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Das Innenleben eines Computers

Ein Rechner besteht im wesentlichen aus folgenden Komponenten:
1. CPU = Central Processing Unit
Das ist der Zentralprozessor, in dem alle Programmbefehle interpretiert und ausgeführt und die Abläufe koordiniert werden. Er ist maßgeblich für die Rechengeschwindigkeit verantwortlich. Diese wird in MHz (Megahertz) gemessen. Auf dem Motherboard vereinigen sich CPU, RAM, Cache und die Steckplätze für die Erweiterungskarten für Grafik, Sound, Modem, etc.

2. RAM= Random Acess Memory
Das bezeichnet den Haupt- und Arbeitsspeicher des Computers, gemessen in MB (Megabyte). Hier werden die Daten verwaltet, mit denen der Rechner gerade arbeitet. Um mit gängigen Programmen derzeit komfortabel arbeiten zu können, werden mindestens 128 besser noch 256 oder 512 MB RAM-Speicher benötigt. Es empfiehlt sich allemal den Arbeitsspeicher aufzurüsten, da die Rechnergeschwindigkeit stark von der Größe des zur Verfügung stehenden RAM-Speichers abhängig ist. Falls nicht genügend RAM-Speicher physikalisch vorhanden ist, versucht der Rechner, "virtuellen Speicher" von der Festplatte hinzu zunehmen. Da aber auf die Festplatte sehr viel langsamer als auf den schnellen RAM zugegriffen werden kann, kommt es bei Video- oder Audiobearbeitungsprogramme zu Problemen. Arbeitsprozesse verlangsamen sich, es kommt zu "Ruckelbilder", etc. Der Cache ist ein sehr schneller aber kleiner Speicher zwischen CPU und RAM um die Arbeitsgeschwindigkeit des Computers zu erhöhen.

3. Bus und Computerschnittstelle
Dies meint die Verbindungen zwischen den internen und externen Komponenten des Computers: CPU - RAM - Festplatte - Floppy-Disc-Laufwerk - CD-ROM/DVD-Laufwerke - Grafikkarte - Soundkarte - Modem, sowie externe Geräte wie Scanner, Drucker, Monitor, externe Laufwerke und Festplatten.
Bis Ende der 90er Jahre war der parallele oder der serielle und der EIDE-Bus üblich, er wurde inzwischen von "USB" (Universal Serial Bus)abgelöst. Heute sind alle Computer standardmäßig mit mindestens einem USB-Anschluss ausgestattet. Dieser Bus transportiert die Daten aber auch den normalen Betriebsstrom für die angeschlossenen Geräte, ein so verbundenes CD-Rom-Laufwerk benötigt keinen extra Stromanschluss. Schnellere Schnittstellen sind das schon etwas in die Jahre gekommene "EIDE" und das schnelle "SCSI" (Small Computer System Interface), das vor allem im professionellen Bereich und bei Apple-Rechnern bis zu der G3-Generation Standard war. Abgelöst wird diese Schnittstelle inzwischen durch die noch schnellere "Firewire".
Daneben und zusätzlich gibt es noch die "PCI"-Schnittstelle. Sie liegt innerhalb des Rechners und dort können mit Mikrochips bestückte Zusatzkarten eingesteckt werden. Dies können Grafik-, ISDN-, Soundkarten sein. Die Ein- und Ausgänge solcher Karten sind dann an der Außenseite des Computers erreichbar um externe Geräte wie Monitore oder Telefonleitungen anzuschließen.

4. Die Komponenten im Einzelnen
Festplatte, der Hauptspeicher für alle Daten, die erhalten bleiben sollen, auch wenn der Computer abgeschaltet wird. Diese wird über eine EIDE-, SCSI-, Firewire- oder USB-Schnittstelle verbunden. Die Computer sind standardmäßig inzwischen mit Festplatten in der Größe ab 20 GB (Gigabyte) ausgestattet, oft mehr. Das ist sehr viel, denn dieser Platz ist nur wirklich notwendig, wenn Sie viel Videobearbeitung machen oder Audio auf der Festplatte gelagert werden soll. Zum Lagern von Daten gibt es aber weitaus billigere und sichere so genannte Backup-Medien, wie die fast schon profane CD-ROM, die immerhin 700 MB speichern kann. Man sollte sich also von Computerangeboten mit hohen GB-Werten nicht täuschen lassen. Speicherplatz ist billig geworden und kann jederzeit nachgerüstet werden.

Floppy-Disc-Laufwerk, der Klassiker des Speichermediums. Für den zur Verfügung stehenden Speicherplatz von 1,4 MB ist er mit etwa. 50 Cent relativ teuer. Daher wird die FD derzeit von der wieder beschreibbaren CD-ROM und zunehmend von der DVD verdrängt. In neueren Apple-Rechnern (G4 und i-Mac) ist kein FD-Laufwerk mehr eingebaut.

Zip-Disc-Laufwerk, eine gute aber teure Alternative zu CD-ROM und FD. Die Zip-Diskette speichert zwischen 100 und 250 MB, je nach Ausführung und ist sehr robust. Die dazugehörigen Laufwerke gibt es in intern und externer Ausführung mit parallelen oder schnellen SCSI-Bus. Der Vorteil ist, dass sie direkt wie eine FD beschrieben werden kann. Nachteil ist der Preis mit ca. 8 Euro/Stück.

CD-ROM/DVD-Laufwerke, mittlerweile Standard. Mit 50 Cent ist die CD-R (ein mal beschreibbare CD) und CD-RW (wieder beschreibare CD) bei einem Speicherplatz von 700 MB extrem billig. Fast alle Rechner sind standardmäßig mit einem CD-Brenner ausgestattet. Diese können auch die gebrannten und gekauften CD-ROMs lesen. Neuere Rechner sind zumindest mit einem DVD-ROM-Lesegerät ausgestattet.
Die DVD (Digital versatile Disc) besitzt ein Speichervermögen von bis zu 5,2 GB und kann dadurch komplette Spielfilme speichern. In den Unterhaltungsmedien verdrängt sie derzeit die Videokassette.

Grafikkarte, sie dient der Darstellung des Bildes auf dem Monitor. Je größer der Monitor, desto besser muss die Grafikkarte sein. Falls die Karte zu schwach dimensioniert ist, kann sie nicht alle Farben (16,7 Millionen) auf einem Monitor darstellen. 32 000 Farben reichen in der Regel für die Darstellung von Internetseiten aus.
Die Grafikkarte besitzt einen eigenen RAM-Speicher. Ab 8 RAM kann nahezu alles in allen verfügbaren Farben angezeigt werden. Besser sind 16 oder 32 MB. Der V-RAM bezieht sich auf die Darstellung von bewegten Bildern. Da ist freilich eine gute Grafikkarte Voraussetzung. Falls auf dem Computer Videos von Camcordern (Video-Digitalisierungs-Karte) eingespielt oder Fernsehbilder (TV-Tuner-Karte) aus dem Kabelnetz empfangen werden sollen, muss die Grafikkarte Ein- und Ausgänge haben, an denen Kamera und Videorecorder oder das Antennenkabel angeschlossen werden können. Inzwischen gibt es auch externe Karten in einem kleinen Gehäuse, diese werden dann über die USB-Schnittstelle verbunden.

Soundkarte, sie ist Standart in jedem Computer. Meist besitzt sie aber nur 3,5-mm - Miniklinken-Buchsen. Professionelles Arbeiten ist nicht nur wegen der Anschlüsse (Line-in/out für die HiFi-Anlage und Mikrofon-in für externe Mikrofone) mit diesen Karten kaum möglich. Wichtig sind die "inneren Werte". Normale Soundkarten haben eine Bandbreite von 8 - 16 Bit, dieser Wert bezieht sich auf die einzelnen Schritte innerhalb eines Bereiches möglicher Lautstärkedynamik. Professionelle Karten haben 24 Bit, daher erheblich mehr Unterscheidungen in der Dynamik. Hinzu kommt die Samplingrate, d.h. das Maß, wie oft ein Ton pro Sekunde analysiert und digitalisiert wird. Auch hier gilt: ja höher desto besser. Eine CD hat eine Samplingfrequenz von 41 KHz, damit können Töne bis zu einer Höhe von 20,5 KHz digitalisiert und wieder gegeben werden. Wenn eine Soundkarte diese Werte bearbeiten kann, kommt sie in den professionellen Bereich. Teurere und gute Karten können auch Surround-Sound erzeugen und arbeiten mittlerweile mit Samplingfrequenzen von bis zu 96 KHz.

Modem, ist die Verbindung zwischen Telefonnetz und Computer. Standard ist eine Geschwindigkeit von 56 KBs (Kilobit pro Sekunde = 2 Schreibmaschinenseiten Text) bei Analogmodems. Falls ein ISDN-Anschluss vorhanden ist, ist die Übertragungsrate 64 - 128 KBs mit einem ISDN-Modem möglich. Modems werden als Einsteckkarten (PCI), externe Geräte (über USB oder den seriellen Anschluss) oder als PCMCIA-Karte (Personal Computer Memory Card International Association) für tragbare Laptops und Notebooks angeboten.

Scanner, gibt es für den mittlerweile für die USB-Schnittstelle. Achten sollte man auf die Farbtiefe (32 Bit) und ob der Scanner einen Durchlichtaufsatz besitzt oder einer nachgerüstet werden kann. Damit lassen sich dann auch Dias, Negative und Folien einscannen.

Drucker, inzwischen auch über USB anschließbar. Standard ist der Farbtintenstrahldrucker. Wobei man hier auf laufende Betriebskosten (Tinte) achten sollte. Es muss nicht immer die Tinte vom Originalhersteller sein. Tinte von Drittanbietern ist oft um die Hälfte billiger und genauso gut. Laserdrucker sind für in der Farbausführung noch teuer. Dafür sind die Schwarz-Weiß-Drucker sehr leise und schnell.

Eingabe- und Ausgabesysteme

Maus und Tastatur sind die klassischen Interfaces, mit denen der Mensch Kontakt mit dem Computer aufnimmt. Darüber hinaus gibt es so genannte Grafikpads, bis zu DIN-A3 große Platten, auf denen mit einem Stift gemalt und geschrieben werden kann. Diese sind vor allem bei Grafikern in Gebrauch.
Teilweise schon realisiert sind Sprachein- und ausgabegeräte, Brillen die eine dreidimensionale Sicht ermöglichen und Datenhandschuhe, bestückt mit Sensoren, die Fingerbewegungen als Mausbewegungen im Computer übersetzen. Vor allem die Spiele- und Unterhaltungsindustrie investiert in neue Entwicklungen.

Weitere Informationen finden sich hier:
Das Heimcomputermuseum
Eine sehr gut recherchierte Tour durch die Entwicklung des Computers mit sehr vielen Schaubildern und Auflistungen verschiedener Modelle.

Autor: Andreas Konitzer