Hardware

Hardware ist alles, was „hart“ ist, bzw. alles, was man anfassen kann, neben Bildschirmen, Gehäusen, Tastaturen usw., insbesondere Prozessoren und Speicher.

Wissenswertes über Prozessoren

Die Frage des Prozessors ist für die drei Welten der EDV jeweils spezifisch. In der PC-Welt hat sich hier eine gewisse – teilweise emotionale - Konkurrenzlage kultiviert, nämlich zwischen den Prozessoren von INTEL (IBM und Kompatible, sogenannter Industriestandard) und Motorola (insbesondere Apple). Teilweise wird diese Frage zu einer Imagefrage und damit der Prozessor zu einem Statussymbol, weshalb es wichtig ist, mitreden zu können.

Hinsichtlich der Arten von Prozessoren sind in erster Linie die Prozessorfamilien von INTEL und Motorola zu nennen:

Neben der Registerlänge gibt es noch weitere wichtige Eigenschaften von Prozessoren, nämlich insbesondere die Befehlssätze und die Taktfrequenz, die ebenfalls einen wesentlichen Einfluß auf Leistungsfähigkeit und Geschwindigkeit des Prozessors und damit auch des ganzen Computers haben. Die Geschwindigkeit des gesamten Computers wird aber neben diesen Faktoren auch von der Zugriffsgeschwindigkeit auf die Speicher (Arbeitsspeicher, Plattenspeicher, sonstige Speicher wie z.B. CD-ROM) beeinflusst. Allerdings hat die Taktfrequenz – ähnlich wie bei Autos die PS-Zahl – einen Statuswert erhalten, obwohl sie sich bei langsamem Speicherzugriff gar nicht so stark auswirkt. Diese anderen für die Leistungsfähigkeit des Computers ausschlaggebenden Faktoren sind weniger bekannt, wie beim Auto Größen wie Drehmoment oder Elastizität.

Wissenswertes über Speicher

Man unterscheidet Arbeitsspeicher und Massenspeicher. Arbeitsspeicher sind meist Speicher mit sehr kurzen Zugriffszeiten; sie sind praktisch der Notizzettel des Prozessors bei der Ausführung von Programmen. In der Regel sind Arbeitsspeicher keine Permanentspeicher, sondern sog. Temporärspeicher, d.h. sie sind gelöscht, wenn die Stromzufuhr abgebrochen bzw. der Computer abgeschaltet wird.

Massenspeicher sind Permanentspeicher mit höheren Zugriffszeiten, auf denen längerfristig Daten (Programme, Ergebnisse, Zwischenergebnisse) gespeichert werden können.

Häufig bezeichnet man Arbeitsspeicher auch als interne Speicher und Massenspeicher als externe Speicher, wobei es nicht darauf ankommt, ob die externen Speicher im Gehäuse des Computers untergebracht sind.

Es sind heute folgende Arten von Permanentspeichern gebräuchlich:

 

Speicher können folgende Eigenschaften haben:

RAM (Random Access Memory) sind Speicher, die frei adressierbar sind, die also nicht der Reihe nach „vorgespult“ werden müssen, um an die gewünschte Stelle zu kommen. Schallplatten und CDs sind RAM-Speicher; Tonbänder und Kassetten nicht; sie sind sequentiell

ROM (Read Only Memory) sind Permanentspeicher, die nur gelesen, nicht aber beschrieben, überschrieben, gelöscht oder geändert werden können, jedenfalls nicht mit den Mitteln des normalen Benutzers.

Sequentielle Speicher, sind heute nicht mehr gebräuchlich, mit Ausnahme von Streamern für Datensicherungszwecke. Sequentielle Speicher müssen „vorgespult“ oder „zurückgespult“ werden, um an die gewünschte Stelle zu gelangen. Tonbänder oder Musikkassetten sind typische sequentielle Speicher.

 

Drucker und ihre Probleme

Drucker sind in der Praxis häufig Problemschwerpunkte. Meist liegt das an der Anpassung zwischen Computer, Drucker und Programm. Diese wird realisiert durch sog. Druckertreiber, die dieses Zusammenwirken organisieren. Wenn mit Druckern Probleme auftreten, hilft es oft, eine neuere Version des Druckertreibers zu beschaffen und zu installieren; heutzutage kann man das häufig – auch kostenlos – aus dem Internet durch download tun.

 

Spezielle Begriffe zu Zusammenhängen zwischen Prozessor, Arbeitsspeicher und Massenspeicher

Der Adressraum ist die maximale Zahl der Befehlszeilen, die aufgrund der Registerlänge des Prozessors im Speicher adressiert werden können. Adressieren bedeutet dabei, dass die entsprechende Speicherstelle angesprochen und benutzt werden kann. Damit ist der Adressraum der ausschlaggebende Faktor dafür, wie groß die Programme höchstens sein dürfen.

Ein Prozessor mit einer Registerlänge von 8 Bit kann beispielsweise 2 hoch 8, also 256 Speicheradressen verwalten, ein 16-Bit-Prozessor nicht nur das doppelte, sondern 2 hoch 16, also 65.536 Speicheradressen, also sehr viel größere Programme.

Passen Programme nicht in den aufgrund der Registerlänge des Prozessors adressierbaren Speicher, kann dieses Problem mit verschiedenen Techniken gelöst werden. Bei all diesen Techniken werden dann Programmteile, die gerade nicht benötigt werden, vom Arbeitsspeicher in einen Massenspeicher (z.B. auf eine Festplatte) ausgelagert und dafür die benötigten Programmteile in den Hauptspeicher geladen. Dieser Vorgang kostet aber Zeit, so dass diese Programme bei kleinerer Registerlänge überproportional langsamer ablaufen; ja manchmal praktisch gar nicht mehr einsatzfähig sind. Zudem wird der Zeitfaktor noch dadurch beeinflusst, wie geschickt die Programmteile aufgespalten werden, damit möglichst selten diese Umspeicherung benötigt wird. Die Stichworte zu diesen Techniken heißen Paging und Overlay.

Ein virtueller Speicher ist ein speziell definierter Teil eines Massenspeichers (z.B. einer Festplatte), der wie ein Teil eines Arbeitsspeichers adressiert und verwaltet werden kann. Virtueller Speicher wird dann benötigt, wenn die Registerlänge des Prozessors die Verwaltung eines größeren Arbeitsspeichers zuläßt, als er tatsächlich installiert ist. Damit können größere Programme überhaupt bzw. besser ablaufen. Es wird also so getan, als ob Arbeitsspeicher auf der Festplatte zur Verfügung steht; deshalb spricht man von virtuellem Speicher im Gegensatz zu wirklich existierendem Arbeitsspeicher.

Da die Zugriffszeiten auf Festplatten langsamer sind als auf den Arbeitsspeicher, werden die Programme bei Nutzung des virtuellen Speichers langsamer ablaufen, als bei Nutzung von realem Speicher. Dennoch laufen die Programme schneller als bei dem oben beschriebenen Umspeicherungsprozess, da das Programm bzw. dessen Teile nicht immer wieder umgespeichert werden muss.