Unterschiede

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--- gf_informatik:hardware_i [2023-08-26 14:33] – Präfixe hof
+++ gf_informatik:hardware_i [2026-09-05 15:39] (aktuell) – [2.3 Prozessor & Geschwindigkeit] hof
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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.
-Moderne CPUs können Dutzende von Milliarden von Operationen pro Sekunde ausführen. Der Intel Core I5 Prozessor in Surface Laptops hat die folgenden Kennzahlen:
+Moderne CPUs können Dutzende von Milliarden von Operationen pro Sekunde (ops) ausführen. Der Intel Core I5 Prozessor in Surface Laptops hat die folgenden Kennzahlen:
   * 4 Kerne (unabhängige Teilprozessoren)
   * 8 Threads (parallelle Ausführungsstränge) pro Kern
   * 1-3.6 GHz Taktfrequenz (also bis zu 3'600'000'000 Operationen pro Sekunde in jedem Thread)
-Die CPU kann also bis zu 115'000'000'000 Operationen pro Sekunde ausführen.
+Die drei Werte ergeben miteinander multipliziert die theoretische Anzahl _ops_ - obige CPU kann also bis zu $4\cdot8\cdot3.6 Mia = 115000000000$ Operationen pro Sekunde ausführen.
 Die Prozessorgeschwindigkeit ist allerdings selten der limitierende Faktor, wenn ein Gerät langsam erscheint. Viel öfter startet ein Programm langsam, weil es zu wenig schnell aus dem Permanentspeicher gelesen werden kann. Dies ist der Fall, wenn der Speicher zu langsam ist, oder zuviele parallele Zugriffe die Leitungen zwischen Speicher und Prozessor "verstopfen".
+In modernen Notebooks ist der Prozessor meist nicht direkt sichtbar. Der Betrieb erzeugt Wärme, die über [[wpde>Wärmerohr#Computertechnik|Heatpipes]] zun den Lüftern gebracht wird - der Prozessor ist also unter dem Ende der Heatpipes.
+<WRAP right>
+<figure>
+{{.:hardware_i:pasted:20260825-091433.png?nolink&400|}}
+<caption>Mainboard mit Heatpipes</caption>
+</figure>
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+<WRAP clear></WRAP>
 ==== - Speicher & Information ====
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 {{ :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.
+<caption>Micro-SD</caption>
+</figure>
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+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 ===
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 | **Name**  ^ Präfix  ^ Multiplikator  | **Beispiel**                                                                                          |
-| nano      | n       | 1/Milliarde    | Computerchips werden in 3nm-Technologie gefertigt (eine Leiterbahn ist 3 Milliardstelmeter breit).    |
+| nano      | n       | Milliardstel   | Computerchips werden in 3nm-Technologie gefertigt (eine Leiterbahn ist 3 Milliardstelmeter breit).    |
-| mikro     | μ       | 1/Million      | Die Zugriffszeit auf den SSD-Speicher beträgt 25-100μs (25 bis 100 Millionstelsekunden).              |
+| mikro     | μ       | Millionstel    | Die Zugriffszeit auf den SSD-Speicher beträgt 25-100μs (25 bis 100 Millionstelsekunden).              |
-| milli     | m       | 1/1000         | Die Zugrifsszeit auf eine klassische Festplatte beträgt 5-10ms (Millisekunden).                       |
+| 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).                                      |
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   * 1 FullHD Film im Studio: 400 GB
-{{ :gf_informatik:ram.jpg?nolink&200|}}
+<WRAP right>
+<figure>
+{{ :gf_informatik:ram.jpg?nolink&200}}
+<caption>Arbeitsspeicher</caption>
+</figure>
+</WRAP>
 === - Arbeitsspeicher ===
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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.
+=== - Permanentspeicher ===
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 {{ :gf_informatik:disk.jpg?nolink&200|}}
+<caption>Permanentspeicher (HDD)</caption>
-=== - Permanentspeicher ===
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+{{.:hardware_i:pasted:20260825-091613.png?nolink&200|}}
+<caption>Permanentspeicher (SSD)</caption>
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 Der Permanentspeicher dient dazu, Informationen abzuspeichern, ohne dass wie beim RAM eine dauernde Stromversorgung nötig ist. Die häufigsten Permanentspeicher sind:
   * 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.