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Der Netzteil dient der Spannungsversorgung des Computers. Normalerweise ist das Netzteil im Gehäuse untergebracht während es bei Notebooks oft in einem eigenen Gehäuse untergebracht ist.
Akkus sind bei Laptops grundsätzlich immer enthalten. Sie dienen dazu, dass man den Computer verwenden kann, ohne dass man eine Steckdose zur Verfügung hat.
Es gibt verschiedene Arten von Akkus:
Er ist 1000 mal nachladbar, billig und liefert sehr hohe Stromstärken.
Er ist ebenfalls 1000 mal nachladbar und hat eine höhere Energiedichte(75Wh/kg) als der Nickel-Cadmium Akku.
Die CPU
(Central Processing Unit) kann aus einem einzelnen Chip oder einer Reihe
von Chips bestehen, die arithmetische und logische Berechnungen sowie die
zeitliche Abstimmung und Kontrolle der anderen Elemente des Systems übernehmen.
Miniaturisierungs- und Integrationstechniken führten zur Entwicklung des
CPU-Chips. Diesen bezeichnet man auch als Mikroprozessor, der außerdem weitere
Schaltungen sowie eigene Speichereinheiten enthält. Mikroprozessoren
ermöglichten den Bau kleinerer Computer. Außerdem verringert ihr Einsatz den
Bedarf an zusätzlichen Schaltungen. Die meisten der heutzutage hergestellten
Computer arbeiten mit Mikroprozessoren.
Die meisten CPU-Chips und Mikroprozessoren setzen sich aus vier funktionalen Teilen zusammen: (1) einer arithmetisch-logischen Einheit, (2) Registern, (3) einer Steuerungseinheit und (4) einem internen Bus. Die arithmetisch-logische Einheit verhilft dem Chip zu seinen Rechenfähigkeiten und gestattet arithmetische und logische Operationen. Die Register sind kurzzeitige Speicherbereiche, die Daten sowie Anweisungen vorhalten und die Orte im Speicher sowie Ergebnisse dieser Operationen aufnehmen. Die Steuerungseinheit besitzt drei prinzipielle Aufgaben. Sie übernimmt die zeitliche Abstimmung und Regulierung des gesamten Computersystems, ihr Anweisungsdekodierer liest die Datenmuster der Register und setzt diese Muster in Aktionen wie beispielsweise Addieren oder Vergleichen um.
Neben der Speicherkapazität eines Mikroprozessors ist die so genannte Taktfrequenz eine ebenfalls wichtige spezifische Größe. Diese Frequenz entspricht praktisch der Anzahl der Impulse, die der Prozessor pro Zeiteinheit verarbeiten kann. Je höher dieser Wert ist, desto leistungsfähiger ist der Mikroprozessor. Derzeit gibt es schon Prozessoren im Gigahertz (1 Milliarde Hertz) Bereich. Diese Prozessoren werden aber schon extrem heiß.
Die Geschwindigkeit wird in MIPS (million instructions per second) oder FLOPS (floating point operations per second) angegeben.
Der Prozessorbus ist die Kommunikationsleitung zwischen der CPU und den direkt daran angeschlossenen Chips. Diese Chips werden in modernen Systemen meist mit "Chipsatz" bezeichnet. In diesem Bus werden Daten zwischen der CPU und dem Hauptsystembus oder zwischen der CPU und einem externen Cache-Speicher übertragen.
Der IDE-Controller ist der Standardcontroller für Festplatten, CD-Rom-Laufwerke, u.s.w. Ein Controller sorgt für die Kommunikation zwischen Speicher-Geräten und dem Mainboard. Zwei IDE-Controller sind auf jedem üblichen Mainboard zu finden. Wenn man SCASI-Geräte benutzen will, so muss man sich eine SCSI-Controllerkarte zulegen, die eine ähnliche Funktion hat wie der IDE-Controller auf dem Mainboard. IDE-Kabel werden zur Verbindung zwischen Gerät und Controller benutzt, sie haben 40 Pole. An einen Controller können zwei Geräte angeschlossen werden. Damit der Controller erkennen kann, welches Gerät an welcher Position ist, wird am Gerät selbst mit Hilfe eines Jumpers (ein kleines Plastikteil, das zwei Kontakte miteinander verbindet) festgelegt, welches als erstes (Master) und welches nachrangig (Slave) angesteuert wird. Der erste Controller wird als 'Primary', der zweite als 'Secondary' bezeichnet. Will man also das erste Gerät am ersten Controller benennen, so ist das der 'Primary-Master'.
Der Floppycontroller wird für die Verbindung von Diskettenlaufwerken mit dem Computer eingesetzt. Er hat 34 Pinne und kann mit maximal zwei Laufwerken verbunden werden. Im Gegensatz zu einen IDE-Geräten, ist es festgelegt, wie die Laufwerke angeschlossen werden können.
Das PCI-Slot dient zum einstecken von Erweiterungskarten. Ein Mainboard hat meistens drei bis sechs PCI-Slots. Es können dort Soundkarten, ältere Grafikkarten oder Netzwerkkarten eingesteckt werden. PCI-Slots sind 8,3 cm lang und 0,8 cm breit.
Das ISA-Slot dient, ähnlich wie das PCI-Slot, zum einstecken von Erweiterungskarten. Ein Mainboard hat meistens zwei oder drei davon. Heute sind ISA-Slots allerdings nicht mehr so gängig, weil sie von der Entwicklung der PCI-Slots überholt wurden. Man kann dort ältere Soundkarten oder Scannerkarten einstecken. ISA-Slots sind 13,2 cm lang und 0,8 cm breit.
Das AGP-Slot ist extra für Grafikkarten entwickelt worden. Keine anderen Erweiterungskarten haben einen Anschluss für AGP-Ports. Der AGP-Slot ist sehr schnell und daher für Monitore mit hoher Auflösung und guter Bildqualität sehr gut geeignet. Das AGP-Slot ist 7,3 cm lang und 0,8 cm breit.
Der Parallel-Port ist eine viel genutzte Schnittstelle. Er wird zu einem großen Teil von Druckern und Flachbettscannern genutzt. Er hat 25 Pole und es sendet Daten, immer Bytewiese. Das bedeutet also, dass er 8 Bit parallel zueinander senden kann. Dies ist effizienter als die serielle Art der Sendung. Als Anschluss im Betriebssystem wird der Parallel-Port als LPT bezeichnet.
Der serielle Port wurde früher für Mäuse benutzt, was heutzutage meist nicht mehr der Fall ist. Heute benutzt man ihn für externe Modems, digitale Kameras oder PC-Direktverbindungen, die wie ein Netzwerk mit zwei Computern funktionieren. Der serielle Port wird vom Betriebssystem mit Com bezeichnet. Da man allerdings oft zwei davon hat, werden die Ports einfach durchnummeriert: Com1, Com2, u.s.w.. Anders als der Parallel-Port sendet der serielle Port die Daten eines Bytes hintereinander, d.h. er braucht die achtfache Zeit.
Das USB-Prot gibt es noch nicht so lange. Es gibt von fast jeder Art externer Geräte auch irgendwo eine USB-Version. Z. B bei Druckern, Scannern oder Mäusen ist dies manchmal der Fall. Der Anschluss ist meistens in das Mainboard integriert, wenn das nicht der Fall ist, so kann man sich eine USB-Karte, die meist eine PCI-Karte ist kaufen.
Das PS/2-Port wird hauptsächlich für Mäuse und Tastaturen verwendet. Der PS/2-Anschluss hat sech Pole. PS/2-Anschlüsse gibt es nur auf ATX-Boards.
Computer können Daten intern (im Arbeitsspeicher) oder extern (auf Speichermedien) speichern.
Interne Anweisungen oder Daten können temporär in RAM-Siliciumchips (RAM: Random Access Memory, wahlfreier Zugriffsspeicher) direkt auf der Hauptplatine des Computers oder auf Speichersteckkarten abgelegt werden. Diese RAM-Chips bestehen aus bis zu einer Million Schaltern, die auf Veränderungen des elektrischen Stromes reagieren. So genannte statische RAM-Chips behalten ihre Daten, solange elektrischer Strom durch die Schaltung fließt. Dynamische RAM-Chips (DRAM) benötigen dagegen in regelmäßigen Intervallen hohe oder niedrige Spannungen (etwa alle zwei Millisekunden), um ihre Informationen nicht zu verlieren.
Eine andere Art von internem Speicher besteht aus Siliciumchips, deren Schalter schon alle eingestellt sind. Die Muster in diesen ROM-Chips (Read-Only Memory: Nur-Lese-Speicher) bilden die Befehle, Daten und Programme, die der Computer benötigt.
Sowohl RAM- als auch ROM-Chips sind über Schaltungen mit der CPU verbunden.
Die Externen Speichemedien stellen das Gegenstück zu den internen Speichermedien dar. Hier gehen die Daten nicht verloren, auch wenn der Computer ausgeschaltet ist. Der Externe Speicher benutzt optische und magnetische Medien während der Interne Halbleiter benutzt.
Ein Festplattenlaufwerk (HDD - Hard Disk Drive) ist eine Datenspeichervorrichtung mittels einer Voll-Aluminiumplatte, die an einem rotierendem Schaft montiert ist. Die festgelegte Position der Spuren ermöglicht eine größere Aufnahmedichte gegenüber Disketten (z.B. 600 Spuren je Zoll).
Der Abstand des Kopfes von der Platte beträgt ca. 10 Mikrozoll. Schnellere Datenzugriffszeit wird mit höherer Systemempfindlichkeit erkauft. Sogar ein kleines Staubkorn kann die Festplatte völlig lahm legen.
Durch die Schwingungsstabilität der Platte und dem Kopfabstand kann eine Umdrehungsgeschwindigkeit von ca. 3600 Umdrehungen je Minute erreicht werden, das ist das Sechzigfache der Drehgeschwindigkeit einer Diskette. Je nach Bauform der Festplatte werden mehrere Scheiben übereinander angeordnet und mit Schreib- Leseköpfen versehen.
Die Zugriffsgeschwindigkeit liegt bei ca. 3-12ms (Millisekunden).
Eine magnetisch beschichtete Kunststoffscheibe die von einem Plastikgehäuse geschützt wird. Mit dem Schreibschutz werden unerwünschte Anderungen vermieden. Hohe Zugriffszeit (über 1s), wenig zuverlässig, geringer Speicherplatz (1,44Mb).
Ein "Diskettennachfolger" der sich wiederbeschreiben lässt und bis zu 250 MB fasst. Die herkömmlichen Diskettenlaufwerke können kein Zip-Disketten lesen weshalb man sich ein eigenes Laufwerk zulegen muss. Der Nachteil ist die geringe Zugriffszeit von 340KB/s.
Die CD-ROM arbeitet im Grunde wie eine Musik-CD, man kann sie nicht selbst beschreiben. Eine CD besteht aus einem speziellen Kunststoff (Polycarbonat), die mit einer Aluminiumschicht beschichtet ist. In diese Alu-Schicht werden kleine Vertiefungen geätzt die dann vom Laserstrahl des Laufwerks abgetastet werden. Es gibt verschiedene CD-ROMs.
Sie kann einmal(mit einem CD Brenner) beschrieben werden und dann nur mehr gelesen werden. Die Daten können danach nicht mehr verändert werden. Die Kapazität ist 600-800Mb.
Eine wiederbeschreibbare CD-R mit gleicher Kapazität.
Die DVD wurde ursprünglich als Medium für Filme entwickelt und fasst bis zu 25 mal mehr Daten als eine CD. Eine DVD ist ein vielschichtiges Medium, wobei eine einzige Datenschicht 4,7 MB fasst. Theoretisch könnte es z.B. 10schichtige DVDs geben.
Diese Geräte dienen dem Computeranwender zur Eingabe von Daten, Befehlen und Programmen für die CPU. Das gebräuchlichste Eingabegerät ist die Tastatur. Über die schreibmaschinenähnliche Tastatur eingetippte Daten werden vom Computer in erkennbare Muster übersetzt. Andere Eingabegeräte sind z. B. Lichtgriffel, die graphische Informationen von elektronischen Tabletts in den Computer übertragen, Joysticks und die Maus, die physikalische Bewegung in Bewegungen auf dem Computerbildschirm umsetzt. So genannte Lichtscanner "lesen" die Wörter oder Symbole von einer gedruckten Seite ab und übersetzen sie in elektronische Muster, die der Computer verändern und speichern kann. Wie schon ihr Name andeutet, erkennen Spracherkennungsmodule gesprochene Wörter und wandeln sie in digitale Signale für den Computer um. Speichergeräte lassen sich ebenfalls als Eingabegeräte für die Zentraleinheit einsetzen.
Die Maus ist eine externe Eingabehilfe mit der eine bessere Auswahl der auf dem Bildschirm dargestellten Zeichen erfolgen kann. Im Gegensatz zur Tastatur lässt sich jeder beliebige Punkt auf dem Bildschirm erreichen. Das ist besonders bei Programmen wichtig, bei denen gezeichnet werden muss. Die Maus kann an ein Mausport (spezielle Maus), an den Systembus (Busmaus) oder im Normalfall an eine serielle Schnittstelle angeschlossen werden.
Die Computermaus wurde ursprünglich von der Firma Xerox am Palo Alto Research Park entwickelt.
Wenn der Anwender die Maus bewegt, dreht eine Kugel im Inneren der Maus ein Räderpaar, das dort rechtwinklig zueinander angeordnet ist. Die Bewegungen der Kugel werden auf Abgreifzylinder übertragen. Diese sind mit Lochscheiben verbunden, die bei der Bewegung einen Lichtwechsel auslösen, der von Photozellen in entsprechende elektrische Signale umwandelt wird. Im Gegensatz zu dieser optomechanischen Maus dienen bei der optischen Maus ein Infrarotsensor und ein spezielles Mauspad zur Umwandlung der Mausbewegungen in elektronische Signale.
Die Tastatur ist das Gerät, das dem Nutzer des Rechners die Eingabe von Daten und die Steuerung des Rechners ermöglicht.
Da es viele Typen von Tastaturen und vor allem ja auch viele Sprachen gibt, muss meist nach dem Laden des Betriebsystems ein entsprechender Tastaturtreiber geladen werden, der die Steuerungssignale von der Tastatur auch richtig übersetzt, denn der Rechner selbst kennt natürlich nur seine eigene spezifische Computersprache.
Ein Lichtgriffel ermöglicht das Abtasten des Bildschirmes. Dabei wird das Aufbauprinzip eines Bildes auf dem Monitor ausgenutzt. jeder Bildpunkt auf dem Monitor unterscheidet sich ja zeitlich von jedem anderen Bildpunkt, da das Bild zeilenweise aufgebaut wird und sich ein Standbild (stehendes Bild) nur durch laufende Wiederholung der Bilddaten ergibt. Der Lichtgriffel besitzt eine Fotodiode, die den Monitor abtastet und erkennt, ob dort, wo der Lichtgriffel ansetzt, Bildpunkte auf dem Monitor sind. Die Position des Lichtgriffels wird durch die zeitliche Verschiebung errechnet. Im Prinzip kann der Lichtgriffel also in vielen Bereichen die Maus ersetzen und wird wie diese an die serielle Schnittstelle angeschlossen.
Der Scanner ist ein optisches Lesegerät, das es ermöglicht, Bilder oder Texte, Grafiken oder Zeichnungen von einer Vorlage in den Rechner einzulesen. Die in einem Bild enthaltenen Informationen werden in elektrische Impulse umgewandelt und weiterverarbeitet, damit ein Bit-Map-File entsteht. Größenänderungen, Auflösungen und Graustufenbereiche können meist softwaremäßig gewählt werden. Die üblichen Scanner lösen mindestens 400x400 Bildpunkte pro Inch und mehr auf. Man unterscheidet Rund- und Flachscanner. Bei der ersten Type muss die Vorlage flexibel sein, da sie an dem Scankopf vorbeibewegt werden muss. Auch Handscanner sind auf dem Markt. Bei denen muss der Scanner per Hand sehr gleichmäßig über die Vorlage gezogen werden. Die Flachscanner in Kastenform arbeiten ähnlich wie ein Fotokopierer, bei dem die Vorlage eingelegt wird und ein Scankopf tastet die Vorlage automatisch ab.
Diese Geräte setzen den Anwender in die Lage, die Ergebnisse der Computerberechnungen oder Datenverarbeitung anzusehen.
Der Bildschirm ist das wichtigste Ausgabegerät des Computers. Man unterscheidet zeilenorientierte (alphanumerische) Bildschirme, die meist mit 25 Zeilen x 80 Spalten arbeiten und zur Ausgabe von Texten verwendet werden können und sogenannte graphische Bildschirme mit einer Auflösung von z.B.:640 x 480 Punkten(Pixel). Die Auflösung ist die mögliche Anzahl der Bildpunkte. Beim Graphikbildschirm kann jeder einzelne Punkt angesprochen werden. Bei alphanumerischen Bildschirmen nur jeweils ein Zeichen.
Es gibt drei verschiedene Arten von Bildschirmen:
Elektrostrahlenröhre
Liquid Crystal Display (LCD)
Plasmabildschirme)
Sie ist der am meisten verwendete Bildschirmtyp
Ein Elektronenstrahl trifft auf die beschichtete Innenseite des Bildschirms die dadurch zu leuchten beginnt. Bei Farbmonitoren gibt es drei Schichten mit rot, grün und blau. Besonders entscheidend ist die Bildwiederholfrequenz damit ein flimmerfreies Bild entsteht.
LCD Bildschirme werden vor allem in Laptops verwendet da sie nur geringe Raumbedarf haben.
Sie bestehen aus 2 Glasplatten mit stromführenden Leiterbahnen. Zwischen diesen Platten befinden sich Flüssig-Kristalle die normales Licht durchlassen. Ein elektrisches Feld wird durch die Kreuzungspunkte der Leiterbahnen in den Glasplatten erzeugt. An der Stelle wo ein elektrisches Feld entsteht, lassen die Kristalle kein Licht mehr durch, und es entsteht ein schwarzer Punkt. Zur Darstellung von Zeichen verwendet man viele solche schwarzen Punkte.
Plasmabildschirme bestehen aus zwei Glasplatten, zwischen denen sich ein Mosaik aus 0,2 Millimeter kleinen, gasgefüllten Zellen befindet. Ein elektrisches Leitungsgitter hält die gesamte Fläche unter Spannung. Durch elektrische Entladungen in den einzeln adressierbaren Zellen emittiert das Gas ultraviolette Strahlen, die die Phosphorbeschichtung der Zellen zum Leuchten anregen.
Ein Monitor kann nur dann voll genutzt werden, wenn im Computer eine Steuerkarte vorhanden ist. Alle modernen Karten(SVGA) benutzten eigenen Video-RAM auf der Karte. Die Größe dieses Speichers begrenzt die Auflösung und die Zahl der gleichzeitig darstellbaren Farben.
Ein eigener Grafikprozessor unterstützt die CPU bei grafischen Operationen (Linien zeichnen,). Dies beschleunigt die Darstellung von Grafikprogrammen wesentlich.
Ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal ist, ob es sich um einen Anschlag-Drucker (Impact-Drucker) oder um einen anschlaglosen (Non-Impact-) Drucker handelt. Impact-Drucker sind meistens sehr laut.
Drucker die mit einem Anschlag arbeiten, sie berühren dadurch das Papier bzw. das Medium. Zu den Impactdruckern gehört z.B. der Nadeldrucker.
Nadeldrucker drucken durch einen mit Nadeln bestücktem, auf einem Carrier (Schiene) befestigten Druckkopf. Dieser Druckkopf wird mit Hilfe diesem Carrier horizontal über das Farbband bewegt, das zwischen Papier und Druckkopf gespannt ist. Die einzelnen Nadeln hämmern nun mit Hilfe von Druckmagneten, die hinter den Nadeln liegen, auf das Farbband und hinterlassen so einen Abdruck auf dem Papier. Die Anzahl der Nadeln hat entscheidenden Einfluß auf die Druckqualität: Schriftbild und Grafikfähigkeit bei 24 - Nadeldruckern sind deutlich besser als bei 9- Nadeldruckern.
Mit einigen Modellen können auch Farbausdrucke erzeugt werden. Sie arbeiten mit einem Farbband, das über vier Farbstreifen verfügt.
Der Abschluß der Nadeln wird mit unterschiedlichen Prinzipien durchgeführt, eines von insgesamt vier, ist das sogenannte "Ballistische Klappankerprinzip".
Das sind alle Drucker die das Medium nicht berühren und ohne Anschlag arbeiten. Zu ihnen gehören z.B. die Tintenstrahldrucker, Thermodrucker, Laserdrucker.
Nach dem austreten der Tröpfchen werden diese durch eine Ladeelektrode verschieden stark aufgeladen, die daraufhin folgende Ablenkelektrode verändert dann, deren Laufbahn entsprechend der Ladung. Nicht benötigte Tropfen bleiben ungeladen und fliegen geradeaus in die Auffangrinne und somit zurück zum Tintenbehälter.
Alle Thermodrucker haben eins gemeinsam, durch Erhitzung von Heizelementen auf ca. 96°C, die auf einer Heizleiste integriert sind, werden die Farbpunkte auf dem Papier erzeugt. Es gibt Thermodirektdrucker, Thermotransferdrucker und Thermosublima-tionsdrucker.
Laserdrucker arbeiten nach elektrofotografischem Verfahren. Beim Druck-vorgang wird zuerst die im Drucker befindliche Bildtrommel elektrisch geladen. Anschließend erzeugt ein Laserstrahl, der durch ein Spiegelsystem abgelenkt wird, das Druckbild auf der Trommel. Überall wo keine Grafik ist, schaltet der Drucker den Laserstrahl ab. An den Punkten jedoch, wo der Laser auftrifft, wird die Elektrische Ladung neutralisiert. An diesen neutralisierten Punkten nimmt die Trommel im weiteren Verlauf des Druckvorgangs den Toner auf, der anschließend auf das Papier übertragen und durch die Hitze und hohen Andruck fixiert wird. Danach wird die Trommel vom Resttoner gereinigt und durch eine Löschlampe neutralisiert.
Dieses Verfahren trifft sowohl für monochrome als auch für Farblaserdrucker zu. Unterschiede gibt's aber manchmal in der Belichtungseinheit. Bei LED-Druckern z.B wird statt eines ablenkbaren Laserstrahls, eine Leiste mit über 1000 Leuchtdioden eingesetzt
Plotter sind Ausgabegeräte, die meist für technische Zeichnungen verwendet werden. Im Gegensatz zum Drucker erwartet der Plotter keine Bildpunkte sondern Koordinaten, die ähnlich wie bei der Maus eine Bewegung des Stifthalters in horizontaler und vertikaler Richtung ermöglichen. Durch die Kombination von beiden lässt sich jeder Punkt auf der Unterlage erreichen. Der Stifthalter kann dabei zeichnend abgesetzt werden oder, um die Koordinaten zu ändern, ohne zu zeichnen, angehoben werden. Der Plotter ist also stark im Zeichnen von Linien mit Stiften der eigenen Wahl, nicht aber stark im Setzen von Punkten auf dem Papier.
Der Aufbau dieses mechanischen Plotters beruht auf dem einfachen Prinzip, ein Stiftwerkzeug auf den Zeichnungsträger zu setzten und zum Erstellen der Zeichnung zu bewegen. Dabei gibt es den sogenannten Flachbettplotter, bei dem das Papier fixiert ist und der Plotter in X & Y Richtung zeichnen kann und den Trommelplotter, bei dem mit Endlospapier gearbeitet wird, der Plotter kann sich dabei nur in Richtung Y-Achse bewegen.
Die Pen-Zeichentechnik ist äußerst Präzise und wird z.B. bei Konstruktionsplänen genutzt.
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