Materialien zum Unterricht

Aufbau

Daten

Im Rechner werden Daten gespeichert und verarbeitet. Daten können sein:

Alle diese Daten müssen von ein und der selben Maschine eingelesen, verarbeitet, gespeichert und ausgegeben werden!

Deshalb werden ALLE Daten im Rechner in Zahlen umgewandelt (Kodiert). Bei der Ausgabe werden sie in den ursprünglichen Inhalt zurück verwandelt (Dekodiert).

Aufgabe: Informiere dich in deinem Tafelwerk und im Internet über den ASCII-Code. Dekodiere folgende ASCII-Zeichen (dez):

70 114 129 104 108 105 110 103 33

Wie der Rechner die Ziffernfolge dekodieren muss, erkennen die Programme an den Dateieindungen. Bei einer DOC-Datei stellen die Ziffern Buchstaben dar, bei einer JPG-Datei sind die Ziffern farbige Punkte (Pixel).

Zum Speichern von einer Ziffer wird im Recher ein Byte benötigt.

Grundaufbau

Jeder Rechner besteht aus grundlegenden Teilen, die für den Betrieb unbedingt notwendig sind. Zusätzlich können weitere Teile eingebaut werden.

Auff Teile sind über Leitungen niteinander verbunden. Diese Verbindung heißt Bus.

 

Aufgabe: Welche Gemeinsamkeiten und Unterschiede bestehen zwischen RAM und ROM? Was ist das BIOS? Warum muss das BIOS im ROM stehen?

Aufgabe: Welche Begriffe könnten in den leeren Kästchen stehen?

Prozessor

(zentrale Verarbeitungseinheit, CPU) : Ein Schaltkreis, der für die gesamte Steuerung des PC verantwortlich ist. Er besteht aus

Rechenwerk: Führt die eigentlichen Berechnungen aus. Dazu gehören Addition, Subtraktion, Multiplikation, Division. Mehr nicht. Damit hat er das Niveau eines Schülers der 5. Klasse. Aber: er kann viele Tausend Rechnungen pro SEKUNDE durchführen und ist damit jedem Schüler überlegen.

Steuerwerk: Holt Futter für das Rechenwerk und schafft es dann auch wieder weg. Kümmert sich darum, dass alles dort gespeichert wird, wo es später auch wieder gefundne werden kann.

Register: Kleine und sehr schnelle Speicher in der Nähe des Rechenwerkes. Vergleichbar mit einem Notizzettel, auf dem der Prozessor sich Dinge notiert, die er gleich wieder braucht. (Adressen von Speicherzellen, Informationen über das gerade berechnete Ergebnis (Null uder nicht Null, positiv oder negativ...), Adresse des nächsten Befehles...)

Caches: Sehr schnelle Zwischenspeicher. Es werden die letzten Befehle und Daten gespeichert. Es zeigt sich, das diese Informationen häufig noch mal benötigt werden. Deshalb werden sie in Nähe des Rechenwerkes abgelegt, um schnell darauf zugreifen zu können.

Arbeitsspeicher

(RAM, Hauptspeicher): Speicherschaltkreise

Der RAM (Random Access Memory) ist das Kurzzeitgedächtnis des Rechners. In ihm legt der Prozessor alle Informationen ab, die er zum Bearbeiten der aktuellen Programme braucht (Progammteile, Daten)

Der RAM ist sehr schnell (100 000 mal schneller als eine Festplatte), vergisst aber nach dem Ausschalten des Rechners SOFORT ALLES.

Festplatte

(Hard Disk Drive, HDD)

Die Festplatte speichert die Daten DAUERHAFT. Sie besteht aus mehreren Platten. Jede Platte ist mit einer Schicht versehen, die magnetisierbar ist.

Das heißt: Hält man kurzzeitig über eine Stelle der Platte einen Magneten, dann wird diese Stelle dauerhaft selber zu einem Magneten.

Schreiben:

Der Magnet ist eine Spule am Schreib-/Lesekopf. Fließt durch die Spule ein Strom, ist sie magnetisch.

Lesen:

Bewegt sich ein magnetisierter Teil der Platte unter dem Schreib-/Lesekopf entlang, wird in der Spule eine Spannung erzeugt. Damit ist der Vorgang des Schreibens umkehrbar.

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