Moskauer Staatliche Universität für Druckerei. Hardware der Computertechnik: Definition, Beschreibung und Typen Interaktion von Software und Hardware

Um maximale Leistung und korrekten Betrieb zu gewährleisten, verwenden sie Hardware und Software, die eng miteinander verbunden sind und eindeutig in unterschiedliche Richtungen interagieren. Kommen wir nun zur Betrachtung der Hardware, da diese zunächst eine dominierende Stellung bei der Gewährleistung der Funktionalität eines jeden Computers oder auch mobilen Systems einnimmt.

Systemhardware: allgemeine Klassifizierung

Womit haben wir es also zu tun? Tatsächlich ist die komplexe Hardware jedem bekannt. Tatsächlich nennen es viele Benutzer Computerhardware. Tatsächlich ist Hardware genau die „Hardware“ und nicht die Softwarekomponenten eines Computersystems. Im sehr einfache Version Klassifikationen Sie werden in interne und externe unterteilt.

Darüber hinaus können wir in dieser Abteilung drei wesentliche und bedeutendste Geräteklassen unterscheiden:

  • Eingabegeräte;
  • Ausgabegeräte;
  • Informationsspeichergeräte.

Natürlich lohnt es sich, die Hauptelemente von Computersystemen gesondert zu erwähnen, wie z Hauptplatine, Prozessor usw., die nicht in einer der oben genannten Klassen enthalten sind Grundelemente, ohne die kein Computer funktioniert.

Grundlegende Computerelemente

Bei der Beschreibung der Hardware eines Computers lohnt es sich, mit dem wichtigsten Element zu beginnen – dem Motherboard, auf dem sich alle internen Elemente befinden. Über verschiedene Arten von Anschlüssen und Steckplätzen werden externe Geräte daran angeschlossen.

Heutzutage gibt es viele verschiedene Arten von „Motherboards“ und deren Hersteller. Zwar können sich solche Platinen für Desktop-Computer und Laptops sowohl in der Form als auch in der Anordnung der einzelnen Elemente unterscheiden. Am Wesen ihrer Verwendung in Computersystemen ändert sich jedoch nichts.

Das zweitwichtigste Element ist der Zentralprozessor, der für die Leistung verantwortlich ist. Eines der Hauptmerkmale ist die Taktfrequenz, ausgedrückt in Mega- oder Gigahertz, oder einfacher gesagt, ein Wert, der angibt, wie viele elementare Operationen ein Prozessor in einer Sekunde ausführen kann. Es ist nicht schwer zu erraten, dass Leistung nichts anderes ist als das Verhältnis der Anzahl der Operationen zur Anzahl der Taktzyklen, die erforderlich sind, um eine elementare Operation auszuführen (zu berechnen).

Klammern sind aus der Computerhardware nicht mehr wegzudenken Arbeitsspeicher Und Festplatte, die sich auf Speichergeräte beziehen. Sie werden etwas später besprochen.

Software und Hardware

Moderne Computer verwenden auch Hybridgeräte wie ROM- oder CMOS-Festwertspeicher, die die Grundlage des grundlegenden Eingabe-/Ausgabesystems namens BIOS bilden.

Hierbei handelt es sich nicht nur um einen „Hardware“-Chip, der sich auf dem Motherboard befindet. Es verfügt über eine eigene Firmware, die es nicht nur ermöglicht, unveränderliche Daten zu speichern, sondern auch interne Komponenten zu testen, selbst wenn der Computer eingeschaltet ist. Wahrscheinlich ist vielen Besitzern stationärer PCs aufgefallen, dass beim Einschalten ein Signal aus dem Systemlautsprecher zu hören ist. Dies zeigt lediglich an, dass die Geräteprüfung erfolgreich war.

Informationseingabetools

Schauen wir uns nun die Eingabegeräte an. Derzeit gibt es viele ihrer Varianten, und wenn man die Entwicklung der IT-Technologien betrachtet, wird es bald noch mehr davon geben. Dennoch gelten in dieser Liste die folgenden als grundlegend:

  • Tastatur;
  • Maus (Trackpad für Laptops);
  • Joystick;
  • Digitalkamera;
  • Mikrofon;
  • externer Scanner.

Jedes dieser Geräte ermöglicht die Eingabe einer anderen Art von Informationen. Beispielsweise erfolgt die Eingabe von Grafiken über einen Scanner, die Eingabe eines Videobildes über eine Kamera, die Eingabe von Text über eine Tastatur usw. Sowohl eine Maus als auch ein Trackpad sind jedoch neben allem anderen auch Controller (Manipulatoren).

Bei der Tastatur werden die darin enthaltenen Steuerfunktionen über Tasten oder deren Kombinationen verwendet. Gleichzeitig können Sie Zugriff auf bestimmte Funktionen, Parameter und Befehle von Betriebssystemen oder anderer Software erhalten.

Informationsausgabemittel

Ausgabegeräte sind aus Hardware nicht mehr wegzudenken. Die Standardliste enthält Folgendes:

  • Monitor;
  • Drucker;
  • Plotter;
  • Ton- und Videosystem;
  • Multimedia-Projektor.

Die Hauptsache hier ist Computerbildschirm oder Laptop-Bildschirm. Es ist klar, dass bei modernen Methoden der objektorientierten Programmierung die Interaktion mit dem Benutzer über eine grafische Oberfläche erfolgt, obwohl diese Situation gleichermaßen auf Systeme anwendbar ist, in denen Befehle eingegeben werden. Auf jeden Fall soll der Nutzer sehen, was auf dem Bildschirm angezeigt wird.

Die übrigen Elemente sind zwar wünschenswert, aber nicht erforderlich (naja, vielleicht ein Grafikadapter, ohne den). moderne Systeme funktioniert möglicherweise nicht).

Informationsspeichermittel

Eine der wichtigsten Klassen schließlich sind Informationsspeichergeräte. Ihre Anwesenheit, seien es interne Komponenten oder externe Medien, ist einfach ein Muss. Zu dieser Klasse gehören folgende Sorten:

  • Festplatte(Winchester);
  • Rom;
  • Cache-Speicher;
  • externe Laufwerke (Disketten, USB-Geräte).

Manchmal gehört dazu auch ein BIOS-System mit CMOS-Speicher, allerdings handelt es sich, wie oben erwähnt, eher um Hybridgeräte, die gleichermaßen in verschiedene Kategorien eingeteilt werden können.

Den Hauptplatz nehmen hier natürlich Festplatten und RAM ein. Eine Festplatte ist ein Hardware-Informationsmittel (oder besser gesagt ein Mittel zum Speichern), da sie dauerhaft darauf und vorübergehend im RAM gespeichert wird (beim Starten oder Ausführen von Programmen, Kopieren von Inhalten usw.).

Wenn Sie den Computer ausschalten, wird der Arbeitsspeicher automatisch gelöscht, die Informationen von der Festplatte verschwinden jedoch nicht. Prinzipiell konkurrieren inzwischen auch Wechselmedien wie USB-Geräte mit hoher Kapazität mit der Festplatte, doch Disketten und optische Datenträger werden schon allein aufgrund ihrer geringen Kapazität und der Möglichkeit physischer Beschädigungen obsolet.

Kommunikationsgeräte

Eine optionale Klasse, obwohl in der modernen Welt sehr beliebt, kann auch als Geräte bezeichnet werden, die für die Kommunikation sowohl zwischen einzelnen direkt verbundenen Computerterminals als auch in Netzwerken (oder sogar auf der Ebene des Internetzugangs) verantwortlich sind. Hier lassen sich die Hauptgeräte wie folgt identifizieren:

  • Netzwerkadapter;
  • Router (Modems, Router usw.).

Wie bereits klar ist, können Sie bei der Organisation von Netzwerken (stationär oder virtuell) und der Bereitstellung des Zugangs zum World Wide Web nicht darauf verzichten. Doch nur wenige Menschen wissen heute, dass sich beispielsweise zwei Computer wie vor zwanzig Jahren direkt per Kabel verbinden lassen. Das sieht natürlich etwas unpraktisch aus, Sie sollten diese Möglichkeit jedoch nicht außer Acht lassen, insbesondere wenn Sie große Informationsmengen kopieren müssen und kein geeignetes Medium zur Hand ist.

Sicherheits- und Datenschutzgeräte

Nun zu einem weiteren Gerätetyp. Hierbei handelt es sich um Hardware-Schutzgeräte, zu denen beispielsweise „eiserne“ Firewalls, auch Firewalls genannt (Firewall auf Englisch – „Fire Wall“), gehören.

Aus irgendeinem Grund sind die meisten Benutzer heutzutage an die Vorstellung gewöhnt, dass eine Firewall (auch als Firewall bezeichnet) nur eine Firewall ist. Bei der Organisation von Netzwerken mit einem hohen Maß an Sicherheit ist der Einsatz solcher Komponenten nicht nur wünschenswert, sondern manchmal sogar schlicht notwendig. Stimmen Sie zu, dass der Softwareteil seinen Funktionen nicht immer gewachsen ist und möglicherweise nicht rechtzeitig auf Eingriffe in das Netzwerk von außen reagiert, ganz zu schweigen vom Zugriff auf die auf den Festplatten von Computern oder Servern gespeicherten Daten.

Zusammenspiel von Software und Hardware

Also haben wir uns kurz die Hardware angeschaut. Nun ein paar Worte dazu, wie sie mit Softwareprodukten interagieren.

Stimmen Sie zu, dass Betriebssysteme, die dem Benutzer Zugriff auf die Rechenfunktionen eines PCs ermöglichen, ihre eigenen Anforderungen haben. Moderne Betriebssysteme verschlingen so viele Ressourcen, dass sie mit veralteten Prozessoren, denen es an Rechenleistung oder dem nötigen RAM fehlt, einfach nicht funktionieren. Dies gilt übrigens auch für moderne Anwendungsprogramme. Und natürlich ist dies bei weitem nicht das einzige Beispiel einer solchen Interaktion.

Abschluss

Abschließend ist noch die Hardware zu erwähnen moderner Computer wurde recht kurz besprochen, es lassen sich jedoch Rückschlüsse auf die Klassifizierung der Hauptelemente des Systems ziehen. Darüber hinaus ist anzumerken, dass sich die Computertechnologie weiterentwickelt, was auch dazu führt, dass externe und interne Geräte verschiedene Typen Es tauchen immer mehr auf (zum Beispiel virtuelle Helme). Aber was die Grundkonfiguration betrifft, so sind in diesem Fall die wichtigsten Komponenten angegeben, ohne die heute kein Computersystem existieren kann. Aus offensichtlichen Gründen wurden mobile Geräte hier jedoch nicht berücksichtigt, da sich ihre Geräte etwas von Computerterminals unterscheiden, obwohl sie viele Gemeinsamkeiten haben.

Stammgäste von Computergeschäften, regelmäßige Leser der Zeitschriften „Chip“, „ Heimcomputer„Und andere auf Computerthemen spezialisierte Zeitschriften und Zeitungen können diesen Absatz überspringen. Es richtet sich an diejenigen, die mit Computerhardware wenig vertraut sind und glauben, dass es an der Zeit ist, diese Lücke in ihrer Ausbildung zu schließen.

Computer(auch bekannt als PC, Computer) ist ein notwendiges und grundlegendes Element der Implementierung jeder Computertechnologie. Für die Umsetzung Netzwerktechnologien Sie benötigen mehrere Computer, die an ein Netzwerk angeschlossen sind. Besteht aus Systemeinheit, Monitor, Tastatur. Bei der Arbeit mit grafischen Betriebssystemen wird das für die Arbeit notwendige technische Werkzeug benötigt Mausmanipulator . Systemeinheit Ein Computer ist kein einzelnes unteilbares Gerät. Prinzip offene Architektur, implementiert in modernen PCs, ermöglicht es Ihnen, beim Zusammenbau eines Computers aus einzelnen standardisierten Komponenten die gewünschten Ergebnisse zu erzielen technische Eigenschaften(Prozessorgeschwindigkeit, RAM- und Festplattengröße, Grafikkartenleistung usw.). Somit bietet der PC die Möglichkeit seiner weiteren Modernisierung sowie des Anschlusses verschiedener Peripheriegeräte, die seine Fähigkeiten erweitern. Die Menge der an einen Computer angeschlossenen Geräte hängt von der Notwendigkeit ab, bestimmte Probleme zu lösen, und kann sehr unterschiedlich sein. Die Basis der Systemeinheit ist Motherboard (oder Systemplatine). , auf dem sie montiert sind CPU , Speicherchips, Steuerungssysteme (Controller) alle PC-Geräte. Interne Modems, Fernseher, FM-Tuner und andere Geräte, die traditionell als Peripheriegeräte eingestuft werden, können in Form separater Platinen sowie in Form separater Blöcke und Geräte in die Systemeinheit eingebaut werden Laufwerke für Disketten und CDs, Diskettenlaufwerke (Festplatten) . Die notwendigen Komponenten der Systemeinheit sind Stromversorgung und Belüftungssystem , bestehend aus einem oder mehreren Ventilatoren.

PC-Monitore dienen dazu, die Ergebnisse des Computerbetriebs visuell darzustellen. Es gibt Monitore mit Kathodenstrahlröhren (CRT) und Monitore mit Flüssigkristallbildschirm (TFT-Monitore). Letztere haben gegenüber CRT-Monitoren folgende Vorteile:

Sie emittieren keine schädlichen Röntgenstrahlen und erzeugen keine elektromagnetischen Felder, die den Betrieb elektronischer Geräte beeinträchtigen.


Sie nutzen die Arbeitsfläche des Bildschirms fast vollständig aus.

Sie haben im Vergleich zu CRT-Monitoren typischerweise einen höheren Kontrast und eine höhere Lichtleistung.

Sie verbrauchen weniger Strom und sind leichter in Gewicht und Abmessungen.

Die Monitorleistung hängt weitgehend von der Leistung ab Grafikkarten Computer und um ein optimales Bildgebungssystem zu erstellen, sind die technischen Eigenschaften beider Geräte wichtig. Von den wichtigsten technischen Merkmalen von Monitoren werden die wichtigsten berücksichtigt Bildschirmgröße(Diagonalen), Auflösung(Anzahl der leuchtenden Punkte – Pixel auf dem Bildschirm), Bildrate.

Externe Speichergeräte oder Geräte zum Arbeiten mit Wechseldatenträgern (Disketten), Compact Disks (CD-ROM), optischen Datenträgern (DVD-ROM) und anderen Speichermedien dienen der Erstellung von Dateiarchiven und der Übertragung von Informationen von einem Computer auf einen anderen. Kann zur Verbreitung von Informationen (elektronische Veröffentlichungen auf CDs) verwendet werden. Unter modernen Bedingungen sind sie obligatorische Bestandteile der „Standard“-PC-Konfiguration.

Drucker Entwickelt zum Drucken von Dokumenten auf Papier oder anderen Materialien (z. B. Film). Unterscheiden Matrix, Tintenstrahl und Laser Drucker. Mit ersteren können Sie den kostengünstigsten Prozess zum Drucken von Dokumenten organisieren, wenn auch in vielen Fällen mit unzureichender Qualität. Letztere werden für den kostengünstigen Farbdruck, einschließlich des Drucks von Fotos usw., verwendet grafische Bilder. Die relativ geringen Kosten machen Tintenstrahldrucker das Hauptgerät zum Drucken von Dokumenten zu Hause. Laserdrucker für den Schwarzweißdruck sind teurer als Tintenstrahldrucker, ermöglichen aber aufgrund der geringen Kosten für Verbrauchsmaterialien (gemessen an der Anzahl der gedruckten Seiten pro Nachfüllung) eine Kostenersparnis im Betrieb. Diese Drucker werden am häufigsten in modernen Büros eingesetzt. Farblaserdrucker werden in Verlagen, Werbeagenturen und anderen Organisationen eingesetzt, wo sich aufgrund der großen Mengen an Farbgrafikdrucken erhebliche Anfangsinvestitionen in die Anschaffung dieser teuren Geräte auszahlen.

Plotter– Geräte für den Großformatdruck. Wird zur Herstellung von Postern, Theaterzetteln, Zeichnungen usw. verwendet.

Scanner- Eingabegeräte grafische Informationen an einen Computer (Scannen von Dokumenten). Sie werden verwendet, um auf herkömmliche Weise gewonnenes Fotomaterial, handschriftliche Texte und andere Dokumente von Papiermedien auf Computermedien zu übertragen.

Mikrofone, Kopfhörer, Lautsprechersysteme– Geräte, die für die Arbeit mit Ton in Multimediaprogrammen erforderlich sind. Kann zum Aufzeichnen und Abspielen von Audioinformationen bei Besprechungen, Präsentationen, beim Ansehen von Videos usw. verwendet werden.


Webcams– ein Gerät zum Aufzeichnen von Videoinformationen im Computerspeicher. Einsetzbar für Videokonferenzen, Videotelefonie sowie für die Durchführung öffentlicher Veranstaltungen.

Digitalkameras– autonome Geräte zum Erhalten fotografischer Bilder auf Computermedien. Die Verwendung grafischer Informationsanzeigeformate, die für die Computerverarbeitung in Digitalkameras traditionell sind, macht die gemeinsame Nutzung von Digitalkameras und einem Computer vielversprechend für die Erstellung hochwertiger Fotomaterialien.

TV, FM – Tuner– Geräte, die den Empfang und die Wiedergabe von Radio- und Fernsehprogrammen auf an einen Computer angeschlossenen Geräten ermöglichen.

Multimedia-Projektoren– Geräte zum Projizieren von Videoinformationen auf den Bildschirm, ähnlich den auf dem Monitor angezeigten Informationen. Sie werden häufig bei Präsentationen, Konferenzen, Treffen des Organisationsteams, bei Ausstellungsaktivitäten usw. verwendet.

Zweck wichtiger Geräte für die Organisation der Arbeit im Netzwerk: Modems, Netzwerkkarten, Hubs, Router und Bridges bereits im Abschnitt über Computernetzwerke besprochen.

Quellen unterbrechungsfreie Stromversorgung – Geräte, mit denen Sie die Funktionalität von Computern bei plötzlichen Stromausfällen aufrechterhalten können. Notwendig, um die Zuverlässigkeit sowohl einzelner Computer als auch von Computernetzwerken insgesamt zu erhöhen.

Man kann die Unermesslichkeit nicht annehmen. MIDI-Keyboards, Joysticks und eine Reihe anderer Geräte wurden von uns nicht berücksichtigt. Wer sich zu diesem Thema weiter informieren möchte, dem sei die Lektüre der oben bereits erwähnten Zeitschriften und Internetseiten mit Neuigkeiten aus dem Computermarkt empfohlen.

Zu den Kommunikationsmitteln gehören lokale Netzwerke. Ein lokales Netzwerk (LAN) ist eine Verbindung zwischen mehreren PCs unter Verwendung geeigneter Hardware und Software. Das Wort „lokal“ in diesem Namen bedeutet, dass sich alle angeschlossenen PCs in der Regel im selben Gebäude oder benachbarten Gebäuden befinden. Neben LAN gibt es noch weitere Netzwerke:

    MAN (Metropolitan Area Network). Die Grundlage dieses Netzwerks ist die Verbindung von Systemen innerhalb der Stadt. Sein Anwendungsgebiet könnte ein computergestütztes Hauptkontrollsystem oder die Verwaltung von Informationen über die Bewohner einer Großstadt sein.

    WAN (Wide Area Network). In diesem Fall sprechen wir von einem Netzwerk, das mehrere Länder verbinden kann.

    GAN (Global Area Network) steht für ein Netzwerk, das Kontinente verbindet.

Natürlich kann ein PC in jedem dieser Netzwerke arbeiten. Sein typischer Einsatzbereich ist jedoch das lokale Netzwerk. Dank der offenen Architektur des Netzwerks hat der Computer die Möglichkeit, eine Verbindung zum Netzwerk herzustellen.

Die Vorteile, die der Benutzer durch die Verbindung mehrerer Computer zu einem Netzwerk erhält, sind folgende:

    Datenverteilung. Daten im Netzwerk werden auf einem zentralen PC gespeichert und können von jedem mit dem Netzwerk verbundenen PC abgerufen werden, sodass keine Laufwerke zum Speichern derselben Informationen an jedem Arbeitsplatz erforderlich sind.

    Ressourcenverteilung. Peripheriegeräte (meist teure) können für alle Netzwerkbenutzer zugänglich sein, beispielsweise ein Faxgerät oder ein Laserdrucker.

    Programmverteilung. Alle Netzwerkbenutzer haben Zugriff auf Programme, die einmalig zentral installiert wurden. Natürlich sollte die Netzwerkversion der entsprechenden Programme funktionieren.

    E-Mail. Alle Netzwerkbenutzer können Nachrichten senden oder empfangen.

Ein Unternehmen mit einem Netzwerk von mehreren hundert Arbeitsplätzen muss über einen Spezialisten verfügen, der für das Funktionieren des gesamten Netzwerks verantwortlich ist. Dieser Spezialist wird Netzwerkadministrator genannt.

Um Informationen zu schützen, werden zunächst Geräte benötigt, falls das industrielle Stromnetz ausfällt. Zu diesem Zweck können Sie Hardware verwenden, beispielsweise eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) für Computer. Es funktioniert so, dass das Netzwerk bei einem Abfall der Versorgungsspannung so lange weiter funktioniert, wie es erforderlich ist, um alle Benutzer ordnungsgemäß vom Netzwerk zu trennen und den Zentralcomputer ohne Datenverlust auszuschalten.

Als weitere Maßnahme ist es notwendig, diese zur Verfügung zu haben zusätzlicher Computer, das einen ausgefallenen Server oder eine ausgefallene Workstation ersetzen kann.

Da in der Regel große Datenmengen im Netzwerk zirkulieren, ist es notwendig, sorgfältig und systematisch für den Schutz der Informationen zu sorgen. Beispielsweise können zusätzliche Festplatten (Mirror) installiert werden, auf denen Informationen dupliziert werden, oder Laufwerke mit großer Kapazität (Streamer) eingesetzt werden, um ein systematisches Kopieren (Archivieren) von Daten sicherzustellen.

Darüber hinaus kann jeder Benutzer im Netzwerk auf alle Informationen zugreifen, d. h. alle Daten lesen und ändern. Dies ist in der Regel nicht nur aus Sicherheitsgründen unerwünscht.

Die entsprechenden Aktionen der Netzwerkbenutzer werden durch bestimmte Zugriffsrechte geregelt, die festlegen, welcher Benutzer bestimmte Daten lesen oder schreiben darf. Um den Zugriff einzuschränken, Netzwerkressourcen zu verteilen und die Datensicherheit zu gewährleisten, ist eine Netzwerkadministration erforderlich.

Die Art und Weise, wie Computer in einem Netzwerk verbunden sind, wird Topologie genannt. Bevor wir auf einzelne Komponenten eingehen, möchten wir daher die wichtigsten Netzwerktopologien vorstellen.

Zunächst sollten Sie bedenken, dass ein Dateiserver (oder einfach nur ein Server) der zentrale Computer des gesamten lokalen Netzwerks ist, mit dem Workstations (Clients) auf die eine oder andere Weise verbunden sind.

PC - PC (Pseudo-Netzwerk). Die kostengünstigste, wenn auch ineffizienteste Lösung zur Datenübertragung ist die Verbindung zweier PCs über eine serielle Schnittstelle (diese Verbindung wird manchmal auch Pseudonetzwerk genannt). In diesem Fall ist neben den Schnittstellen lediglich ein Verbindungskabel zum PC erforderlich. Dieses Kabel wird oft als Nullmodemkabel bezeichnet, da die Kommunikation zwischen zwei PCs ohne den Einsatz eines Verstärkergeräts und ohne Umwandlung der gesendeten und empfangenen Daten erfolgt.

Wie bereits erwähnt, ein wesentlicher Vorteil serielle Schnittstelle Der Vorteil besteht darin, dass das Datenkabel wesentlich länger sein kann als bei der parallelen Schnittstelle, da das Risiko eines Datenverlusts deutlich geringer ist. Ein solches Nullmodemkabel kann über 100 m lang sein und ermöglicht die einfache Verbindung zweier PCs.

Es gibt eine Reihe von Programmen, die den Datenaustausch organisieren sollen. Das bekannteste ist LapLink. Dieses Programm stellt eine Verbindung zwischen zwei PCs sowohl über eine parallele Schnittstelle über ein spezielles Kabel als auch über eine serielle Schnittstelle her.

Peer-to-Peer-Netzwerk. Ein Peer-to-Peer-Netzwerk (Abb. 7.1) verfügt über keinen zentralen Computer und kommt ohne Dateisicherung aus. Einige Hardware (Festplatten, CD-ROM-Laufwerke) und vor allem teure Peripheriegeräte (Scanner, Drucker etc.), angeschlossen an einzelne PCs, werden an allen Arbeitsplätzen gemeinsam genutzt. Jeder Benutzer eines Peer-to-Peer-Netzwerks kann die Zugriffsrechte anderer Benutzer auf Informationen auf seinem PC bestimmen. Der Mechanismus zur Einschränkung der Benutzerrechte besteht in der Möglichkeit, den Zugriff auf die Festplatten anderer an seinen Computer angeschlossener Peripheriegeräte zu blockieren.

Um ein solches Netzwerk aufzubauen, ist etwas mehr Hardware erforderlich als bei einem Pseudonetzwerk. Jeder PC im Netzwerk muss mit einer Netzwerkkarte ausgestattet sein und alle Arbeitsplätze müssen über Kabel miteinander verbunden sein.

Wenn die Anzahl der Benutzer in einem Peer-to-Peer-Netzwerk 10 überschreitet, wird es langsamer. In diesem Fall müssen Sie auf leistungsstärkere PCs zurückgreifen.

Client-Server-Netzwerk. Unter einem Client-Server-Netzwerk versteht man ein Netzwerk, in dessen Zentrum ein leistungsstarker PC (Server oder Dateiserver genannt) steht, der mit einzelnen Arbeitsstationen (Clients) verbunden ist. Diese Verbindung von Computern wird als Client-Server-Netzwerk bezeichnet.

Einzelne Arbeitsplätze verbrauchen Serverressourcen und können daher bescheidener ausgestattet werden. Das Netzwerkmanagement im Sinne der Verwaltung einzelner Arbeitsplätze sowie die Überwachung von Netzwerkperipheriegeräten wie Modems, Faxgeräten usw. erfolgt über ein spezielles leistungsstarkes Netzwerk Software. Die Topologie solcher Netzwerke kann unterschiedlich sein.

Sterntopologie. In einem Netzwerk mit Sterntopologie befindet sich der Dateiserver im Zentrum (Abb. 7.2). Diese Art von Netzwerk hat seine Vorteile:

    Kabelschäden stellen ein Problem für einen bestimmten Computer dar und beeinträchtigen im Allgemeinen nicht den Betrieb des Netzwerks.

    Die Verbindung wird einfach hergestellt, da die Workstation nur eine Verbindung zum Server herstellen muss.

    Zuverlässiger Schutzmechanismus gegen unbefugten Zugriff.

    Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung von der Workstation zum Server.

Neben Vorteilen gibt es auch Nachteile. Lassen Sie uns sie auflisten:

    Wenn sich der Server geografisch nicht in der Mitte des Netzwerks befindet, kann es schwierig und teuer sein, einzelne Remote-Arbeitsplätze daran anzuschließen.

    Während die Datenübertragung von der Workstation zum Server (und umgekehrt) schnell ist, ist die Datenübertragungsgeschwindigkeit zwischen einzelnen Workstations langsam.

    Die Leistung des gesamten Netzwerks hängt von den Fähigkeiten des Servers ab. Ist es nicht ausreichend ausgestattet oder schlecht konfiguriert, bremst es das gesamte System.

    Ohne einen Server ist eine Kommunikation zwischen einzelnen Arbeitsplätzen nicht möglich.

Ringtopologie. In diesem Fall sind alle Arbeitsplätze und der Server über einen Ring miteinander verbunden, über den Daten und die Adresse des Empfängers gesendet werden. Workstations erhalten relevante Daten, indem sie die Adresse der gesendeten Nachricht analysieren. Die Topologie eines solchen Netzwerks ist in Abb. dargestellt. 7.3.

Vorteile:

    Da Informationen ständig im Kreis zwischen seriell verbundenen PCs zirkulieren, verkürzt sich die Zeit für den Zugriff auf diese Daten erheblich.

    Es gibt keine Beschränkungen hinsichtlich der Länge des gesamten Netzwerks, d. h. Entscheidend ist lediglich die Entfernung zwischen den einzelnen Computern.

Mängel:

    Die Datenübertragungszeit erhöht sich proportional zur Anzahl der in einem Ring verbundenen Computer.

    Jeder Arbeitsplatz ist an der Datenübertragung beteiligt. Der Ausfall einer Station kann das gesamte Netzwerk lahmlegen, wenn keine speziellen Übergangsverbindungen verwendet werden.

    Beim Anschluss neuer Arbeitsplätze sollte das Netzwerk kurzzeitig ausgeschaltet werden.

Bus-Topologie. Ein solches Netzwerk ähnelt einer zentralen Leitung, an die ein Server und einzelne Arbeitsplätze angeschlossen sind. Die Bustopologie hat sich durchgesetzt, was vor allem auf den geringen Kabelbedarf und die hohen Datenübertragungsraten zurückzuführen ist.

Um eine Dämpfung des elektrischen Informationssignals aufgrund von Reflexionen in der Kommunikationsleitung eines solchen Netzwerks zu verhindern, werden an den Enden der Leitung spezielle Stecker, sogenannte Terminatoren, installiert (Abb. 7.4). Vorteile:

    Geringe Kabelkosten.

    Arbeitsstationen können jederzeit installiert oder getrennt werden, ohne dass der Betrieb des gesamten Netzwerks unterbrochen wird.

    Workstations können ohne die Hilfe eines Servers miteinander kommunizieren.

Mängel:

    Bei einem Kabelbruch fällt der gesamte Netzwerkabschnitt ab der Bruchstelle aus.

    Möglichkeit einer unbefugten Verbindung zum Netzwerk, da zur Erhöhung der Anzahl der Arbeitsplätze keine Unterbrechung des Netzwerks erforderlich ist.

Grundlage für die Organisation eines lokalen Netzwerks sind gewöhnliche PCs, die über eine Erweiterungskarte mit dem Netzwerk verbunden sind.

PCs werden in der Regel über eine Netzwerkkarte mit dem Netzwerk verbunden. Die Ausnahme bilden Pseudonetzwerke, bei denen PCs über ein Nullmodemkabel verbunden sind. Die Netzwerkkarte wird in einen der freien Steckplätze auf dem Motherboard eingebaut.

Netzwerkkarten sind Mittler zwischen PC und Netzwerk und übertragen Daten über das Bussystem an CPU und RAM des Servers oder der Workstation.

Die Netzwerkkarte ist mit einem eigenen Prozessor und Speicher ausgestattet, meist 8-16 KB groß.

Kabel. In einem Netzwerk zirkulieren Daten über Kabel, die einzelne Computer verbinden verschiedene Wege abhängig von der gewählten Netzwerktopologie.

Ein Twisted-Pair besteht aus zwei isolierten verdrillten Kupferdrähten. Ein echtes Kabel besteht in der Regel nicht aus einem, sondern aus mehreren verdrillten Paaren. Für Ethernet wird ein 8-adriges Kabel verwendet, d.h. physikalisch bestehend aus 4 verdrillten Paaren.

    1. Paar - Blau und Weiß mit blauen Streifen;

    2. Paar - Orange und Weiß mit orangefarbenen Streifen;

    3. Paar – grün und weiß mit grünen Streifen;

    4. Paar - Braun und Weiß mit braunen Streifen.

Koaxialkabel besteht aus einem zentralen Leiter (einadrig oder mehrdrähtig) und einem äußeren Schirmgeflecht. Dazwischen befindet sich ein inneres Isoliermaterial. Eine Außendämmung schützt vor Umwelteinflüssen. Aufgrund der guten Störfestigkeit des Kabels können Geräte über eine Entfernung von mehreren Kilometern angeschlossen werden, die Datenübertragungsrate liegt bei 5-10 Mbit/s.

Das Hauptmerkmal eines Koaxialkabels ist die Größe der charakteristischen Impedanz. Für Ethernet wird ein Kabel mit einem Wellenwiderstand von 50 Ohm verwendet.

Glasfaserkabel. Leitfähiges Kabel Lichtwellen, wird als Glasfaser bezeichnet und besteht aus zwei Leitungen, die Daten jeweils nur in eine Richtung übertragen können. Das über einen solchen Draht übertragene Informationssignal wird nicht durch elektrische Felder beeinflusst. Jede Schale enthält Verstärkungsfasern in Form von Kunststoffschichten.

Die Datenübertragungsrate über ein Glasfaserkabel beträgt mehrere Gigabit pro Sekunde, dabei spielt die Kabellänge praktisch keine Rolle. Die ersten Probleme treten auf, wenn die Kabellänge etwa 50 km beträgt, was für lokale Netzwerke mehr als ausreichend ist. Gleichzeitig ist es aber auch die teuerste Kommunikationsmethode; es ist vor allem im Bereich der Telefonkonferenzen von Vorteil.

Netzwerkkomponenten verbinden. Der Aufbau eines Netzwerks auf Hardwareebene erfolgt durch die Verbindung aller Netzwerkkomponenten mit einem Kabel entsprechend seiner Topologie.

Dünnes Ethernet-Netzwerk. Nachdem Sie alle Kabelabschnitte mit BNC-Steckern an T-Stecker angeschlossen haben, erhalten Sie ein einzelnes Kabelsegment. An beiden Enden sind Abschlusswiderstände (Stecker) angebracht (Abb. 7.5).

Ethernet über Twisted Pair ermöglicht den Anschluss von Computern mit Geschwindigkeiten von bis zu 100 Mbit. Der Hauptnachteil dieser Art des Netzwerkaufbaus ist die Notwendigkeit der Anschaffung eines speziellen Hub-Geräts (engl. Hub – Laufwerk, Konzentrator), wenn Sie drei oder mehr PCs zu einem Netzwerk verbinden möchten.

Jeder PC muss über ein Kabelsegment mit ihm verbunden werden (Abb. 7.6). Die Länge jedes Segments sollte 100 m nicht überschreiten.

Der Hub ist zentrales Gerät In einem Twisted-Pair-Netzwerk hängt die Leistung des Netzwerks davon ab. Es wird an die Stromversorgung angeschlossen.

Kontrollfragen

1. Welche Art Computernetzwerk Wird es verwendet, um Geräte innerhalb desselben Gebäudes zu kombinieren?

2. Welches Gerät sollte in einem Twisted-Pair-Ethernet-Netzwerk verwendet werden?

3. Mit welchem ​​Gerät können Sie Informationen zwischen PCs über analoge Kommunikationskanäle austauschen?

4. Welche Kabeltypen werden in Computernetzwerken verwendet?

5. Welche Arten von Netzwerktopologien kennen Sie?

Die Architektur persönlicher Computer wird durch eine Reihe von Eigenschaften bestimmt, die für den Benutzer wesentlich sind und die Struktur des Computers und seiner Komponenten umfassen Funktionalität, die in grundlegende und zusätzliche unterteilt werden können. Die Hauptfunktionen bestimmen den Zweck des Computers, d. h. Verarbeitung, Speicherung von Informationen und Austausch von Informationen mit externen Objekten. Zusätzliche Funktionen erhöhen die Effizienz bei der Ausführung grundlegender Funktionen: Gewährleistung effizienter Betriebsmodi, Dialog mit dem Benutzer, hohe Zuverlässigkeit usw. Diese Funktionen werden mithilfe der Komponenten der Personalcomputerarchitektur gelöst – Hardware und Software.

Computerstruktur- ein bestimmtes Modell, das die Zusammensetzung, Reihenfolge und Interaktionsprinzipien seiner Komponenten festlegt.

Die PC-Struktur ist zentrale Systemeinheit, an den externe Geräte über Anschlüsse angeschlossen werden, eine Tastatur, mit der Sie Zeichen in den Computer eingeben können, und ein Monitor zur Anzeige von Text- und Grafikinformationen.

Die Systemeinheit besteht aus:

n Systemplatine (Hauptplatine), auf der es sich befindet Mikroprozessor(CISC – mit einem vollständigen Befehlssatz, RISC – mit einem reduzierten Befehlssatz, MISC – mit einem minimalen Befehlssatz, Intel, AMD, Cyrix), entwickelt, um den Betrieb aller PC-Blöcke zu steuern und arithmetische und logische Operationen auszuführen Operationen. Mikroprozessoren unterscheiden sich durch zwei Merkmale voneinander: Typ (Modell) und Taktfrequenz. Der Mikroprozessor umfasst:

Steuergeräte(liefert vom Taktgenerator empfangene Steuerimpulse an alle Blöcke, generiert Adressen von Speicherzellen);

arithmetisch-logisches Gerät, Entwickelt, um alle arithmetischen und logischen Operationen an numerischen und symbolischen Informationen auszuführen;

Mikroprozessorspeicher, das auf Registern aufbaut und eine hohe PC-Leistung gewährleistet, MP-Schnittstellensystem zur Kommunikation mit anderen Geräten

Mathe-Coprozessor, entwickelt für die beschleunigte Ausführung von Operationen mit Gleitkommazahlen;

n Stromversorgung;

n Taktgenerator, der eine Folge elektrischer Impulse erzeugt, deren Frequenz die Taktfrequenz des PCs bestimmt. Die Taktfrequenz ist eines der Hauptmerkmale eines PCs; sie bestimmt seine Betriebsgeschwindigkeit, denn Jeder Vorgang wird in einer bestimmten Anzahl von Zyklen ausgeführt. Die Taktfrequenz, gemessen in Megahertz (MHz), gibt an, wie viele Grundoperationen (Zyklen) der Mikroprozessor in einer Sekunde ausführt.

n Systembus, der die Verbindung aller PC-Geräte untereinander sicherstellt und Daten zwischen MP und OP, zwischen MP und Eingabe-Ausgabe-System, zwischen OP und Eingabe-Ausgabe-System austauscht.

n Speicherchips mit wahlfreiem Zugriff (RAM – Speicher und ROM – ROM – Speicher, Register-Cache-Speicher – Ultra-Random-Access-Speicher, der ein Puffer zwischen dem OP und dem MP ist.

Strukturell besteht das OP aus Millionen von Speicherzellen mit einer Kapazität von jeweils 1 Byte. Die Kapazität des RAM ist zwei Größenordnungen größer als die Kapazität des ROM.

n Tastaturadapter, HDD und HDD

n Stromversorgung – ein Block, der autonome und Netzstromversorgungssysteme enthält

n Interrupt-Controller, der die Arbeit eines Programms vorübergehend stoppt, um ein anderes (Priorität) umgehend auszuführen.

n Timer (in der Maschine Digitaluhr, Bereitstellung einer automatischen Aufzeichnung der Maschinenzeit);

n Diskettenlaufwerk

n Festplatte

n CD-ROM-Laufwerk

n Anschlüsse für zusätzliche Geräte

n Erweiterungskarten mit Controllern – externe Geräteadapter

Externe (Peripherie-)Geräte:

n Speichergeräte

Festplatten Festplatte

Flexible Magnetplatten NGMD

CD-ROMs

Streamer

ZIP-Laufwerke

Magnetooptische Geräte

n Eingabegeräte

Tastatur ( spezielle Tastatur)

Manipulatoren (Maus, Trackball, Penmouse, Infrarotmaus)

Grafiktabletts (Digitalisierer)

Scanner (Handscanner, Flachbettscanner, Trommelscanner, Formularscanner, Balkenscanner)

Digitalkameras

n Ausgabegeräte

Drucker (Matrix, Laser, LED, Tintenstrahl)

Videomonitor (Strahlung: weiche Röntgenstrahlung, Ultraviolett, Radiostrahlung, Elektrostatik; Schutzfilter: Netz, Folie, Glas)

Plotter (Plotter)

Streamer

n Kommunikations- und Telekommunikationsgeräte

Viele der aufgeführten Geräte werden als Mittel eingestuft Multimedia, stellt einen Komplex aus Hardware und Software dar, der die Kommunikation mit einem PC über verschiedene, für den Benutzer natürliche Umgebungen ermöglicht: Ton, Video, Grafiken, Texte, Animationen usw.

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