Jul 02, 2019 By Team YoungWonks *
Was sind die Teile eines Computers – die grundlegenden Komponenten eines PCs? In Anbetracht der Tatsache, dass Computer unser Leben heute durchdrungen haben, ist es wichtig, dass wir uns gut mit dem Computer, seiner Hardware, wie er zusammengebaut wird und was die wichtigsten Computerteile sind, vertraut machen.
Während der Aufbau eines PCs komplexer ist, ist dieser Blog ein guter Ausgangspunkt. Denn in diesem Blog werden wir uns mit den Grundlagen des Zusammenbaus eines Computers oder den wichtigsten Hardwarekomponenten eines PCs (Personal Computer) beschäftigen.
Die Hauptbestandteile eines PCs sind wie folgt:
Computergehäuse
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Ein Computergehäuse, auch bekannt als Computerchassis, Tower, Systemeinheit oder Schrank, ist das Gehäuse, in dem die meisten Komponenten eines Personal Computers untergebracht sind. Dazu gehören normalerweise nicht der Bildschirm, die Tastatur und die Maus. Die Gehäuse sind in der Regel aus Stahl oder Aluminium gefertigt. Andere Materialien sind Kunststoff, Glas, Holz und sogar Legosteine in einigen selbstgebauten Gehäusen. Die Größe und Form eines Computergehäuses hängt vom Formfaktor der Hauptplatine ab, da diese in den meisten Computern die größte Komponente ist. In der Regel bestehen Computergehäuse aus Blechgehäusen für das Netzteil und die Laufwerksschächte sowie einer Rückwand, die Platz für die von der Hauptplatine abstehenden Peripherieanschlüsse und Erweiterungssteckplätze bietet. Die meisten Gehäuse verfügen außerdem über einen Netzschalter, einen Reset-Knopf und LEDs zur Anzeige der Stromversorgung, der Festplattenaktivität und bei einigen Modellen auch der Netzwerkaktivität. Einige Gehäuse verfügen über integrierte E/A-Anschlüsse (z. B. USB- und Kopfhöreranschlüsse) an der Vorderseite des Gehäuses. Ein solches Gehäuse verfügt in der Regel über die erforderlichen Kabel, um diese Anschlüsse, Schalter und Anzeigen mit dem Motherboard zu verbinden.
Es ist wichtig zu beachten, dass der Befestigungspunkt für das Netzteil (PSU) von Gehäuse zu Gehäuse unterschiedlich sein kann. Die gebräuchlichsten Stellen sind jedoch die Oberseite des Gehäuses, wo der eingebaute Lüfter des Netzteils als zusätzlicher Abluftventilator fungieren kann, und die Unterseite des Gehäuses mit einer oft gefilterten Lüftungsöffnung, die es dem Netzteil ermöglicht, kühle Luft von außen anzusaugen.
Motherboard
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Eine Hauptplatine, auch Mainboard, Hauptplatine, Systemplatine, Basisplatine, Planarplatine oder Logikplatine genannt, ist die Hauptleiterplatte (PCB), die in Allzweckcomputern und anderen erweiterbaren Systemen zu finden ist. Eine Hauptplatine ermöglicht die elektrischen Verbindungen, über die die anderen Komponenten des Systems kommunizieren können. Mit anderen Worten, sie enthält und ermöglicht die Kommunikation zwischen mehreren elektronischen Schlüsselkomponenten eines Systems, wie der Zentraleinheit (CPU) und dem Speicher, und bietet Anschlüsse für andere Peripheriegeräte. Sie enthält in der Regel wichtige Subsysteme wie den Zentralprozessor, die Eingangs-/Ausgangs- und Speichercontroller des Chipsatzes, Schnittstellenanschlüsse und andere Komponenten, die für allgemeine Zwecke und Anwendungen integriert sind.
Der Grund, warum diese Platine – hauptsächlich die Leiterplatte – als Hauptplatine bezeichnet wird, liegt darin, dass sie die „Mutter“ aller an ihr angebrachten Komponenten ist. Zu diesen Komponenten gehören unter anderem: Peripheriegeräte, Schnittstellenkarten, Soundkarten, Videokarten, Netzwerkkarten, Festplatten (oder andere Formen von dauerhaftem Speicher), TV-Tunerkarten und Karten, die zusätzliche USB- oder FireWire-Steckplätze bieten. Die Hauptplatine ist in der Regel an der größten Fläche des Computergehäuses angebracht: je nach Formfaktor und Ausrichtung entweder an der Unterseite oder an der Seite des Gehäuses.
CPU
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Eine Zentraleinheit (CPU), auch Zentralprozessor oder Hauptprozessor genannt, bezeichnet den elektronischen Schaltkreis in einem Computer, der die Anweisungen eines Computerprogramms ausführt, indem er die grundlegenden arithmetischen, logischen, steuernden und Ein-/Ausgabe-Operationen (E/A) gemäß den Anweisungen ausführt. Traditionell bezieht sich der Begriff CPU auf einen Prozessor, insbesondere auf die Verarbeitungseinheit und die Steuereinheit (CU). Die Hauptbestandteile der CPU sind die arithmetisch-logische Einheit (ALU), die arithmetische und logische Operationen durchführt, die Prozessorregister, die die Operanden (Objekte der mathematischen Operation) an die ALU weiterleiten und die Ergebnisse der Operationen speichern, und eine Steuereinheit, die das Abrufen (aus dem Speicher) und die Ausführung von Anweisungen ermöglicht. Die meisten modernen CPUs sind Mikroprozessoren, d. h. sie befinden sich auf einem einzigen Chip mit integrierter Schaltung (IC). Es gibt jedoch auch Computer mit einem Multi-Core-Prozessor, bei dem ein einziger Chip zwei oder mehr CPUs, sogenannte Cores, enthält.
Beim Kauf eines Computers ist es wichtig, auf die CPU und ihre Fähigkeiten zu achten. Schließlich ist die CPU das Gehirn des PCs und spielt eine entscheidende Rolle für die Leistung des Computers. Eine schnellere CPU ermöglicht es Ihnen zum Beispiel, Spiele zu spielen, Fotos zu bearbeiten, im Internet zu surfen und Tabellenkalkulationen schneller zu bearbeiten, aber ein Prozessor mit höherer Leistung kann auch zu einer schlechteren Akkulaufzeit führen. Intel und AMD sind die größten Akteure in der CPU-Branche. Die Benutzer berücksichtigen in der Regel die Hauptaufgaben, die sie mit dem Computer ausführen wollen, und kaufen einen entsprechenden Prozessor. Die Intel-Atom-Reihe beispielsweise ist zwar sehr preisgünstig, aber nicht besonders leistungsfähig. Ebenso sind Intel Celeron und Pentium ideal für diejenigen, die ein kleines Budget haben. Für diejenigen, die eine konstante Produktivität suchen, sind die Intel Core i5 U-Serie oder der AMD Ryzen Mobile 5 zu empfehlen. Wenn Sie auf der Suche nach täglicher Produktivität und mehr sind, sind die Intel Core i7 U-Serie, Intel Core i5, i7 G-Serie und AMD Ryzen Mobile 7 eine gute Wahl. Für Workstation- und Gaming-Zwecke – die in der Regel viel Rechenleistung benötigen – ist es besser, sich für Intel Core i5 oder Intel Core i7 H Series zu entscheiden.
Früher waren AMD-Prozessoren nur in Low-End-Computersystemen mit mittelmäßiger Leistung und geringer Akkulaufzeit zu finden. Vor zwei Jahren brachte das Unternehmen jedoch seine neue und beeindruckende Ryzen Mobile-Plattform auf den Markt, die in puncto Grafikleistung und Akkulaufzeit den Intel-CPUs in nichts nachsteht. Unter den Intel-CPUs ist der Core i3 der langsamste, der i5 ist durchschnittlich und der i7 der schnellste. Das i5-Modell ist für einen normalen, alltäglichen Benutzer, der keine intensive Grafikarbeit, Technik/Wissenschaft oder Spiele macht, völlig ausreichend. Sowohl der Core i5 als auch der Core i7 unterstützen Turbo-Boost, mit dem die Taktfrequenz je nach Aufgabe erhöht werden kann, und Hyper-Threading, das dem Benutzer zwei einzelne Threads (virtuelle Kerne) für jeden Kern bietet. Der Core i3 bietet diese Funktionen jedoch nicht.
Speicher
Wenn es um Computerspeicher geht, gibt es zwei wichtige Komponenten: eine Festplatte und ein Solid State Drive.
Festplattenlaufwerk
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Ein Festplattenlaufwerk (HDD), gemeinhin als Festplatte (HD) bezeichnet, ist ein Hardwaregerät mit nichtflüchtigem Speicher, das Daten auf einem Computer dauerhaft speichert und abruft (d. h. es behält gespeicherte Daten auch dann, wenn der PC ausgeschaltet ist). Es handelt sich um ein sekundäres Speichermedium, das aus einer oder mehreren Platten besteht, auf die die Daten mit einem Magnetkopf geschrieben werden und die sich in einem luftdichten Gehäuse befinden. In allen Computern ist eine Festplatte installiert, da die Computer sie zum Speichern von Elementen wie Dateien für das Betriebssystem, Softwareprogramme und persönliche Dateien der Benutzer benötigen. Die Festplatte ist also eine Schlüsselkomponente eines Computers. Interne Festplatten sind in der Regel in einem Laufwerksschacht untergebracht und werden über ein Kabel mit der Hauptplatine verbunden; die Stromversorgung erfolgt über eine Verbindung mit dem Netzteil. Die wichtigsten Merkmale einer Festplatte sind ihre Kapazität und Leistung. Die Kapazität wird in Einheiten angegeben, die Potenzen von 1000 entsprechen; so hat ein 1-Terabyte-Laufwerk (TB) eine Kapazität von 1.000 Gigabyte (GB; wobei 1 Gigabyte = 1 Milliarde Byte ist).
Festplatten sind seit den frühen 1960er Jahren das beliebteste sekundäre Speichermedium für allgemeine Computer, und zu den Marktführern in diesem Bereich gehören Seagate, Toshiba und Western Digital. Sie dominieren zwar nach wie vor das Volumen der für Server produzierten Speicher, sind aber nicht mehr ganz so gefragt wie früher. Das liegt vor allem am Aufkommen und Aufstieg der Solid-State-Laufwerke (SSDs), die mit besseren Funktionen ausgestattet sind.
Solid State Drive (SSD)
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Eine SSD ist also ein Festkörperspeicher, der integrierte Schaltkreise als Speicher verwendet, um Daten kontinuierlich zu speichern. Grundsätzlich werden Daten in Halbleiterzellen gespeichert, und die Zellen können zwischen 1 und 4 Bit Daten enthalten. SSDs, die auch als Solid-State-Geräte oder Solid-State-Disks bezeichnet werden, zeichnen sich im Vergleich zu Festplatten in der Regel durch höhere Datenübertragungsraten, eine höhere räumliche Speicherdichte, eine höhere Zuverlässigkeit und wesentlich geringere Latenz- und Zugriffszeiten aus. Darüber hinaus sind SSDs im Vergleich zu elektromechanischen Laufwerken widerstandsfähiger gegen physische Stöße und laufen leise.
RAM
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RAM, kurz für Random Access Memory, ist die Hardware in einem Computer, in der das Betriebssystem (OS), die Anwendungsprogramme und die aktuell verwendeten Daten gespeichert werden, damit der Prozessor des Geräts schnell auf sie zugreifen kann. RAM ist der Hauptspeicher in einem Computer und kann viel schneller gelesen und beschrieben werden als andere Arten von Speicher, z. B. ein Festplattenlaufwerk (HDD), ein Solid-State-Laufwerk (SSD) oder ein optisches Laufwerk. Auf der anderen Seite ist RAM flüchtig. Das bedeutet, dass die Daten im RAM verfügbar sind, solange der Computer eingeschaltet ist, aber sie gehen verloren, wenn der Computer ausgeschaltet wird. Es handelt sich also um eine Art Kurzzeitspeicher, und wenn der Computer neu gestartet wird, werden das Betriebssystem und andere Dateien in der Regel von einer Festplatte oder SSD neu in den Arbeitsspeicher geladen.
RAM ist konzeptionell mit einer Reihe von Kästchen vergleichbar, wobei jedes Kästchen eine 0 oder eine 1 speichert. Jedes Kästchen hat eine eindeutige Adresse, die durch Abzählen der Spalten und Zeilen bestimmt wird. Jedes Kästchen wird als Zelle bezeichnet, und zusammen bilden sie ein Array. Jede Zeile und Spalte in einem RAM-Array hat ihre eigene Adresszeile. RAM ist physikalisch klein und wird in Mikrochips gespeichert. Er ist auch klein in Bezug auf die Datenmenge, die er speichern kann. Ein typischer Laptop-Computer kann mit 8 Gigabyte RAM ausgestattet sein, während eine Festplatte 10 Terabyte speichern kann.
Gehäuseanzeigeleuchten
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Wie der Name schon sagt, sind die Gehäuseanzeigeleuchten die Lichter (LEDs), die den Benutzer auffordern, den Status eines Hardwaregeräts zu notieren. Einige Beispiele hierfür sind die Anzeigen, die anzeigen, ob der Computer eingeschaltet ist, ob die Feststelltaste aktiviert ist oder ob die Festplatte funktioniert. Eine wichtige Gehäuseanzeige ist die Festplattenaktivitätsanzeige, die auch als Festplatten-LED (HDD-LED) bezeichnet wird. Dabei handelt es sich um eine kleine LED-Leuchte, die immer dann aufleuchtet, wenn von der Festplatte oder einem anderen eingebauten Speicher gelesen oder darauf geschrieben wird. Es ist sehr nützlich zu wissen, wann auf die Festplatte des Computers zugegriffen wird; auf diese Weise kann man vermeiden, den Akku zu entfernen oder den Computer auszustecken, während das Betriebssystem noch auf Dateien auf der Festplatte zugreift, und so einen Fehler vermeiden, der möglicherweise zur Beschädigung mehrerer wichtiger Dateien führen kann. Bei einem Desktop-Computer befindet sich die Festplattenaktivitätsanzeige normalerweise an der Vorderseite des Computergehäuses. Bei einem Laptop befindet sich die Festplatten-LED in der Regel in der Nähe des Netzschalters.
Außerdem gibt es Leuchten, die anzeigen, ob die Feststelltaste für die Zifferntasten, die Feststelltaste für die Großbuchstaben oder die Bildlauftaste ein- oder ausgeschaltet ist. Wenn also die Feststelltaste eingeschaltet ist, leuchtet ein Licht auf oder neben der Feststelltaste. Wenn die Num-Lock-Funktion eingeschaltet ist, leuchtet ein Licht auf oder über der Num-Lock-Taste.
Grafikkarte
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Gaming-PCs oder vor allem Gaming-Computer brauchen gute Grafikkarten. Was ist denn eine Grafikkarte? Eine Videokarte, auch Displaykarte, Grafikkarte, Displayadapter oder Grafikadapter genannt, ist eine Erweiterungskarte, die mit der Hauptplatine des Computers verbunden wird und die Ausgabe von Bildern an ein Anzeigegerät (z. B. einen Computermonitor) ermöglicht. Eine Grafikkarte umfasst in der Regel eine Verarbeitungseinheit, einen Speicher, einen Kühlmechanismus und Anschlüsse für ein Anzeigegerät. Zur Unterscheidung von integrierten Grafikkarten (bei denen die Video-Hardware in die Hauptplatine, die CPU oder ein System-on-Chip integriert ist) werden sie gewöhnlich als diskrete oder dedizierte Grafikkarten bezeichnet. Das Herzstück beider Karten ist jedoch die Grafikverarbeitungseinheit (GPU). Die meisten Grafikkarten beschränken sich nicht auf die reine Anzeigeausgabe. Ihr integrierter Grafikprozessor kann zusätzliche Verarbeitungsaufgaben übernehmen und so die CPU entlasten. Nehmen Sie zum Beispiel die Grafikkarten von Nvidia und AMD (ATi), die die Grafikpipeline OpenGL und DirectX auf der Hardware-Ebene wiedergeben. Typischerweise wird eine solche Grafikkarte in Form einer Leiterplatte (Erweiterungsplatine) hergestellt und kann in einen universellen oder speziellen Erweiterungssteckplatz (AGP, PCI Express) eingesetzt werden. Es gibt auch spezielle Gehäuse, die über eine Dockingstation oder ein Kabel mit dem Computer verbunden werden. Ein Computer braucht nicht unbedingt eine Grafikkarte, da die meisten Hauptplatinen mit integrierter Grafik ausgestattet sind. Das Problem bei integrierten Grafiken ist jedoch, dass sich der Grafikprozessor hier die Systemressourcen mit der CPU teilt. Eine dedizierte Grafikkarte hingegen verfügt über einen eigenen Arbeitsspeicher (RAM), ein eigenes Kühlsystem und dedizierte Leistungsregler, wobei alle Komponenten speziell für die Verarbeitung von Videobildern ausgelegt sind; all dies führt in der Regel zu einer besseren Leistung.
Komponenten für das Wärmemanagement eines PCs
Computer neigen dazu, sich zu erhitzen, wenn sie lange Zeit oder für die Ausführung komplexer Aufgaben verwendet werden – aus diesem Grund ist ein Wärmemanagementsystem eine entscheidende Komponente eines PCs.
Kühlkörper
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Kühlungslüfter
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Die wichtigste Komponente ist der Kühlkörper; er wird zur Kühlung von CPUs, GPUs und einigen Chipsätzen und RAM-Modulen verwendet. Ein Kühlkörper enthält entweder einen Lüfter oder ein anderes Mittel, um eine heiße Komponente, wie z. B. einen Prozessor, zu kühlen. Es gibt zwei Arten von Kühlkörpern: passive und aktive. Erstere sind in der Regel aus Kupfer/Aluminium gefertigt und haben keine mechanischen Komponenten. Sie leiten im Wesentlichen die von einem elektronischen oder mechanischen Gerät erzeugte Wärme an ein flüssiges Medium, häufig Luft oder eine Kühlflüssigkeit, weiter, wo sie vom Gerät weggeleitet wird, wodurch die Temperatur des Geräts optimal reguliert wird. Ein Kühlkörper zielt darauf ab, seine Oberfläche in Kontakt mit dem ihn umgebenden Kühlmedium, z. B. der Luft, zu maximieren. Das bedeutet, dass die Leistung eines solchen Kühlkörpers von der Luftgeschwindigkeit, der Wahl des Materials, dem Design der Vorsprünge und der Oberflächenbehandlung abhängt. Aktive Kühlkörper hingegen nutzen die Stromversorgung des Computers und können mit einem Lüfter ausgestattet sein. Manchmal werden diese Arten von Kühlkörpern auch als HSF bezeichnet, was eine Abkürzung für Kühlkörper und Lüfter ist. Es gibt auch Flüssigkeitskühlsysteme, die heutzutage sehr populär geworden sind.