Computer

Computer

Elektronisches Gerät zur Verarbeitung großer Datenmengen und zur Steuerung von Geräten und Prozessen, Rechenanlage mit Ein- und Ausgabegerät sowie Zentraleinheit. Die Rechenvorgänge im Computer fasst man unter dem Begriff der elektronischen Datenverarbeitung (EDV) zusammen.

Unter Computer versteht man im allgemeinen Sprachgebrauch einen Digitalrechner (im Gegensatz zum Analogrechner), der nach dem Binärsystem arbeitet.

Dazu zählen Mikrocomputer wie der Personal Computer (PC) und fest programmierte Steuereinheiten, z.B. in Haushaltsgeräten, Minicomputer sowie industrielle Großrechner (Supercomputer).

Abhängig von der Funktion kann man unterscheiden: Personal-Computer (PC), mobiler PC (Laptop bzw. Notebook); Workstation.

Das Studienfach Informatik beschäftigt sich mit Programmierung, Datenübertragung sowie den technischen und mathematischen Grundlagen der Computertechnik.

Grundlagen der Funktion Die sichtbaren Bestandteile eines Computers werden unter dem Begriff Hardware zusammengefasst:

Die Zentrale Datenverarbeitungseinheit (CPU), z.B. ein Mikroprozessor.

Durch ein Eingabegerät werden dem Computer Daten, Befehle und Programme zugeführt (z.B. Tastatur, Joystick, Maus, Lichtscanner, Spracherkennungsmodul). Zu den Ausgabeeinheiten zählen z.B. Monitor und Drucker.

Speicherelemente unterteilt man in interne Arbeitsspeicher (RAM) und externe Speicher Festplatte, Magnetband, Diskette, CD-ROM). Erweiterungselemente sind z.B. Grafikkarte und Soundkarte. Ein Kommunikationsnetzwerk (Bus) verbindet alle Elemente und ermöglicht Anschlüsse zu Geräten außerhalb des Systems.

Gesteuert werden Computer durch Programme: Die so genannte Software umfasst die Systemsoftware, das Betriebssystem, das die Grundfunktionen steuert (Eingabe über die Tastatur, Ausgabe über den Monitor etc.). Die Anwendersoftware ist für spezielle Programme, z.B. für Grafik- oder Textbearbeitung, zuständig.

Die Aufgaben von heutigen PCs bestehen vor allem in der Textverarbeitung, Tabellenkalkulation, Datenbankverwaltung, Verarbeitung von Bild- und Tondaten. Seit den 80er Jahren ermöglicht eine in das System integrierte grafische Benutzeroberfläche die relativ einfache Handhabung der Anwendersoftware.

Geschichte Die frühesten Anfänge sind im Prinzip bereits im 17. Jh. zu suchen, als die ersten einfachen Rechenmaschinen erfunden wurden: B. Pascal baute 1642 eine Additionsmaschine, die mit Zahnrädern funktionierte; W. Leibniz verbesserte diese Rechenmaschine, so dass auch Multiplikationen ausgeführt werden konnten.

Den ersten mechanischen "Computer" mit Lochkartensteuerung entwarf um 1820 Ch. Babbage, er arbeitete bereits nach dem Prinzip des modernen Digitalcomputers.

Der deutsche Ingenieur K. Zuse baute 1936 die erste noch mechanisch arbeitende Rechenanlage Z1, die auf dem binären System beruhte. Sie arbeitete mit Löchern, die in Blechplatten gestanzt waren. Das Nachfolgemodell Z3 (1941) funktionierte mit Relais als Schaltelementen.

Zuse entwickelte auch eine der ersten Programmiersprachen ("Plankalkül").

Als erster elektronischer Digitalcomputer gilt der 1943 in den USA entwickelte Elektronenröhrencomputer "Colossus". Sein Nachfolger ENIAC (1945) konnte bereits Hunderte von Rechenoperationen pro Minute durchführen.

Die zweite Computergeneration folgte 1948: J. von Neumann baute einen Rechner auf der Basis von Transistoren, was die Größe erheblich verringerte. Zudem konnte dieser Computer programmiert werden, er musste also nicht mehr für jede Operation neu verschaltet werden.

1965 entstand die dritte Generation mit der Entwicklung der integrierten Schaltkreise, die wesentlich kleiner und weniger fehleranfällig als die Transistoren waren.

Die vierte Generation kam in den 70er Jahren mit den ersten Mikroprozessoren auf den Markt. Bei den hoch- und höchstintegrierten Schaltungen sind Millionen von Schaltelementen auf einem Silicium-Chip vereinigt. Damit war die Entwicklung leistungsfähiger und preiswerter Mikrocomputer möglich.

Eine fünfte Generation ist seit ca. 1990 anzusetzen: Eine immer höhere Speicherkapazität erhöht die Rechengeschwindigkeit und verringert gleichzeitig den Platzbedarf. Das Ziel der neuen Computergeneration ist die Schaffung künstlicher Intelligenz: Computer sollen verschiedene Aufgaben selbstständig lösen können, lernfähig sein und Sprache bzw. Bildinformation noch besser erkennen.

Durch die Integration der Telekommunikationstechnik ist eine weltweite Vernetzung von Computern über das Internet möglich geworden. Ein Zusammenwachsen der verschiedenen Technologien (Fernsehen, Telefon, Unterhaltungselektronik) ist in nächster Zeit zu erwarten.

Motherboard auch: Mainboard;

wichtigste Platine eines Computers. Feste Bestandteile des Motherboards sind CPU, Coprozessor und Arbeitsspeicher. Sämtliche Komponenten eines Systems (sowohl Steckkarten als auch Peripheriegeräte) sind mit dem Motherboard über verschiedene Bussysteme verbunden. Moderne Motherboards verfügen teilweise über integrierte Grafik- und Soundchips bzw. "onboard" Modem oder Netzwerkkarten. Motherboards mit zwei Prozessoren werden Dual-Processor-Boards genannt.

Prozessor

eigentliches Kernstück jedes Computers. Er vereint Rechen- und Steuerwerk sowie die Steuereinheit auf einem Chip und führt sämtliche Berechnungen des Computers aus. Die Steuereinheit steuert dabei den Datenaustausch zwischen Rechen- und Steuerwerk, dem Arbeitsspeicher sowie allen Systemkomponenten. Je nach Prozessorarchitektur unterscheidet man zwischen CISC-Prozessoren und RISC-Prozessoren. Beide Prozessormodelle unterscheiden sich vor allem durch ihren Befehlssatz. Die Geschwindigkeit eines Rechners hängt unter anderem von der Prozessorleistung ab. Ein Großteil der heutigen Computer ist mit Prozessoren der Firma Intel ("Intel inside") ausgerüstet, die heute in der Generation der Pentium- III-Prozessoren (seit Februar 99) mit Taktfrequenzen von 400 MHz angeboten werden. Die erste Generation der Pentium-Prozessoren darf mittlerweile als veraltet bezeichnet werden. Weitere bekannte Hersteller von Prozessoren sind AMD, Cyrix und Motorola

Grafikkarte

Steckkarte, die auf das Motherboard aufgesteckt wird. Neben dem Arbeitsspeicher und dem Prozessor ist die Grafikkarte eine der wichtigsten Komponenten des Computers. Die Bildschirmauflösung und die Geschwindigkeit des Systems hängen maßgeblich von der verwendeten Grafikkarte ab. Der neueste Standard bei Grafikkarten ist der so genannte AGP-Bus, der den herkömmlichen PCI-Bus mehr und mehr verdrängt. Moderne Grafikkarten arbeiten mit verschiedenen 3-D-Chipsätzen wie Voodoo, Riva TNT, Voodoo Banshee und neuen Funktionen wie 32-Bit-Rendering und trilineares Filtering (ermöglicht bessere Farbverläufe und weichere Übergänge). Da die zahlreichen Funktionen moderner Grafikkarten hohe Rechenleistungen erfordern, sind viele Karten inzwischen standardmäßig mit Grafikspeicher von 16 bis 32 MB ausgerüstet. Der Datendurchsatz einer Rivra -TNT-Grafikkarte beträgt dadurch bis zu 1,7 GB/s. Auf Grund der Hitzeentwicklung der verwendeten Chips verfügen einige Grafikkarten inzwischen sogar über einen aktiven Lüfter.

Festplatte

magnetisches Speichermedium eines Computers zur Speicherung größerer Datenmengen. Sie besteht aus mehreren konzentrisch übereinander angeordneten runden Aluminiumplatten, die beidseitig mit einem magnetisierbaren Material beschichtet sind. Mehrere Schreib-/Leseköpfe greifen auf diese Magnetplatten zu und lesen die darauf enthaltenen digitalen Informationen ein. Die Zugriffszeit einer Festplatte ist deutlich niedriger als die Zugriffszeit von Disketten oder CD-ROM-Laufwerken. Moderne Festplatten verfügen über Kapazitäten von 8 bis 20 GB. Um die Leistungsfähigkeit der Festplatte zu erhalten, sollte sie in regelmäßigen Abständen defragmentiert werden

LAN

Abk. für: Local Area Network,

lokales Netzwerk innerhalb eines abgegrenzten Bereichs (beispielsweise eines Unternehmens), das dem dezentralen Anschluss von Monitoren und Peripheriegeräten dient. Durch die Verbindung mehrerer LANs kann ein WAN aufgebaut werden.

Hardware

alle konstruktionsbedingten Eigenschaften und technischen Bestandteile eines Computers werden unter dem Begriff Hardware zusammengefasst. Zur Hardware gehören neben Prozessor, Motherboard, Steckkarten und Disketten auch alle Peripheriegeräte eines Computers wie Drucker, Maus, Modem und Scanner. Treiber und Anwendungen werden als Software bezeichnet.

ISDN

Abk. für: Integrated Services Digital Network,

weltweites digitales Kommunikationsnetzwerk, das aus bereits bestehenden Telefondiensten entstanden ist. Es bietet eine weit höhere Leistungsfähigkeit als das herkömmliche analoge Telefonnetz. ISDN ist ein internationaler Standard, auf den alle bisherigen und zukünftigen Netze umgestellt werden. Die ISDN-Leitung besteht aus zwei Basiskanälen, über welche jeweils 64 KBits übertragen werden können, sowie einem Steuerkanal, der mit 16 KBits die Steuerdaten übermittelt. Während im normalen Telefonverkehr Sprache in analoge elektrische Schwingungen umgewandelt und über den Draht geschickt wird, zerlegt ISDN die Schwingungen in exakt definierte Abschnitte und überträgt diese dann digital. Um sich per ISDN mit einem Online-Dienst verbinden zu können, muss dieser einen entsprechenden Zugang bereitstellen.

Pentium

von Intel 1993 eingeführter Nachfolger der 486er-Prozessoren. CISC-basierte Prozessoren mit einem 32-Bit-Adressbus sowie einem 64-Bit-Datenbus. Die ersten Pentium-Modelle arbeiteten mit einer Taktfrequenz von 60 MHz, später erreichte man Taktfrequenzen von 133 bis 200 MHz. Nachfolger des Pentiums war der Pentium II, der mit erweitertem Befehlssatz und höheren Taktfrequenzen arbeitete. Nach der MMX-Erweiterung der Intel-Prozessoren ist seit Februar 99 auch der Pentium III erhältlich.

Partition

bei der Initialisierung einer Festplatte definierter eigenständiger Bereich. Jede Partition einer Festplatte kann wie ein physikalisches Laufwerk angesprochen werden und verfügt über eine eigene Laufwerkskennung. Die Informationen zur Aufteilung einer Festplatte sind in der so genannten Partitionstabelle eingetragen.

Java

plattformunabhängige, objektorientierte Programmiersprache, die von der Firma Sun, basierend auf der Programmiersprache C+, entwickelt wurde. Unter Java sind alle Programmmodule unabhängig vom einzelnen Rechnertyp ausführbar. Java stellt damit eine wichtige Grundlage für die Verbreitung von Programmsequenzen im WWW dar. Mittlerweile unterstützen alle namhaften Web-Browser Java.

Joystick

Zeigegerät, das vor allem bei Computerspielen eingesetzt wird. Er besteht in der Regel aus einem Kunststoffgehäuse, in dem ein senkrechter Hebel montiert ist. Durch Bewegung des Hebels wird ein Objekt auf dem Bildschirm bewegt. Feuerknöpfe am Gehäuse und/oder Hebel aktivieren unterschiedliche Aktionen und lösen bestimmte Ereignisse auf dem Bildschirm aus.

WAN

Abk. für: Wide Area Network,

alle Netzwerke, die sich nicht innerhalb eines Gebäudes befinden. Das Internet stellt beispielsweise das größte WAN der Welt dar. Auch die Netzwerk-Verbindung zweier Filialen in verschiedenen Städten über eine Telefonleitung bildet ein WAN.

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