Einführung in die Computertechnik
Was ist ein Computer?
Das Wort Computer kommt aus dem Englischen und heisst eigentlich "Rechner". Alles, mit dem man ihn füttert, wandelt er in ein eigenes Zahlensysteme um. Damit rechnet er dann. Und was am Ende dabei herauskommt, kann ein Bild, ein Text, Musik, etc. sein. Auch wenn du mit dem Computer spielst, rechnet er ständig. Du bekommst davon nur mit, dass sich z. B. eine Figur auf dem Bildschirm bewegt oder ein Klang ertönt.
Hard- und Software
Damit ein Computer so funktioniert, wie du dir das vorstellst, braucht es zwei Dinge:
- Einerseits einen Computer mit seinen Bestandteilen und Geräte, die du mit ihm verbinden kannst. Dies ist die sogenannte Hardware.
- Andererseits benötigt ein Computer Programme, welche ihm sagen, was er machen soll. Diese nennt man Software.
Die Unterscheidung ist einfach: Alles, was du bei einem Computer anfassen kannst, gehört zur Hardware und was für die Steuerung des Computers sorgt, ist die Software.
Das EVA-Prinzip
Ein Computer funktioniert nach dem EVA-Prinzip. Das heisst, Daten werden eingegeben, diese werden verarbeitet und schliesslich wieder ausgegeben. Bei der Hardware wird folglich unterschieden, ob es sich um Eingabe- Verarbeitungs- oder Ausgabegeräte handelt.
Eingabe- und Ausgabegeräte
- Eingabegeräte (Tastatur, Maus, Joystick, Gamecontroller …)
- Ausgabegeräte (Drucker, Bildschirm, Beamer, Lautsprecher, …)
- Einlesegeräte (Scanner, Mikrofone, Kartenlesegeräte, …)
Verarbeitungsgeräte
Um ein Verständnis für die Verarbeitung zu bekommen, lohnt sich ein Blick auf das Innenleben eines Computers:
(1) Hauptplatine (Mainboard/Motherboard)
Auf ihr sind die wichtigsten Bestandteile des Computers untergebracht: Der Hauptprozessor, der Arbeitsspeicher, der BIOS-Chip (Chip mit den Startbefehlen für den Computer), Bausteine mit den Anschlüssen und Steckplätze für Erweiterungskarten.
(2) Hauptprozessor (CPU)
Hauptprozessor heisst auf Englisch Central Processing Unit, deshalb die Abkürzung CPU. Es handelt sich dabei um das "Gehirn" des Computers. Hier erfolgt die Verarbeitung der Daten.
(3) Arbeitsspeicher (RAM)
Auch hier gibt es eine englische Bezeichnung: Random Access Memory, was mit RAM abgekürzt wird. Der Arbeitsspeicher ist das Kurzzeitgedächtnis des Computers. Hier befinden sich die Betriebssystem-Daten und die laufenden Programme samt ihren Daten. Der Arbeitsspeicher kann sich seine Daten nur merken, solange er mit Strom versorgt wird.
(4) Grafikkarte
Die Grafikkarte zaubert das Bild auf den Bildschirm und entlastet damit den Hauptprozessor von viel Arbeit. Bei aufwendigen Spielen ist eine Grafikkarte besonders nützlich.
(5) Soundkarte
Damit kann der Computer Töne und Musik erzeugen. Die Soundkarte hat ausserdem Anschlüsse für Lautsprecher/Kopfhörer und Mikrofon.
(6) Festplatte
Die Festplatte ist das Langzeitgedächtnis des Computers. Sie kann Daten dauerhaft (auch ohne Stromversorgung) speichern. Häufig werden heute statt Festplatten sogenannte SSDs (Solide State Drive) eingebaut. Sie sind schneller und robuster, kosten aber mehr und haben weniger Platz.
(7) CD/DVD-Laufwerk
Hier werden Daten von CDs und DVDs (z.B. Musik, Filme) eingelesen oder Daten vom Computer auf CDs oder DVDs gebrannt.
(8) Lüfter
Kühlt den Hauptprozessor.
(9) Netzteil
Stellt die Stromversorgung für den Computer sicher.
Arten von Computern
Personal Computer (PC)
Ein PC ist ein Computer, der zur allgemeinen Verwendung durch einen einzelnen Nutzer gedacht ist. Daran angeschlossen sind Monitor, Tastatur und Prozessor. PCs wurden zu einem praktischen, flexiblen Werkzeug, das eigenständig oder als Teil eines organisierten Netzwerkes arbeiten kann. Heute gibt es PCs in vielen verschiedenen Formen und Größen, von Desktopcomputern über Laptops bis hin zu Tablets und Smartphones.
Server
Server sind Computer, die dafür optimiert wurden, Dienste für andere Computer in einem Netzwerk anzubieten. Sie haben üblicherweise leistungsstarke Prozessoren, sehr viel Arbeitsspeicher und große Festplatten. Beispiele sind Home-Media-Server, Webserver und Druckerserver. Es gibt auch Datenserver und Datenbankserver. Unternehmen setzen auf Server, um Informationen zu liefern, Bestellungen zu verarbeiten, Sendungen zu verfolgen, wissenschaftliche Formeln zu berechnen und vieles mehr.
Großrechner
Großrechner (engl. Mainframes) haben eine besonders hohe Kapazität und Prozessorgeschwindigkeit. Sie führen viele Programme gleichzeitig aus und können hunderte oder gar tausende Nutzer zur selben Zeit bedienen. Großrechner habe eine sehr robuste Architektur, was sie äußerst zuverlässig und sicher macht. Diese Maschinen sind stets verfügbar und laufen oft jahrelang ohne Unterbrechung, da Reparaturen und Hardwareupgrades während des Normalbetriebs möglich sind und sie selbst bei Ausfall einer Komponente weiter funktionieren. Daher werden sie insbesondere von Regierungen und großen Organisationen für die Verarbeitung großer Datenmengen und kritische Anwendungen genutzt. Zudem dienen sie unter anderem zur Sicherung sensibler Transaktionen und zur Erstellung von Statistiken für Industrie und Verbraucher.
Supercomputer
Supercomputer sind sozusagen die Rennwagen unter den Computern. Sie verfügen über die höchstmögliche Prozessorleistung, insbesondere in Bezug auf die Rechengeschwindigkeit. Sie bestehen entweder aus einer kleinen Anzahl sehr leistungsstarker Komponenten oder einer größeren Anzahl weniger leistungsstarker Teile und werden für spezialisierte Anwendungen genutzt, die eine gewaltige Zahl an mathematischen Berechnungen erfordern. Supercomputer finden sich beispielsweise in Wissenschaftsinstituten oder Wetterstationen, wo die Rechengeschwindigkeit ausschlaggebend ist.
Eingebettete Systeme
Eingebettete Systeme oder Embedded-PCs sind nicht eigenständig, sondern in andere Geräte integriert und erledigen spezifische Aufgaben. Beispiele sind Digitalkameras, Musikplayer und fast jegliche Art von Industrie- oder Heimkontrollsystem. Tatsächlich enthalten die meisten modernen Mobiltelefone mehrere einzelne Computer: Neben der SIM-Karte haben sie einen anderen Mikroprozessor für die Verarbeitung der Funksignale und einen zweiten Computerchip für grafikhungrige Anwendungen wie Spiele. Selbst Waschmaschinen haben heutzutage einen Mikroprozessor, um den Waschzyklus zu berechnen und den Betrieb des Motors zu optimieren.
Exkurs: Datenverlust vermeiden
Das Wichtigste auf deinem Computer sind deine Daten. Daher muss man darauf achten diese Daten nicht zu verlieren würdest. Das kann passieren, zum Beispiel durch:
- Hardwareschaden
- Diebstahl
- Schadsoftware
- Fehlbedienung
Folgende Tipps helfen , das Risiko zu verkleinern
- Vorsicht: Öffne Mails nur, wenn du weisst, von wem sie kommen.
- Lade Apps, Musik und Filme nur von vertrauenswürdigen Webseiten runter.
- Kontrolliere Downloads und Mailanhänge mit einem Virenscanner, bevor du sie öffnest.
- Speichere deine Daten regelmässig noch auf ein zweites Medium.
- Verwende sichere Passwörter. Sicher ist ein Passwort, wenn es genügend lang ist (10 Zeichen und mehr), es verschiedene Arten von Zeichen verwendet (Klein-/Grossbuchstaben, Zahlen, Sonderzeichen) und nicht leicht zu erraten ist. Dafür kann man beispielsweise einen Satz auszudenken und danach für ein Passwort die Anfangsbuchstaben der benutzten Wörter wählen:
Satz: Da mein Passwort 11 Zeichen hat, ist es sicher - Passwort: DmP11Zh,ies