Aufbau eines Computersystems

Ein Einblick in den Aufbau eines Computers:

 


CPU: Central Processing Unit

RAM: Random Access Memory
Schreib/Lesespeicher, der Inhalt geht beim Ausschalten verloren, wesentlich schneller als Festplatte

Festplatte: Dauerhaftes Speichern von Betriebssystem, Programmen, Daten

Controller: Elektronische Einheiten, die Vorgänge steuern oder den Datentransfer zwischen zwei verschiedenen Komponenten steuern (Festplatten, CDROM/DVD , USB, Netzwerkverbindung). Dabei wird auch die unterschiedliche Geschwindigkeit der Komponenten berücksichtigt.

BUS: Interne Verbindung zwischen CPU, Speicher und Controllern


Hardware
Alle Teile eines Computersystems, auch die Peripherie: Scanner, Kamera, Mikrofon, Chipkarte, Telefon, ….

Software
Systemprogramme des Betriebssystems (Windows oder LINUX), Anwendungsprogramme, ….

Daten
Die Daten liegen in binärer Form vor: Alle Daten bestehen aus einer Folge von Zeichen aus {0; 1} (= binäres Alphabet)

Dateien (files)
Zusammengehörige Teile von Daten (Texte, Bilder Präsentationen, Systemprogramme, …) bezeichnet man als Datei. Dateien sind über ihren Namen ansprechbar.

Programme
Programme enthalten vom Prozessor ausführbare Anweisungen.

Bit: Binäres Zeichen (binary digit) aus der Menge { 0, 1} oder { 0 Volt, 5 Volt}
Alle Daten bestehen aus einer Folge von Bits.

Byte: Eine Gruppe von 8 Bit heißt 1Byte

Zum Ausrechnen:

1KB =

1MB =

1GB=

1TB =

1PB = 240 Byte = 1024TB Petabyte

 


ASCII-Code (American Standard Code for Information Interchange)
Allen Zeichen (auch Sonderzeichen) werden werden nach dem ASCII-Code Binärzahlen zugeordnet:

Beispiel: @   entspricht dezimal #64 = 01000000


In ihm werden Zeichen in 8Bit-Zahlen umgewandelt. Die Tabelle umfasst in der Minimalform 128 Zeichen. Das Leerzeichen (Blank) hat den Dezimalwert 32.


 

Blank = #32 = 0010.0000

A = #65 =

a =

0 =


Hier bietet sich parallel dazu die Behandlung der Themen HTML & Zahlensysteme (Binär- und Hexadezimalsystem) an.


Das Internet

 

Grundbegriffe

 

Anhand der Abbildung können die Begriffe LAN, Switch, Client, Server, Router geklärt werden.


Jeder Rechner (jedes am Netzwerk beteiligte Gerät) besitzt eine Netzwerkadresse. Diese IP-Adresse besteht aus vier Dezimalzahlen zwischen 0 und 255, die durch je einen Punkt getrennt sind (dotted decimal notation).


LAN (Local Area Network)
Gruppe von Computern, die innerhalb einer eng begrenzten Ausdehnung, z.B. innerhalb eines Hauses oder mehrerer Gebäude vernetzt sind.


Server und Client
Server: Sie stellen sog. Dienste (von anderen nutzbare Betriebsmittel) bereit. Dienste können Programme, gemeinsamer Speicherplatz, Drucker oder Zugriff auf das Internet ermöglichen.

Beispiele für Dienste: Lokaler Webserver, lokaler Mailserver

 

Clients (Workstations) sind Nutzer der Dienste. Anmeldungen am Netz, Daten- und Programmanforderungen, Druckaufträge sowie Internetzugriffe werden vom Server bearbeitet.

Firewall

Eine Firewall ist ein Gerät, das ein Netzwerk gegenüber einem anderen Netzwerk schützt und gleichzeitig die Kommunikation zwischen diesen Netzwerken zulässt.
Firewalls kontrollieren den Austausch von Datenpaketen zwischen den beiden gekoppelten Netzen ein.

 

Beispiel/Vergleich: Mittelalterliche Burg

• Besucher werden zunächst identifiziert und notiert (protokolliert)
• Die Besucher werden kontrolliert, welche Gegenstände sie ein- und ausführen
• Alle Personen müssen die Burg an einer bestimmten, besonders gesicherten Stelle betreten
• Die Burg verhindert, dass sich Angreifer an anderen Stellen nähern können (Burggraben)
• Personen können die Burg nur an bestimmten Stellen verlassen
• Alle passierenden Personen werden registriert



Router
Datenverkehr ist zunächst nur innerhalb der LAN's möglich. Die Verbindungsstellen zwischen den LAN's sind die Router. Die Router sorgen für den Datenaustausch zwischen den LAN's.

Internet
Das Internet ist ein die Welt umspannendes Computernetzwerk. Es war so gestaltet, dass bei Ausfall eines Teiles der Rest weiterhin funktioniert. Es gibt kein "Hauptkabel" und keinen "Zentralcomputer".
Es handelt sich nicht um ein einheitliches Netzwerk, sondern um einen Zusammenschluss unterschiedlicher Rechner und Netzwerke. Jedes einzelne Netz wird separat verwaltet und unterliegt somit auch keiner globalen Kontrolle.

Jede Information wird in Form von Datenpaketen zum Empfänger transportiert. Der Weg ist dabei nicht vorgegeben. Die Übertragungswegen können Kupferkabel, optische Kabel, Telefonleitungen oder Satellitenverbindungen sein. Die Pakete einer Datei können über unterschiedliche Wege (Routen) zum Ziel gelangen.

Damit dieses Netz weltweit funktioniert, müssen Standards für die Kennung von Rechnern und Standards für die Übertragungstechnologie definiert werden.

Dazu gehört das sog. TCP/IP Protokoll.
Das Transmission Control Protocol kontrolliert die Übertragung.
Das Internet Protocol kontrolliert die Adressierung.

Jeder Netzkonten (Rechner, Router, ...) besitzt eine IP-Adresse.
IP-Adressen bestehen aus 4 Dezimalzahlen, die durch je einen Punkt getrennt sind (dotted decimal notation).

Beispiel: 192.109.53.23

 


(Eine gute Übersicht zu Internetdiensten findet sich in: http://de.wikipedia.org/wiki/Internet#Dienste)

Webserver bieten den Clients verschiedene Dienste zur Nutzung an.

Dazu gehören:

Der WWW-Dienst ist der wichtigste Dienst in Internet: Er gestattet es, sog. Hypertextdokumente abzurufen und mit Hilfe eines Browsers darzustellen. Webseiten sind in HTML verfasst. HTML erlaubt z.B. das Einbinden von Bildern, Animationen und Tönen. Die HTML-Seiten sind über Hyperlinks miteinander verbunden.

Das HTTP-Protokoll („Hypertext Transfer Protocol“) wird zum Übertragen von Webseiten benutzt.


SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) ist ein elektronischer Dienst zum Versenden von Mail.


POP3 oder „Post Office Protocol 3“ wird dazu verwendet, E-Mails abzuholen.


Der sog. Domain Name Service (DNS) im Internet ist für die Umsetzung von Namen in IP-Adressen zuständig. DNS ist vergleichbar mit einem Telefonbuch, das die Namen der Teilnehmer in ihre Telefonnummer auflöst.

 

Weitere Dienste: FTP, Chat/ICQ, IP-Telefonie.

ICQ (I seek you)

ICQ dient der Kommunikation (Chat) über das Internet. Es können auch Offline-Nachrichten gesendet werden: Der Benutzer erhält diese, sobald er seinen ICQ-Client startet. Jeder Nutzer besitzt eine eindeutige ICQ-Nummer.

FTP (File Transfer Protocol)

FTP dient zur Übertragung von Dateien vom Server zum Client (Download) oder vom Client zum Server (Upload) per TCP/IP.

IP-Telefonie (Internet-Telefonie, Voice over IP, VoIP)

VoIP erlaubt das das Telefonieren über ein Computernetzwerk. Das kostenlose Programm Skype erlaubt das kostenlose Telefonieren von PC zu PC. Auch Konferenzschaltungen zwischen Teilnehmern sind möglich.

 


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