PC-Übersicht - Die Grundlagen

Dieser Artikel erklärt die grundlegenden Bestandteile eines PCs. Er soll vor allem Einsteigern dienen und verzichtet deshalb auf allzu komplizierte Darstellungen, wobei er sich auf die wichtigsten und nötigsten Punkte beschränkt.

Die Hauptplatine (Mainboard/Motherboard):

Die Hauptplatine ist der zentrale Bestandteil eines Computers. An sie werden alle anderen Komponenten des PCs angeschlossen. Sie enthält die Steckplätze für den Hauptprozessor, den Arbeitsspeicher, Erweiterungskarten wie eine Grafikkarte oder eine Netzwerkkarte, bzw eine Sound- oder TV-Karte. Auf vielen Mainboards sind jedoch zum Beispiel Sound-und Netzwerkchip direkt im Chipsatz des Boards integriert, sodass keine zusätzlich Steckkarte verbaut werden muss. Auch Onboard-Grafiklösungen sind weit verbreitet. Der Chipsatz ist die zentrale Steuerungseinheit der Hauptplatine. In North- und Southbridge unterteilt kümmert er sich um die Kommunikation zwischen den einzelnen Komponenten. Außerdem befindet sich auf dem Mainboard der BIOS-Chip (mehr dazu im Punkt Bios). Des weiteren werden auch Festplatten und optische Laufwerke an ihr angeschlossen. Auch sind externe Anschlüsse vorhanden. Bekannt sind vor allem USB und Firewire (etwas für Mäuse, Tastaturen, externe Festplatten, Drucker, etc.) der Druckeranschluss (für ältere Geräte).

Schema der Hauptplatine:

1) Prozessor-Sockel: hier findet die CPU Platz auf der Platine, sie wird meist durch einen Bügel fest verankert.

2) Northbridge: Bestandteil des Chipsatzes der Hauptplatine, synchronisiert Datenverkehr und organisiert Datensteuerung.

3) RAM-Steckplätze: beherbergen den Arbeitsspeicher.

4) Southbridge: Bestandteil des Chipsatzes, Datensteuerung von peripheren Geräten und Schnittstellen.

5) BIOS-Batterie: Sorgt für die nötige Stromzufuhr um BIOS-Einstellungen zu speichern.

6) SATA-Ports: Anschluss von SATA-Festplatten oder Laufwerken.

7) IDE(ATA)-Schnittstelle: Anschluss von ATA-Geräten.

8) PCI-Express Steckplätze: nimmt eine Grafikkarte auf.

9) PCI-Schnittstellen: nehmen sonstige Erweiterungskarten auf.

10) Stromanschlüsse: werden mit Kabeln des Netzteils verbunden.

11) Peripherie-Anschlüsse: USB, Firefire, Audio-Ausgang, Netzwerk-Anschluss, etc.

Das BIOS (Basic Input Output System):

Das BIOS stellt bei x86-PCs die Basissoftware dar, die ein PC direkt nach dem Einschalten lädt und auch ausführt. Das BIOS ist in einem Speicher abgelegt, der direkt auf der Hauptplatine verlötet ist. Nach dem Start lädt sich das BIOS erst einmal selbst, überprüft die Komponenten auf der Hauptplatine und bereitet danach das Laden des eigentlichen Betriebssystems vor. Auch lassen sich durch das BIOS viele Einstellungen der Hauptplatine ändern. Das BIOS bleibt während der kompletten Laufzeit des Rechners weiterhin aktiv und ermöglicht dem Hauptbetriebssystem den Zugriff auf die PC-Komponenten.

Der Hauptprozessor (CPU):

Der Hauptprozessor (auch CPU, aus dem Englischen: „Central Processing Unit“), der oft auch nur als Prozessor bezeichnet wird, ist die zentrale Recheneinheit eines Computers. Der Prozessor ist für sämtliche Aufgaben notwendig und steuert alle Prozeduren. Es gibt dutzende verschiedene Modelle, die sich in Takt, Architektur, Cache und Hersteller unterscheiden.

Der Takt ist ein wichtiges Kriterium für die Geschwindigkeit einer CPU. Hoher Takt ist jedoch nicht gleich hohe Leistung, denn auch die Architektur spielt eine sehr große Rolle, so beeinflusst sie etwa wie viele Operationen der Prozessor innerhalb eines Takts ausführen kann. Außerdem werden auf einer CPU ein schneller Zwischenspeicher verbaut (der so genannte „Cache“), in dem häufig Verwendete Daten für eine schnellere Ausführung bereit gehalten werden. Nachdem sich mit den Jahren die Takt-Spirale immer weiter nach oben gedreht hat, erreichte man allmählich die Obergrenzen der Taktfrequenzen. Durch extrem hohe Hitzeentwicklung war es nicht mehr möglich durch Takt-Steigerungen höhere Geschwindigkeiten zu erzielen. Um dieses Problem zu umgehen wurden neue Architekturen entwickelt und der Trend zu Many-Core Prozessoren (Prozessoren mit mehr als einem Rechenkern) begann. Heute sind Dual-Core CPUs (2 Kerne) und Quad-Core CPUs (4 Kerne) bereits weit verbreitet. Der Vorteil: Ist ein Programm auf die Nutzung von mehreren Kernen angepasst, kann eine erhebliche Leistungssteigerung daraus resultieren. Der Nachteil: Fehlt eine solche Anpassung, verhält sich das Programm wie auf einem Single-Core (Ein Kern) Prozessor. Prozessoren produzieren im Betrieb Abwärme, die gekühlt werden muss. Die verbreitetste Variante ist die Luftkühlung mit einem Lüfter oder zu mindestens einem passiven (kein Lüfter) Kühlkörper. Eine bessere, aber auch teurere und komplizierte Variante ist die Verwendung einer Wasserkühlung.

Der Arbeitsspeicher (RAM):

Der Arbeitsspeicher (auch Speicher, Hauptspeicher oder RAM, aus dem Englischen: Random Access Memory“) ist der Speicher in einem Computer, in dem wichtige, im Betrieb notwendige Daten für den schnellen Zugriff abgelegt werden. Das geschieht zum Beispiel bei einem Programmstart. Sollte das Programm später noch einmal gestartet werden, so kann der Prozessor wieder auf die Daten aus dem RAM zurückgreifen und den Start beschleunigen. Unzureichende Menge an RAM führt also zu einem langsameren Betriebsablauf. Der Speicher ist jedoch flüchtig, das heißt sobald er keinen Strom mehr erhält (zum Beispiel beim Ausschalten des Computers), verliert er alle Daten die auf ihm abgelegt wurden.

Die Festplatte (HDD):

Die Festplatte (auch HDD, aus dem Englischen: „Hard Disk Drive") ist ein Speichermedium, das mit Hilfe von Magnetismus arbeitet. Dabei werden die Daten durch einen Schreib-/Lesekopf auf sich rotierende Scheiben geschrieben. Alle Arten von Daten können so gespeichert werden. Auch besitzt die Festplatte einen Pufferspeicher für die Ablage von oft verwendeten Daten. Auch sind Festplatten erhältlich, die auf Flash-Speicher basieren (ähnlicher Aufbau wie ein USB-Stick oder eine Speicherkarte). Man spricht hierbei nicht mehr von HDD sondern von SSD („Solid State Disk“). Die Kapazitäten sind momentan noch sehr begrenzt und auch die verhältnismäßig hohen Preise machen sie noch unattraktiv für die meisten Nutzer. Ihre Vorteile sind jedoch die Stoßunempfindlichkeit und die schnellen Zugriffszeiten, da es keine beweglichen Teile gibt. Ein Ausführlicher Artikel zum Thema „Festplattentechnik“ ist ebenfalls auf PC-Vision erhältlich: Festplattentechnik

Die Grafikkarte:

Die Grafikkarte ist in einem PC für die Bildschirmanzeige zuständig. Grafikkarten werden entweder per PC-Erweiterungskarte (zum Beispiel AGP oder PCI-Express) in den PC eingebaut oder sie sind im Chipsatz der Hauptplatine enthalten (siehe oben[Anker: Hauptplatine]). Die wichtigsten Komponenten auf einer Grafikkarte sind die GPU (der Prozessor der Karte) und der Video RAM (der Arbeitsspeicher der Grafikkarte, der Grafikdaten von der Festplatte lädt und der GPU bereit stellt). Nach außen ragen die Anschlüsse für einen Monitor, den man dann per VGA (noch analog), DVI (digital) oder HDMI (digital + Unterstützung von hochauflösendem Bildmaterial) anschließen kann.

Optisches Laufwerk:

Als optisches Laufwerk bezeichnet man im Allgemeinen folgende Laufwerke:

• CD-ROM-Laufwerk: liest CDs
• CD-Brenner: liest CDs und kann diese auch beschreiben
• DVD-Laufwerk: liest CDs und DVDs
• DVD-Brenner: liest und beschreibt CDs und DVDs
• Kombo-Laufwerk: liest und beschreibt CDS, kann jedoch DVDs nur lesen

Allen gemeinsam ist, das die Medien durch ein optisches Verfahren (hier ein Laser) beschrieben und ausgelesen werden.

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