Wie funktioniert ein PC im Innern?

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„Wie macht ein Kompi das was man ihm sagt?“

„Wo speichert der Kompi meine Dateien ab? Schreibt er meine Worddokumente dort drin auf kleines Papier, das er dann mit einer Lupe vergrössert?

„Was passiert, dass aus Einsen und Nullen ein Bild wird, das ich am Bildschirm sehen kann?“

Heutzutage arbeiten mehr als 50% aller Beschäftigten täglich mit dem Computer. Eine Studie in den USA ist auf 68% gekommen. Dennoch wissen viele Menschen nicht genau, wie ein Computer eigentlich funktioniert. Ich möchte deshalb etwas Licht ins Dunkel des PC-Gehäuses bringen.

„Moment mal, du bist doch nur ein Programmierer, wie kommt es, dass du etwas über Hardware weisst?!“ – Als Programmierer muss man sich logischerweise auch mit den Bestandteilen des Fundaments der Programmierung auseinandersetzen. Das ist vergleichbar mit einem Architekt, der wissen muss (bzw. sollte), wie man eine Mauer baut, obwohl er selbst nicht als Bauarbeiter tätig ist.

Aber nun zum Thema:

Im PC befinden sich sehr viele verschiedene Teile, jedes Teil hat seinen eigenen Nutzen. Um den Rahmen nun nicht zu sprengen, gehe ich nur auf die wichtigsten Teile ein.

Prozessor (=CPU)

Beim Prozessor (= CPU = Central Processing Unit = zentrale Prozesseinheit) handelt es sich um den Kern des PCs. Die CPU an sich ist grundsätzlich nur ein einfaches Rechenwerk, man könnte sagen, ein extrem kleiner Taschenrechner (der jedoch extrem viel bessere Leistung als ein herkömmlicher Taschenrechner besitzt).

Bei (fast) jeder Aktion am PC ist die CPU involviert. Dies funktioniert so: Jede Aktion im PC lässt im Hintergrund tausende Berechnungen ausführen. Wenn man Beispielsweise die Maus nach oben bewegt, wird im Hintergrund etwas addiert. Dies geschieht alles in der CPU.

Die CPU besitzt ausserdem einen extrem kleinen Speicher, in dem Berechnungen und Zwischenresultate abgespeichert werden, den sogenannten Cache. Man könnte sich dies wie das Ultra-Kurzzeitgedächtnis des Menschen vorstellen.

Die Resultate dieser Berechnungen landen im…

RAM

Grundsätzlich liegt alles, was irgendwo am PC geöffnet ist (jedes Fenster), irgendwo im RAM. Hier landen sozusagen alle Daten, die innert kürzester Zeit vorhanden sein müssen, jedoch nicht direkt gebraucht werden. Der RAM ist sozusagen das Kurzzeitgedächtnis des PCs.

Das Problem am RAM ist, dass es sich bei ihm um ein elektronisch geschaltetes Modul handelt. Das bedeutet, dass der RAM nur Daten abspeichern kann, wenn er Strom bekommt. Doch was ist, wenn man den PC abschaltet?

Für Daten, die auch beim nächsten Aufstarten gebraucht werden, kommt die nächste Komponente zum Tragen, nämlich die…

Festplatte

Auf der Festplatte werden Daten abgespeichert, die man auch braucht, wenn man seinen PC wieder aufstartet, also beipsielsweise, Bilder, Word-Dokumente, Lieder etc.

Die Daten werden mechanisch abgespeichert, das heisst, sie werden so auf einen Datenträger geschrieben, dass sie auch noch vorhanden sind, wenn der Strom ausgeht.

Aktuell gibt es zwei verschiedene Arten von Festplatten: Die Harddisks und die SSD. Der Unterschied besteht darin, dass bei einer Harddisk eine kleine CD verbaut ist, auf der ein kleiner Lesearm die CD beschreibt. Bei einer SSD werden die Daten direkt auf einen Chip geschrieben. Die SSD ist deshalb um einiges schneller, da man keinen Arm hat, der sich bewegen muss, sondern die Daten einfach direkt aus dem jeweiligen Ort auf dem Chip gelesen werden.

Hier ein kleines Video, das das Innenleben einer Harddisk zeigt:

Hier befinden sich also sämtliche Dateien, die gerade überhaupt nicht gebraucht werden. Die Festplatte ist im Vergleich zum RAM extrem langsam, dafür steht auch viel mehr Platz zur Verfügung. Sie stellt das Langzeitgedächtnis des PCs dar.

Peripheriegeräte (Bildschirm, Maus, Tastatur)

Peripheriegeräte stellen die Schnittstelle zwischen dem Nutzer und dem PC dar. Ihr einziger Zweck liegt in der Übertragung von Daten zwischen User und PC. Wer also immer dachte, dass Daten im Bildschirm abgespeichert werden, der irrt sich.

Grafikkarte

Die Daten, die an den Bildschirm geliefert werden, müssen stetig neu berechnet und kurzzeitig abgespeichert werden. Bei regulären Arbeiten (Word, Browsing etc.) ist dies kein Problem und kann vom CPU und dem RAM gemacht werden. Wenn man einen PC jedoch zum Gamen braucht (was übrigens einer der anspruchsvollsten Prozesse für einen PC ist), wird das Ganze schon um einiges komplizierter für CPU und RAM. Zusätzlich müssen CPU und RAM ja auch noch das Game selber berechnen.

Um das System von CPU und RAM zu entlasten, hat man eine Grafikkarte in den PC eingebaut. Diese kann man sich wie ein kleineres Abbild von CPU und RAM vorstellen, die ausschliesslich für die Berechnung der Grafik zuständig ist. Eine Grafikkarte enthält einen eigenständigen kleinen Prozessor (sogenannter GPU: Graphical Processing Unit) und einen GRAM (Graphical RAM).

Netzteil

(Man könnte argumentieren, dass das Erwähnen des Netzteils unnötig ist, ich möchte das Netzteil dennoch auflisten, da es eine grössere Bedeutung im PC hat.)

Das Netzteil ist der Teil vom PC, bei dem man hinten dran das Stromkabel einsteckt. Es verarbeitet den Strom und teilt ihn auf die verschiedenen Komponente im Computer auf. Ausserdem garantiert es eine gleichmässige Spannung auf den Komponenten.

Fazit

Ich hoffe ich konnte hiermit die Dinge aufzeigen, die im Innern des PCs passieren. Sollten noch Fragen vorhanden sein, so könnt ihr diese in der Kommentarsektion stellen. :)

5 Gedanken zu „Wie funktioniert ein PC im Innern?

    1. Znow

      Das Mainboard ist eine „einfache“ Platine, mit ein paar Bauteilen unter anderem, North-/South-Bridge, BIOS etc, welche man bei dieser Erklärung einfach nicht braucht. Es stecken lediglich die Bauteile : CPU, RAM, etc drinnen, welche miteinander verbunden sind. Was willst du bei einem Motherboard viel erklären ? Das Strom hindurchfließt und die Komponenten mit Strom versorgt.

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