• Apache 2.2.11 Webserver
• PHP 5.2.6
• mysql-5.0.60-r1

Folgendes habe ich getan um mein MediaWiki zu installieren:

• Als erstes die aktuellste Version eines MediaWikis herunterladen. Downloadlink zum MediaWiki
• Das Paket mit folgenden Befehl “entpacken”:
  tar xfvz mediawiki-1.15.0.tar.gz
  und in einen passenden Ordner für” lokale “Webprojekte” kopieren.
  (z.B. /home/user/workspace/projektname/media_wiki/)
• Über den Browser dieses Projekt aufgerufen (z.B. http://localhost/projektname/media_wiki/), und dort auf den Link set up the wiki geklickt, um die Installation zu starten.
• Den Ordner “config” so abgeändert, dass “Jeder das Recht hat ihn zu ändern”. Also chmod a+w /home/user/workspace/projektname/media_wiki/config
• Seite neu laden um erneut auf die Konfigurationsseite zu gelangen.
• Dort u.a. den Namen des Wikis, den Namen der Datenbank, und alle anderen nur mir/dir bekannten Einstellungen durchgeführt.
• Daraufhin die Datei config/LocalSettings.php nach /home/user/workspace/projektname/media_wiki/ verschoben.
• Den Ordner “config” gelöscht.

Skin erstellen

Als nächstes würde ich gerne das Design für das MediaWiki erstellen. Das Design soll einem bereits bestehenden Webauftritts ähneln. Das kann man über sogenannte “Skins” tun. Also bereiten wir uns mal ein Skin vor.

• Wechsel in das “skins” Verzeichnis deines MediaWikis, und kopiere dort den Ordner “monobook” unter einem anderen Namen z.B. “neuesskin”
• Kopiere die Datei “Monobook.php” ebenfalls unter einem anderen Namen z.B. “NeuesSkin.php”
• Öffne die “NeuesSkin.php mit einem Editor und ändere den Klassennamen in der “Zeile 21″ von class SkinMonoBook extends SkinTemplate nach class SkinNeuesSkin extends SkinTemplate
• In der Zeile “18″ und “19″ ersetzt du überall wo $this->skinname = 'monobook'; steht, mit dem Namen deines “Skin-Ordners. Also aus jedem ‘monobook’ wird ein ‘neuesskin’.
• In der Zeile “20″ ersetzt du $this->template = 'MonoBookTemplate'; mit $this->template = 'NeuesSkinTemplate';
• In der Zeile “37″ bis “48″ änderst du ebenfalls noch überall 'monobook' nach 'neuesskin'
• Öffne die Datei “LocalSettings.php” und ändere die Stelle $wgDefaultSkin = 'monobook' nach $wgDefaultSkin = 'neuesskin'

Die Datei “NeuesSkin.php” wird die Datei sein, welchen den HTML-Code der “View” generiert. Also wird das wohl die nächste “Baustelle” sein um mein MediaWiki entsprechend anzupassen.

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Die physikalischen Grundformen

Bus Topologie

Ring Topologie

Stern Topologie

Baum Topologie

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Man bezeichnet also mit den vier Größen lediglich die räumliche Ausdehnung von Netzen. Daher sollte man diese Begriffe nicht mit einem Intranet verwechseln, da das Intranet den Benutzerkreis in einem Netzwerk begrenzt.

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Die einzelnen Schichten

1. Bitübertragungsschicht (Physical Layer)
2. Sicherungsschicht (Data Link Layer)
3. Vermittlungsschicht (Network Layer)
4. Transportschicht (Transport Layer)
5. Kommunikationssteuerungsschicht (Session Layer)
6. Darstellungsschicht (Presentation Layer)
7. Anwendungsschicht (Application Layer)

1. Der Bitübertragungsschicht

Diese Schicht beschreibt die physikalische Bindung der Kommunikation. Dabei kann es sich um alle Möglichen Arten von “Leitungen” handeln. Ob Kabel, Laser oder andere drahtlose “Leiter”, wichtig ist, dass die Möglichkeit besteht die “Bits zu übertragen.

2. Die Sicherungsschicht

Diese Schicht sorgt wie der Name schon sagt für die Sicherung der physikalische Schicht. Sie beschreibt alle Notwendigkeiten, um die einzelnen Bits in einen Datenfluss umzuwandeln. Dabei werden die einzelnen Daten zu “Datenpaketen” (Datenframe) umgewandelt. Weiterhin werden mit Hilfe dieses Datenframes Überprüfungen durchgeführt, ob die Übertragung erfolgreich ausgeführt wurde, oder ob Übertragungsfehler entstanden sind.
Das MAC (Media Acces Protocoll) regelt dabei den Datenfluss, und sorgt dafür dass keine Datenkollisionen auftauchen. Das MAC bestimmt wer die “Leitung” wann nutzen darf. Die Sicherung und Adressierung der Datenpakete werden vom Logical Link Controll durchgeführt.

3. Vermittlungsschicht

Hier werden “Sender” und “Empfänger” identifiziert, und ein “Weg” für die Daten erstellt. Das Internet Protocoll, ist dabei das am meisten verbreitete Protokoll, für die Vermittlung von Datenpaketen.

4. Transportschicht

Hier wird festgelegt, auf welche Art und Weise die Datenpakete transportiert werden. Auch hierfür werden Protokolle eingesetzt, welche die Datenpakete für den Transport segmentieren und nach der Übertragung wieder zusammensetzen. Bei Datenaustausch zwischen Rechnern sind Transmission Control Protocol (TCP), und  Datagram Protocol (UDP) die bekanntesten.

5. Kommunikationssteuerungsschicht

Der Aufbau und die Aufrechterhaltung der Kommunikation wird in dieser Schicht beschrieben. Auch hier werden Protokolle verwendet, welche die Verbindung der Sender/Empfänger steuert und kontrolliert.

6. Darstellungsschicht

Hier werden die Daten in systemunabhängige Formate oder Codecs umgewandelt. Was dazu führt, das andere Systeme die Daten in einer einheitlichen Form erhalten, und sie somit auf ihre eigene Art weiter nutzen können. Ein Beispiel für einheitliche Formate ist u.a. ASCII.

7. Anwendungsschicht

Hier wird verschiedene Anwendungen, die Möglichkeit gegeben die übertragenen Daten zu nutzen. Auch hier werden verschiedene Protokolle angewendet. (z.B. Hypertext Transfer Protocol, FTP usw.)
Somit ergibt sich die Möglichkeit für Dateneingabe und Ausgabe(z.B. E-Mail Programme oder Remote logins auf anderen Systemen).

Was bringt mir das Schichtenmodell?

Es ist in vielen Bereichen, alltäglich einsetzbar. Fällt zu Hause einmal das Telefon aus, kann man prinzipiell schon nach dem Schichtenmodell vorgehen, indem man erst einmal den Physical Layer (das Kabel) überprüft. Ein Beispiel für den Übertragungsweg.
Es kann also Vorgehensweise bei einer Fehlersuche benutzt werden.

Aber auch beim entwerfen von Netzwerkanwendungen müssen alle Layer analysiert und in die Konzeption mit eingebracht werden. Man gliedert bei der Konzeption meist die Hauptpunkte:

• Übertragungsweg
• Protokoll
• Anwendung

Dadurch ist also wiedereinmal die Möglichkeit gegeben, komplexe Systeme in vereinfachte Einzelteile zu trennen und zu bearbeiten. Somit ist es möglich einzelne Arbeiten (z.B. bei der Erstellung einer Kommunikation) aufzuteilen.

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Eigenschaften vom elektronische Lernen sind, dass es Lernerzentriert, Zielorientiert, und die Resultate müssen messbar sein.

Lehrmedien können Print, Video, Digital, oder Interaktiv sein.

Weiterhin ist auch der Gegenseitige Austausch wichtig. Sätze vom “Lehrer” wie: “so wie ich das von dir verstanden habe, hast du das so und so gemeint…stimmt das?” zeigen dem Schüler was andere Leute unter seine Aussage verstehen.

Das ADDIE-Model wurde als eine Vorgehensweise erwähnt E-Learning umzusetzen.

Führen wir erfolgreiches E-Learning durch?

Prinzipiell erfüllen wir alle Kriterien. Wir haben ein Interaktives Medium, nämlich diesen Blog.

Es ist auch ziemlich “Lernerorientiert”. Man betrachte unsere Azubi-Ecke, die dafür Vorgesehen ist um Ergebnisse entprechend getaggt/kategorisiert auszuliefern.

Roland und Ute evaluieren ständig die Ergebnisse, und somit werden auch regelmässige “Noten” abgegeben.

Ein Austausch ist eigentlich ständig vorhanden. Meist erfolgt er durch Kommentare, Chats und Mails…klar entfernen wir uns dadurch von unserem eigentlichen “Austausch-Medium”, doch dass finde ich persönlich nicht zu schlimm, denn wir optimieren lediglich einen Teilbereich des E-Learnings.

Welche Vor- und Nachteile ergeben sich durch das E-Learning?

• Es ist in jedem Fall Zeit und Ortsunabhängig.
• Asnychrones Arbeiten ist prinzipiell möglich, doch Dinge wie Pairprogramming über einen Chat  umzusetzen ist im Moment noch schwierig.
• Man übt auch das interaktive Arbeiten, was in der IT-Branche sicherlich von Vorteil ist. Zusätzlich lernt man neue Wege der Kommunikation.
• Live-Erklärungen fallen weg, dass ist sicherlich ein Nachteil. (Es sei denn man verwirklicht eine Videokonferenz)
• Alle einzelnen Lehrveranstaltungen/Aufgaben sind einzeln in Artikeln dokumentiert, somit sind Wiederholungen leichter zu verwalten.

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es ist Sonntag und der letzte Tag des Fucamps in Furtwangen. Meine erste Session heute ist der gläserne Bürger und Ute “leitet” mit Roland zusammen diese Session. Es wurden erst einmal auf witzige Art und Weise die Vor- und Nachteile aufgeführt (nach dem Motto “guter Cop und böser Cop”). Als Vorteil könnte man sicherlich die Bequemlichkeit zählen, denn wer würde nicht gern einkaufen gehen und der Verkäufer weis sofort nachdem er meine Chipkarte durchgescannt hat, dass meine Lieblingsfarbe blau ist und meine Kleidergrösse XL ist obwohl ich eigentlich L habe, auserdem möchte ich gerne beim Einkaufen beim Vornamen genannt werden . Das Leben würde an Bequemlichkeit zulegen. Weiterhin wäre es doch auch für Notfälle gut. Also ich habe einen Autounfall, der Arzt kommt, und er hat sofort Einsicht in meine Krankenakte und kann mich optimal (Blutgruppe, Allergien, usw.) behandeln.

Doch die Nachteile sind dann doch erheblich grösser. Kurz gesagt: ” Wenn andere Menschen die Möglichkeit haben in meine Privatsphäre Einsicht zu haben, dann ist wird es extrem unangenehm. Es soll nicht jeder wissen, was für Heftchen ich lese oder wofür ich meine Kreditkarte einsetze. Auserdem möchte ich nicht, dass man meinen Weg, den ich jeden Sonntag entlang Jogge irgendwo per Lifestream anschauen kann…

Als guter Bürger sollte man sich wirklich damit auseinander setzen, doch um genaueres über den “gläsernen Bürger” und “Zensur in Netz” zu erfahren empfehle ich die Serie Zensur und Datenschutz aus uteles Blog. Dort wird die Problematik ausführlich beschrieben und darüber hinaus findet man dort auch Wege sich dagegen einzusetzen…

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Was ist die Northbridge?

Die Northbridge ist ein Teil der sogenannten Bridge Architektur. Es handelt sich dabei um einen Bus Controller, der die Anfragen der CPU an die RAM und Grafikkartensubsysteme auf dem Motherboard des Rechners weiterleitet. Es handelt sich somit um einen integrierten Baustein, der in “einigermaßen” modernen PCs zu finden ist.

Im Artikel Zusammenfassung vom Unterkapitel Datenübertragung und Bussysteme habe ich ebenfalls ein bisschen darüber geschrieben.

Wo ist die Northbridge plaziert?

Die Northbridge hängt wie auf dem unteren Bild zu sehen ist, zwischen CPU, RAM, Grafikkartenbussystem, und der Southbridge.

Was sind die Aufgaben der Northbridge?

Die Aufgabe der Northbridge ist es die vorhandenen Datenströme, für die CPU bereitzustellen. Ihre Datentransferrate ist aufgrund ihres breitbandigen Bussystems sehr hoch. Deshalb werden alle  Datenströme, welche verarbeitet werden müssen von ihr entgegengenommen und an die CPU weitergereicht. Die Aussenstelle für die CPU um mit dem restlichen System zu “sprechen” ist die Northbridge. Weiterhin kommuniziert sie mit der deutlicher langsameren Southbridge.

Warum baut man überhaupt eine Northbridge ein?

Die Northbridge entkoppelt die CPU, und alle anderen Komponeten von einander. Es können somit asynchrone Kommunikationen untereinander realisiert werden. Somit sind die einzelnen Teile voneinander entkoppelt, und können weiter arbeiten auch wenn eine Subkomponenten auf Daten von einer anderen Komponente wartet.

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Die Fragen beziehen sich auf das gesamte Themengebiet und es kann sein das manche Fragen in den vorherigen Artikeln gar nicht vorkommen. Doch mindestens im Buch sind sie sicher zu finden.

Welche Aufgaben hat die Northbridge?

Sie dient zur Anbindung der CPU an das System. Kontrolliert RAM, AGP und PCI Steckplätze. Im Artikel Welche Aufgaben hat die Northbridge habe ich diese Frage etwas tiefgründiger beantwortet.

Welche Probleme ergeben parallele Bussysteme?

Es gibt mindestens zwei Problemstellungen mit parallelen Bussystemen.

Elektromagnetisches Feld

Jeder Leiter, durch den ein Strom fließt, generiert ein elektromagnetisches Feld. Bei hochfrequenten Systemen, z.B. einem Computer, können zwischen den Leitern auf der Platine Störsignale erzeugt werden. Es muss daher so lange gewartet werden, bis an den Eingängen der digitalen Schaltkreise alle Signale angekommen sind. (Siehe Zu und Abschaltvorgänge bei Gleichspannung aus Wikipedia) Das elektromagnetische Feld erhöht sich, umso länger der Leiter ist. Somit sind parallele Bussystem für längere Distanzen ungeeignet.

Toleranzen in den Bauteilen (Schaltzeiten)

Die Eingänge/Ausgänge der parallelen Bussysteme sind Schaltkreise, bestehend aus  einzelnen Schaltern (Transistoren). Da jeder dieser einzelnen Schalter verschiedene Toleranzen für die Schaltzeiten haben kann, besteht die Gefahr von Fehlinterpretation der Daten.  Siehe Datenblatt min. bzw. max- Zeiten für ein NAND-Gatter

Festplattegrössen werden oft unterschiedlich angegeben. Was ist der Grund dafür?

Es gibt ein eindeutige Norm für die Grössenangabe von Festplatten. Es gibt zur Zeit zwei Normierungen die Verwendung finden.

Die SI-Präfix-Normung: Hier werden die Speicherkapazitäten zu Basis 10 berechnet. Das heist 1 KiloByte entsprechen somit 1000Byte. Im Gegensatz zum IEC-Präfix, dort entsprechen die Speichergrössen dem binären Zahlensystem.  1Kibibyte entsprechen 1024Byte. Hersteller geben jeweils eine dieser Normen an. Bei Kilobyte fällt der Unterschied nicht so extrem auf (2,4%). Allerdings im TeraByte-Bereich beträgt der Unterschied bereits 10%. Diese Angaben stammen aus Byte.

Was versteht man unter LBA und CHS bei Festplatten?

Siehe Artikel Aufbau und Funktionsweise der Festplatte.

Was sind die wichtigsten Anforderungen einer Festplatte?

• Zugriffszeiten
  Ist die Zeit die benötigt wird bis garantiert auf die Daten der Festplatte zugegriffen werden kann. Diese Zeit hängt von der Geschwindigkeit der Köpfe und der Drehzahl der Festplatte ab.
  
• Datenübertragungsrate
  Wie viele Bytes können pro Sekunde von der Festplatte auf den Computer übertragen werden.
• Drehzahl
  Je schneller sich die Platten drehen, desto schneller ist die Zugriffszeit auf die Daten.
• Schnittstelle
  Die unterschiedlichen Schnittstellen (Serial Advanced Technology Attachment SATA) oder nur ATA ergeben unterschiedliche Geschwindigkeiten und Anschlussmöglichkeiten an den Computer.
  
• Mechanik
  Je nach Verarbeitung kann die Festplatte z.B. in einem Laptop oder “nur” in einem Desktop verwendet werden. Je nachdem ist sie gegen Stöße usw. unterschiedlich belastbar.
• Cache
  Je größer der Festplatten Cache, desto mehr Daten können proaktiv geladen werden. Somit reduziert sich die Zugriffszeit.
• Elektronik
  Je nachdem, wie die Elektronik gebaut wurde, wird mehr Strom verbraucht. Je intelligenter die Elektronik, desto schneller können Daten gelesen oder gespeichert werden. Weiterhin kann die Festplatte mit mehr Daten befüllt werden, wenn z.B. LBA anstatt CHS verwendet wird.

Erläutere den Zusammenhang zwischen Clustern und Sektoren einer Festplatte.

Ein Cluster sind ein oder mehrere Sektoren.
Cluster sind die kleinste vom Betriebssystem ansprechbare Einheit.
Mit Cluster kann erreicht werden, dass z.B. bei einem Fileserver auf einmal viele Sektoren ausgelesen werden. Somit reduziert sich die Zugriffszeit auf die einzelnen Dateien.
Nachteil: Wenn nur sehr kleine Dateien vorhanden sind, aber große Cluster deklariert worden sind, wird viel Festplattenplatz verschwendet.

Was ist der Vorteil von kleineren Clustern?

Umso kleiner die Cluster desto weniger Speicherplatz wird verschwendet, da die einzelnen Cluster eher gefüllt werden.

Beschreibe kurz die 3 einzelnen Schritte der Partitionierung.

Low Level Formatierung wird vom Hersteller durchgeführt. Hierbei wird die physikalische Einteilung in Spuren und Sektoren durchgeführt.
Die Partitionierung wird vom Anwender durchgeführt. Hier werden die Sektoren in einzelne Partitionen aufgeteilt. Weiterhin wird das das Dateiformat festgelegt. (z.B. ext3, NTFS usw.)

Bei der Highlevelformatierung wird die Festplattenstruktur entsprechend dem Dateisystem durchgeführt. (z.B. mkreiserfs um eine ReiserFS Formatierung durchzuführen.

Wodurch unterscheiden sich die RAID0, RAID1, RAID5 Verfahren?

Beim RAID 0 Verfahren spricht man vom Stripping bzw. Beschleunigung der Lese und Schreibgeschwindigkeit, da bei diesem Verfahren der Zugriff der daten auf zwei Festplatten verteilt wird. Dadurch werden weniger Kopfbewegeungen beim Zugriff der Platte benötigt.
RAID 1 dient zur Sicherheit, um Daten auf einer anderen Platte zusätzlich abzuspeichern. Damit wird garantiert, dass Daten immer auf zwei Festplatten abgespeichert sind.
RAID5 dient zur Steigerung der Lesegeschwindigkeit, zusätzlich wird durch Paritybits gegen Festplattenausfall vorgesorgt. Hier werden also die Vorteile der RAID 0 und RAID 1 Verfahren genutzt. Artikel zum RAID-Verfahren Wikipedia.

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Wo werden Sie eingesetzt?

Die serielle Übertragung wird bei allen Datenübertragungen über größere Entfernungen verwendet, da sie ja wie oben erwähnt sehr störsicher sind. Also u.a. bei:

• internen Festplatten
• externen Festplatten
• Maus und Tastatur
• USB ist ebenfalls ein serieller Bus
• Firewire

Parallele Datenübertragung :

• Alles was an die SCSI-Schnittstelle passt ( Drucker, Scanner, usw.)
• CD/DVD-ROM
• Brenner
• Floppy
• Zip

Auf dem Mainboard wird aufgrund der physikalisch “kurzen Wege” ebenfalls parallele Datenübertragung angewendet.

Wie funktioniert die Kommunikation der Peripheriegeräte mit dem Prozessor?

Sehen wir uns mal in vereinfachter Form ein Mainboard in einer sogenannten “Bridge-Architektur” an:

Nehmen wir an, wir möchten Daten aus unserer SATA-Festplatte oder USB-Stick verarbeiten. Was in jedem Fall klar ist, ist das diese Daten seriell übertragen werden. Und das geschieht bis zur Southbridge. Bei der Southbridge handelt es sich um eine Recheneinheit (Prozessor), welche die Schnittstellen zu Peripheriegeräten verwaltet. Zusätzlich nimmt er die eingehenden parallelen und seriellen Daten entgegen, und passt sie für die weitere Verarbeitung an.
Die nächste Etappe ist die Northbridge( auch Master Controller Hub genannt). Sie verbindet den Prozessor mit dem RAM. Da die CPU mittlerweile höher taktet als der RAM hat man diese Teile getrennt und über die Northbridge verbunden. Auch die Grafikkarte ist direkt mit der Northbridge verbunden, da auch hier korrekte Daten in sehr schneller Form ausgetauscht werden müssen. Die Northbridge ist sozusagen der Vermittler. Er koordiniert die unterschiedlichen Taktraten von RAM, CPU, und Peripherie.
Die letzte Schnittstelle vor der CPU ist der Frontside Bus (FSB). Dieser Bus ist eine Direktverbindung von der Northbridge zur CPU. Je höher die Datenübertragungsrate eines FSB ist, umso effizienter kann die CPU arbeiten.

Auf welches Bauteil achte ich besonders bei einem Rechner?

Diese Antwort kann man nicht geben, denn das Zusammenspiel der einzelnen Bauteile bestimmt die optimale Leistung. Aber man kann sagen, dass das Mainboard die Hauptrolle darin spielt. Somit sollte man bei der Auswahl eines Rechners zumindest mal

• CPU-Typ
• Arbeitsspeicher
• Chipsatz
• Geschwindigkeit des FSB

mit anderen vergleichen. Andere Bauteile wie Grafikkarte, Soundkarte, Größe der Festplatte usw. hängen wieder mal vom Anwendungsfall ab.

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Serielle und parallele Datenübertragung

Nehmen wir also an, wir möchten Daten über ein Kabel übertragen. Was man im Voraus schon sagen kann ist dass serielle Daten hintereinander Bitweise übertragen werden. Im Gegensatz zur parallelen Übertragung, bei der die Datenbits auf mehreren “Adern” nebeneinander übertragen und am Ende der “Leitung” wieder zusammengesetzt werden.
Wird denn auch der Datenstrom geprüft?
Ja, jede Übertragung wird mit einem Startbit eingeleitet, und ein Stoppbit gekennzeichnet das Ende der Übertragung. Um zu prüfen ob der Datenstrom korrekt angekommen ist, werden zusätzlich Prüfbits (Paritätsbits) mitversendet.
Man unterscheidet bei solch einer Prüfung zwischen gerader (even) und ungerader (odd) Parität. Ein Beispiel:
Wir versenden folgenden Datenstrom 0100.1110 setzen zusätzlich das Paritätsbit 1 und sagen dem Empfänger, dass er eine ungerade Parität erwarten soll. Also ein ungerade Anzahl von “einsen”. Somit erhält der Empfänger den Datenstrom mit einer zusätzlichen 1. Daraus ergibt sich eine ungerade Anzahl an “einsen” im Datenstrom und der Empfänger kann davon ausgehen, dass kein Übertragungsfehler aufgetreten ist.

Doch was nun?

Ist das wirklich so einfach?
Welche Art von Datenübertragung erfüllt denn nun die gewünschten Kriterien?
Wo werden Sie eingesetzt?
Wie funktioniert die Kommunikation der Peripheriegeräte mit dem Prozessor?
Wozu die vielen Anschlüsse an meinem PC?
Sind die nun seriell oder parallel?
Betrachten wir im nächsten Artikel diese Fragen, und versuchen diese zu klären, indem wir das Zusammenspiel der Komponenten einmal beschreiben.

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Die Bios Hardware

Das Bios befindet sich also auf einem Chip, doch was ist das für ein Chip? Es handelt sich hierbei um einen ROM-Speicher (Read-Only Memory), der wie der Name schon sagt nur zum Lesen gedacht ist. Doch das ist so auch nicht ganz richtig, denn beim Bios-Chip handelt es sich üblicherweise um einen PROM, EPROM, oder EEPROM.

Das Bios im PC

Wir wissen nun, dass das Bios ebenfalls auf der Hauptplatine steckt und während dem Hochfahren des Rechners anfängt etwas zu tun. Die Dinge die getan werden, könnte man wie folgt beschreiben:

• Beim Einschalten des PCs wird das auszuführende BIOS-Programm in den Arbeitspeicher geschrieben, damit der Prozessor sofort anfangen kann dieses Programm zu “berechnen”.
• Als nächstes wird der sogenannte POST durchgeführt. Auch bekannt als Power On Self Test. Bei diesem Test werden verschiedene Hardwarekomponeten auf Funktion überprüft (u.a. CPU, Grafikkarte, und zusätzlich Peripheriegeräte).
• Wurde der POST abgeschlossen wird die “Kontrolle” des Rechners an das Betriebssystem übergeben.

Bios Setup Einstellungen

Beim Hochfahren eines PCs hat man üblicherweise die Möglichkeit durch bestimmte Tasten oder Tastenkombinationen in das Bios-Setup-Menü zu gelangen. Dort hat man die Möglichkeit gewissen Einstellungen vorzunehmen wie:

• Anschlüsse für Peripheriegeräte ein- oder auszuschalten.
• Nach bestimmten Zeiträumen ohne Aktivität den Monitor und Rechner in ein Stand-By-Betrieb zu stellen.
• Passwort für das Setup-Menü vom Bios festlegen.
• Default-Werte der Bios-Einstellungen laden.
• usw.

Was sagt uns das?

Das Bios ist also ein eigenständiges System, ein sogenannter “Mikrokontroller”.
Er hilft uns, unseren PC zu starten und benötigte Komponenten zu initialisieren und dem Betriebssytem zu “übergeben”. Das Bios ist zwar über ein Menü konfigurierbar, allerdings nicht so einfach mit neuem Code beschreibbar. Kurz gesagt, erweckt der Mikrokontroller in dem das Biosprogramm eingeschrieben wurde unseren Rechner zum Leben.

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Im Prinzip unterscheidet man

zwei Arten von RAMs:

SRAM – Static Random Access Memory

SRAM ist statisch, was bedeutet, dass der Speicherinhalt mittels Flip-Flops gespeichert wird und so nach dem Abruf des Speicherinhaltes erhalten bleibt. Dadurch ist der Stromverbrauch sehr hoch, da die Daten ja erhalten werden müssen, was aber ein schnelles Arbeiten innerhalb des Speichers ermöglicht.

Aufgrund seines hohen Preises und des großen Stromverbrauchs wird SRAM nur als Cache- oder Pufferspeicher mit geringen Kapazitäten verwendet.

DRAM – Dynamic Random Access Memory

Das Dynamic RAM (DRAM) benötigt nicht nur das Anliegen einer Spannung, sondern der Inhalt jeder einzelnen Speicherstelle muss mit jedem Taktzyklus aufgefrischt werden (Refresh). Es ist vergleichsweise günstig herzustellen und hat einen niedrigeren Stromverbrauch.

Warum sind RAMs so wichtig für die Performance meines Rechners

Nehmen wir an unser Prozessor hat eine schwierige mathematische Berechnung durchzuführen, und benötigt um auf die Lösung zu kommen immer mal wieder Zwischenergebnisse. Diese Zwischenergebnisse speichert er sich im RAM ab und ruft sie wieder auf sobald er mit der Berechnung fortfahren möchte. Ist die Anzahl der “Zwischenergebnisse einmal so hoch, dass sie nichtmehrauf die RAMs passen, werden sie auf die Festplatte ausgelagert (Bei Linux spricht man dabei vom Swap-Bereich).
Und genau das ist der Punkt, an dem Geschwindigkeit verloren geht. Denn der Zugriff auf die “Zwischenergebnisse” im Auslagerungsspeicher, ist um Faktoren höher als der Zugriff auf den RAM. Um Daten von der Festplatte bereitzustellen werden ca. 20 Millisekunden benötigt. Die Zugriffszeit auf den Arbeitsspeicher beträgt dagegen nur ca. 25 Nanosekunden, was einem Dreihunderttausendstel davon entspricht.

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Aufbau eines Mikroprozessors

Schematisch gesehen besitzt ein Mikroprozessor die folgenden Bestandteile:

• Die ALU ist das moderne Rechenwerk
• Das Register spezielle Speicherstelle innerhalb der CPU
• Das Steuerwerk sorgt dafür, dass Befehle vom Register ins Rechenwerk gelangen.
• Die Befehlstabelle dort ist je nach Befehl ein “passendes Verhalten hinterlegt” (Ähnlich der Tabelle wie in der Dechiffriermaschine)
• Die Datenleitungen(Busse) sind die Verbindungen zur “Aussenwelt”.
• Die Cache Speicher sind kleine, aber sehr schnelle Zwischenspeicher, in denen Daten oder Befehle abgelegt werden, die bald wieder benötigt werden.

Wie arbeitet ein Prozessor?

Der Prozessor ist also eine Zusammensetzung von Transistoren, welche alle Rechenvorgänge mit Hilfe vom Binärsystem löst. Also Prinzipiell die Zahl 1 für Schalter an, und 0 für Schalter aus. Für die meisten ergibt dies natürlich keinen Sinn doch wie man im vorherigen Kapitel anhand der Turing-Maschine erkannt hat, ergeben sich durchaus Möglichkeiten Rechenoperationen mit dieser Art zu lösen.
Befehle landen natürlich in passender Maschinensprache beim Prozessor, und werden vorher von z.B. Compilern in dieses passende “Format” übersetzt.
Man kann die Verarbeitung im Prozessor prinzipiell folgendermaßen beschreiben:

1. Der aktuelle Befehl wird aus dem Programm gelesen; die Stelle wird durch den Befehlszeiger des Prozessors angezeigt.
2. Der Prozessor schlägt die Nummer des erhaltenen Befehls in der Befehlstabelle nach und liest je nach Befehl die passende Anzahl darauf folgender Bytes als Parameter dieses Befehls. Dabei rückt der Befehlszeiger hinter das letzte Parameter-Byte, um für das Lesen des nächsten Befehls bereit zu sein.
3. Der Befehl wird ausgeführt. Dies ist der komplexeste Teil der Prozessortätigkeit, denn je nach konkretem Befehl kann das Lesen von Daten aus dem Arbeitsspeicher, die Ansteuerung von Peripherieschnittstellen, das Rechnen in der ALU oder die Durchführung eines Sprungs im Programm dazugehören.
4. Falls ein Sprung stattfindet, wird der Befehlszeiger an die entsprechende neue Position gesetzt. Andernfalls geht es an der nach dem Lesen der Parameter ermittelten Stelle weiter.

Leistungsmerkmale

Dass Prozessoren im Lauf der Jahre immer leistungsfähiger wurden, dürfte allgemein bekannt sein und ist für technische Geräte fast selbstverständlich. Es ist allerdings wichtig, die verschiedenen Leistungsmerkmale zu kennen und zuordnen zu können. Um die Leistungsfähigkeit eines Prozessors in Erfahrung einschätzen zu können beachte man folgende Komponenten:

Wortbreite

Die Wortbreite legt fest, wie lang ein Maschinenwort des Prozessors sein kann, d. h. aus wie vielen Bits es maximal bestehen kann. Ausschlaggebend sind dabei folgende Werte:

• Arbeits- oder Datenregister: Die Wortbreite bestimmt die maximale Größe der verarbeitbaren Ganz- und Gleitkommazahlen. Im Normalfall stimmen die Wortbreiten überein und betragen bei aktuellen PC’s 64 Bit.
• Datenbus: Anhand der Wortbreite ist festgelegt, wie viele Bits gleichzeitig aus dem Arbeitsspeicher in die CPU eingelesen werden können.
• Adressbus: Je größer die Wortbreite desto größer der ansprechbare Arbeitsspeichers.
• Steuerbus: Anhand der Wortbreite wird die Anzahl der ansteuerbaren Peripherieanschlüsse festgelegt.

Die Taktfrequenz

Mit der Taktfrequenz wird angegeben wie viele Befehle der Prozessor pro Sekunde ausführen kann. Bei den meisten Prozessoren werden mehrere Takte pro Befehl benötigt. Also einen Takt um den Befehl zu lesen, einen zweiten um das erste Wort zur Verarbeitung einzulesen, einen dritten Takt um das zweite Wort einzulesen und einen vierten Takt um die beiden Wörter miteinander zu addieren.

Betrachten wir als nächstes den Arbeitsspeicher

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