1.2 PC EVA Zusammenfassung

Hardware und Software

Hardware bezeichnet alle physischen Bestandteile: beispielsweise Gehäuse, Mainboard, Prozessor, Speicher, Tastatur und Bildschirm. Die Merkregel „alles, was man anfassen kann“ ist für den Einstieg hilfreich.

Software umfasst Programme und die dazugehörigen Daten. Dazu gehören Betriebssysteme, Anwendungsprogramme und Treiber. Treiber vermitteln zwischen Betriebssystem und Hardware.

Eingabe

Eingabegeräte wandeln Handlungen, Messwerte oder analoge Signale in Daten um.

• Tastatur und Maus
• Scanner und Barcodeleser
• Mikrofon
• Digitalkamera und Webcam
• Touchscreen, RFID-Leser und weitere Sensoren

Verarbeitung

Bei der Verarbeitung werden Programmbefehle ausgeführt und Eingangsdaten in Ergebnisse umgewandelt.

• Die CPU führt allgemeine Programmbefehle aus und koordiniert Arbeitsabläufe.
• Die GPU übernimmt die Bildausgabe und stark parallelisierbare Berechnungen.
• Funktionen klassischer Chipsätze befinden sich heute teilweise in der CPU und teilweise in einem Plattformcontroller.
• Controller steuern konkrete Schnittstellen und Geräte, beispielsweise USB-, Netzwerk- oder Massenspeicherzugriffe.

Speicherung

Speicher unterscheiden sich nach Geschwindigkeit, Kapazität, Kosten und Dauerhaftigkeit. Je näher ein Speicher am Prozessor liegt, desto schneller und üblicherweise kleiner ist er.

• Register befinden sich direkt in der CPU und halten unmittelbar benötigte Werte.
• CPU-Caches sind sehr schnelle Zwischenspeicher für häufig verwendete Befehle und Daten. Sie sind kein Auslagerungsspeicher.
• Arbeitsspeicher (meist DDR-SDRAM) hält laufende Programme und Daten flüchtig bereit. Grafikspeicher wie GDDR oder HBM ist auf hohe Bandbreite ausgelegt.
• SSD und HDD speichern Daten dauerhaft. Eine NVMe-SSD ist eine SSD, die das NVMe-Protokoll typischerweise über PCI Express verwendet.
• USB-Sticks und SD-Karten sind wechselbare Flash-Speicher.
• EEPROM ist elektrisch lösch- und programmierbarer, nichtflüchtiger Speicher. Moderne Mainboards speichern ihre UEFI-Firmware normalerweise in Flash-Speicher.

Ausgabe

Ausgabegeräte machen Ergebnisse für Menschen oder andere Systeme nutzbar. Ein Touchscreen ist beispielsweise gleichzeitig Ein- und Ausgabegerät.

• Bildschirm und Projektor beziehungsweise Beamer
• Drucker
• Lautsprecher und Headset
• Aktoren, Signalleuchten und andere angeschlossene Systeme

Typische Geräteklassen

• Desktop-PC: Stationärer Arbeitsplatzrechner mit getrenntem Bildschirm. Standardisierte Komponenten ermöglichen häufig gute Erweiterbarkeit und Reparierbarkeit.
• All-in-One-PC: Rechnerkomponenten befinden sich im Bildschirmgehäuse. Das spart Platz, schränkt aber oft Erweiterung und Reparatur ein.
• Notebook: Mobiler PC mit integriertem Bildschirm, Tastatur, Zeigegerät und Akku. Leistung, Laufzeit, Gewicht und Kühlung müssen auf engem Raum ausbalanciert werden.
• Netbook: Historische Unterklasse besonders kleiner und preisgünstiger Notebooks. Der Begriff wird heute kaum noch für neue Geräte verwendet; entsprechende Einsatzbereiche übernehmen günstige Notebooks, Chromebooks und Tablets.
• Tablet: Flacher Mobilcomputer mit Touchscreen als primärer Bedienoberfläche. Eine mechanische Tastatur kann optional verbunden werden.
• Smartphone: Mobiltelefon mit Betriebssystem, Anwendungen, Netzwerkzugängen und zahlreichen Sensoren. Technisch ist es ein hochintegriertes Computersystem.
• Barebone: Teilvormontiertes Computersystem. Je nach Angebot sind Gehäuse, Netzteil und Mainboard oder bereits eine verlötete CPU vorhanden; RAM, Massenspeicher und Betriebssystem müssen häufig ergänzt werden. Mini-PCs sind eine typische heutige Bauform, aber nicht jeder Mini-PC ist ein Barebone.

EVA an einem praktischen Beispiel

Beim Scannen eines Barcodes liest der Scanner das Muster ein. Ein Programm verarbeitet die Zeichenfolge und sucht den passenden Datensatz. Das Ergebnis erscheint auf dem Bildschirm oder wird an ein Warenwirtschaftssystem übertragen. Währenddessen liegen Programm und Arbeitsdaten im RAM; der Datensatz kann dauerhaft auf einer SSD oder einem Server gespeichert sein.