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Bauelementen realisiert werden, ohne dass es zu einer wesentlichen Verringerung der Rechengeschwindigkeit kommt. o Sofern dies von der Hardware der Zentraleinheit und dem Betriebssystem unterstützt wird, kann auch der umgekehrte Weg gegangen werden. Nicht benötigte Programmteile und Daten werden auf den Hintergrundspeicher „ausgelagert”. Dem Anwendungsprogramm wird jedoch vorgespiegelt, dass sich diese Programmteile nach wie vor im Arbeitsspeicher befinden, indem sie bei der nächsten Verwendung durch das Programm wieder „eingelagert” werden (auf Kosten anderer Programmteile, die Platz machen müssen); dies alles spielt sich für das Anwendungsprogramm vollständig unsichtbar ab; da den Anwendungsprogrammen dadurch die Existenz von mehr Hauptspeicher, als tatsächlich vorhanden, vorgespiegelt wird, wird das Verfahren als virtueller Speicher bezeichnet). • Schließlich gibt es noch die Schnittstellenbausteine, die das Bindeglied zwischen Zentraleinheit und Peripherie bilden (der Begriff „Schnittstelle” wird hier im Sinne eines Verbindungspunktes von technischen Komponenten verwendet); ihre Aufgabe ist einerseits die Erzeugung jener Signale, die geeignet sind, ein bestimmtes Peripheriegerät (z. B. einen Bildschirm oder eine Festplatte) anzusteuern, andererseits die Interpretation der von diesen Geräten kommenden Signale und das Bereitstellen der korrespondierenden Eingaben für die CPU. Diese Komponenten sind durch ein System von (elektrischen) Verbindungswegen, dem Bus, miteinander verbunden. Je nach Funktion lassen sich die Leitungen des Busses in drei Kategorien gliedern: • o Die Daten und Befehle selbst werden zwischen dem Prozessor und dem Arbeitsspeicher bzw. den Schnittstellenbausteinen auf dem Datenbus übertragen. Die „Breite” (d. h. die Anzahl der Leitungen) des Datenbusses bestimmt, welche Datenmenge auf einmal zwischen dem Prozessor und dem Speicher übertragen werden kann und ist damit ein Faktor, der die Rechengeschwindigkeit festlegt. o Es muss aber auch festgelegt werden, welche Speicherzelle bzw. welcher Schnittstellenbaustein der „Ansprechpartner” des Prozessors ist. Diese Information überträgt der Adressbus. Die Breite des Adressbusses legt fest, wie viel Arbeitsspeicher ein Prozessor maximal ansprechen kann. o Im Steuerbus schließlich sind alle jene Signale zusammengefasst, die für verschiedene andere Zwecke vorgesehen sind (z. B. ob der Datentransfer vom oder zum Prozessor erfolgt oder ob sich ein Peripheriegerät in einem Zustand befindet, auf den der Prozessor rasch reagieren muss). o Eine besondere Rolle spielt das Taktsignal. Die Geschwindigkeit, die dieser „Dirigent” vorgibt, bestimmt das Arbeitstempo der Zentraleinheit. Zusammen mit dem Prozessortyp (der die verfügbaren Befehle der Maschinensprache, die Dauer jedes dieser Befehle in Taktzyklen, allfällige prozessor-interne Optimierungen bei der Abarbeitung von Befehlen, aber auch die Breite des Datenbusses und die Größe eines Wortes definiert) ist damit die Rechenleistung eines Computers festgelegt. Die Gesamtleistung eines Computersystems hängt aber auch noch von der Leistungsfähigkeit der Peripherie, insbesondere der Speichermedien, sowie vom Aufgabenmix ab, der 25
mit diesem Computersystem bewältigt werden soll, und der all diese Komponenten unterschiedlich stark beanspruchen kann. Die Leitungen des Busses werden auch in Form von standardisierten Steckplätzen zur Verfügung gestellt, sodass das Computersystem mit entsprechenden Karten um unterschiedliche Komponenten (für Externspeicher, Bildschirme, lokale Netzwerke, ...) erweitert werden kann. Gängige Formen von Steckplätzen sind PCI („Peripheral Component Interconnect”) und PCI-Express. In portablen Systemen werden hierfür auch PCMCIA und Mini PCI eingesetzt. 1.3.2.2. Peripherie Die Peripherie eines Computers dient im Wesentlichen drei Zwecken, nämlich: • der Kommunikation mit dem Benutzer, • der Aufbewahrung (Speicherung) von Daten sowie • dem Datenaustausch mit anderen Computersystemen. Peripheriegeräte werden über geeignete Kabel und Stecker an die Zentraleinheit angeschlossen. Wichtig ist, dass genormte Schnittstellen zum Einsatz kommen. Der wichtigste Standard ist heute USB (Universal Serial Bus - http://de.wikipedia.org/wiki/USB). Beinahe alle Peripherigeräte verfügen heute über eine USB-Schnittstelle. Beispiele: Maus, Tastatur, Scanner, Drucker, Digitalkamera, … Bei USB ist darauf zu achten, ob der Standard 1.x oder 2.x unterstützt wird. Werden hohe Übertragungsraten benötigt (externe Festplatte, Camcorder, Scanner, …) ist darauf zu achten, dass USB 2.x unterstützt wird. Für den Anschluss von Geräten wie Tastatur, Maus etc. ist USB 1.x ausreichend. Neben USB findet man auch noch die IEEE-1394-Schnittstelle („Firewire”), die den Anschluss von bis zu 63 Peripheriegeräten (z. B. Festplatten, aber auch Multimedia- Equipment wie DVD und Video-Kameras) erlauben soll. USB 2.x und Firewire zeichnen sich durch hohe Übertragungsgeschwindigkeit aus (50 bzw. 60 MByte/s). Ältere Schnittstellentechnologien wie serielle oder parallele Schnittstellen, SCSI (Abk. für „Small Computer System's Interface”) sind im PC-Bereich kaum mehr anzutreffen. 26
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