Das Zusammenspiel von Hard- und Software
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Im Kapitel Hardware lasen Sie einiges über die Bestandteile eines PC. Danach folgte die Übersicht über Computerprogramme. Hier finden Sie eine vereinfachte Darstellung der wichtigsten Abläufe in einem Rechner.

RangierbahnhofEin guter Vergleich für die Vorgänge in einem Computer ist ein Rangierbahnhof.
Züge kommen, sie fahren ein. Zwischendurch müssen sie warten. Danach werden die Waggons mittels Abrollhügel zu neuen Zügen zusammengestellt. Nach einem bestimmten Zeitplan werden die neu zusammengestellten Züge wieder weitergeschickt.

Die Züge sind die Datensätze. Sie kommen von der Festplatte, oder einem Eingabegerät. Werden sie nicht sofort benötigt, so können sie im RAM oder in verschiedenen Cache-Speichern zwischengespeichert werden.
Danach werden die Datensätze zum Abrollhügel, der CPU gerufen. Hier werden sie zerlegt. Programmdateien übernehmen die Steuerung - welche Waggons (Daten) zu welchen neuen Zug (Datensatz) zusammengestellt werden. Dabei hilft der Prozessor-Cache nochmals als sehr rascher Zwischenspeicher. Danach werden die neu entstandenen Daten ausgegeben oder dauerhaft auf der Festplatte gespeichert.

Für die Rechengeschwindigkeit (Arbeitsgeschwindigkeit) eines Computers sind nun folgende Faktoren sehr wesentlich:

 

Die Taktfrequenz (Megahertz, Gigahertz)

Computer arbeiten mit Strom, elektrische Spannung. Dabei gibt es zwei Zustände, eingeschaltet (geladen) und ausgeschaltet (ohne elektrischer Ladung).
Die Taktfrequenz bezeichnet die Anzahl der Arbeitsschritte pro Sekunde, wie häufig die Zustände "Ein" und "Aus" über die Verbindungen geschickt werden. Je höher die Taktfrequenz ist, umso leistungsfähiger ist die Komponente.
Taktfrequenzen gibt es für den Prozessor und die unterschiedlichen Busse (Verbindung der einzelnen Komponenten). Eine hohe Prozessortaktfrequenz bringt nur eine gute Leistung  wenn die Taktfrequenz der Busse entsprechend hoch ist.  Ein guter Rangierbahnhof ist nur dann leistungsfähig, wenn die Züge entsprechend rasch einfahren, abgestellt und wieder weiterfahren können.

Die Datenbreite

Es ist ein wesentlicher Unterschied ob eine Eisenbahnstrecke eingleisig ist, oder ob sie mehrgleisig geführt wird.
Beim Computer ist man derzeit bei 32-Bit (PCI-Bus). Der ISA-Bus (16-Bit) wird in den neuen Mainbords nicht mehr verwendet. Bisherige Prozessoren arbeiten mit 32-Bit = 32 Operationen gleichzeitig. Die ersten 64-Bit-Prozessoren sind auch schon erhältlich.

Die Speicherbausteine

Hier ist es wichtig, dass die Speicherbausteine schnell (Zugriffszeit) und entsprechend groß sind, sodass der Prozessor nicht auf die nächsten Datensätze warten muss und damit Zeit verstreicht.
Beispiel: Wenn man viele sehr große Dateien (Bilder, ... ) öffnet so wird der RAM-Speicher zu klein werden. Nun hilft sich der Computer, indem er Informationen auf die Festplatte (Auslagerungsdatei) zwischenlagert. Da der Zugriff auf eine Festplatte viel langsamer ist als auf RAM-Bausteine, wird der Computer langsamer und alle Aktionen dauern länger. Deshalb sollte man nicht zu viele speicherintensive Programme gleichzeitig geöffnet haben.

Der Cache-Speicher

Neben dem Prozessor besitzen auch Festplatten und CD-Romlaufwerke einen solchen Pufferspeicher. Ein großer Cache-Speicher gewährleistet einen gleichmäßigen Datenfluss und damit eine raschere Datenübertragung.

Die Zugriffszeit

Das ist die Zeitdauer, die für den Zugriff auf Daten benötigt wird. Damit ist die Zeitspanne gemeint,

die der Schreib-/Lesekopf einer Festplatte benötigt, um sich an die Position zu bewegen, an der sich die gewünschten Daten befinden.
mit der ein RAM-Baustein reagiert.
die die Netzwerk- oder INTERNET-Protokolle benötigen, den Zugriff zum Server aufzubauen.

Für einen guten Computer ist es wichtig, dass die einzelnen Komponenten aufeinander abgestimmt sind.

Die Leistung (Performance) der Rechner wird mit sogenannten Benchmarks gemessen. Dabei ist ein Office-Computer anders zu bewerten als zum Beispiel eine CAD-Workstation (um Pläne zu erstellen).

Mögliche Prüfungsfragen:

Nennen Sie 4 wesentliche Faktoren von denen die Leistungsfähigkeit eines Computers abhängt.

Welche Aufgabe hat der Cache-Speicher bei einem Computer.

Was geschieht wenn der RAM-Speicher voll ist? Wo werden dann die Daten zwischengespeichert?

Was versteht man unter der Zugriffszeit? Nennen Sie verschiedene Komponenten eines Computers, für die die Zugriffszeit eine wichtige Größe ist.

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