Personal Computer

PC: Personal Computer, Funktionsweise, Hardware, Software und Internet

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Hier gibt es die wichtigsten Informationen über den PC (Personal Computer). Wir erklären Funktionsweise, Hardware, Software und wie er mit Netzwerk und Internet funktioniert.

Hamburg - Ein Personal Computer (PC) ist ein Mehrzweck-Computer, dessen Größe, Fähigkeiten und Preis ihn für den individuellen Gebrauch nutzbar machen. PCs sind direkt für Endbenutzer gedacht und weniger für Computerexperten oder -techniker. Im Gegensatz zu großen, teuren Minicomputern und Großrechnern sind PCs nicht dafür vorgesehen, von vielen Personen gleichzeitig genutzt zu werden.

Seit den frühen 1990er Jahren dominierten Microsoft-Betriebssysteme und Intel-Hardware einen Großteil des PC-Marktes, zuerst mit MS-DOS und dann mit Microsoft Windows. Alternativen zu den Windows-Betriebssystemen von Microsoft nehmen einen kleinen Anteil der Branche ein. Dazu gehören Apples macOS und freie und Open-Source Betriebssysteme wie Linux.

Vor 40 Jahren startete IBM mit seinem ersten Personal Computer eine neue Ära in der Technik-Geschichte.

PC: Wie ein Personal Computer funktioniert - Hardware, Prozessor und Binärformat

Transistoren: Ein PC enthält Millionen von Transistoren, die der Hauptbaustein aller Mikrochips sind, was die CPU (Central Processing Unit) einschließt. In einem Computerchip sind die Transistoren keine isolierten Einzelkomponenten. Sie sind Teil einer sogenannten integrierten Schaltung (auch als Mikrochip bekannt), in der viele Transistoren zusammenarbeiten, um dem Computer bei der Durchführung von Berechnungen zu helfen. Maschinensprache: Alle Computer und elektronischen Geräte kommunizieren binär, mit einer Reihe von Nullen und Einsen oder elektrischen Aus- und Ein-Signalen. Alle auf einem Computer geschriebene Software wird in einer höheren Programmiersprache erstellt, die Menschen verstehen können.

PC (Personal Computer) basieren auf dem System des Binärcodes

Nach der Programmierung wird das Programm in eine einfache Maschinensprache umgearbeitet, die Computer verstehen. ASC II Codes: Jede binäre 0 oder 1 wird als ein Bit betrachtet, und jede Zahl, jeder Buchstabe oder jedes andere Zeichen besteht aus acht Bits (einem Byte). Eine gängige Methode zum Speichern und Bearbeiten von Text erfolgt durch ASCII-Codes, bei denen es sich um ein binäres Byte handelt. Beispielsweise hat der Kleinbuchstabe „a“ einen ASCII-Code-Dezimalwert von 97 oder 01100001 im Binärformat. Unicode: ASCII unterstützt nur 256 Zeichen, was für viele Sprachen und für die Darstellung aller auf Computern verwendeten Symbole nicht ausreicht. Um dieses Problem zu lösen, wurde Unicode geschaffen. Die 16-Bit-Version von Unicode beispielsweise bietet Platz für über eine Million Zeichen.

PC: Die wichtigsten Speicher-Komponenten - RAM, ROM SSD, HD und Cache

Arbeitsspeicher: Arbeitsspeicher steht für jedes physische Gerät, das Informationen vorübergehend speichern kann. Beispielsweise ist der Computerspeicher RAM (Random-Access Memory) ein flüchtiger Speicher, der zum Speichern laufender Anwendungen verwendet wird. Wenn der Computer ausgeschaltet wird, gehen alle Daten im Speicher verloren. Storage: Da Computer nicht ständig eingeschaltet sein können, müssen sie Informationen speichern. Ein nichtflüchtiger Speichertyp wie eine Festplatte speichert Informationen auch dann, wenn der Computer ausgeschaltet ist. Auf dem Computer gespeicherte Informationen werden als Datei gespeichert; Eine Datei ist ein Dokument, ein Film, ein Foto, eine Musik oder andere Dateitypen. Alle diese Dateien werden auf einem „Storage device” gespeichert, z. B. SSD, CDs, Hard Drives der NAS.

Lahmt die Festplatte im alten Notebook, kann sich die Aufrüstung allemal lohnen.

Cache: Eine weitere und schnellere Art von Speicher wird als Cache bezeichnet. Cache-Speicher ist ein kleinerer Teil des Speichers, der auf oder in der Nähe der CPU gehalten wird, um kurzzeitig benötigte Daten zu speichern. Wenn die CPU Informationen benötigt, die sich im Cache befinden, werden sie fast sofort aus dem Cache geladen, anstatt auf den langsameren RAM warten zu müssen. ROM Ein anderer Speichertyp, ROM (Read Only Memory), benennt einen Speicherchip mit Daten, die nur gelesen werden können. Die meisten Computer verfügen heute über einen PROM (programmierbarer read-only-Speicher), der immer noch schreibgeschützt ist, aber bei Bedarf durch ein Firmware-Update neu programmiert werden kann.

PC: Computer-Hardware im Überblick - CPU, Grafikkarte, Motherboard und Perepherie

  • CPU: Die CPU (Central Processing Unit) oder der Prozessor verarbeitet alle Anweisungen, die er von der Hardware und Software erhält, die auf dem Computer ausgeführt werden. In der CPU gibt es zwei Hauptkomponenten. Die ALU (Arithmetic Logic Unit) führt mathematische, logische und entscheidende Operationen durch. Die CU (Steuereinheit) leitet alle Operationen des Prozessors.
  • Motherboard: Das Motherboard ist die größte Platine im Computergehäuse, die alles zusammenhält und miteinander verbindet. Ohne das Motherboard könnten Komponenten wie Prozessor und Speicher nicht miteinander kommunizieren.
  • Steckkarten: Steckkarten sind Karten, die dem Computer hinzugefügt werden, um ihm zusätzliche Fähigkeiten zu verleihen. Eine Grafikkarte, ein Modem, eine Netzwerkkarte und eine Soundkarte sind Beispiele für Steckkarten. Jede Karte kann dabei einen anderen Anschlusstyp haben (z. B. AGP, PCI, PCIe), um mit dem Motherboard zu kommunizieren.
  • Laufwerke: Ein Computer hat ein oder mehrere Laufwerke bzw. Drives. Fast alle Computer haben eine Festplatte, können aber auch mit Diskettenlaufwerken ausgestattet sein und andere Wechseldatenträger wie z. B. Flash-Laufwerke anschließen.
  • Peripheriegeräte: Die Peripherie am PC ist Hardware, die vom Computer nicht benötigt wird und nach dem Kauf an einen Computer angeschlossen wird. Peripheriegeräte verleihen dem Computer zusätzliche Fähigkeiten. Beispielsweise ist ein Drucker ein gutes Beispiel für ein Peripheriegerät. Heutzutage werden die meisten Peripheriegeräte über USB an einen PC angeschlossen – im Laufe der Entwicklung des PCs haben sich jedoch viel Anschlussmöglichkeiten ergeben.
LED-Lichtspiele jeder Art sind beliebte Accessoires für Gaming PCs. Wichtiger sind aber mindestens ein Vierkernprozessor sowie eine potente Grafikkarte ab Nvidia RTX 2060 beziehungsweise ab AMD Radeon RX 5600 XT.

PC: Arten von Software - Betriebssysteme, Tools, Apps und Dateitypen

Betriebssystem: Jeder PC verfügt über ein Betriebssystem, damit die Software mit der Hardware und dem Benutzer kommunizieren kann. Die meisten IBM-kompatiblen Computer führen beispielsweise das Betriebssystem Microsoft Windows aus und können auch mit Betriebssystemen wie Linux betrieben werden. Auf Apple-Computern wird immer macOS ausgeführt.
Programme & Apps: Ein PC würde allein mit einem Betriebssystem gut funktionieren. Die meisten Benutzer möchten jedoch mehr mit ihrem Computer anstellen. Dafür können Programme oder Apps installiert werden, mit denen ein Benutzer so ziemlich alles Erdenkliche tun kann. Beispielsweise könnte ein Textverarbeitungsprogramm installiert werden, um Briefe zu schreiben, und eine Tabellenkalkulation könnte die Ausgaben verfolgen. Natürlich werden PCs auch viel zum Spielen von Videogames genutzt.

Dateien: Das Betriebssystem, Programme und deren Daten werden als Datei gespeichert. Jeder Dateityp hat unterschiedliche Fähigkeiten und wird auf einem PC anhand von Dateierweiterungen identifiziert. Wenn eine Computerdatei geöffnet wird, betrachtet der Computer den Dateityp und führt eine Aktion aus oder führt das diesem Dateityp zugeordnete Programm aus. Beispielsweise ist eine .exe-Datei eine ausführbare Datei, die ein Programm ausführt, und eine .txt-Datei eine Textdatei, die in Notepad geöffnet werden kann. Dateien werden auf Laufwerken gespeichert und organisiert, indem zusammengehörige Dateien in Ordnern gespeichert werden. Diese Ordner und Dateien werden mit einem Dateimanager wie dem Datei-Explorer durchsucht. Um das Auffinden und Zugreifen auf Programme auf dem Computer zu erleichtern, werden Verknüpfungen mit Symbolen des Programms erstellt. Diese Verknüpfungen können überall auf dem Computer platziert werden, einschließlich Desktop und Taskleiste.

PCs in Netzwerken und dem Internet - WAN, LAN, Wi-Fi, WWW und das TCP/IP-Protokoll

Ein Computernetzwerk ermöglicht es einem PC, mit anderen Computern zu kommunizieren und Daten auszutauschen. Es gibt zwei Haupttypen von Netzwerken: ein LAN (Local Area Network) wie z. B. ein Heimnetzwerk oder ein WAN (Wide Area Network) wie das Internet. Computer kommunizieren über eine NIC (Network Interface Card) oder drahtlos mit Wi-Fi, das einen Computer mit einem Router oder einem Switch verbindet, der eine Verbindung zu einem Router herstellt. Um mit dem Router und anderen Computern und Netzwerkgeräten zu kommunizieren, wird von allen Geräten ein Protokoll verwendet. Beispielsweise ist das TCP/IP-Protokoll typisch für ein Netzwerkprotokoll.

Das Internet ist ein weltweites Netzwerk, das Milliarden von Computern und anderen Netzwerkgeräten verbindet. Das WWW (World Wide Web) im Internet wird unter Verwendung eines Browsers erkundet, um verschiedene Websites zu durchsuchen, die unter Verwendung von HTML erstellt wurden. Im Internet kann man mithilfe von Suchmaschinen alle möglichen Informationen finden, Software herunterladen, E-Mails senden, sich mit sozialen Netzwerken (wie z.B. Facebook oder TikTok) verbinden, Filme ansehen und vieles mehr.

Rubriklistenbild: © picture alliance/dpa | Sebastian Gollnow

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