Seit dem Aufkommen des ersten Computers , hat sich dessen Hardware stark weiterentwickelt. Heutzutage ist es recht einfach, sich einen Computer nach den persönlichen Bedürfnissen zusammenzustellen, egal ob er zum Bearbeiten von Videos oder für Gamer genutzt wird.
Aber wisst ihr aus welchen Bestandteilen ein Computer zusammengesetzt wird? Wie funktioniert er?
Superprof gibt euch einige Antworten auf diese Fragen, damit ihr alles über die Welt der Computer wisst.
Was ist ein Computer?
In seinem Ursprung ist ein Computer ein Gerät, das über programmierbare Rechenvorschriften Daten verarbeitet und bestimmte Operationen ausführt. Es ist nicht mehr oder weniger als ein Taschenrechner.
Heute kann ein Computer ein PC oder ein MacBook sein. Aber eigentlich ist es dasselbe!
Um auszuwählen, welches Modell und welche Marke am besten zu euch passt, könnt ihr euch in einem Computerkurs über die Vor- und Nachteile der verschiedenen Möglichkeiten informieren.
Die Abkürzung PC steht für Personal Computer (persönlicher Rechner). Das bedeutet, er erfüllt die individuellen Bedürfnisse seines Nutzers. Der Nutzer kann den PC Operationen ausführen lassen und über Geräte mit ihm interagieren. Die ersten PC’s kamen in den frühen achtziger Jahren auf, als IBM seinen PC/XT auf den Markt brachte.
Im Gegensatz zu anderen Mikrocomputern, die zu dieser Zeit existierten, bestanden diese Computer aus Standardkomponenten, die leicht zu kopieren waren.
Heute ist der PC (egal ob Apple oder Microsoft) immer noch der am meisten verwendete Computer. Es gibt auch Computer für sehr spezifische Anwendungen: beispielsweise die Computer auf dem Armaturenbrett eines Autos.
Ein Computer besteht aus mehreren wichtigen Bestandteilen, darunter Prozessor (CPU), Arbeitsspeicher (RAM), Festplatte oder SSD, Mainboard, Grafikkarte und Netzteil. Zusammen sorgen diese Komponenten dafür, dass der Computer Daten verarbeitet, speichert und Programme ausführt.
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Gehäuse– Das schützende Äußere
Das Gehäuse ist die äußere Hülle deines PCs. Es schützt die empfindlichen Komponenten vor Staub, Stößen und Beschädigungen. Gleichzeitig hält es alle Bauteile sicher an ihrem Platz und sorgt für Ordnung im Inneren.
Zu den wichtigsten Aufgaben des Gehäuses gehören:
- Schutz der Hardware
- Befestigung von Mainboard, Netzteil und Laufwerken
- Gute Belüftung und Kühlung der Komponenten
Damit Mainboard und Gehäuse zusammenpassen, gibt es den ATX-Standard. Er legt unter anderem die Größe und die Position der Befestigungspunkte fest. So kannst du ein ATX-Mainboard problemlos in ein passendes ATX-Gehäuse einbauen.
Netzteil – Die Energiequelle des PCs
Ohne elektrischen Strom geht natürlich nichts. Dafür sorgt das Netzteil. Es wandelt den Strom aus der Steckdose in die Spannungen um, die die einzelnen Komponenten im PC benötigen. Anschließend versorgt es unter anderem Mainboard, Prozessor, Grafikkarte, Laufwerke und weitere Hardware zuverlässig mit Energie.
Bei der Umwandlung des Stroms entsteht Wärme. Deshalb besitzt jedes Netzteil einen eingebauten Lüfter, der die warme Luft aus dem Gehäuse ableitet und so zur Kühlung beiträgt. Für die meisten Büro- und Alltags-PCs reicht ein Netzteil mit etwa 400 bis 600 Watt aus.
Leistungsstarke Gaming-PCs oder Workstations benötigen dagegen oft 750 Watt oder mehr. Da das Netzteil für eine stabile Stromversorgung verantwortlich ist, solltest du bei der Qualität nicht sparen.
Mainboard – Die zentrale Verbindungseinheit
Das Mainboard (auch Motherboard genannt) ist die Hauptplatine und das Herz eines Computers. Es verbindet alle wichtigen Komponenten miteinander und sorgt dafür, dass sie reibungslos zusammenarbeiten.
Auf dem Mainboard befinden sich unter anderem der Sockel für den Prozessor, Steckplätze für den Arbeitsspeicher sowie Anschlüsse für Laufwerke, Grafikkarten und viele weitere Geräte.
Das Mainboard bietet unter anderem Platz für:
- Prozessor (CPU)
- Arbeitsspeicher (RAM)
- Grafikkarte und andere Erweiterungskarten
- SSDs, Festplatten und Laufwerke
- USB-, Audio- und Netzwerkanschlüsse
Mainboards gibt es in verschiedenen Größen, den sogenannten Formfaktoren. Die gängigsten sind Mini-ITX, Micro-ATX und ATX. Der Formfaktor bestimmt, wie viele Anschlüsse und Erweiterungsmöglichkeiten zur Verfügung stehen und welches Gehäuse zum Mainboard passt.
Prozessor (CPU) – Das Gehirn des Computers
Der Prozessor oder die CPU (Central Processing Unit) ist das Gehirn des Computers. Er führt Berechnungen aus, verarbeitet Befehle und ist maßgeblich für die Geschwindigkeit eines PCs verantwortlich. Dabei arbeitet er eng mit anderen Komponenten wie dem Arbeitsspeicher (RAM), der Festplatte oder SSD und der Grafikkarte zusammen.
Die wichtigsten Aufgaben des Prozessors sind:
🔍
Daten aus dem Speicher lesen
⚙️
Befehle und Daten verarbeiten
🔄
Ergebnisse an andere Komponenten weitergeben
Der Prozessor steuert die Abläufe im Computer und ermöglicht es, Programme auszuführen und mit dem System zu arbeiten. Moderne CPUs können mehrere Milliarden Berechnungen pro Sekunde durchführen und erreichen Taktfrequenzen von mehreren GHz.
Da bei hoher Leistung viel Wärme entsteht, wird der Prozessor mit einem Kühler gekühlt. Er wird direkt auf dem Mainboard eingesetzt und ist ein entscheidender Faktor für die Leistung eines Computers. Zu den bekanntesten Herstellern gehören Intel und AMD.
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Arbeitsspeicher (RAM) – Kurzzeitgedächtnis des PCs
Der Datenspeicher, kurz RAM (Random Access Memory), speichert alle Daten und Programme, die der Prozessor gerade benötigt, damit sie schnell verarbeitet werden können. Da der RAM direkt mit der CPU zusammenarbeitet, befindet er sich in der Nähe des Prozessors auf dem Mainboard.
Die wichtigsten Eigenschaften des Arbeitsspeichers:
| Eigenschaft | Bedeutung |
|---|---|
| Schneller Zugriff | Daten können besonders schnell gelesen und geschrieben werden |
| Kurzzeitspeicher | Die gespeicherten Daten gehen verloren, sobald der Computer ausgeschaltet wird |
| Kapazität | Je mehr RAM vorhanden ist, desto mehr Programme können gleichzeitig flüssig ausgeführt werden |
Der Arbeitsspeicher ist deutlich schneller als eine Festplatte oder SSD und hat deshalb großen Einfluss auf die Leistung eines Computers. Die Größe und Art des RAMs müssen zum Mainboard passen. Moderne Computer verwenden hauptsächlich DDR4- oder DDR5-Speicher.
Grafikkarte (GPU) – Bildverarbeitung und Darstellung
Die Grafikkarte oder GPU (Graphics Processing Unit) ist für die Darstellung von Bildern auf dem Bildschirm verantwortlich. Sie verarbeitet grafische Berechnungen und entlastet dadurch den Prozessor. Besonders für Gamer ist eine leistungsstarke Grafikkarte wichtig, da moderne Spiele viele schnelle Bildberechnungen benötigen.
Die Bedeutung der Grafikkarte hängt von der Nutzung ab:
🎮 Gaming:
Sehr wichtig für hohe Auflösung, flüssige Bilder und moderne Spiele.
🎬 Bild- und Videobearbeitung:
Wichtig für schnelle Berechnungen und kurze Bearbeitungszeiten.
🖥️ Einfache Anwendungen:
Eine integrierte Grafikeinheit reicht meistens aus.
Eine separate Grafikkarte wird über einen PCI-Express-Steckplatz mit dem Mainboard verbunden. Viele Computer besitzen jedoch bereits eine integrierte Grafikeinheit in der CPU, die für alltägliche Aufgaben vollkommen ausreicht. Die Leistung einer Grafikkarte hängt unter anderem vom Grafikspeicher und der Rechenleistung der GPU ab.
Speicherlösungen – Datenablage und -zugriff
Die Speicherlösung ist das Gedächtnis des Computers. Hier werden das Betriebssystem wie Windows, macOS oder Linux, installierte Programme und persönliche Dateien dauerhaft gespeichert. Anders als beim Arbeitsspeicher (RAM) gehen diese Daten beim Ausschalten des Computers nicht verloren.
Moderne Computer nutzen hauptsächlich zwei Arten von Speicherlaufwerken:
- klassische Festplatten (HDD) und
- schnelle Solid State Drives (SSD).
Während HDDs vor allem durch ihre große Speicherkapazität überzeugen, bieten SSDs eine deutlich höhere Geschwindigkeit.
Festplattenlaufwerke (HDD)
Die HDD (Hard Disk Drive) ist die klassische Form der Festplatte. Sie speichert Daten mithilfe magnetischer Scheiben, die sich im Inneren des Laufwerks drehen. Ein Schreib-/Lesekopf bewegt sich über die Oberfläche der Scheiben und liest oder speichert die Daten.
Die Geschwindigkeit einer HDD hängt unter anderem von der Drehzahl der Magnetscheiben ab. Übliche Werte liegen zwischen 5400 und 10000 Umdrehungen pro Minute. Durch die beweglichen Teile sind HDDs empfindlicher gegenüber Stößen und Erschütterungen.
Ein Vorteil von HDDs ist der günstige Preis pro Gigabyte Speicherplatz. Deshalb werden sie häufig für große Datenmengen, Backups oder als zusätzlicher Speicher verwendet.
Vorteile:
- Günstiger Preis pro Gigabyte
- Sehr große Speicherkapazitäten verfügbar
- Gut geeignet für große Datenmengen und Backups
Nachteile:
- Langsamer als SSDs
- Bewegliche Teile sind empfindlicher gegenüber Stößen
- Lauter und verbraucht mehr Strom
Solid State Drives (SSD)
Eine SSD (Solid State Drive) speichert Daten ohne bewegliche Teile und funktioniert ähnlich wie ein großer Speicherstick. Dadurch arbeitet sie deutlich schneller, leiser und zuverlässiger als eine herkömmliche HDD. Besonders das Starten des Betriebssystems und das Öffnen von Programmen werden dadurch beschleunigt.
Da SSDs keine mechanischen Bauteile besitzen, sind sie unempfindlicher gegenüber Erschütterungen. Sie eignen sich daher besonders gut für Laptops und mobile Geräte.
SSDs sind inzwischen weit verbreitet, allerdings meist teurer als HDDs mit vergleichbarer Speicherkapazität. Viele moderne Computer kombinieren deshalb eine schnelle SSD für das Betriebssystem mit einer größeren HDD für zusätzliche Daten.
Vorteile:
- Sehr hohe Geschwindigkeit
- Leiser Betrieb ohne bewegliche Teile
- Unempfindlicher gegenüber Erschütterungen
- Schneller Start von Betriebssystem und Programmen
Nachteile:
- Höherer Preis pro Gigabyte
- Große Speicherkapazitäten sind teurer
Um im Internet zu surfen, sollte man über einen Kurs zur Computersicherheit nachdenken. Du findest aber auch andere nützliche Kurse auf Superprof, z.B. einen Excel Kurs Berlin.
Kühlungssysteme – Temperaturmanagement im PC
Beim Betrieb eines Computers entsteht durch die elektrischen Vorgänge in den Komponenten Wärme. Besonders der Prozessor (CPU) und die Grafikkarte können bei hoher Auslastung sehr heiß werden. Ohne eine ausreichende Kühlung würden die Temperaturen zu stark ansteigen, wodurch der Computer langsamer werden, instabil laufen oder im schlimmsten Fall Schaden nehmen könnte.
Notwendigkeit der Kühlung
Die Kühlung sorgt dafür, dass die Temperatur der PC-Komponenten in einem sicheren Bereich bleibt. Sie führt die entstehende Wärme ab und ermöglicht dadurch eine zuverlässige und gleichbleibende Leistung des Computers. Außerdem verhindert eine gute Kühlung, dass die Hardware ihre Leistung automatisch reduziert, um sich vor Überhitzung zu schützen.
Der Prozessor besitzt deshalb einen eigenen Kühler, der die Wärme vom CPU-Kern aufnimmt und an die Umgebung abgibt. Moderne Kühler können ihre Lüftergeschwindigkeit automatisch an die aktuelle Temperatur anpassen. Dadurch bleibt der PC bei geringer Belastung leise und wird bei hoher Leistung ausreichend gekühlt.
Arten von Kühlsystemen
Für die Kühlung eines PCs gibt es verschiedene Möglichkeiten:
| Kühlsysteme | Funktionsweise | Geeignet für |
|---|---|---|
| Luftkühlung | Ein Kühlkörper nimmt die Wärme auf und ein Lüfter führt sie ab | Büro-PCs, Alltagscomputer und die meisten Gaming-PCs |
| Wasserkühlung | Eine Flüssigkeit transportiert die Wärme zu einem Radiator, wo sie über Lüfter abgegeben wird | Leistungsstarke Gaming-PCs, Workstations und übertaktete Systeme |
Bei der Luftkühlung kommen häufig Tower-Kühler zum Einsatz. Sie leiten den Luftstrom seitlich durch einen großen Kühlkörper und bieten dadurch eine hohe Kühlleistung. Kleinere Top-Blower-Kühler blasen die Luft direkt auf den Prozessor und können zusätzlich das Mainboard mitkühlen.
Wasserkühlungen können große Wärmemengen besonders effizient ableiten und arbeiten unter hoher Belastung häufig leiser als vergleichbare Luftkühler. Dafür sind sie in der Anschaffung meist teurer und der Einbau ist etwas aufwendiger.
Peripheriegeräte – Schnittstellen zur Außenwelt
Ein Computer lässt sich mit verschiedenem Computer-Zubehör erweitern und an die eigenen Bedürfnisse anpassen. So kannst du beispielsweise Dokumente ausdrucken, an Videokonferenzen teilnehmen oder Daten auf externe Speichermedien sichern.
Je nach Einsatzzweck stehen dafür zahlreiche Zubehörgeräte zur Verfügung – etwa Drucker, Webcam oder die Tastatur. Dabei unterscheidet man im Grunde zwischen Ein- und Ausgabegeräten:
Eingabegeräte:
- Tastatur
- Maus
- Mikrofon
- Webcam
Ausgabegeräte:
- Monitor
- Drucker und Scanner
- Lautsprecher
- Kopfhörer oder Headset
Eingabegeräte
Die Tastatur gehört zu den Basics in der Computerausstattung. Sie ist der direkte Nachkomme der Schreibmaschine und damit ein wichtiger Teil in der Geschichte der Informatik. Es gibt verschiedene Tastaturtypen: kabelgebunden oder drahtlos, mit oder ohne Ziffernblock, mit zusätzlichen Funktionen ...
Die Tastaturen variieren je nach Sprache: In Deutschland verwenden wir die QWERTZ-Variante, wohingegen im englischsprachigen Raum die QWERTY-Variante verwendet wird (es handelt sich um die ersten sechs Tasten der obersten Buchstabenreihe). Preislich musst du mit etwa 30 Euro für eine einfache und qualitative Tastatur rechnen.
Die Maus bewegt den Cursor (den Pfeil) auf dem Bildschirm. So kannst du auf alle Elemente auf dem Bildschirm zeigen und sie durch Klicken auswählen. Auch sie gibt es kabelgebunden oder drahtlos.
Die meisten Mäuse besitzen mindestens zwei Tasten sowie ein Mausrad. Mit der linken Taste wählst du Elemente aus, während die rechte Taste zusätzliche Funktionen und Menüs öffnet.
Während sie heutzutage mit einem Bewegungssensor ausgestattet ist, haben die älteren Modelle noch eine Rollkugel auf der Unterseite. Für eine Qualitätsmaus kannst du rund 15 Euro einplanen.
Mit einem Mikrofon kannst du Sprache und andere Geräusche am Computer aufnehmen. Es wird vor allem für Videotelefonie, Online-Meetings oder Sprachaufnahmen genutzt. Viele Notebooks besitzen bereits ein integriertes Mikrofon, für Desktop-PCs gibt es externe Modelle.
Eine Webcam überträgt Bilder und Videos an den Computer. Sie wird hauptsächlich für Videotelefonie, Online-Unterricht oder Videokonferenzen verwendet. Viele Laptops verfügen bereits über eine integrierte Webcam, während sie bei Desktop-PCs meist separat angeschlossen wird.
Ausgabegeräte
Der Monitor zeigt den Inhalt an – dein Facebook-Profil zum Beispiel. Er ist die Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine. Nur durch ihn kannst du mit dem Computer interagieren. Der Bildschirm kann größentechnisch variieren. Beim Laptop kannst du eine sehr kompakte Größe wählen: 10 Zoll. Stationäre Computer beginnen meist bei 15 Zoll und können 27 Zoll oder mehr erreichen.
Auch die Auflösung und Preise variieren: Bei einem 24-Zoll-Bildschirm beträgt die Auflösung beispielsweise 1920 Pixel x 1080 oder High Definition. Die Bildschirme lassen sich über VGA, DVI oder HDMI anschließen. Für einen Qualitätsbildschirm solltest du mindestens 150 Euro einplanen.
Ein Drucker gibt digitale Inhalte auf Papier aus, zum Beispiel Texte, Bilder oder Dokumente. Scanner funktionieren umgekehrt und übertragen gedruckte Inhalte als digitale Dateien auf den Computer.
Viele Geräte kombinieren heute beide Funktionen in einem Multifunktionsgerät. Drucker gibt es in verschiedenen Ausführungen, beispielsweise als Tintenstrahl- oder Laserdrucker.
Die Wahl hängt vor allem davon ab, ob du hauptsächlich Texte, Fotos oder größere Mengen an Dokumenten drucken möchtest. Preislich liegen einfache Geräte bei rund 50 Euro.
Lautsprecher und Kopfhörer geben den Ton des Computers wieder. Sie werden für Musik, Videos, Spiele oder Videokonferenzen genutzt. Während Lautsprecher den Ton im Raum ausgeben, ermöglichen Kopfhörer oder Headsets ein privates Hören und bieten zusätzlich oft ein integriertes Mikrofon.
Schon erstaunlich, was ein Computer heute alles leisten kann. Manchmal wirkt es fast so, als würde er selbstständig denken – tatsächlich führt er aber nur die Befehle aus, die Menschen ihm geben. Steve Jobs sagte einmal, dass Programmieren zu lernen auch bedeutet zu lernen, wie man denkt. Genau solche Ideen und Entwicklungen haben die Computerwelt geprägt.
Viele wichtige Persönlichkeiten der Informatik haben dazu beigetragen, dass Computer von einfachen Rechenmaschinen zu leistungsstarken Werkzeugen geworden sind, die heute in nahezu allen Bereichen unseres Lebens eingesetzt werden.
Quelle
- Vgl. Alexander Breitenbauer, "Der Aufbau eines PCs", in: Ecom-trading.de, 2019, https://www.ecom-trading.de/blog/der-aufbau-eines-pcs
- Vgl. Richie, "Ein Blick ins Innenleben deines Computers", in: esm-computer.de, 2023, https://www.esm-computer.de/magazin/ratgeber/hardware/ein-blick-ins-innenleben-deines-computers/#elementor-toc__heading-anchor-7
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