Hardware - tom/EinfuehrungDV/... · CPU Hauptspeicher Zentraleinheit Periphere Geräte ... RAM...
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Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Einführung in die Datenverarbeitung Thomas Schulze 1
4 Hardware4 Hardware
4.1 Grundstruktur von ComputernComputer
• Allgemeines Gerät zur elektronischen Verarbeitung von Daten
• zum Rechnen, für Computerspiele und zur Bearbeitung von Bildern
•
Alte Rechenmaschinen
Basisstruktur unserer heutigen Computer
• Wissenschaftler von Neumann in der 40-er Jahren des 20. Jahrhunderts
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Einführung in die Datenverarbeitung Thomas Schulze 2
Grundstruktur von ComputernGrundstruktur von Computern
Die Datenverarbeitung ist ein Prozess, der sich in die folgenden Teilaufgaben zergliedert:
• Eingabe, Verarbeiten, Speichern und Ausgeben von Daten
Eingabe
• Einbringen von Daten in den Computer
»
»
»
• Periphere Eingabegeräte
• Eingabedaten in nicht in binärer Form müssen
»
2
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Grundstruktur von ComputernGrundstruktur von Computern
Verarbeiten
• Systematische Serie von Aktionen, die der Computer mit den eingegebenen Daten ausführt
»
• Ausführung dieses Prozesses erfolgt
Voraussetzung für die Verarbeitung
• Daten müssen an definierten Orten gespeichert sein (Speicherplätzen)
• Hauptspeicher (engl. Memory)
»
• Externen Speichermedien (engl. Storages) wie Disketten und CD-ROM
»
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Grundstruktur von ComputernGrundstruktur von Computern
Ausgeben der Daten
• Übertragung zu anderen Computern
• Speicherung auf externen Geräten
• Anzeige in einer uns Menschen verständlichen Form
» Berichte auf einem Drucker
» Anzeigen von Bildern auf einem Bildschirm
» Hören von Musik von Lautsprechern
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VonVon--NeumannNeumann--RechnerarchitekturRechnerarchitektur
von-Neumann-Rechnerarchitektur
• Grundlage für alle modernen Computersystem
• Modellhaften Struktur :
» Zentraleinheit
» Periphere Geräte
ProzessorCPU
Hauptspeicher
Zentraleinheit
Periphere Geräte
Tastatur Maus Festplatte DruckerBildschirm
ProzessorCPU
Hauptspeicher
Zentraleinheit
ProzessorCPU
Hauptspeicher
ProzessorCPU
Hauptspeicher
Zentraleinheit
Periphere Geräte
Tastatur Maus Festplatte DruckerBildschirm
Periphere Geräte
Tastatur Maus Festplatte DruckerBildschirm
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4.2 Computerklassen 4.2 Computerklassen
Personal Computer (PC)
•
•
4
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ComputerklassenComputerklassen
Handheld „in der Hand haltbarer PC“
• Mobile PCs IN Handgröße , PDA (Personal Digital Assistant)
• Keine feste Tastatur
• Leistung ist wesentlich geringer als die von Notebooks
•
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ComputerklassenComputerklassen
Workstation
• Spezieller Computer zur Durchführung von besonderen Aufgaben
• Einzelnen PC in einem Netzwerk
• Computer mit starker Prozessorleistung
•
5
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ComputerklassenComputerklassen
Videogame-Konsolen
• Prozessoren wie in
• Zusätzlich verfügen sie über spezielle Grafikkarten
•
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ComputerklassenComputerklassen
Großrechner (Mainframe)
• Rechenleistung ist um ein vielfaches Höher als die von normalen PCs
• Daten von Hunderten oder Tausenden Benutzern werde gleichzeitig verarbeitet
•
6
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ComputerklassenComputerklassen
Supercomputer (Vektorrechner)
• Computer der oberen Leistungsregion
• Mehrprozessor-Architektur
» Hohe Durchsatzrate bei numerischen Operationen
• Verfügbarkeit von umfangreichen Massenspeichern
•
Server
• Anderen Computern in einem Netzwerk zu dienen
• Computer zum Zweck des Speicherns und Verteilens von Daten in einem Netzwerk
•
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4.3 Aufbau von PCs4.3 Aufbau von PCs
Chip, Mikrochip oder Computerchip
• Plättchen aus einem Halbleitermaterial (Silizium)
• Mit integrierten Schaltkreisen ( IC Integrated Circuits)
• Chips sind auf einer entsprechende keramischen Platine aufgesetzt
• Einteilung nach der Funktionalität
»
»
PC-Standardkonfiguration
• Eigentlicher Rechner, Bildschirm, Tastatur, Maus, Drucker, Lautsprecher und Anschlüssen zu einem Computernetzwerk
• Scanner zur Eingabe von Bildern
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Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Einführung in die Datenverarbeitung Thomas Schulze 13
Hauptkomponenten PCHauptkomponenten PC
Hauptkomponenten
Stromversorgung (Netzteil)
Motherboard
• Prozessor
• Hauptspeicher
Festplattenlaufwerk
CD/DVD-Laufwerk
Steckkarten
freie Steckplätze
Kabel
http://www.tomshardware.de/praxis/20020906/index.html
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PC NetzteilPC Netzteil
Netzteil
• Gleichstrom im Niedervoltbereich (3,3 bis 12 V)
• Schutz vor Überspannungen sorgen
• Schutz gegen kurzfristigen Netzausfall
»
8
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PC MotherboardPC Motherboard
Motherboard (Hauptplatine)
• Kernstück des Computers•••
• Chipsatz (ICH, MCH)Controller
• Spezielle eigenständige Prozessoren
•
•
•
Prozessor
Slots für Erweiterungskarten
Slots für den Hauptspeicher
Schnittstellen
MCH
ICH
Prozessor
Slots für Erweiterungskarten
Slots für den Hauptspeicher
Schnittstellen
MCH
ICH
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Steckkarten und Steckkarten und SlotsSlots
Tendenz:
• Anzahl der Steckkarten wird kleiner
•
Slots
• Standardisierte Sockel für die Steckkarten
• Slots sind untereinander und mit dem Motherboard verbunden
• Vorteil der Anwendung eines standardisierten Steckkarten-Konzepts
»
»
9
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Einführung in die Datenverarbeitung Thomas Schulze 17
4.4 Arbeitsspeicher4.4 Arbeitsspeicher
Arbeitsspeicher (engl. Memory)
Speicherung von
•
•
Speicher besteht aus einzelnen digitalen Speicherelementen
Zugriff immer auf eine Gruppe von Bits (Speicherzelle)
Jeder Speicherzelle hat ihre eigene Adresse
Unterschiedliche Arten von Speicherchips
• Speichervermögen, den Zugriffszeiten und dem Preis unterscheiden.
Kapazität des physischen Arbeitsspeicher für PCs :
• 256 MB bis 2 GB
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ArbeitsspeicherArbeitsspeicher
RAM (Random Access Memory)
• Auf jede Speicherzelle des Arbeits-speichers kann direkt zugegriffen werden
• Gegensatz :
• Name RAM :
• Einteilung der Speicherchips für den Arbeitsspeicher nach den technischen Wirkprinzipien:
»
»
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Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Einführung in die Datenverarbeitung Thomas Schulze 19
ArbeitsspeicherArbeitsspeicher
DRAM ist ein flüchtiger Speicher
• Dynamische Speicherelemente müssen in regelmäßigen Abständen elektrisch „aufgefrischt“ werden
• „Refresh“ im Mikrosekunden-Bereich
• Ausschalten des Computers oder bei Stromausfall
»
»
SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memeory)
• Speicherchips für Hauptspeicher und Grafikkarte
DDR-SDRAMS (Double Data Rate)
• Weiterentwicklung der SDRAMs
• Auch DDR-RAM genannt
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Einführung in die Datenverarbeitung Thomas Schulze 20
ArbeitsspeicherArbeitsspeicher
Statischer RAM (SRAM)
• benötigen auf Grund ihrer Konstruktion
• SRAM-Chip sind
Warum nicht der gesamte Arbeitsspeicher aus den schnellsten Chips?
RAM Speicherchips
DRAMDynamischer RAM
SRAMStatischer RAM
SDRAMSynchroner DRAM
DDR-SDRAMDouble Data Rate SDRAM
RDRAMRaster DRAM
ArbeitsspeicherGrafikkarteKurze Refreshzyklen
ProzessorcacheLange Refreshzyklen
RAM Speicherchips
DRAMDynamischer RAM
SRAMStatischer RAM
SDRAMSynchroner DRAM
DDR-SDRAMDouble Data Rate SDRAM
RDRAMRaster DRAM
ArbeitsspeicherGrafikkarteKurze Refreshzyklen
ProzessorcacheLange Refreshzyklen
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Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Einführung in die Datenverarbeitung Thomas Schulze 21
CacheCache--KonzeptKonzept
Lösung:
Jede Ebene: Kompromiss aus
Überwindung von Synchronisationsproblemen : Cache (Puffer)-Konzept• Level 1 und Level 2 Cache am Prozessor
• Teile des Arbeitsspeichers werden für schnelle Zugriffe bereitgestellt
•
CPU
Level 1 Cache
Level 2 Cache
Hauptspeicher
Zugriffszeit Kosten CPU
Level 1 Cache
Level 2 Cache
Hauptspeicher
Zugriffszeit Kosten
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Einführung in die Datenverarbeitung Thomas Schulze 22
Virtueller SpeicherVirtueller Speicher
Organisatorisch-logische Sicht auf den Hauptspeicher:
• RAM (Hauptspeicher), Virtueller Speicher, ROM und CMOSVirtueller Speicher (Virtual Memory)
Problem:
• Mehrere Programme gleichzeitig gestartet
• Jedes Programm benötigt seinen Speicherplatz im Arbeitsspeicher
• Können alle Programme gleichzeitig laufen, wenn
Lösung:
•
•
• Nutzung freie Speicherkapazität auf einer Festplatte
• Swapping :
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Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Einführung in die Datenverarbeitung Thomas Schulze 23
ROMROM
ROM (Read Only Memory)
Speicher kann nur gelesen werden
Daten und Befehle sind vom Hersteller auf dem Chip fest eingeschrieben
Speicherform ist
Enthält BIOS
Neustart eines Computers
• RAM-Arbeitsspeicher ist leer
• Notwendigen BIOS-Befehle
• Betriebssystem
• Erst nachdem das Betriebssystem geladen worden ist, sind auch die peripheren Geräte nutzbar
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Einführung in die Datenverarbeitung Thomas Schulze 24
CMOSCMOS
CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)
Spezieller flüchtiger Speicher, Strom wird durch spezielle Batterien geliefert
CMOS-Speicher enthält die hardwareseitigen Einstellungen (hardware settings) des Computers
• Verfügbarer Speicherplatz
• Verfügbarkeit von externen Laufwerken
• Struktur der Festplatte
Auf den CMOS-Speicher wird ebenfalls beim Starten des Computers zurückgegriffen.
Speicherung dieser Informationen im ROM?
• Beim Wechseln einer Festplatte
• Bei einer Änderung der Systemkonfiguration
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Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Einführung in die Datenverarbeitung Thomas Schulze 25
4.5 Prozessor4.5 Prozessor
Prozessor oder CPU (Central Processing Unit)
• Aufgabe : CPU für PCs ist auf einem Chip
Logische Einteilung in die beiden Komponenten Steuerwerk (Control Unit) und Rechenwerk (Arithmetic Logic Unit)
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ProzessorProzessor
1. 2. 3. 4.
Hauptspeichermit Daten
Hauptspeichermit Befehlen
Rechen-werk
Steuerwerk
CPU
12
4
3
Hauptspeichermit Daten
Hauptspeichermit Befehlen
Rechen-werk
Steuerwerk
CPU
12
4
3
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Prozessorleistung und PCProzessorleistung und PC--LeistungLeistung
Prozessor beeinflusst wesentlich die Gesamtleistung eines Computers
Allgemeine Aussage:
• Mit steigender Prozessorleistung steigt auch die Geschwindigkeit zur Abarbeitung der Aufgabe
Aber
•
Ein alter Computer erhält einen neuen, wesentlich schnelleren Prozessor:
•
Leistungsfähigkeit des Prozessors wird durch folgende technische Parameter bestimmt
• Taktfrequenz, Wortbreite, und Cache
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Leistungsparameter von ProzessorenLeistungsparameter von Prozessoren
TaktfrequenzEine interne Uhr sendet Signale in einem bestimmten Takt an die unterschiedliche KomponentenTakt beeinflusst Geschwindigkeit
••
Die Anzahl der ausführbaren Befehle pro Zeiteinheit ist die begrenztTaktfrequenz in Megahertz (MHz) bzw. Gigahertz (GHz)
Wortbreite
Anzahl von Bits, die vom Prozessor parallel verarbeitet wird
Abhängig von
•
•
Aktuelle Wortbreiten: 32- oder 64-Bit
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Leistungsparameter von ProzessorenLeistungsparameter von Prozessoren
CacheProblem:
• Ausführungszeit von Verarbeitungsbefehlen ist kürzer als die vonTransportbefehlen
• Gesamtleistungsfähigkeit des Computers wird begrenzt durch
Lösung des Problems:
• ein oder mehrer Cache-Speicher aus schnellen Speicherchips
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Einführung in die Datenverarbeitung Thomas Schulze 30
4.6 Bus4.6 Bus--Systeme, Hubs und Systeme, Hubs und GeräteschnittstellenGeräteschnittstellen
Wie können die Komponenten untereinander verbunden werden?
Direkte Verbindung der einzelnen Komponenten Nachteil:
• Sehr aufwendige Umsetzung•
Direkte Verbindung
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Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Einführung in die Datenverarbeitung Thomas Schulze 31
BusstrukturBusstruktur
Bus• Sammelleitung zur Kommunikation
• Nur ein Übertragungskanal
• Anschluss aller Komponenten an diesen Übertragungskanal
• Übertragungskanal besteht aus mehradrigen Leitungen
Bussysteme unterscheiden sich hauptsächlich in der Übertragungsrate der Daten
• PCI (Peripherial Component Interconnect)
»
• USB (Universal Seriell Bus)
»
Busstruktur
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Hub (Sternstruktur)Hub (Sternstruktur)
Hub [Nabe, Mittelpunkt, Verteiler]
• Jede Komponente ist dem Hub verbunden
• Zentrale organisiert den Datenfluss zwischen den beteiligten Komponenten
• PC-Architekturen mit zwei Hubs
MCH (Memory Controller Hub)
•
•
ICH (I/O Controller Hub)
•
•
HubHubSternstruktur
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Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Einführung in die Datenverarbeitung Thomas Schulze 33
PCPC--ArchitekturArchitektur
Intel Pentium 4Processor
MCH
HauptspeicherGrafikkarte
ICH
AGP
ATASchnittstelle
USB
LAN -InterfaceAudio
Channel
Schnittstellen/Ports•Seriell•Parallel•FireWire
FSB
Slots für Erweiterungskarten
Intel Pentium 4Processor
MCH
HauptspeicherGrafikkarte
ICH
AGP
ATASchnittstelle
USB
LAN -InterfaceAudio
Channel
Schnittstellen/Ports•Seriell•Parallel•FireWire
FSB
Slots für Erweiterungskarten
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Einführung in die Datenverarbeitung Thomas Schulze 34
Einbau neuer interner KomponentenEinbau neuer interner Komponenten
Neue interne Komponenten in Form von Erweiterungskarten
Achtung beim Kauf von Erweiterungskarten!
Erweiterungskarten für Notebooks:
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Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Einführung in die Datenverarbeitung Thomas Schulze 35
Geräteschnittstellen / PortsGeräteschnittstellen / Ports
Anschluss eines externes Geräts über
• Geräteschnittstelle (Port)
»
»
Einteilung der Geräteschnittstellen nach der Übertragungsart
• Serielle
» Bits werden nacheinander verschickt
»
»
• Parallele
» Mehrere Bits werden parallel übertragen
»
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Einführung in die Datenverarbeitung Thomas Schulze 36
Geräteschnittstellen / PortsGeräteschnittstellen / Ports
Bild aus: Parson/Onja. 2003
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Schnittstellen / PortsSchnittstellen / Ports
Schnittstelle Name Eigenschaft Verwendung
Serieller Port, 56 Kbps
Maus, Externes Modem
Paralleler Port, 12 000 Kbps
Drucker, Externes Bandlaufwerk
Universeller Serieller Bus, 480 000 Kbps
Tastatur, Drucker, MP3-Player
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Einführung in die Datenverarbeitung Thomas Schulze 38
Schnittstellen / PortsSchnittstellen / Ports
Schnittstelle Name Eigenschaft Verwendung
FireWire-Port Seriell 400 Mbps
Camcorder
Seriell Anschluss an das Telefonnetz oder LAN
Parallel Anschluss eines Monitors
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4. 7 Externe Speicher4. 7 Externe Speicher
Externe Speicher
• Befinden sich außerhalb (extern) der Zentraleinheit
•
Hauptspeicher ist ein ein interner Speicher
•
Ziel bei externen Speichern
•
Umsetzung der Zielstellung durch unterschiedliche
• Geräte, Datenträger und Speichertechnologien
Dominierende Speichertechnologien
•
•
Mechanische Speichertechnologien (Lochbänder / Lochkarten) keine Bedeutung
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Einführung in die Datenverarbeitung Thomas Schulze 40
4.7.1 Magnetische Speichertechnologie4.7.1 Magnetische Speichertechnologie
Prinzip der magnetischen Speicherung
• Ausrichtung sehr kleiner magnetisierbare Partikel entsprechend einer Magnetisierungsrichtung
• Jedes Partikel stellt ein Bit dar
• Interpretation des Bit-wertes in Abhängigkeit von der Richtung des Nordpols
Beschreiben des Speichers
•
Lesen des Speichers
•
•
Die Partikel belassen ihre magnetische Ausrichtung, bis sie erneut überschrieben werden.
Durch diesen Effekt werden magnetische Speicher als permanentes undüberschreibbares (modifizierbares) Speichermedium bezeichnet
21
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Einführung in die Datenverarbeitung Thomas Schulze 41
Magnetische SpeichertechnologieMagnetische Speichertechnologie
Ursachen für einen Datenverlust
• Beeinträchtigungen durch das Umfeld des magnetischen Speichers
• Eigenständige Entmagnetisierung des Speichers
• Gerätefehler
S
N
S
N
S
N
S
NAusrichtung der Partikelvor dem BeschreibenBitfolge: 0000
S
N S
N
S
NS
N
Ausrichtung der Partikelnach dem Beschreibenmit der Bitfolge: 1100
S
N
S
N
S
N
S
NAusrichtung der Partikelvor dem BeschreibenBitfolge: 0000
S
NN S
N
S
NS
NN
Ausrichtung der Partikelnach dem Beschreibenmit der Bitfolge: 1100
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Einführung in die Datenverarbeitung Thomas Schulze 42
4.7.2 Optische Speicherung4.7.2 Optische Speicherung
Prinzip der optischen Speicherung
• Ausnutzen von Reflektionsunterschieden• Einzelnen Bits sind als minimale Löcher (engl. pits) mit einem
Durchmesser von 1 µm oder kleiner gespeichert
Bitfolge 1 0 1 1 10 0
Reflexion desLaserstrahles
Loch
Keine Reflexion desLaserstrahles
Trägerschicht
Reflektionsschicht
Schutzschicht
Bitfolge 1 0 1 1 10 0
Reflexion desLaserstrahles
Loch
Keine Reflexion desLaserstrahles
Trägerschicht
Reflektionsschicht
Schutzschicht
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Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Einführung in die Datenverarbeitung Thomas Schulze 43
Optische SpeicherungOptische Speicherung
Beschreiben einer CD/DVD
••
Lesen einer CD/DVD
• Abtasten der Speicherbereiche mit wesentlich schwächerer Laserstrahl• Eine Photodiode registriert, ob
Optische Speicher sind auch infolge ihrer Wirk- und Konstruktionsprinzipien
•
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Einführung in die Datenverarbeitung Thomas Schulze 44
4.7.3 Magnetische Datenträger4.7.3 Magnetische Datenträger
Disketten • heute nicht mehr Standard
• Diskette (engl. Floppy Disk) besteht aus einer flexiblen magnetisierbaren Scheibe, die durch ein Gehäuse geschützt ist
• 1,44 MByte Speicherkapazität
ZIP-Disketten und ZIP-Laufwerke
• Speicherkapazität von 100 MByte
Verwendung: Sichern von Datenbeständen in privaten Bereichen.
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Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Einführung in die Datenverarbeitung Thomas Schulze 45
Magnetische DatenträgerMagnetische Datenträger
Festplatten (engl. Hard Disks)
• Bestehen aus übereinander gestapelten magnetisierbaren Scheiben
• wesentlich größere Speicherkapazität und höhere Übertragungsgeschwindigkeit
• Grund:
• Im PC-Bereich werden gegenwärtig Festplatten mit einer Kapazität von bis zu 60 GByte
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Einführung in die Datenverarbeitung Thomas Schulze 46
Magnetische DatenträgerMagnetische Datenträger
Wesentlich höhere Speicherkapazitäten in Computernetzwerken und in Großrechnern
Diskarrays
• Mehrere Festplatten
• Hauptziele
»
»
Computersystemen (Finanzwelt)
•
RAID (Redundand Array of Independent Disks)
• Grundgedanke : redundante Speicherung der Daten auf unterschiedlichen Festplattengeräten
• Kopien sind parallel auf mindestens einer weiteren Festplatte vorhanden
»
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Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Einführung in die Datenverarbeitung Thomas Schulze 47
MagnetbänderMagnetbänder
Ausschließlich zur Datensicherung (engl. Backup)
sequenziell Zugriffsform
• lange Zugriffszeiten•
Ziel :
•
Magnetbänder sind in Kassetten (engl. Tape Cartridge) geschützt
Geräte zum Lesen oder Beschreiben :
• Bandlaufwerke (engl. Streamer)
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Einführung in die Datenverarbeitung Thomas Schulze 48
4.7.4 Optische Datenträger4.7.4 Optische Datenträger
CD-ROMs (Compact Disc Read Only Memory)
• identische Speichertechnologie wie Musik-CDs
• Bitseriell Speicherung auf einer Spirale
• Speicherkapazität auf einer CD-ROM beträgt 640 MByte
Zugriffszeiten
•
•
• Laufwerkskenngröße „x-fache Geschwindigkeit“ : Faktor für die Geschwindigkeit gegenüber den einfachen CD-Laufwerken für Audio-CDs
CD-R (Compact Disc Recordable) und CD-Brenner
•
Archivieren
•
•
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Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Einführung in die Datenverarbeitung Thomas Schulze 49
Optische DatenträgerOptische Datenträger
CD-RW (Compact Disc ReWritable)
• Mehrfach überschreibbare CDs
• Grundlage :
» Ein Lasers versetzt die kristalline Struktur des Datenträgermaterials in einen geordneten bzw. ungeordneten Zustand
» Zustände haben ein unterschiedliches Reflektionsverhalten beim Lesen
•
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Einführung in die Datenverarbeitung Thomas Schulze 50
Optische DatenträgerOptische Datenträger
Moderne normale CD-ROM-Laufwerke können CD-RWs lesen
CD-RWs zum Archivieren und für Backups
Begrenzte Speicherkapazität von 640 MByte bei CD-ROMs ist für bestimmte Anwendungen zu gering
•
•
DVD (engl. Digital Versatile Disc)
• Speicherkapazität von bis zu 17 Gbyte
• „versatile“
» vielseitig verwendbar
•
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Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Einführung in die Datenverarbeitung Thomas Schulze 51
Optische DatenträgerOptische Datenträger
DVD
• Beide Seiten der Scheibe sind mit Speichermaterial belegt• Jedes Seite kann zwei Schichten zum Datenspeichern beinhalten• Speicherkapazität einer Speicherschicht : 4,7 GByte
DVDs benötigen zum Lesen ein entsprechendes Laufwerk
•DVD-Laufwerke
•
Mehrfach beschreibbare DVDs
• DVD-RAM, DVD-RW und DVD+RW
•
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Einführung in die Datenverarbeitung Thomas Schulze 52
4.7.5 Flash Speicher4.7.5 Flash Speicher
Flash-Memory , Flash-Disk oder USB-Laufwerk
• Bezeichnungen für EEPROMs • engl. Electrically Erasable Progrmmable Read Only Memory• Elektrisch lösch- und programmierbare Festwertspeicher
» Beim Ausfall der Spannung bleibt der SpeicherinhaltDie Speicherkapazität liegt aktuell bei bis zu 256 Mbyte
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Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Einführung in die Datenverarbeitung Thomas Schulze 53
4.7.6 Vergleich von Speichergeräten4.7.6 Vergleich von Speichergeräten
Flexibilität hinsichtlich der verwendeten Speichermedien
• Können die Speichergeräte bzw. Laufwerke unterschiedliche Speichermedien verarbeiten?
•
Lebensdauer
• Speichertechnologien sind anfällig gegenüber Beschädigungen und Umwelteinflüssen(Hitze, magnetische Felder)
Zugriffszeit
• Geräte mit einem wahlfreien Zugriff (Random access),
»
»
• Geräte mit sequentiellen Zugriff
» Magnetband
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Einführung in die Datenverarbeitung Thomas Schulze 54
Vergleich von SpeichergerätenVergleich von Speichergeräten
Datenübertragungsrate
• Beeinflusst die Leistungsfähigkeit hinsichtlich der Datenübertragung Schnelle Anschlüsse für Festplatten erreichen Raten von bis zu 100 MByte/s.
Kapazität
• Kapazität von Festplatten
• Kapazität von Disketten und CDs
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Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Einführung in die Datenverarbeitung Thomas Schulze 55
4.8 Bildschirme und Grafikkarten4.8 Bildschirme und Grafikkarten
Auflösung eines Bildes
• Die Anzahl der Pixel auf einem Bildschirm
Formate für die Anzahl und die Verteilung der Pixel auf dem Bildschirm
• 1024 x 768 (XGA), 1280 x 1024 (SVGA), 1400 x 1050 (SXGA) und 1600 x 1200 (UXGA)
Wahl des Pixelformats
• Eigentlich individuell
• Kleineren Formate
»
• Eine höhere Auflösung
»
»
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AuflösungAuflösung
Software-seitige Einstellung der Auflösung
Zwei Hardware-Komponenten:
• Bildschirm und Grafikkarte
Bildwiederhol-frequenz
Anzahl der Farben
Anzahl der Pixel
MöglicheEinstellungen
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4.8.1. Grafikkarte4.8.1. Grafikkarte
Grundaufgabe
• Speicherung der Farbinformationen zu jedem Pixel im Bildwiederholspeicher
• Senden der erforderlichen Signale zur Ansteuerung des Bildschirms
Hauptkomponenten
•
• Bei analoger Ansteuerung zusätzlich noch ein RAMDAC
»
Moderne Grafikkarten
• Im AGP-Erweiterungssockel auf dem Motherboard
• Externen Geräte
»
»
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Einführung in die Datenverarbeitung Thomas Schulze 58
GrafikkarteGrafikkarte
DVI-Stecker
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Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Einführung in die Datenverarbeitung Thomas Schulze 59
4.8.2 Bildschirme (Monitore)4.8.2 Bildschirme (Monitore)
Kathodenstrahl-Bildschirme (engl. CRT Cathode Ray Tube)
• Technologie wie bei einem Fernseher
• Entscheidend für die Bildqualität
» Auflösung (Anzahl der Bildpunkte pro Flächeneinheit)
» Bildwiederholfrequenz (Anzahl der Bilder pro Sekunde)
Flachbildschirme
• LCD-Technologie (Liquid Crystal Display)
• Elektrische Felder verändern an den Bildpunkten das Verhalten von Flüssigkeiten, so dass diese Punkte in einer bestimmten Farbe erscheinen
• TFT (Thin Film Transistor)-Bildschirme sind aktuelle Ausführungen
• Betreiben der Flachbildschirme nur mit der vorgegebenen technischen Auflösung
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Einführung in die Datenverarbeitung Thomas Schulze 60
4.9 Drucker4.9 Drucker
Laserdrucker
• Dominieren in privaten und in kommerziellen Bereichen
Tintenstrahldrucker
• Druckqualität ist durchaus mit der von Laserdruckern
• Seitenpreis ist höher
Thermodrucker
• Vorteile:
»
»
• Nachteil
»
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Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Einführung in die Datenverarbeitung Thomas Schulze 61
Ausführung eines DruckjobsAusführung eines Druckjobs
Drucker erhält zwei Datenblöcke
• Prolog mit Allgemeine Angaben
»
• Eigentlicher Text einschließlich Zeilenumbruchzeichen und Grafiken
Druckersteuersprache
•
Standards für Druckersteuersprachen
• PCL (Printer Control Language) von Hewlett-Packard
• Postscript von Adobe
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Einführung in die Datenverarbeitung Thomas Schulze 62
Ausführung eines DruckjobsAusführung eines Druckjobs
1. Konvertierung in eine Druckersteuersprache
• CPU des Computers konvertiert die interne Darstellung des Word-Dokumentes in eine Druckersteuersprache (mittels Druckertreiber)
• Druckertreiber
2. Übertragung des Dokumentes in der Druckersteuersprache zum Drucker
3. Aufbau der Seite durch den Drucker-Controller
•
•
4. Druck der Seite aus dem Pufferspeicher
•
•
32
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Einführung in die Datenverarbeitung Thomas Schulze 63
Ausführung eines DruckjobsAusführung eines Druckjobs
Word-Dokument
Drucker-Treiber
CPU Drucker-Controller
Puffer-Speicher
Druck-maschine
Computer Drucker
4
3
2
1
1