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+++ gf_informatik:hardware_i [2025-08-20 05:40] (aktuell) – [2.4.4 Permanentspeicher] hof
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-====== Hardware ======
+====== Hardware (Theorie-Dossier) ======
 ===== - Was ist ein Computer? =====
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 ==== - Ein- und Ausgabe (Schnittstellen) ====
+=== - Benutzerschnittstellen ===
 Der grösste Teil der sichtbaren Komponenten eines Computers machen oft die Ein- und Ausgabegeräte aus, mit denen eine Schnittstelle zum Menschen geschaffen wird. Beispiele für solche **Benutzerschnittstellen** sind:
    * Display / Touchscreen
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    * Audio (Mikrofon, Lautsprecher, Kopfhörer)
    * Kamera
-   * Ports (USB, SurfaceConnect, MicroSD)
-   * Antennen für WLAN, Bluetooth, NFC
-{{ :gf_informatik:cpu.jpeg?nolink&200|}}
+=== - Geräteschnittstellen ===
+Damit andere Geräte an den Computer angeschlossen werden können, verfügen diese über **Geräteschnittstellen** mit unterschiedlichen Eigenschaften und Fähigkeiten:
+<WRAP right>
+<figure>
+{{:gf_informatik:pasted:20230826-164809.png?130&nolink}}
+<caption>USB-C</caption>
+</figure>
+<figure>
+{{:gf_informatik:pasted:20230826-170437.png?nolink&130}}
+<caption>USB-A</caption>
+</figure>
+<figure>
+{{:gf_informatik:pasted:20230826-173706.png?nolink&130}}
+<caption>DisplayPort & HDMI</caption>
+</figure>
+<figure>
+{{:gf_informatik:pasted:20230826-173511.png?nolink&130}}
+<caption>Micro-SD</caption>
+</figure>
+<figure>
+{{:gf_informatik:pasted:20230826-174026.png?nolink&200}}
+<caption>RJ-45 (LAN)</caption>
+</figure>
+</WRAP>
+   * **USB** (Universal Serial Bus)
+     * Datenübertragung (Speicherkarten, Netzwerk, Internet)
+     * Stromversorgung
+     * Geräte wie Maus, Drucker, Kamera
+     * *Nur USB-C*: Display
+   * **HDMI** (High-Definition Multimedia Interface)
+     * Zur Übertragung von Bild und Ton an einen externen Bildschirm / Spielkonsole / TV / Projektor.
+     * Linzenzpflichtig - Kostet 4-10¢ pro Gerät.
+   * **DisplayPort**
+     * Gleiche Fähigkeiten wie HDMI, aber ohne Lizenzkosten.
+   * **(Micro)-SD**
+     * Speicherkarten für Kameras, Drohnen, Mobiltelefone, z.T. auch Notebooks.
+   * **LAN** (Local Area Network / RJ-45 Stecker)
+     * Anschluss für Netzwerkkabel.
+     * Kann das Netzwerk sicherer, störungsärmer und ev. schneller machen als per WLAN
+   * Audio-Anschluss
+     * Für bessere Audio-Qualität im Kopfhörer.
+Zu den Geräteschnittstellen gehören auch die meist unsichtbaren Antennen für WLAN, Bluetooth und NFC.
 ==== - Prozessor & Geschwindigkeit ====
+<WRAP right>
+{{ :gf_informatik:cpu.jpeg?nolink&200|}}
+</WRAP>
 Der Kern eines Computers ist der //Prozessor// (en. Central Processing Unit, //CPU//). Er führt alle Berechnungen durch und steuert die Ein- und Ausgabe von Daten. Daten werden aus dem Speicher oder den Eingabegeräten gelesen, und wieder zurück in den Speicher oder den Ausgabegeräten geschrieben.
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 ==== - Speicher & Information ====
 {{ :gf_informatik:speicher.jpg?nolink&200|}}
-Daten werden in Computern digital abgelegt: Die kleinste Informationseinheit, die abgelegt werden kann, heisst //Bit// und speichert genau eine von zwei Möglichkeiten, ob der Wert des Bits 1 oder 0 ist. 8 Bits werden als Byte bezeichnet.
+Daten werden in Computern digital abgelegt: Die kleinste Informationseinheit, die abgelegt werden kann, heisst //Bit// und speichert genau eine von zwei Möglichkeiten, ob der Wert des Bits 1 oder 0 ist. 8 Bits werden als Byte bezeichnet und mit einem grossen B abgekürzt.
+=== - Präfixe ===
+Um riesige Zahlen zu vermeiden, werden ganz grosse und und ganz kleine Zahlen mit einem Präfix abgekürzt. Du kennst das bereits: grosse Distanzen werden in Kilometern angegeben, ganz kleine in Millimetern. Dasselbe tun wir auch, wenn wir über Geschwindigkeiten und Speichergrössen sprechen:
+| **Name**  ^ Präfix  ^ Multiplikator  | **Beispiel**                                                                                          |
+| nano      | n       | Milliardstel   | Computerchips werden in 3nm-Technologie gefertigt (eine Leiterbahn ist 3 Milliardstelmeter breit).    |
+| mikro     | μ       | Millionstel    | Die Zugriffszeit auf den SSD-Speicher beträgt 25-100μs (25 bis 100 Millionstelsekunden).              |
+| milli     | m       | Tausendstel    | Die Zugrifsszeit auf eine klassische Festplatte beträgt 5-10ms (Millisekunden).                       |
+| -         | -       | 1              |                                                                                                       |
+| kilo      | k       | 1000           | Ein modernes Notebook wiegt ca. 1kg (Kilogramm = tausend Gramm).                                      |
+| mega      | M       | Million        | Ein Digitalfoto benötigt 5-10MB Speicherplatz (5-10 Millionen Byte).                                  |
+| giga      | G       | Milliarde      | Eine CPU arbeitet mit einer Taktfrequenz von bis zu 4.5GHz (4.5 Milliarden Operationen pro Sekunde).  |
+| tera      | T       | Billion        | In modernen Notebooks werden zum Teil Permanentspeicher mit bis zu 2TB Speicherplatz verbaut (2 Billionen Bytes).  |
+Die volle Liste der Präfixe findet sich auf [[wpde>Vorsätze_für_Maßeinheiten]].
 === - Speicherbedarf ===
   * 1 kurze Powerpoint-Präsentation (ohne Bilder): 50 KB (0.05 MB)
   * 1 Foto (Handykamera): 1-20 MB
-    * Eine typischer Kamera hat ca. 12 Megapixel, also 3000x4000 Bildpunkte.
+    * Eine typische Kamera hat ca. 12 Megapixel, also 3000x4000 Bildpunkte.
     * Für jeden Bildpunkt werden drei Farbwerte gespeichert (Rot, grün, blau)
     * Jeder Farbwert wird typischerweise mit 256 verschiedenen Abstufungen gespeichert, also 1 Byte.
-    * 3000*4000*3 = 36 MB
+    * 3000 * 4000 * 3 = 36 MB
     * Dank Bild-Kompression ist das Bild aber in guter Qualität nur ca. 4 MB
   * 1 FullHD Film von Netflix: 2-7 GB
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 Der Arbeitsspeicher heisst auch en. //random access memory// (RAM), weil jedes Byte im Speicher direkt gelesen oder gespeichert werden kann.
-Ein modernes Notebook hat typischerweise 4-16 GB Arbeitsspeicher.
+Ein modernes Notebook hat typischerweise 4-32 GB Arbeitsspeicher.
 {{ :gf_informatik:disk.jpg?nolink&200|}}
 === - Permanentspeicher ===
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   * SSD (en. solid state disks): Speicherchips, die ohne Stromversorgung Daten speichern können.
     * Die gleiche Technologie steckt auch in Speicherkarten von Kameras, und in USB-Sticks.
-  * Festplatten: rotierende Platten mit magnetisierbarer Beschichtung. Ein Roboterarm erzeugt kleinste magnetische Bereiche die binäre Information repräsentieren.
+  * Festplatten: rotierende Platten mit magnetisierbarer Beschichtung. Ein Roboterarm erzeugt kleinste magnetische Bereiche, die binäre Information repräsentieren.
   * DVD / CD: Aluminiumplatten, in die kleine Inseln geprägt oder gebrannt werden, die von einem Laserstrahl abgetastet werden können.
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 Festplatten sind nochmals langsamer, mit Zugriffszeiten im Millisekundenbereich.
-===== - Aufgaben hof =====
-### Aufgabe 1a
-  * Wählen Sie eines Ihrer Geräte (Computer, Smartphone).
-  * Benennen Sie die Benutzerschnittstellen Ihres Geräts.
-    * Zählen Sie möglichst viele Arten auf, auf die Sie mit Ihrem Gerät interagieren können.
-    * Denken Sie sowohl an die Ein- wie auch die Ausgabe.
-    * Beispiel: Die Tastatur dient zur Eingabe von Text.
-### Aufgabe 1b
-  * Benennen Sie die Geräteschnittstellen Ihres Geräts. Zählen Sie die Möglichkeiten auf, mit denen Ihr Gerät mit anderen Geräten kommunizieren können.
-### Aufgabe 1c
-  * Mit welchen anderen Eigenschaften beschreiben Sie ihr Gerät?
-    * Geschwindigkeit (welche Dimension, welche Grösse wird denn genau gemessen?)
-    * Speicher-Kapazität (was wird gespeichert? Einheit?)
-    * Gewicht
-    * Batterielaufzeit
-    * Betriebssystem
-### Aufgabe 2a
-  * Ihr Mobiltelefon hat 64GB Permanentspeicher. Wieviele Powerpoint-Präsentationen zu 50 KB können Sie darauf abspeichern?
-#### Aufgabe 2a
-  * Wieviele verschiedene Möglichkeiten können in zwei Bits gespeichert werden?
-  * Wieviel in drei, vier, acht Bits?
-  * Erkennen Sie eine Regel?
-#### Aufgabe 2b
-  * Wieviele Bits werden benötigt, um ein Element aus dem folgenden Zeichensatz zu speichern?
-    * alle Buchstaben des lateinischen Alphabets, in Gross- und Kleinschreibung
-    * alle Ziffern des Dezimalsystems
-    * die folgenden Satzzeichen: Leerschlag, Punkt, Komma, Doppelpunkt, Fragezeichen, Ausrufezeichen.