Techniklexikon: Wie ist ein Computer aufgebaut?

In meinem letzten Artikel https://gymseligenthalblog.com/2019/12/09/computer-eine-aktuelle-kaufberatung/ habe ich eine ausführliche Kaufberatung zum Thema ,,Computer“ gegeben. Viele von euch kennen sich vielleicht mit der Handhabung von Computern aus, wissen aber nicht, wie sie genau aufgebaut sind bzw. aus welchen Komponenten sie bestehen. Deshalb werde ich hier jetzt auf die grundlegenden Computerbauteile eingehen.

Das Herzstück des Computers: die CPU bzw. der Prozessor.

Prozessor oder CPU (Central Processing Unit): Dieses Bauteil ist für alles zuständig, quasi das Herzstück. Tatsächlich wird im kompletten Computer nur gerechnet, deshalb sollte diese Komponente sorgfältig ausgesucht werden. Die Leistung eines Prozessors ist abhängig von dem Takt, also der Anzahl der möglichen Rechnungen pro Sekunde (4 GHz sind z. B. 4 Milliarden Rechenoperationen), der Architektur, also dem Design und Aufbau der CPU, und der Anzahl der Rechenkerne, also wie viele Aufgaben gleichzeitig erledigt werden können (jeder Rechenkern hat eine Taktfrequenz und kann als eigenständige CPU arbeiten). Meiner Erfahrung nach befassen sich viele Leute bei der Auswahl ihrer CPU nur mit der Taktrate, welche jedoch fast keine Aussagekraft hinsichtlich der Leistungsfähigkeit hat. Vielmehr sollte auf Architektur und Kernanzahl Wert gelegt werden. Grundsätzlich gibt es zwei große Hersteller von Prozessoren für Desktopcomputer: AMD und Intel. Intel hat derzeit massive Entwicklungsprobleme und ist daher für den Computerkauf nur eingeschränkt relevant, interessanter ist hier AMD. Der Otto-Normal-Verbraucher ist mit 4-6 Prozessorkernen gut aufgehoben. Zu beachten ist der Stromverbrauch der CPU sowie der Strom, den das Netzteil liefert.

Ein Mainboard, auch Motherboard genannt, ist die Hauptplatine des Computers.

Der Prozessor sind auf dem sog. Mainboard (oder Motherboard): Die Hauptplatine des Computers ist nicht minder wichtig, aber komplizierter im Aufbau. Wichtig ist vor allem, dass der Prozessor zum Sockel des Mainboards passt (nachzulesen im Internet, wenn man den Prozessor „googelt“). Von AMD gibt es, wie von Intel, drei Mainboard-Reihen: A (Office-PC), B (Beste Preis-Leistung) und X (für anspruchsvolle Anwender) von AMD und H (Office-PC), B (Besser als Office-PC) und Z (für anspruchsvolle Anwender) von Intel. Auf dem Mainboard befinden sich auch die RAM-Slots (meistens vier an der Zahl) und die Kühlerbefestigung (Anleitung im Handbuch des Boards). An Anschlüssen gibt es in der Regel einen oder mehrere PCIe für die Grafikkarte, PCIe für die SSDS im M.2-Formfaktor und SATA-Ports für alles Speichertechnische sowie USB, Display und LAN-Anschlüsse an der Rückseite. Es gibt zudem die Möglichkeit, Anschlüsse in der Gehäusefront anzuschließen. Das Mainboard gibt es in verschiedenen Größen, auf die bei der Gehäusewahl zu achten ist: EATX (riesig), ATX, MicroATX und ITX (winzig).

Der Kühler in einem PC sorgt dafür, dass nichts überhitzt (hier ein gewöhnlicher Lüfter).

Der Kühler: Er wird benötigt, um die Abwärme von der CPU wegzuführen. Man unterscheidet zwischen Luft- und Wasserkühlung. Die Luftkühlung ist am herkömmlichsten und besteht aus einem Kühlkörper aus Aluminium und einem Lüfter. Meistens wird ein Luftkühler bereits vom Hersteller dem Prozessor beigelegt, diese sind jedoch laut und oft nicht wirklich brauchbar, weshalb in dieser Hinsicht über einen separaten Kühler nachzudenken ist. Die Wasserkühlung verwendet keinen Lüfter, sondern eine spezielle Kühlflüssigkeit (kein Wasser). Es wird anschließend die Flüssigkeit von Lüftern abgekühlt. Diese Kühlvariante braucht aber zusätzlich noch eine Pumpe und Leitungen, weshalb sie komplizierter zu installieren ist, dafür aber weitaus besser kühlt. Zwischen Kühler und Prozessor ist außerdem immer eine Schicht Wärmeleitpaste, die oft händisch eingefügt werden muss.

Sog. RAM-Riegel sorgen für Zwischenspeicher.

Der Arbeitsspeicher oder RAM (Random Access Memory): Der RAM ist ein kleiner Riegel, der in die RAM-Bänke gelegt wird. Er ist praktisch der Zwischenspeicher für die CPU und die laufenden Programme. Er benötigt Strom, um zu funktionieren, es wird daher alles gelöscht, sobald der Strom weg ist. Man unterscheidet zwischen DDR, DDR2, DDR3 und DDR4. Das aktuelle ist DDR4, alle anderen sind, je nach Anspruch, veraltet, und nur für gleichalte CPUs zu verwenden. Jede CPU braucht eine gewisse DDR-Klasse. Die angehängte Nummer, z. B. DDR4-2666 entspricht dem Doppelten des RAM-Taktes, in diesem Fall also 1333 Megahertz. Besonders für APUs, Prozessoren mit eingebauter Grafikkarte, empfiehlt sich eine hohe Taktrate und zwei Speichermodule. Beim Einbau bedarf es manchmal sanften Drucks, um die RAM-Bänke in ihre Position zu bewegen.

Eine handelsübliche Festplatte liefert den nötigen Speicher.

Festspeicher: Der Festspeicher ist zuständig für alles, was auch dann noch da sein soll, wenn kein Strom verfügbar ist. Hier haben sich zwei Speicherarten etabliert: HDD (Hard Drive Disk) und SSD (Solid State Disk). Bei der herkömmlichen HDD handelt es sich um eine Magnetscheibe, bei der die Daten vom einem Stift auf die Platte geschrieben werden. Diese Speichertechnik ist billig bei großen Speicherklassen, jedoch langsam bei vielen kleinen Dateien (Starten vom Betriebssystem) und laut, da mechanisch. Das elektronische Pendant ist die SSD, eine Art Ansammlung von Ein/Aus-Schaltern. Sie ist zwar teurer bei großen Speicherklassen, aber leise (nicht mechanisch) und sehr schnell beim Speichern und Lesen von kleinen Dateien (und generell). Sie ist deshalb als Betriebssystemspeicher nützlich. Beide können an ein SATA-Daten- und Strom-Kabel angeschlossen werden, die SSD jedoch ist zusätzlich noch in M.2-Form erhältlich, mit einer schnelleren Schnittstelle namens PCI-Express. Außerdem gibt es noch NMVe-SSDs, die aber nur selten schneller sind als normale SSDs.

Auch die Grafikkarte eines Computers ist im Grunde genommen eine Platine wie das Motherboard, allerdings mit anderer Funktion.

Grafikkarte oder GPU (Graphics Processing Unit): Dabei handelt es sich um die Komponente des Computers, die alles, was wir auf dem Display sehen können, bearbeitet. Da es sich dabei um Millionen Pixel handelt, bestehen Grafikkarten in der Regel aus über 1000 einzelnen Rechenwerken, die bei AMD Shader und bei NVIDIA CUDA heißen. Diese Rechenwerke sind jedoch auf das Berechnen von Pixeln und das De-und Enkodieren beschränkt, weshalb man nicht von Prozessorkernen sprechen kann, die beinahe alles beherrschen. GPUs werden über die PCIe-Schnittstelle am Motherboard angeschlossen und mit Displayport oder HDMI am Monitor. Sie brauchen in der Regel noch zusätzlichen Strom, den sie über ein 8-oder 6-poligen Stromanschluss bekommen. Auch sie müssen gekühlt werden, in der Regel durch Luftkühler. Hier unterscheidet man zwischen Blower-und Axialstylen. Blower-Styles haben nur einen Lüfter und sind kompakt, aber laut und oft heiß. Axial-Styles haben 2 oder mehr Lüfter und sind kälter und leiser, aber oft teurer.

Netzteil ist nicht gleich Netzteil (hier symbolisch mit amerikanischem Stecker).

Netzteil: Dieses Bauteil liefert den Strom für den kompletten Rechner und ist daher nicht zu verachten. Wer sich selbst einen PC zusammenstellen möchte, der sollte vor allem darauf achten, dass alle Schutzschaltungen vorhanden sind. Die maximale Belastung des Netzteils ist in Watt angegeben und sollte immer um 10% größer sein, als der Rechner eigentlich verbraucht. Der Stromverbrauch kann mithilfe von Onlinemessern ungefähr errechnet werden. Die Effizienz eines Netzteils wird anhand der sog. 80 Plus-Zertifizierung erkennbar. Das Netzteil sollte zwingend eine solche Zertifizierung haben. Das Maximum wäre hier 80 Plus Titanium. Folgende Anschlüsse sind am Netzteil vorhanden: Mainboardstromstecker (18 oder 20-polig), CPU Stromstecker (8-polig), verschiedene 8-und 6-Pin Stromstecker sowie SATA-Stromstecker. Man unterscheidet bei Netzteilen nichtmodular, teilmodular und vollmodular. Nichtmodulare Netzteile haben alle Kabel fest verbaut, was zu Chaos führen kann, sie sind jedoch am billigsten (siehe Beispielbild). Die teil-modularen Netzteile haben die wichtigsten Kabel fest verbaut, die ohnehin benötigt werden, und sind daher die sinnvollste Variante, jedoch auch teurer als nichtmodulare Netzteile. Vollmodulare Netzteile besitzen keine fest verbauten Kabel, was beim Kabelbruch nützlich ist, sie sind jedoch auch um ein Vielfaches teurer. Netzteile haben oft einen Lüfter, worauf auch Wert gelegt werden sollte, wenn man ein anspruchsvoller Anwender ist.

Das Leben im Mittelalter – Teil 3: Schule im Mittelalter

Die neue Reihe „Leben im Mittelalter“ stammt von der Klasse 7c, die im Rahmen ihrer Recherchen zum Mittelalter im Fach Deutsch unterschiedliche Beiträge für die Schülerzeitung liefert. Herzlichen Dank dafür!

Owl, Reading, Book, Bird, Study, Animal, Line Art

Bestimmt habt ihr euch irgendwann gefragt, wie es früher in der Schule war. Durften alle Kinder in die Schule gehen? Musste man auch so früh aufstehen? Musste man auch so eine schwere Schultasche mitschleppen? Waren die Lehrer auch schon damals streng? All eure Fragen versuchen wir im Artikel „Schule im Mittelalter“ zu beantworten.

                                         von Anastasia Steck und Alicja Kaczmarzyk

1. Schüler

Während des gesamten Mittelalters und darüber hinaus stellte ein Schulbesuch ein Privileg dar. In die Schule ging nur die kleine, höhergestellte Oberschicht, in der Regel nur der männliche Teil der Bevölkerung. Da man Schulgeld zahlen musste, gingen die Kinder von Armen nicht in die Schule und blieben darum Analphabeten. Die Kinder besuchten die Schule, ähnlich wie heute, ab dem 7. Lebensjahr.

2. Lehrer

Jungen wurden von einem Lehrer unterrichtet und Mädchen von einer Lehrerin. Die Lehrer waren ganz verschieden, je nach Schule: In Pfarrschulen unterrichteten Pfarrer, in Winkelschulen Händler und Handwerker, an öffentlichen Schulen gab es Privatlehrer, die vom Adel angestellt worden waren.

3. Fächer

Das Einfachste, was unterrichtet wurde, war der Elementarunterricht. Hier lernten die Schüler lesen, schreiben, singen und Latein. Die Menschen, die eine höhere Bildung haben wollten, mussten sich mit Trivium und Quatrium beschäftigen. Das Trivium bestand aus Grammatik, Rhetorik und Dialektik. Das Quatrium bestand aus Arithmetik, Geometrie, Musik und Astronomie. Das Trivium und Quatrium bildeten zusammen die ,,Sieben freien Künste”.

4. Schulen

Karl der Große nahm sich vor, dass in seinem Reich die Kinder zur Schule gehen sollten. Er forderte also alle Klöster und Kirchen auf, Schulen einzurichten. Der Unterricht begann um 05:00 Uhr morgens – er dauerte nur einige Monate im Jahr. Es gab verschiedene Schulen wie Domschulen, Pfarrschulen oder Winkelschulen. Mädchen konnten aber nur Wissen erwerben, wenn sie Nonnen wurden. Damals waren die Menschen der Meinung, dass Mädchen keine Schule besuchen müssten, sondern sich um den Haushalt kümmern sollten. Die Mädchen hatten daher sehr wenige Ausbildungsmöglichkeiten. Eine der wenigen Möglichkeiten stand Mädchen in Frauenklöstern offen. Im Spätmittelalter gab es teilweise auch städtische Schulen, in denen Mädchen unterrichtet wurden. Auch in den Winkelschulen war es ihnen teilweise möglich, am Unterricht teilzunehmen.

5. Schulsachen

Die Schüler hatten keine Bücher, da sie mit der Hand geschrieben und sehr teuer waren. Dafür besaßen sie einen Lederbeutel, in dem sie eine kleine Holztafel mit einer Wachsplatte hatten.

6. Gehorsam und Religion

Die Kinder sollten nicht nur lesen und schreiben können, sondern auch Gehorsam, Fleiß, Ordnung und Sauberkeit erlernen. Die Lehrer standen auf dem sogenannten Podest und hielten eine Rute oder einen Stock in der Hand. Oft schlug der Lehrer die Kinder auch, um sie zum Gehorsam und zum Lernen zu zwingen. Vor dem Unterricht beteten die Kinder mit ihrem Lehrer und gingen oft zum Gottesdienst.

Wir denken, dass wir uns nicht über die Schule beschweren müssen, sondern uns lieber auf die Schule freuen sollten! Wir haben die Möglichkeit zur schulischen Bildung, Jungs wie auch Mädchen dürfen zur Schule gehen, wir werden nicht geschlagen und haben so schöne Schulsachen!