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HARDWARE WORKSHOP MATERIAL

Genereller Links zur Unterst端tzung http://www.hardwaregrundlagen.de/ www.alternate.de http://www.kmelektronik.de/ www.wikipedia.de


WORKSHOP: HARDWARE

ÜBERSICHT KOMPONENTEN DES PC`S

Der Computer

Peripheriegeräte

Die Zentraleinheit

Externe und interne

  

Mainboard Arbeitsspeicher Prozessor

Eingabegeräte

Ausgabegeräte

Speichergeräte

z.B.:

z.B.:

z.B.:

Tastatur

Monitor

Festplatte

Maus

Drucker

USB Stick

Touchpad

Boxen

Diskettenlaufwerk

Scanner

Modem

CD-DVD Laufwerke

Microfon

Headset

Joystick

Grafikkarte Soundkarte Plotter

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WORKSHOP: HARDWARE

Die Zentraleinheit

Als Zentraleinheit (ZE) bezeichnet man in der Informatik den Teil eines Computersystems, der die anderen Teile kontrolliert und steuert. Insbesondere wird die Bezeichnung Zentraleinheit zur Abgrenzung von Peripheriegeräten benutzt.

Das Mainboard Die Hauptplatine (engl. mainboard, auch motherboard) ist die zentrale Platine eines Computers. Auf ihr sind die einzelnen Bauteile wie Hauptprozessor (CPU), Speicher, der BIOS-Chip mit der integrierten Firmware, Schnittstellen-Bausteine und Steckplätze für Erweiterungskarten montiert. Die Hauptplatine enthält Steckplätze für den Prozessor, Speicherbausteine und Erweiterungskarten wie Grafik-, Sound- und Netzwerkkarten sowie Bausteine, die die Komponenten miteinander verbinden, in aktuellen Boards aufgeteilt in eine Northbridge und eine Southbridge. Es ist jedoch auch möglich, dass diese Komponenten direkt auf dem Mainboard integriert („onboard“) sind. Dies ist bei Sound- und Netzwerkkarten inzwischen häufig der Fall, bei Grafikkarten seltener und bei CPU und RAM fast nur in Raum sparend gebauten Systemen oder Notebooks. Zusätzlich findet man heute, anders als früher, die meisten Schnittstellen nicht auf Erweiterungskarten, sondern direkt auf der Hauptplatine – IDE oder SATA zum Anschluss von Festplatten, CD-ROMs, DVD-ROMs und CD- bzw. DVD-Brenner, sowie USB oder FireWire zum Anschluss externer Komponenten wie Laufwerke, Drucker und Modem, Tastatur- und Mausanschluss.

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WORKSHOP: HARDWARE Die Steckplätze Um zusätzliche Funktionen nutzen zu können, gibt es folgende Steckplätze auf der Hauptplatine.

PCI Peripheral Component Interconnect, meist PCI abgekürzt, ist ein Bus-Standard zur Verbindung von Peripheriegeräten mit dem Chipsatz eines Prozessors. Verwendung findet der Anschluss für ältere Grafikkarten, TV-, Netzwerk-, USB-, Soundkarten usw. Der PCI Anschluss unterstützt einen Datentransfer von bis zu 33mhz.

AGP AGP ist die schnellere Schnittstelle, welche eine Datenanbindung von 66mhz unterstützt, neuere auch bis 100mhz. Ebenso gibt es hier eine stärkere Stromanbindung bis ca. 1,5 Volt, wodurch stärke Peripheriegeräte benutzt werden können, z.B. Grafikkarten usw.

PCI-Express („Peripheral Component Interconnect Express“, abgekürzt: PCIe oder PCI-E) ist ein Erweiterungsstandard zur Verbindung von Peripheriegeräten mit dem Chipsatz eines Hauptprozessors. PCIe ist der Nachfolger von PCI und AGP und bietet im Vergleich zu seinen Vorgängern eine höhere Datenübertragungsrate. PCIe arbeitet mit einer Taktrate von 1,25 GHz.

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WORKSHOP: HARDWARE Northbridge Die Northbridge, bei Intel teils Memory Controller Hub (MCH) genannt, ist ein Begriff aus der Computertechnik und bezeichnet einen bestimmten Chip auf der Hauptplatine Die Northbridge befindet sich im Gegensatz zur Southbridge dicht an der CPU, um Daten schnell transferieren zu können und ist ein wichtiger Bestandteil der Hauptplatine (auch als Mother- oder Mainboard bezeichnet). Die beiden Chips (North- und Southbridge) werden auch als Chipsatz bezeichnet. Die entstehende Wärme wird meistens durch einen Kühlkörper abgeführt Der Chip der Northbridge synchronisiert den Datentransfer und die Datensteuerung zwischen CPU (Prozessor), Arbeitsspeicher und AGP- oder PCI-Express-Grafikkarte.

Southbridge Die Southbridge ist eine Hardwarekomponente einer modernen PCHauptplatine (auch Motherboard oder Mainboard genannt). Sie befindet sich nahe an den PCI-Steckplätzen, um auf möglichst kurzem Weg eine elektrische Verbindung herzustellen. Die Southbridge ist neben der Northbridge ein wichtiger Bestandteil des Mainboards. Die beiden Chips werden auch als Chipsatz bezeichnet. Über den Chip der Southbridge erfolgt der Datentransfer und die Datensteuerung zwischen peripheren Geräten (PCI-Bus, ISABus, ATA, etc.) und weiteren Schnittstellen. CPU Sockel Ein Sockel für Computerprozessoren ist eine Vorrichtung, um einen Prozessor austauschbar auf einer Hauptplatine zu montieren.

Sockel AM2 (AMD)

Sockel 775 (Intel) 5


WORKSHOP: HARDWARE Prozessor (CPU) Der Hauptprozessor (central processing unit ) im allgemeinen Sprachgebrauch oft auch nur als Prozessor bezeichnet, ist die zentrale Verarbeitungseinheit eines Computers, die in der Lage ist, ein Programm auszuführen. Die Prozessorstärke charakterisiert sich durch MHz oder GHz, z.B. 2,4 GHz AMD Athlon XP. Hertz steht für eine Frequenz, für Schwingungen.

Eine CPU besteht prinzipiell aus den Funktionsgruppen Register, Recheneinheit, Befehlsdecoder und Adresseinheit. Die Adresseinheit ist dafür zuständig, Daten und Befehle aus dem Speicher zu lesen oder in diesen zu schreiben. Befehle werden vom Befehlsdecoder verarbeitet, der die anderen Einheiten entsprechend steuert. In den Registern werden Daten für die unmittelbare Verarbeitung gespeichert, gegenüber dem Speicher ist der Zugriff auf Daten in den internen Registern meist erheblich schneller.

CPU AMD ATHLON XP

UNTERSEITE CPU UND EINBAU

Hilfreiche Links zum Prozessoreinbau. http://www.tippscout.de/amd-prozessor-cpu-einbauen_tipp_2886.html http://www.pcvision.ch/download/faq/cpu_775_Einbau.pdf

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WORKSHOP: HARDWARE Lüfter Da der Prozessor sehr warm wird, ist ein guter Lüfter wichtig. Wird die CPU zu warm, wird sie zerstört. Beim Prozessorkauf ist darauf zu achten, welchen Prozessorsockel und welche CPU Sie besitzen. Der Prozessoreinbau kann sehr leicht, aber auch schwierig sein. Es gibt aktive (Ventilator) und passive (Wärmeleitflächen) Kühlkörper.

Link zum Einbau eines CPU Lüfters: http://computer-aufbau.de/billig-pc-zusammenbauen-01/04-kuehler-einbauen.htm Link zum Einbau eines Gehäuse Lüfters http://www.pc-erfahrung.de/casemodding0/gehaeuseluefter.html

Arbeitsspeicher (RAM) Der Hauptspeicher oder besser Arbeitsspeicher des PC gibt auch Auskunft über die Leistungsfähigkeit Ihres Rechners. Er wird als RAM bezeichnet (Random Access Memory) Der RAM ist der Arbeitsspeicher (Hauptspeicher) eines Rechners; er wird auch als Schreib-/ Lesespeicher bezeichnet. Da die Zugriffszeit für alle Speicherzellen sowohl beim Lesen wie auch beim Schreiben in etwa gleich lang ist, bezeichnet man RAMs als Speicher mit wahlfreiem Zugriff (daher "random access"). Der RAM ist (im Gegensatz zur Festplatte) in der Regel ein nicht-permanenter Speicher, das heißt, die Daten werden im RAM nur so lange gespeichert, bis die Stromzufuhr unterbrochen wird. Die Größe eines RAM wird wie auf einem Datenträger in MB oder GB angegeben. Umso mehr, umso besser. 7


WORKSHOP: HARDWARE Beim Nachrüsten oder Erweitern eines Arbeitsspeichers müssen Sie darauf achten, welchen RAM Ihr Mainboard unterstützt. Hier gibt es verschiedene Arten. SD RAM Ist älterer Arbeitsspeicher und hat 168 Pins DDR RAM DDR-SDRAM-Speichermodule besitzen 184 Kontakte/Pins.

DDR2 RAM DDR2-SDRAM Speichermodule besitzen 240 Kontakte/Pins.

DDR3 RAM besitzen ebenfalls 240 Kontakte/Pins.

DDR3-SDRAM DIMM: ebenfalls 240, DDR-SDRAM DIMM: 184, SDRAM DIMM: 168 Kontakte). DDR2Module sind nicht kompatibel mit DDR-Modulen und benötigen unterschiedliche Slots.

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WORKSHOP: HARDWARE Der Einbau eines RAM ist vergleichsweise einfach. Hier ein Link zum Einbau. http://www.modernboard.de/thread/25384/Howto-RAM-Arbeitsspeicher-einbauen.html

Wichtige Begriffe RAM DDR: Double Date Rate SD-Ram ist Arbeitsspeicher, der doppelt so viele Daten überträgt wie SD-Ram CAS Latency: Bezeichnet die Zeitspanne zwischen der Anfrage des Speicher-Controllers und der Datenlieferung Timing: Das Schaltzeitverhalten des Speichers wird von vielen Parametern bestimmt. ZU den wichtigsten gehört CAS.

Schnittstellen für Peripheriegeräte

Serielle Schnittstellen werden z.B. für Bildschirme verwendet. Früher wurden hierüber Drucker, Scanner, Modem usw. angeschlossen.

PS/2 Ist der Anschluss für die Mouse und die Tastatur, wird aber immer weiter von USB verdrängt.

USB Diese Schnittstelle verbindet einen Computer mit externen Geräten. Bekannt ist hier USB 1, USB 2 und USB 3. USB eignet sich für viele Geräte wie Massenspeicher (etwa Festplatte, Diskette, DVD-Laufwerk), Drucker, Scanner, Webcams, Maus, Tastatur, aber auch Dongles und sogar Grafikkarten und Monitore. Einige Geräte, zum Beispiel USB-Speichersticks, sind überhaupt erst mit USB entstanden. USB kann für Geräte mit geringem Stromverbrauch wie Mäuse, Telefone, Tastaturen, aber auch einige CIS-Scanner oder manche 2,5″-Festplatten die Stromversorgung übernehmen. 9


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FireWire Eingesetzt wird FireWire heute vor allem zur Übertragung von digitalen Bildern (z. B. Industriekamera, FireWire-Kamera) oder Videos (z. B. DV-Camcorder) in einen PC, aber auch zum Anschluss externer Massenspeicher wie DVD-Brenner, Festplatten etc. FireWire hat eine höhere Übertragungsrate gegenüber USB 2.0

Serial ATA SATA ist ein hauptsächlich für den Datenaustausch zwischen Prozessor und Festplatte entwickelter Datenbus.

SATA Anschlüsse auf dem Mainboard

SATA Anschlusskabel an einer Festplatte

IDE IDE bedeutet Integrated Device Elektronics, Intelligent Drive Elektronics oder auch Integrated Drive Electronics. Es handelt sich dabei um eine Festplattenschnittstelle, bei der die Steuerungselektronik bzw. der Controller in das Festplattengehäuse integriert ist. Die ISA-Steckkarte, die als AT-Bus- oder IDE-Controller bezeichnet wird und später fest auf dem Motherboard integriert wurde, ist eher ein sogenannter Host-Adapter, der nur die notwendigen Systembussignale mit Pufferung zur Festplattenelektronik weiterleitet. Das 40adrige IDE-Flachbandkabel stellt praktisch die Verlängerung des Systembusses dar. Auf dem Foto ist ein IDE-Flachbandkabel zu sehen. Es hat drei Steckerleisten. Die eine ist für den Hostanschluß auf dem IDE-Controller. Die anderen beiden Steckerleisten sind für das Master- und Slave-Endgerät.

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Peripheriegeräte Das Peripheriegerät ist eine Komponente oder ein Gerät, das sich außerhalb der Zentraleinheit eines Computers befindet (kurz: Zubehör). Vereinfacht kann zwischen im Computer verbauten (internen) und mit diesem durch ein Kabel (oder auch durch Infrarot- oder Funktechnik) verbundenen (externen) Peripheriegeräten unterschieden werden. Peripheriegeräte dienen der Ein- und Ausgabe von Daten oder Befehlen in die Zentraleinheit. Sie erbringen eine „Dienstleistung“ für den Benutzer, diese kann entweder sichtbar (z. B. PapierAusdruck) oder unsichtbar (z. B. PostScript-Umwandlung im Drucker) sein.

Computerkomponenten (Interne Peripherie) • • • • • • •

Festplatte CD-ROM-Laufwerk Diskettenlaufwerk Grafikkarte Netzwerkkarte Soundkarte TV-Karte

Externe Peripheriegeräte • Beamer • Drucker • Externe Festplatte • Gamepad • Grafiktablett • Headset • Joystick • Lautsprecher • Lenkrad • Maus • Mikrofon

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Modem Monitor Plotter Scanner Speicherkartenlesegerät Tastatur Trackball USB-Hub USB-Stick Webcam


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Speichermedien Festplatte: Eine Festplatte (auch HDD) ist ein Laufwerk, das Daten magnetisch auf mehreren, im Gehäuse untergebrachten, Scheiben speichert und auf diese wahlfreien (=beliebigen) Zugriff bietet. Die Scheiben sind genau übereinander gelagert und drehen sich immer gleichzeitig. Ein Schreib-/Lesekopf wird zur jeweilig benötigten Stelle bewegt, damit Daten gelesen und gespeichert werden können (durch magnetisieren der Oberfläche). Die Daten bleiben dort sehr lange gespeichert, auch nach dem Ausschalten. Die maximale Kapazität heutiger Festplatten steigt stetig, heute kann eine IDE-Festplatte bis zu 500 GB an Daten speichern. Festplatten werden mit dem Computer über Interfaces verbunden, bei Festplatten PATA oder SATA (beide günstiger, für Anwender geeignet) oder SCSI (teuer, schnell, für Server geeignet).

IDE, SATA und Stromanschluss

Jumper setzen

Links: http://www.edv-zentrum.de/Computer-TV/2__Festplatte/2__festplatte.html http://www.hh.schule.de/ak/nt/festplatte.htm 12


WORKSHOP: HARDWARE USB-Massenspeicher: USB-Massenspeicher (engl. usb mass storage device) sind Geräte, die über den Universal Serial Bus (USB) kommunizieren und einen eingebauten Datenspeicher besitzen. Häufige Verwendung finden sie in Form von USB-SpeicherSticks, welche meist verkürzt USB-Sticks genannt werden. Sie haben durch ihre höhere Speicherkapazität und Zugriffsgeschwindigkeit sowie die einfachere Handhabung andere Massenspeicher mit ähnlichem Anwendungsprofil wie die Diskette, die CD-RW verdrängt. Speichersystem ist meist ein Flash-Speicher. Zu den USB-Massenspeichern gehören aber nicht nur die USB-Sticks. Alle anderen Massenspeicher, die über USB an einen Computer angeschlossen werden, gehören ebenfalls dazu, wie etwa externe Festplatten oder Digitalkameras. Optischer Speicher: Unter optischen Speichern (auch oft optische Platten) versteht man auswechselbare Massenspeicher, die durch optische Abtastung (meist mittels Laser) gelesen und/oder beschrieben werden können. Die bekanntesten optischen Speichermedien heutzutage sind die CD/CD-ROM und deren Weiterentwicklung, die DVD. Es gibt viele verschiedene Formate optischer Platten:

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Blu-ray Disc (BD) Compact Disc (CD) Digital Multilayer Disk (en) Digital Versatile Disc (DVD) Enhanced Versatile Disc (EVD) Finalized Versatile Disc (FVD) Fluorescent Multilayer Disc (en)

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GD-ROM High Density DVD (HD DVD) Holographic Versatile Disc (HVD) Laserdisc (LD) Magneto Optical Disk (MOD) MiniDisc (MD) Phasewriter Dual (PD)

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Professional Disc for Data (PDD) Protein-coated Disc (PCD) TeraDisc Ultra Density Optical (UDO) Universal Media Disc (UMD) Versatile Multilayer Disc (VM


WORKSHOP: HARDWARE Ausgabegeräte Grafikkarte Die Schnittstelle zur visuellen Ausgabe von Daten ist die Grafikkarte. An ihr wird der Bildschirm angeschlossen, der dann die Darstellung der Benutzerschnittstelle zum Betriebssystem oder Anwendungsprogramm übernimmt. Seit dem die ersten Computer entwickelt wurden, haben sich die Grafikkarten zu einer Komponente entwickelt, die maßgeblich die Systemleistung und Eigenschaften eines Computers bestimmt. Neben der Grafikkarte als Erweiterungskarte gibt es auch Onboard-Varianten. Entweder als separater Chip auf dem Motherboard oder in den Chipsatz integriert. Beide Varianten haben den Nachteil, das sie nicht besonders Leistungsfähig sind und einen Teil des Arbeitsspeichers als eigenen Grafikspeicher benötigen. Onboard-Grafik oder Grafikkarte ist nach der Anwendung auszuwählen. Bildbearbeitung, Videoschnitt und (Action-)Spiele erfordern zwangsläufig eine leistungsfähige Grafikkarte für den AGP oder PCIe-Steckplatz. Einfache Büro- und Internet-Anwendungen kommen auch mit einer günstigen Grafikkarte oder Onboard-Lösung aus

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WORKSHOP: HARDWARE Soundkarte: Eine Soundkarte (auch Audiokarte, engl. Sound Card), im eigenen Gehäuse auch Audio-Interface, ist Teil der Hardware eines Computersystems und verarbeitet analoge und digitale Audiosignale. Der Anschluss erfolgt intern über den PCI- bzw. PCI-Express-Bus oder extern über die USB-Schnittstelle, Zu den Aufgaben einer Soundkarte gehört die Aufzeichnung, die Synthese, eine Mischung und Bearbeitung und die Wiedergabe von Tonsignalen.

Interne PCI Soundkarte

Externe USB Soundkarte

Modem: Ein Modem (aus Modulator und Demodulator gebildetes Akronym, daher auch der Modem) dient dazu, digitale Daten in für eine analoge Leitung geeignete Signale umzuwandeln und auf der anderen Seite wieder in digitale Daten zurück zu wandeln. Die dafür verwendete Modulation ist auf die analoge Leitung abgestimmt. Mit einem Modem werden digitale Daten durch Modulation eines analogen Signals über analoge Kommunikationsnetze (Telefonnetz, Kabel-TV), Standleitungen und per Funk übertragen. Am anderen Endpunkt der Kommunikation werden die digitalen Daten durch Demodulation aus dem analogen Signal wieder zurückgewonnen.

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WORKSHOP: HARDWARE LCD's Ein Flüssigkristallbildschirm oder eine Flüssigkristallanzeige (englisch liquid crystal display, LCD), ist ein Bildschirm oder eine Anzeige (englisch display), dessen Funktion darauf beruht, dass Flüssigkristalle die Polarisationsrichtung von Licht beeinflussen, wenn ein bestimmtes Maß an elektrischer Spannung angelegt wird. Waren vor einigen Jahren die LCD's noch Standard, sind sie heute nahezu vollkommen von den TFT Displays verdräng worden. LCD's werden häufig noch bei baulich kleinen Lösungen eingesetzt. In den Notebooks und PDAs werden sie nicht mehr verbaut, die Schwäche mit der Farbdarstellung sowie die mangelnden Refresh Raten trugen ein weiteres dazu bei. Bei einigen PDAs, Handys und vielen anderen Anwendungen sind LCD's weiterhin erfolgreich im Einsatz.

TFT Displays Ein TFT Display (Thin Film Transistor) besteht aus Millionen einzelner Transistoren wobei jeder einzelne Transistor genau ein einziges Pixel ansteuert. Durch die modernen Techniken und die Herstellungsverfahren sind diese neuen TFT Displays so leistungsfähig, dass es schwer fällt einen Unterschied zu "normalen" Röhren Monitoren zu entdecken. Waren in früheren Zeiten die Produktionsraten noch sehr gering, so hat sich dies heute gewandelt. TFT Displays sind heute in Notebooks und Flachbildschirmen Standard.  Flüssigkristallanzeige auch als LCD bekannt  Dünnfilmtransistoren auch als TFT bekannt (Thin Film Transistor)

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WORKSHOP: HARDWARE Eingabegeräte Optische Maus: Eine optische Maus ist ein Zeigegerät, das Bewegung optisch erfasst, im Gegensatz zur mechanischen Erfassung per Rollkugel. Die Funktionsweise basiert auf moderner Bildverarbeitung. Es ist ein Maussensor-Chip eingebaut, der im wesentlichen nichts anderes ist als eine kleine Kamera mit einer Recheneinheit. Dieser Sensor nimmt ständig Bilder auf. Die Mausunterlage wird von einer Leuchtdiode (LED) oder einer Laserdiode (bei der Lasermaus) beleuchtet. Das von der Unterlage reflektierte Licht wird mit einer Linse gebündelt und gelangt in die Minikamera des Maussensor-Chips. Die Bildinformation kommt als Graustufenbild in den DSP (Digitaler Signal-Prozessor) des Maussensor-Chips und wird dort zunächst in Geschwindigkeiten umgerechnet. Dann werden aus den Geschwindigkeiten schließlich die Bewegungsdaten.

Touchpad: Der Begriff Touchpad bzw. Tastfeld bezeichnet eine berührungsempfindliche Fläche, die beispielsweise als Maus- und Tastenersatz in Notebooks meistens unterhalb der Tastatur angebracht sein kann. Moderne Touchpads ermitteln anhand der elektrischen Kapazität die Position des Fingers auf der Oberfläche des Pads und bestimmen somit zum Beispiel den Ort des Cursors auf dem Bildschirm. Dies kann durch verschiedene Bauweisen geschehen. Üblicherweise besteht die Oberfläche aus einer Anordnung von vertikalen und horizontalen Elektroden, die ein Gitter bilden. Dieses Gitter ist mit einer isolierenden Schutzschicht überzogen, die dafür sorgt, dass man die Elektroden nicht berührt und der Finger gut über die Oberfläche gleitet. Unterhalb dieses Gitters befindet sich ein Schaltkreis, der ständig die Kapazität zwischen den Elektroden misst. Kommt man nun mit dem Finger, der ebenfalls eine Art Elektrode ist, in die Nähe dieser Anordnung, wird die Kapazität zwischen den Elektroden verändert. Dadurch können Position und Stärke des Drucks unabhängig ermittelt werden. Nach Auswertung wird die Position beispielsweise als Cursorposition an den Computer weitergeleitet.

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