der auf dem Motherboard befindlichen Elektronik aus. Die Geschwindigkeit eines Prozessors wird in MHz (heute teilweise schon in GHz) angegeben. Je grösser dieser Wert, um so schneller können Befehle (Berechnungen pro Sekunde) abgearbeitet werden. Da dies natürlich ein Verkaufsargument ist, erscheinen die MHz-Angaben teilweise schon im Produktnamen der PCs. Die Schnelligkeit eines Computers hängt aber nicht nur von der CPU-Leistung ab. Auch die anderen im Computer verbauten Komponenten spielen eine wichtige Rolle und können unter Umständen einen schnellen Prozessor auch "ausbremsen".
Arbeitsspeicher		es gibt verschiedene Arten Speicher in Ihrem Computer. Alle sind wichtig und haben unterschiedliche Aufgaben. Der Arbeitsspeicher wird in x MB RAM angegeben. RAM steht für die Abkürzung Random Access Memory. In diesen Speicher werden die Betriebssystemdaten und die laufenden Programme mit ihren Daten gespeichert. In diesen Speicher kann geschrieben und von ihm kann gelesen werden. RAM ist jedoch ein temporärer Speicher, dass heisst, die Daten werden nach dem Herunterfahren des Computers gelöscht. Auch bei einem Computerabsturz gehen alle Daten im RAM verloren.
ROM		bedeutet Read Only Memory. Dieser Speicher enthält die Daten, die Ihr Computer zum Hochfahren benötigt. Hier sind die Informationen zur Prüfung der eigenen Schaltkreise, wie die einzelnen Schnittstellen (z.B. Steckkarten) angesprochen werden, usw. abgelegt. Die Daten von diesem Speicher können nur gelesen werden. In neueren Computern kann ROM auch neu geschrieben werden (Flash-ROM) um eine neu eingebaute Hardware zu erkennen oder Fehler mit dieser zu beseitigen. Sie sollten hier aber einen Fachmann rufen, da ein falsch programmiertes ROM Ihren Computer in die "ewigen Jagdgründe" schicken kann.
Festplatte		speichert Daten, unterscheidet sich jedoch vom RAM, weil dieser Speicher nicht temporär ist, dass heisst, Ihre Daten bleiben wirklich gespeichert. Die Daten werden magnetisch auf Metallscheiben aufgezeichnet. Um viele Informationen aufnehmen zu können, besteht eine Festplatte nicht nur aus einer Scheibe, sondern aus mehreren übereinanderliegenden. Sie sind auf einer sich drehenden Spindel befestigt. Zwischen den Scheiben liegen die Schreib- und Leseköpfe. Um einen schnellen Zugriff auf die Daten zu gewährleisten, drehen diese sich mit einer Geschwindigkeit von bis zu 10000 Umdrehungen pro Minute. Um Störungen und Beschädigungen an den empfindlichen Bauteilen zu vermeiden, sollten Sie eine Festplatte (und natürlich den PC im ganzen) keiner Erschütterung aussetzen. Die Zeit zwischen Anforderung und Lieferung der Daten wird Zugriffszeit genannt. Diese ist auf grund der mechanischen Teile höher als beim RAM, hier erfolgt die Lieferung der Informationen nahezu gleichzeitig mit der Anforderung. Die Speicherkapazität einer Festplatte wird in Byte gemessen. Heutige Platten haben eine Kapazität von 80 GB und die Zugriffszeit liegt bei ca. 8ms. 1979 lag die Zugriffszeit bei 85 ms und die Speicherkapazität bei gerade einmal 5 MB.
Grafikkarte		wandelt die auszugebenden Daten so um, dass der Bildschirm sie darstellen kann. Auch die Grafikkarte ist in der Regel mit eigenem Speicher ausgerüstet. Von der Speichergrösse hängt die Darstellung (z.B. Farbtiefe, Auflösung) ab. Heute werden Grafikkarten meist mit 32 bis 64 MB Speicher angeboten bzw. in Computern verbaut.
Wechselplatten		wie Festplatten, jedoch nicht fest im Computer verbaut. Wechselplatten werden in einem speziellen Rahmen, der in einen Laufwerkschacht (wo sich auch Ihr CD-ROM Laufwerk befindet) eingebaut ist, eingeschoben. Daten und Programme können so leicht ausgetauscht werden.
Diskettenlaufwerk		oder auch Floppy-Disk genannt. Gehört als Standard zu jedem Computer und wird auch Sekundärspeicher genannt. Die Bezeichnung Floppy stammt aus den Tagen der 51/4 Zoll Laufwerke. Diese Disketten waren grösser als die heutigen und die Magnetscheibe war in einer flexiblen Hülle untergebracht. Gebräuchlich sind jetzt die 31/2 Zoll Disketten. Die Scheibe liegt in einer festen Kunststoffhülle und hat eine Kapazität von 1,44 MB. Eine Diskette wird meist zur Datensicherung oder –weitergabe genutzt. Es passt eine Menge Text auf eine Diskette, bei Grafiken muss dieses Speichermedium auf grund seiner geringen Speicherkapazität jedoch meist passen.
CD-ROM		bedeutet Compact Disc - Read Only Memory. Diese Scheibe sieht aus wie eine Musik - CD, enthält aber im Gegensatz zu dieser, andere Daten. Es ist ohne weiteres möglich, sich in einem PC eine Musik - CD mit dem entsprechenden Programm anzuhören, umgekehrt funktioniert das allerdings nicht, da die Daten für den CD-Spieler nicht lesbar sind. CDs haben die Diskette zur Verbreitung von Programmen vom Markt verdrängt, da das Volumen heutiger Programme locker die Kapazität von Hunderten Disketten beanspruchen würde. Um eine CD mit Daten zu füllen, werden mit einem Laser kleine Löcher in eine Schicht der CD gebrannt. Das CD-ROM Laufwerk kann dann anhand der Zustände 'Loch' und 'kein Loch' (1 und 0) die Daten lesen.
DVD		werden mit der Zeit die CD am Computermarkt ablösen. Der Vorteil der DVD (Digital Versatile Disc) liegt in der höheren Speicherkapazität. Diese liegt momentan bei bis zu 17 GB pro DVD. Erreicht wird diese Kapazität zum einen, dass die DVD beidseitig beschrieben werden kann und aus zwei Schichten pro Seite besteht.
Magnetbänder		sind vergleichbar mit den Kassetten für den Videorecorder oder die Stereoanlage. Die Daten (Bytes) werden zu Blöcken zusammengefasst und fortlaufend auf das Band geschrieben. Jedem Block folgt eine Lücke ohne Daten. Magnetbänder werden zur Sicherung von Daten oder Weitergabe von Programmen genutzt. Die Speicherkapazität hängt von der Länge des Bandes ab, kann aber bis zu 100 GB betragen. Der entscheidende Nachteil eines Magnetbandes ist die Anordnung der Daten. Diese werden genau in der Reihenfolge auf das Band gespeichert, wie sie z.B. auf Ihrer Festplatte vorliegen. Wenn Sie nun eine oder mehrere Dateien zurücksichern möchten, muss das Band entsprechend vor oder zurückgespult werden, um die Datei zu finden. Der wahlfreie Zugriff auf eine Festplatte oder CD ist hier um ein vielfaches kürzer.
Zip-Disketten		haben Ähnlichkeit mit der normalen Diskette. Die Speicherkapazität dieser Datenträger liegt jedoch bei 100 bzw. 250 MB. Sie werden meist für die Datensicherung oder den Datenaustausch zwischen Computern verwendet. Es gibt spezielle Laufwerke am Markt, die 120 MB Disketten und auch normale Disketten lesen und beschreiben können. Alle diese Diskettentypen verwenden die Magnettechnologie und die Daten können gelöscht werden (wiederbeschreibbar).
Magnetooptische		Speichermedien sind eine Mischung aus Diskette und CD. Sie werden in speziellen Laufwerken mit Hilfe von Laserstrahlen beschrieben und gelesen werden. Die Speichermedien sind ebenfalls wiederbeschreibbar.

Peripherie

Alle am Computer durch Kabel von aussen angeschlossenen Geräte (also nicht fest im Computer verbaut) nennt man Peripherie (Disketten, CDs usw. werden als Sekundärspeicher bezeichnet und könnten deshalb theoretisch auch als Peripherie bezeichnet werden, insbesondere natürlich die externen Disketten- und CD-Laufwerke). Im folgenden wird die Peripherie in die Kategorien Eingabe-, Ausgabe- und optionale Geräte aufgeteilt. Optional sind die Geräte, die Sie nicht zwingend benötigen, den Funktionsumfang Ihres Computers aber entsprechend erweitern.

Eingabegeräte

Tastatur		entspricht im Aufbau der Schreibmaschinentastatur. Über die Tastatur geben Sie Daten und Befehle in den Computer ein. Es gibt drei verschiedene Tastenarten: alphanumerische Tasten sind alle Buchstaben und Zahlen Spezialtasten sind die Feststelltaste, Steuerungstasten, Funktionstasten und Pfeiltasten Interpunktionstasten sind z.B. Punkt, Komma und Strich.
Maus		im Zuge der grafischen Benutzeroberflächen ist diese Eingabegerät nicht mehr wegzudenken. Befehle werden durch drücken der Maustasten übermittelt. Die Befehle verbergen sich hinter Symbolen oder in Menus. Die Position der Maus auf dem Bildschirm errechnet der Computer aus der Bewegung der Maus. Hierzu dreht sich eine in der Unterseite der Maus eingelassene Kugel, die die Entfernung der Maus als Eingabe weitergibt. Die neueste Generation sind optische Mäuse. Die Bewegung wird optisch festgehalten und hat den Vorteil, dass die Mechanik nicht verschmutzen kann. Mit den Tasten auf der Oberseite bestätigen Sie die Befehle oder rufen spezielle Menus auf. Heutzutage besitzen Mäuse meist noch eine dritte Taste (auch kombiniert mit einem Scroll-Rad), denen Sie weitere Befehle frei zuordnen können.
Trackball		funktioniert wie eine umgedrehte Maus. Die Kugel befindet sich auf der Oberseite und wird mit dem Finger gesteuert, der Trackball an sich wird nicht bewegt. Die Tasten mit den Funktionen wie bei der Maus finden Sie auch hier.
Grafiktablett		wird meist in Verbindung mit Grafik- und Zeichenprogrammen verwendet. Mit einem Kunststoffstift werden die Eingaben auf eine spezielle Fläche gezeichnet.
Joystick		benötigt man zur Steuerung bei Spielen und Simulationen und besitzt ebenfalls eine Reihe von Tasten, denen Sie bestimmte Funktionen zuweisen können.
Sprachsteuerung		wird in der letzten Zeit immer weiter entwickelt und immer mehr Programme unterstützen die Eingabe von Daten und Befehlen über das Mikrofon. Der Nachteil dieser Eingabe ist die häufige Fehlinterpretation der Aussprache. Zwar muss die Aussprache vor dem ersten Gebrauch mit dem Programm trainiert werden, eine 100%-ige Genauigkeit wird jedoch noch nicht erreicht.

Ausgabegeräte

Bildschirm

ist das einzig zwingende Ausgabegerät, dass Sie benötigen. Der Bildschirm sieht aus wie ein Fernseher und wird im allgemeinen als Monitor oder VDU (Visual Display Unit) bezeichnet. Der Monitor ist das letzte Glied im EVA-Prinzip. Auf ihm werden die verarbeiteten Daten ausgegeben. Die Ausgabe erfolgt ununterbrochen, dass heisst, die Eingabe wird sofort am Monitor dargestellt. Bildschirme unterliegen strengen gesundheitlichen Normen. Dazu gehören das TÜV- Prüfsiegel 'GS' und die schwedischen Strahlenschutzprotokolle 'MPRII' und 'TCO'. Diese legen die Mindestanforderungen an Kontrast, Helligkeit und Bildwiederholfrequenz (wie oft ein Bild in der Sekunde neu aufgebaut wird) fest. Der letzte Punkt ist für die flimmerfreie Darstellung verantwortlich. Unter diesen Aspekten sollten Sie auch die Grösse Ihres Monitors auswählen. Für eine vernünftige Darstellung der grafischen Benutzeroberflächen ist ein Monitor mit einer Diagonale ( rechte obere Ecke bis untere linke Ecke des Bildschirms) von 15" (ca. 33,6 cm) nötig. Besser lässt sich mit einem Monitor der Grösse 17" arbeiten. Für grafische Anwendungen werden Monitore der Grössenordnung 19-21" verwendet. Eine Besonderheit stellen die zur Zeit noch teuren TFT-Monitore (Thin Film Transistor) dar. Diese flachen (Flatscreen) Monitore werden die normalen Bildröhren- Monitore in absehbarer Zeit auch im Home-Bereich ablösen.

Optionale Geräte

Drucker		geben die Ergebnisse Ihrer Arbeit (was Sie am Bildschirm sehen) auf Papier aus. Es gibt verschiedene Arten von Druckern. Je nachdem für welchen Einsatz Sie ihn benötigen, können Sie unter den folgenden Typen auswählen. Bevor Sie sich für einen Drucker entscheiden, sollten Sie die Kosten pro Seite beachten. Nicht immer ist ein preiswerter Drucker auch in den Folgekosten (Farbpatrone, Toner, usw.) noch preiswert, und wenn Sie nicht in Farbe drucken möchten, können Sie auch diesen Faktor mit in Ihre Auswahl einberechnen: Tintenstrahldrucker sind die am meist verbreitesten. Diese Geräte drucken in guter Qualität farbig oder schwarz/weiss, sie sind leise und sehr schnell. Durch den allgemeinen Preisverfall werden sie mit vielen Computern gleich mitgeliefert. Der Druckkopf bewegt sich horizontal über das Papier und gibt winzige Tröpfchen Tinte aus. Laserdrucker sind zwar in den letzten Jahren erschwinglich geworden, können aber in dieser Preiskategorie nur schwarz/weiss drucken (Farb-Laserdrucker sind für den Heimbereich noch zu teuer). Auch diese Geräte arbeiten leise und sehr schnell. Die Technik ist die selbe wie bei einem Kopierer. Für ein hohes Druckaufkommen sind Laserdrucker besser geeignet. Nadeldrucker werden heute in der Regel nur noch in Firmen eingesetzt. Im Druckkopf befinden sich zwischen 9 und 48 Nadeln, die die Zeichen über ein Farbband (wie bei einer Schreibmaschine) aus einzelnen Punkten auf das Papier bringen. Nadeldrucker haben technisch bedingt den Vorteil, dass sie auch Durchschläge verarbeiten können und grosse Mengen preiswert drucken. Die Geschwindigkeit hängt von der Druckqualität ab. Nadeldrucker sind jedoch lauter als andere Druckertypen. Plotter werden von Firmen genutzt, die Zeichnungen, Pläne und Grafiken in Grossformaten ausdrucken müssen. Das Papier liegt meist im Rollenformat vor und die Zeichen werden durch Farbstifte auf das Papier gebracht Kombigeräte kommen in letzter Zeit mehr und mehr auf den Markt. Sie vereinen die Geräte Scanner, Drucker, Kopierer und manchmal auch das Fax in einem Gehäuse. Dies ist einen platzsparende Alternative, wenn auch eine nicht ganz preiswerte.
Scanner		können Sie sich wie einen Kopierer vorstellen. Sie erstellen von einer Vorlage eine Kopie und der Computer wandelt diese in ein Bild um, dass weiterverarbeitet werden kann. Ein gescanntes Foto kann mit Hilfe eines Grafikprogramms z.B. verändert werden. Wenn Sie ein OCR-Programm (Optical Character Recognition) besitzen, können Sie sogar eine Textseite einscannen. Das Programm wandelt dieses Bild dann wieder in Text um, in dem es versucht, die einzelnen Buchstaben zu erkennen. Die Erkennungsrate ist in den letzten Jahren stark gestiegen, erreicht aber nicht immer 100%, da manche Vorlagen teilweise für diese Programme schlecht lesbar sind (Fax, Schreibschrift, usw.).
Modem		dienen zur Übertragung von Daten zwischen zwei Computern mit Hilfe des Telefonnetzes. Damit die digitalen Daten über das analoge Telefonnetz verschickt werden können, müssen Sie umgewandelt werden (Modulator). Bei dem empfangenden Computer müssen die analogen Daten wieder in digitale umgewandelt werden ( Demodulator). In vielen der heutigen Computer sind Modems eingebaut, Sie können aber über die serielle Schnittstelle auch ein externes Modem anschliessen. Bei ISDN (Integrated Services Digital Network) müssen die Daten nicht mehr umgewandelt werden, da dies ein digitaler Dienst ist. Die Geschwindigkeit von Modems und ISDN-Karten wird in bps (bits per second) angegeben. Bei Modems erreichen Sie einen Maximalwert von 56000 bps, was einer Übertragung von ca. 6000 Zeichen pro Sekunde bedeutet. Im ISDN-Bereich liegt dieser Wert bei maximal 128000 bps (mit Kanalbündelung).
Soundkarte		und Lautsprecherboxen bzw. Kopfhörer geben analoge Signale (Schwingungen in der Luft entsprechen den Tönen) aus. Da die Daten natürlich wieder nur digital vorliegen, übernimmt die Soundkarte in diesem Fall die Umwandlung.

Es gibt natürlich noch weitere Geräte, die Sie mit Ihrem Computer verbinden können. Als Grundlage reichen die oben genannten jedoch erst einmal aus. Eines haben aber alle diese Geräte gemeinsam, egal ob sie im oder am Computer angeschlossen sind bzw. notwendig sind oder nicht, man bezeichnet sie als Hardware. Sie können Hardware "anfassen".

Das war Kapitel 3