Komponenten eines Computers

Hauptprozessor, Zentraleinheit

Name: Hauptprozessor (CPU, Central Processing Unit), aus dem Englischen: Zentrale Recheneinheit
Hersteller: Intel, AMD
Funktion: Die zentrale Recheneinheit ist wie der Name vermuten lässt für alle Berechnungen, die mit der Zeit so anfallen verantwortlich. Oft wird die CPU mit dem menschlichen Gehirn verglichen. Einfach ausgedrückt, kann man sagen, dass die CPU für die Verarbeitung der Daten (Datenverarbeitung) und die Abarbeitung der vorhandenen Befehle zuständig ist. Jede CPU arbeitet in einem bestimmten Rhythmus der sog. Taktfrequenz. Diese gibt Auskunft darüber, wie schnell der Prozessor seine Berechnungen durchführt bzw. die Befehle verarbeitet. Bei normalen CPUs ist eine Taktfrequenz von 3 - 4 GHz normale (= 3 Mrd. - 4 Mrd. Befehle pro Sekunde).

Aufbau:

Die CPU besteht aus einem Rechenwerk (ALU), einem Steuerwerk, vielen Registern und Datenleitungen (Busse), um mit anderen Komponenten kommunizieren zu können. Um es allgemein zu sagen, besteht der Hauptprozessor aus Millionen von Transistoren, aber dazu gleich noch mehr. Die ALU (Arithmetic Logic Unit) führt einfache arithmetische Berechnungen durch. Das Steuerwerk ist für die Koordination und Interpretation von Befehlen zuständig. Dafür enthält es ein Befehlsregister (IR), indem alle Befehle aufgeführt werden, die von der CPU verarbeitbar sind. Das kann man sich wie folgt vorstellen: Die gebrauchten Daten werden vom Arbeitsspeicher (RAM) in das Befehlsregister der CPU geladen. Dort werden sie decodiert, um sie für den Prozessor ausführbar zu machen. Die Register sind wie kleine Speicher, die eine bestimmte Folgen von Bits speichern können.

Hauptspeicher, arbeitsspeicher

Name: Arbeitsspeicher (RAM, Random-Access-Memory), oft auch als Hauptspeicher bezeichnet
Hersteller: unterschiedlich
Funktion: Der Arbeitsspeicher fungiert als flüchtiger Zwischenspeicher für aktuell benötigte Daten. Sobald man den Stromfluss des Computers unterbricht, sind alle Daten, die im RAM zwischengespeichert waren, weg. Im RAM werden normalerweise alle Daten abgelegt, die die CPU unmittelbar zur Verarbeitung benötigt. Unter anderem wird bei jedem Starten des Rechners, das Betriebssystem in den RAM geladen. Das spart viel Zeit, denn so kann die CPU schnell auf Daten zugreifen und muss diese nicht stetig über die Festplatte beziehen. Normal für heutige Arbeitsspeicher sind 8 GB, jedoch benötigen manche Spiele auch mehr, da die Menge der zu verarbeitenden Daten einfach immer größer wird (Ebenso werden die Programme selbst immer größer). Im Normalfall wird immer das ganze Programm beim Aufruf in den Hauptspeicher geladen.

Aufbau:

Ein Arbeitsspeicher besteht aus ganz, ganz vielen Kondensatoren, die zwei Zustände (geladen/nicht geladen) annehmen können. Ist ein Kondensator geladen, so entspricht er dem logischen Zustand "1", ist er nicht geladen "0".

Grafikkarte

Name: Grafikkarte
Hersteller: MSI, Asus, AMD, ...
Funktion: Die Grafikkarte ist wie der Name vermuten lässt, für die Grafikausgabe des Computers verantwortlich. Die CPU verarbeitet die Daten und leitet diese zur Grafikkarte weiter. In der Grafikkarte werden die Daten schlussendlich so umgewandelt, das sie als Grafik (Bild) auf dem Monitor oder einem anderen Ausgabegerät dargestellt werden können. Die eigentliche Leistung, also die Verarbeitung der Daten zu einer Grafik, verdanken wir dem Grafikprozessor, der beim Aufbau näher erläutert wird. Zusammengefasst kann man sagen, dass die Grafikkarte für die Ausgabe eines Bildsignals an die verschiedenen Ausgabegeräte zuständig ist. Manchmal kommt es vor, dass eine GPU auf der CPU integriert ist, dadurch können beide Komponenten Daten schnell untereinander austauschen und verarbeiten.

Aufbau:

Das Herz der Grafikkarte ist der Grafikprozessor (GPU, Graphical Processing Unit). Dieser ist maßgeblich für die Verarbeitung der Bilddaten zuständig und kann bei Bedarf auch den Hauptprozessor (CPU) entlasten. Ein weiterer wichtiger Bestandteil einer Grafikkarte ist ein flüchtiger Speicher (Arbeitsspeicher), indem die häufig gebrauchten Bilddaten abgelegt werden können. Außerdem verfügt die Grafikkarte noch über einen sog. RAMDAC (Random Access Memory Digital/Analog Converter), der die binären Daten der Grafikkarte in Spannungen umsetzt, also digitale Daten in analoge Daten umwandelt.

Festplatte

Name: Festplatte, Datenträger oder auch Laufwerk genannt
Hersteller: Samsung, Hitachi, usw...
Funktion: Die Festplatte ist ein Datenträger, der seinen Nutzen im dauerhaften Speichern von Daten findet. Die Daten gehen also, anders als beim RAM, nicht verloren, wenn der Stromfluss unterbrochen wird. Fast immer ist die Festplatte im Gehäuse verbaut (Ausnahme: externe Festplatte), selten direkt auf dem Mainboard (M.2 SSD). Unterschieden wird zwischen den HDD- (Hard Disk Drive) und den SSD- (Solid State Drive) Festplatten. Die SSDs sind meist leistungsfähiger und schneller als die HDDs, da in ihnen keine beweglichen Teile verbaut sind. Das macht die SSD auch fast komplett geräuschlos. Bei einer HDD ist eine rotierende Magnetscheibe verbaut, auf der die Daten gespeichert sind und wieder gelesen werden können, dies verursacht jedoch einen großen Lärm. Vorteil einer HDD ist der momentan vorhandene Speicherplatz. Es können bis zu 8 TB gespeichert werden, bei einer SSD ist meist bei 2 TB Schluss.

Aufbau:

Die HDD-Festplatten sind grob gesagt aus 2 wichtigen Bestandteilen aufgebaut, dem Lesekopf/Schreibkopf und einer/mehrerer Magnetscheibe. Will ein Benutzer nun Daten auf einer HDD speichern oder Daten auslesen, so beginnt sich die Magnetscheibe ganz schnell zu drehen. Es können im Durchschnitt bis zu 5400 - 7200 Umdrehungen pro Minute erreicht werden. Allgemein kann man sagen, umso schneller sich die Magnetscheibe dreht, desto schneller können Daten geschrieben/gelesen werden.

Die SSD-Festplatten besteht hingegen aus vielen Flash-Speichern, welche auch in USB-Sticks verbaut sind. Die SSD kommt also ohne mechanische Bauteile zurecht. Mehr Informationen zu Datenträgern finden Sie im Menü unter "Hardware".

Motherboard

Name: Motherboard, Mainboard, Hauptplatine
Hersteller: Asus, Intel, usw...
Funktion: Das Mainboard ist die zentrale Schnittstelle in jedem Computer-Gehäuse, welche die Hardware-Komponenten verbindet. Auf das Mainboard werden z.B. die CPU oder die Grafikkarte angesteckt. Ebenso läuft die zentrale Stromversorgung des Rechners über das Mainboard. Erst durch die Hauptplatine können die einzelnen Komponenten miteinander kommunizieren. Die Kommunikation (Datenkommunikation) läuft über das sog. Bussystem. Die Busbreite bezeichnet die Anzahl der Leitungen. Eine spezielle Datenleitung ist z.B. der Front Side Bus (kurz: FSB). Er ist die Verbindung zwischen der CPU und dem RAM. FSB-Takt und die Übertragungsdichte bestimmen im Wesentlichen die Leistung eines Computers. Im Übrigen besitzt das Mainboard auch externe Anschlüsse für die Peripherie. Sie schließen damit z.B. die Tastatur oder den Monitor über das Mainboard an die richtige Hardware (z.B. HDMI für Verbindung zur Grafikkarte) an.

Aufbau:

Das Mainboard besteht im Wesentlichen aus (Erweiterungs-) Steckplätzen, den sog. Sockel bzw. Slots, für die Hardware, dem Bussystem, über das die einzelnen Komponenten kommunizieren können und externen Anschlussmöglichkeiten für die Verbindung von Peripherie mit der Hardware im Gehäuse. Das Bussystem beinhaltet 3 Grundbusarten: den Datenbus (Transport von Daten), den Adressbus (Adressierung der Komponente) und den Steuerbus (steuert Eingabe/Ausgabe von Informationen). Innerhalb des Datenbusses kann immer nur eine Komponente Daten senden oder empfangen, da es sonst zu einer Datenkollision kämme. Diese Komponente, die gerade Daten sendet oder empfängt wird über den Adressbus adressiert (z.B. Arbeitsspeicher). Des Weiteren muss der adressierten Komponente mittgeteilt werden, ob Daten hineingeschrieben oder ausgelsen werden sollen, was über den Steuerbus geschieht.

NetzwerkKarte

Name: Netzwerkkarte, Netzwerkadapter

Hersteller: viele verschiedene

Funktion: Die Netzwerkkarte dient als Schnittstelle zwischen dem Computer und dem Netzwerkkabel. Ohne eine Netzwerk-karte könnte man sich nicht im Netzwerk aufhalten.