Unterschiede

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--- gf_informatik:hardware_ia [2024-09-09 18:21] – [Aufgaben 5 – Selfies mit den Computer-Bauteilen] gra
+++ gf_informatik:hardware_ia [2024-09-13 13:10] (aktuell) – gra
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       - Liste Bauteile auf, die sich in oder an deinem Smartphone befinden. Du kannst natürlich nicht hineinblicken, aber überlegen: Was mache ich alles mit meinem Smartphone? Was für Bauteile müssen wohl vorhanden sein, damit das funktioniert. Deine Liste muss weder vollständig noch richtig sein: Schreibe einfach auf, was dir in den Sinn kommt.
       - Zeichne eine schematische Darstellung deines Smartphones nach der Von-Neumann-Architektur: In der Mitte ein Rechteck/Quadrat für die CPU. Links davon zeichnest du Bauteile, die zur Eingabe von Daten dienen und rechts von der CPU alle Bauteile, die zur Ausgabe von Daten dienen. Bauteile, die in beide Richtungen Daten mit der CPU austauschen, kannst du oberhalb oder unterhalb der CPU aufmalen. Alle Bauteile kannst du als Rechtecke oder Kreise malen. Deine Zeichnung muss nicht besonders genau oder richtig sein – sie sollte aber möglichst viele Bauteile enthalten.
+<nodisp 1>
+++++ Lösungsvorschlag (unvollständig):|
+{{:gf_informatik:hardware_ia:pasted:20240913-130921.png}}
+++++
+</nodisp>
 ==== Der klassische Desktop-PC von aussen betrachtet ====
 Das wichtigste Gerät zur Eingabe von Daten ist die Tastatur (engl. Keyboard) und das wichtigste Gerät zur Ausgabe von Daten ist der Bildschirm (engl. Screen) bzw. das Display.((Heute ist der Begriff //Display// oder //Anzeige// eigentlich passender. //Bildschirm// bzw. //Screen// bezeichnet eigentlich das leicht abgerundetes Glas, auf das bei alten Fernsehgeräten und PC-Monitoren das Bild per Elektronenstrahl projiziert wurde.)) Tastatur und Display sind nur beim klassischen Desktop-PC separate Geräte (bei einem Laptop ist alles in einem Gerät untergebracht). //Desktop// bedeutet //Schreibtischplatte// und ein Desktop-PC ist ein Computer, der auf dem Schreibtisch steht oder beim Schreibtisch fest installiert ist:
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 | Mainboard                            | –          | ...                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             |
-<nodisp 2>
+<nodisp 1>
-++++Lösung HIDDEN|
+++++Lösung:|
 ^ Bezeichnung                          ^ Abkürzung  ^ Aufgabe                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                       ^
 | Prozessor (central processing unit)  | CPU        | Der Prozessor ist sozusagen das „Gehirn“ des Computers: Die Software (das Betriebssystem oder ein Programm / eine App) "läuft" auf dem Prozessor – das heisst: Der Prozessor führt die Befehle aus, die durch die Software bestimmt sind. Er liest bestimmte Daten ein, führt damit bestimmte Rechnungen durch und gibt bestimmte Daten aus.  |
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 {{:gf_informatik:gfif_hardware_puzzle-pc.png?linkonly| Desktop-PC}}
-<nodisp 2>
+<nodisp 1>
-++++Lösung HIDDEN:|
+++++Lösung:|
 {{:gf_informatik:gfif_hardware_puzzle-mainboard_solution.png?400|}}
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     * Netzteil, Arbeitsspeicher, Festspeicher, CPU, Lüfter, Kühlkörper, USB-Anschluss, Platform Controller Hub (Southbridge).
+<nodisp 1>
+++++Lösungsvorschlag:|
+{{:gf_informatik:hardware_ia:pasted:20240911-080842.png}}
+++++
+</nodisp>
 ==== Prozessor & Geschwindigkeit ====
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   - Kaufe ein neues Motherboard mit schnellerem Chipset (schnellere Southbridge etc).
+<nodisp 1>
+++++Lösung:|
+Da wir nicht wissen, was für eine Hardware Anna hat, können mehrere Ratschläge helfen, aber nicht alle:
+  - Ein besserer Router bzw. ein schnellers Internet-Abo könnte die Daten schneller aus dem Internet zu Annas Computer bringen. -> **Hilft vielleicht.**
+  - Mehr bzw. schnellerer Arbeitsspeicher könnte helfen, dass die CPU die Daten aus dem Internet schneller verarbeiten und an den Bildschirm ausgeben kann. -> **Hilft vielleicht.**
+  - Eine schnellere SSD würde in diesem Fall nicht helfen: Wenn wir mit unserem Browser Inhalte aus dem Netz anschauen oder streamen, werden diese nur im Arbeitsspeicher zwischengespeichert (es sei denn, der Arbeitsspeicher wäre voll oder zu klein. In diesem Fall würde 2. helfen). -> **Hilft nicht.**
+  - Falls die CPU zu heiss wird, wird ihre Geschwindigkeit gedrosselt (begrenzt). Mit einer besseren Kühlung kann die CPU über längere Zeit auf höchster Gewschwindigkeit rechnen. Die Wahrscheinlichkeit, dass die CPU fürs Verarbeiten von YouTube-Videos an ihre Leistungsgrenzen gerät, ist bei heutigen PCs aber eher gering. -> **Hilft wahrscheinlich nicht.**
+  - Ein leistungsfähigeres Netzteil bringt nichts. Die Stromversorgung durch die bestehenden Netzteile ist normalerweise ausreichend. -> **Hilft nicht.**
+  - Mit einem Kauf eines neuen Motherboards/Mainboards wird es kompliziert: Passen die bisherigen Komponenten (CPU, RAM, SSD) noch ins neue Board? Falls ja: Sind diese Komponenten so schnell, dass sie das schnellere Board auch nutzen können? Falls ja, könnte das helfen. -> **Hilft vielleicht, erfordert aber viel Know-How.**
+**Fazit:** Anna sollte keinen der Ratschläge einfach befolgen und irgendwelche Bauteile kaufen. Zuerst muss sie herausfinden, weshalb die Inhalte aus dem Netz so langsam laden. Vielleicht ist es bloss ein Software-Problem: Wenn andere Anwendungen auf dem Computer, von denen Anna vielleicht gar nichts weiss, die Internetverbindung stark belasten.
+++++
+</nodisp>
 === System on a Chip (SoC) ===
 Die CPU ist heute oft mehr als eine CPU. Oder besser ausgedrückt: Der Chip, der in modernen Laptops, Tabletts oder Mobiltelefonen anstelle der CPU sitzt, ist mehr als eine CPU: Hier drei Bilder des M2-Chips von Apple. Halte den Mauszeiger über das jeweilige Bild für mehr Informationen.
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   - Wie viele Netflix-Filme à 4 GB haben auf deinem Festspeicher Platz?
+<nodisp 1>
+++++Lösungsvorschlag:|
+  - Angenommen, ein leeres Worddoukment ist 13 kB gross und ein Foto 4 MB, dann sind das 4000 kB / 13 kB, also **ca. 308** Worddokumente.
+  - Angenommen, der Arbeitsspeicher (vom PC) ist 16 GB, dann haben darin 16'000 MB / 4 MB, also **ca. 4000** Fotos Platz.
+  - Angenommen, der Festspeicher (vom PC) ist 512 GB, dann haben darin 512'000 MB / 4 MB, also **ca. 128'000** Fotos Platz.
+  - Angenommen, der Festspeicher (vom PC) ist 512 GB, dann haben darin 512 GB / 4 GB, also **ca. 128** Netflix-Filme Platz.
+++++
+</nodisp>
 ==== Anschlüsse / Schnittstellen ====
 Damit du an deinen Laptop oder Computer weitere Geräte anschliessen kannst, müssen geeignete Anschlüsse vorhanden sein: Zum Beispiel ein USB-Anschluss, um eine Maus oder einen USB-Stick anzuschliessen. Oder ein Display-Port- oder HDMI-Anschluss, damit du deinen Laptop am Beamer anschliessen kannst.
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   - **Der mechanische oder elektrische Teil:** Das Kabel, das zum Beispiel deinen Laptop mit dem Beamer verbindet, muss auf der einen Seite einen Stecker haben, der in die richtige Buchse an deinem Laptop passt und auf der anderen Seite muss es einen Stecker haben, der in die Buchse am Beamer passt.
-  - **Der softwaretechnische Teil:** Nun ist das Kabel an beiden Geräten eingesteckt. Das heisst aber noch nicht, dass der Datenaustausch funktioniert. Denke an eine Telegrafenverbindung:((Telegrafie ermöglichte bereits im 19. Jahrhundert transatlatische Kommunikation über elektrische Leitungen: Es wurden Nachrichten beispielsweise mit dem Morsealphabet übermittelt: Die Person, die die Nachricht sendete, konnte eine Taste kurz oder lange gedrückt halten. Das bewirkte auf der anderen Seite kurze oder lange Töne, die die empfangende Person hören, notieren und in Buchstaben übersetzen konnte.)) Es reicht nicht, dass eine elektrische Leitung zwischen Sender:in und Empfänger:in besteht: Beide müssen auch noch das Morse-Alphabet (oder eine andere Codierung) kennen, damit sie Zeichen austauschen können. Und beide sollten dieselbe Sprache sprechen, damit die Zeichen dann auch Sinn ergeben. So ähnlich kannst du dir das bei Laptop und Beamer vorstellen: Damit dein Laptop Bilddaten an den Beamer senden kann, müssen beide Geräte die gleiche Sprache sprechen – sonst sendet der Laptop vielleicht haufenweise Einsen und Nullen und der Beamer weiss nichts damit anzufangen. Dem softwaretechnischen Teil einer Schnittstelle sagt man auch **Protokoll**. Es gibt zum Beispiel das USB-C-Protokoll (genau genommen gibt es mehrere Versionen davon): Dieses regelt, wie die Kommunikation über die USB-C-Schnittstelle vonstatten gehen soll. Alle Hersteller, die an ihrem Gerät eine USB-C-Schnittstelle haben, müssen sicherstellen, dass ihr Gerät dieses Protokoll einhält.
+  - **Der softwaretechnische Teil:** Nun ist das Kabel an beiden Geräten eingesteckt. Das heisst aber noch nicht, dass der Datenaustausch funktioniert. Denke an eine Telegrafenverbindung:((Telegrafie ermöglichte bereits im 19. Jahrhundert transatlatische Kommunikation über elektrische Leitungen: Es wurden Nachrichten beispielsweise mit dem Morsealphabet übermittelt: Die Person, die die Nachricht sendete, konnte eine Taste kurz oder lange gedrückt halten. Das bewirkte auf der anderen Seite kurze oder lange Töne, die die empfangende Person hören, notieren und in Buchstaben übersetzen konnte.)) Es reicht nicht, dass eine elektrische Leitung zwischen Sender:in und Empfänger:in besteht: Beide müssen auch noch das Morse-Alphabet (oder eine andere Codierung) kennen, damit sie Zeichen austauschen können. Und beide sollten dieselbe Sprache sprechen, damit die Zeichen dann auch Sinn ergeben. So ähnlich kannst du dir das bei Laptop und Beamer vorstellen: Damit dein Laptop Bilddaten an den Beamer senden kann, müssen beide Geräte die gleiche Sprache sprechen – sonst sendet der Laptop vielleicht haufenweise Einsen und Nullen und der Beamer weiss nichts damit anzufangen. Dem softwaretechnischen Teil einer Schnittstelle sagt man auch **Protokoll**. Es gibt zum Beispiel das USB-C-Protokoll: Dieses regelt, wie die Kommunikation über die USB-C-Schnittstelle vonstatten gehen soll. Alle Hersteller, die an ihrem Gerät eine USB-C-Schnittstelle haben, müssen sicherstellen, dass ihr Gerät dieses Protokoll einhält.
 Wenn also jemand sagt: "Mein Computer hat eine HDMI-Schnittstelle", dann heisst das nicht nur, dass der Computer eine Buchse hat, in die ein HDMI-Kabel passt, sondern es heisst auch, dass der Computer das HDMI-Protokoll kennt und gemäss diesem Protokoll Daten über den HDMI-Anschluss senden (oder empfangen) kann.
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 {{:gf_informatik:hardware_ia:pasted:20240904-153716.png?600}}
+<nodisp 1>
+++++Lösung:|
+Karl wird sich nicht freuen: USB-A ist nicht geeignet (zu langsam) für die Übertragung von Video-Daten in Echtzeit. Die USB-A-Anschlüsse am Beamer dienen vielleicht zu Service-Zwecken((mit geeignetem Programm können via PC Betriebsdaten vom Beamer abgerufen werden etc.)), zum Anschluss eines Memory-Sticks oder bloss zum Aufladen eines externen Geräts.
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+</nodisp>
 === Vielseitiges USB-C ===
 An einen heutigen USB-C-Anschluss kann man so viele verschiedene Geräte anschliessen, weil dieser mehrere Schnittstellen in sich vereint: Wenn eine externe Festplatte angeschlossen ist, werden Daten gemäss dem USB-C-Protokoll ausgetauscht. Wenn aber ein Beamer oder ein Monitor angeschlsosen ist, werden Daten wahrscheinlich gemäss dem Display-Port-Protokoll ausgetauscht. Das heisst: Der mechanische Teil der Schnittstelle, die USB-C-Buchse, bleibt natürlich in beiden Fällen gleich; aber der softwaretechnische Teil passt sich dem  angeschlossenen Gerät an. Auf diese Weise können an einem Anschluss möglichst viele verschiedene Geräte angeschlossen werden.
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     - Zeichne sie als Kreise, die über den Rand hinausgehen.
   - Zeichne die drahtlosen Schnittstellen WLAN und Bluetooth als kleine Kästchen mit entsprechenden Symbolen irgendwo am Rand aber innerhalb des Laptops.
-  - Zeichne das Netzteil oben am Gerät als kleines Rechteck. Beschrifte es und verbinde es mit dem entsprechenden Anschluss am Laptop.
+  - Zeichne das Netzteil ausserhalb des Geräts als kleines Rechteck. Beschrifte es und verbinde es mit dem entsprechenden Anschluss am Laptop.
   - Zeichne folgende Bauteile, sodass du sie gut beschriften kannst und beschrifte sie mit den jeweiligen Angaben DEINES Laptos. Du findest die Angaben in den Systeminformationen. Falls du nicht weiterkommst: suche im Internet oder frage die Lehrperson.
     - CPU mit Angabe der Taktfrequenz und evtl. Anzahl Kerne
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     - Festspeicher (SSD) mit Angabe der Speichergrösse in GB
+<nodisp 1>
+++++Lösungsvorschlag:|
+{{:gf_informatik:hardware_ia:pasted:20240913-130222.png}}
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+</nodisp>
 === Aufgabe 13 – Dein Laptop im Vergleich (optional) ===
 Vergleiche die Werte deines Computers (zu Prozessor, Arbeits- und Festspeicher): Sind dies gute Werte oder nicht für einen aktuellen Laptop? High end oder Einsteigermodell?