Die Funktionsweise eines PCs
Wer noch nicht mit den verschiedenen Aufgaben
der einzelnen Hardwaregeräte vertraut ist, sollte sich zunächst
den Aufbau des PCs anschauen.
Was passiert nach dem Einschalten?
Wenn der Computer eingeschalten wird, startet er
zunächst ein auf ROM gebranntes Programm, den POST - Power On Self
Test (Selbsttest nach dem Einschalten). Dieses weist die CPU an, Signale
an die verschiedenen Geräte zu senden, um festzustellen, ob sie vorhanden
sind und funktionieren.
Zunächst prüft das System den RAM und
ähnliche Teile. Danach versucht es über den Bus mit den Peripheriegeräten
zu kommunizieren und zu guter Letzt sucht es auf den verschiedenen Laufwerken
(Disketten, Festplatten, CD-ROMs) nach einem Betriebssystem. Wenn es ein
Betriebssystem gefunden hat, lädt es das Boot - Programm, welches
sich auf dem ersten Sektor befindet. Die Konfigurationsdateien (bei DOS:
Autoexec.Bat und Config.Sys, bei Windoze System.Ini, Win.Ini und
die Registry) werden abgearbeitet und die dort vermerkten Treiber geladen.
Der Computer rechnet mit binären Zahlen
Wie ich schon auf den Seiten über die Geschichte
des Computers und den Aufbau der PCs bemerkt habe, arbeitet der Computer
mit binären Zahlen. Diese binären Zahlen, an denen so viel hängt,
wollen wir uns nun etwas genauer anschauen:
Binäre Zahlen bestehen nur aus einer Folge
von 0en und 1en. Jede ihrer Stellen benötigt 1 Bit, das ist die kleinste
Speichereinheit des Computers (8 Bit = 1 Byte), Speicherplatz. Ein Beispiel
für eine binäre Zahl ist 10101110 , die wegen ihrer 8 Stellen
1 Byte Speicherkapazität belegt. Eine 1 bedeutet, dass das Bit
gesetzt ist (es ist "an"), eine 0 bedeutet das Gegenteil. Man liest solche
Zahlen am Besten von hinten nach vorne (rechts nach links), da die letzte
Stelle, wenn sie gesetzt ist, 1 im Dezimalsystem bedeutet, die 2. von rechts
2, die 3. von rechts 4. Man multipliziert also immer den dezimalen Wert
der Stelle x mit 2 und erhält den der Stelle links von x. Das heißt:
Dezimaler Wert: ... 128 64 32 16 8 4 2 1
Binäre An-/Aus - Stellung: 1 0 1 0 1 1 1 0
Bedeutet also: 0 + 2 + 4 + 8 +0 + 32 + 0 +128 = 174
Noch ein Beispiel: 010001 = 1 + 0 + 0 + 0 + 16 + 0 = 17
Und weil's so schön ist noch eins: 111111 = 1 + 2 + 4 + 8 + 16 + 32 = 63
Und ein letztes: 1000000 = 64
Ich hoffe, ihr habt das Rechnen mit binären
Zahlen jetzt einigermaßen kapiert. Es wird euch wohl ziemlich umständlich
erscheinen, weil wir nur das Rechnen mit Dezimalzahlen gewöhnt sind.
Das Rechensystem des Computers hat jedoch einige entscheidende Vorteile:
Man braucht nur 2 Ziffern (0 und 1) anstatt 10 Ziffern (0, 1, .. 9)
Nach dem Dezimalsystem kann man z.B. mit 10 Fingern nur bis 10 zählen, mit dem Binärsystem
jedoch bis 1023 (1+2+4+8+16+32+64+128+256+512). Und das Beste ist, man kann mit jedem "Finger",
den man mehr hat, doppelt so viele (und noch eine mehr) Stellen anzeigen.
Hat man n Stellen, so kann man alle dezimalen Zahlen von 0 bis 2^n
-1 (2 hoch n -1) anzeigen. Bei n=10 liegt die Obergrenze bei 1023,
bei n=40 (10*4) jedoch schon bei 1099511627775 (1023 * 1074791425) !!!!!
So eine riesige Zahl läßt sich also schon mit 5 Bytes darstellen.
Elektronische Geräte können die 0- und 1- Stellungen gut mit Strom aus, bzw.
Strom an erzeugen.
Die Grundrechenarten, welche die CPU durchführt,
können durch Verschieben der Bits nach links oder rechts durchgeführt
werden (das zu erklären, würde aber hier zu weit führen).
Einen Nachteil gibt es eigentlich nur für
den Menschen und zwar, dass er mit solchen Zahlen nicht umgehen kann,
weil sie für ihn ungewohnt sind. Für den Computer sind sie aber
die idealen Zahlen, weil er zum Glück dieses Handikap nicht besitzt.
Der Aufbau der Festplatte
Der Speicherplatz auf der Festplatte ist in Sektoren
aufgeteilt, die je 512 Bytes groß und zu Clustern zusammengefaßt
sind.
Der erste Sektor ist der Bootblock. Er enthällt
das Bootprogramm, das dem System mitteilt, wo das Betriebssystem zu finden
ist.
Darauf folgt die FAT (File Allocation Table -
Dateibelegungstabelle), in der steht, welche Bereiche der Harddisk beschrieben
sind.
Da die FAT äußerst wichtig ist, macht
das System ein Backup von ihr, damit die CPU weiß, wenn eine Version
von der anderen abweicht, dass die FAT (eventuell durch einen Virus
oder Systemcrash) beschädigt worden ist.
Auf das Backup der FAT folgt das Root - Verzeichnis,
eine Liste der Datei und Verzeichnisnamen auf dem Datenträger.
Danach sind die restlichen Cluster angeordnet,
in die alle ganz normalen Daten gespeichert werden können.
Die Ein- und Ausgabe von Daten
Die Tastatur
Wenn eine Taste gedrückt wird, laufen verschiedene
Schritte nacheinander ab:
Ein Chip in der Tastatur bemerkt dies, weil
zwei Kontakte (bei einer Membrantastatur) aufeinander gepreßt werden
und so durch sie Strom fließen kann oder (bei einer mechanischen
Tastatur) zwei Kontakte voneinander getrennt werden, so dass kein
Strom mehr durch sie fließen kann.
Er sendet diese Nachricht an einen Tastaturkontrollchip
im Inneren des PCs.
Dieser leitet die Nachricht an die CPU weiter.
Sie aktiviert den Tastaturtreiber in einem ROM Chip,
der sich die entsprechende Taste vom Tastatur
Ein- /Ausgabe- Chip holt und im Tastaturbuffer im RAM speichert,
von wo sich die CPU bei Bedarf bedient.
Die Maus
Die gemeine Computermaus besitzt im Inneren eine
Kugel, die auf der Unterseite leicht herausschaut und sich, wenn man das
Gerät über eine Oberfläche zieht, in die entsprechende Richtung
dreht. Das Drehen wird über das Mauskabel oder die Infrarotschnittstelle
zum PC übertragen und ausgewertet. Auf dem Bildschirm bewegt sich
der Mauszeiger entsprechend der Richtung, in welche die Maus auf dem Tisch
gezogen wurde.
Neben dieser Kugel besitzt sie 2 oder mehr Tasten,
mit denn man verschiedene Objekte auf dem Bildschirm, auf die gerade der
Mauszeiger plaziert ist, anklicken und so aktivieren kann.
Die meisten anderen Eingabegeräte (Joystick,
Joypad, Trackball...) funktionieren in etwa ähnlich wie die Maus oder
die Tastatur.
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