Computer-Architektur

Das Funktionsprinzip eines Computers wurde vom rumänischen Mathematiker John von Neumann entwickelt. Die Architektur des Von-Neumann-Rechners besteht aus vier Funktionseinheiten:

• Rechenwerk (ALU, Arithmetical Logical Unit)
• Steuerwerk (CU, Control Unit)
• Speicherwerk (Memory)
• Ein-/Ausgabewerk (I/O-Unit)

Im Von-Neumann-Rechner werden die wichtigsten Einheiten Rechenwerk (ALU) und Steuerwerk (CU) in der eigentlichen Verarbeitungseinheit, dem Prozessor (CPU), vereint. Die CPU übernimmt die Ausführung der Befehle und die Ablaufsteuerung. Die Befehle werden nacheinander, Schritt für Schritt, ausgeführt. Die Befehle und Daten werden vom Steuerwerk aus dem Speicher (Memory) geholt. Die Verbindung, das Bus-System, zwischen Prozessor, Speicherwerk und Ein-/Ausgabewerk ist dabei der Flaschenhals.
Obwohl der Von-Neumann-Rechner ein sehr einfaches Modell eines Computers ist, basieren alle modernen Computer auf diesem einfachen Prinzip.

Erweiterte Architektur

Die erweiterte Computer-Architektur ist ein sehr einfaches Modell. Es ist aus dem EVA-Prinzip abgeleitet. Im Vergleich zum Von-Neumann-Rechner wurde diese Darstellung um einige wichtige System-Komponenten erweitert. Daher die Bezeichnung "Erweiterte Architektur".

Hauptprozessor

Der Hauptprozessor (CPU) ist das zentrale Element eines Computers. Der Hauptprozessor ist die Funktionseinheit in einem Computer, die die eigentliche Verarbeitungsleistung erbringt. Er ist für die Informationsverarbeitung und die Steuerung der Verarbeitungsabläufe zuständig. Dazu holt sich der Hauptprozessor aus dem Speicher nacheinander die Befehle und veranlasst die Informationsverarbeitung.

Taktgeber

Der Taktgeber schaltet das ganze System gleich. Der Systemtakt wird zentral vom Taktgeber erzeugt und mit verschiedenen Multiplikatoren auf verschiedene Taktgeschwindigkeiten hochgetaktet. Darunter auch die des Hauptprozessors.

Systembus - Bussystem

Ein Bussystem ist eine Leitungsanordnung deren Belegung und Signalpegel definiert sind. Daran werden verschiedene Komponenten angeschlossen, die darüber untereinander oder mit dem Prozessor Daten austauschen können.
Computer-Systeme verfügen in der Regel über mehrere unterschiedliche Bussysteme, über die alle Komponenten irgendwie miteinander verbunden sind. Ein einfaches Bussystem umfasst einen Adressbus, einen Datenbus und Steuerleitungen.

Ein- und Ausgabeeinheit (I/O-Einheit)

Geräte, die an der Ein- und Ausgabeeinheit angeschlossen sind, werden als Peripherie bezeichnet. Die PC-Peripherie ist z. B. die Tastatur, Bildschirm, Maus, Drucker und Scanner. Prozessrechner-Peripherie sind z. B. Sensoren, Wandler, Endstufen und Stellglieder.

• Maus
• Tastatur
• Bildschirm / Monitor
• Drucker
• Scanner

Festplatten und Wechselspeicherlaufwerke zählen nicht zu den Ein- und Ausgabeeinheiten. Es handelt sich dabei um Datenspeicher.

Datenspeicher

Datenspeicher sind Komponenten, die Programme und Daten dauerhaft speichern können. Dazugehören Festplatten, Wechselspeicher und die dazugehörigen Laufwerke, sowie Halbleiterspeicher, die ihre Daten auch ohne Energieversorgung speichern können.

• Festplatte
• CD-ROM
• DVD
• Blu-ray Disc
• Flash-Speicher

Hardware

Hardware ist der Sammelbegriff für alle Geräte oder Teile in der Computertechnik. Dazu gehört alles, was "hart" ist, also sich anfassen lässt.

Software

Software steht in der Computertechnik für Programme, Betriebssysteme und Daten, die in einem Speicher abgelegt werden können.
Das Betriebssystem und die Anwendungsprogramme, die dem Mikrocomputer Leben einhauchen, sind im ROM (Festwertspeicher) fest und unlöschbar gespeichert. In der heutigen Zeit wird die Software eher auf einer Festplatte gespeichert. Wenn der Computer eingeschaltet wird, dann werden die Daten aus dem ROM oder von der Festplatte in den Arbeitsspeicher geladen und ausgeführt.
Die Firmware bezeichnet eine spezielle Software, die die Grundfunktionen der jeweiligen Hardware-Komponente steuern.

Übersicht: Bestandteile der Computer-Architektur

• Stromversorgung (Netzteil)
• Hauptprozessor
• Systembus (FSB)
• Bussysteme (PCI, PCIe)
• Arbeitsspeicher (RAM, DRAM, SDRAM)
• Datenspeicher (Festplatte, CD-ROM, DVD)
• Eingabegeräte (Maus, Tastatur, Scanner)
• Ausgabegeräte (Bildschirm, Drucker)

Weitere verwandte Themen:

• Grundlagen Computertechnik
• Computer
• Geschichte der Computertechnik
• PC - Personal Computer
• Schichtenmodell in der Computertechnik

Bookmark

Findest Du Elektronik-Kompendium.de gut? Hat Dir diese Webseite auch schon weitergeholfen?
Willst Du uns dabei unterstützen noch bekannter und besser zu werden?
Erfahre mehr über die Möglichkeiten. Jeder kann etwas tun!