IT: Hardware

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Inhaltsverzeichnis 1 Hardware 1.1 Peripheriegeräte 1.1.1 Eingabegeräte 1.1.1.1 Tastatur 1.1.1.1.1 Haupttastaturblock 1.1.1.1.2 Funktionstasten 1.1.1.1.3 6er-Block 1.1.1.1.4 Cursor-Tasten 1.1.1.1.5 Numerische Tastatur 1.1.1.1.6 LED-Anzeige 1.1.1.2 (Computer-) Maus 1.1.1.3 Trackball 1.1.1.4 Touchpad 1.1.1.5 Trackstick 1.1.1.6 Lichtgriffel 1.1.1.7 Joystick 1.1.1.8 Webcam 1.1.1.9 Mikrofon 1.1.1.10 Scanner 1.1.2 Ausgabegeräte 1.1.2.1 Bildschirm 1.1.2.1.1 Pixel 1.1.2.1.2 Bildschirmauflösung 1.1.2.1.3 Seitenverhältnis 1.1.2.1.4 Bildschirmgröße 1.1.2.2 Röhrenmonitor 1.1.2.3 Flachbildschirm 1.1.2.3.1 LCD-Technik 1.1.2.3.2 TFT-Technik 1.1.2.4 Drucker 1.1.2.4.1 Druckertypen 1.1.2.4.2 Auswahlkriterien 1.1.2.4.3 Nadeldrucker 1.1.2.4.4 Tintenstrahldrucker 1.1.2.4.5 Thermotransferdrucker 1.1.2.4.6 Laserdrucker 1.1.2.4.7 Plotter 1.1.2.4.8 Brailledrucker 1.1.2.4.9 Druckervergleich 1.1.2.5 Lautsprecher 1.1.3 Ein- und Ausgabegeräte 1.1.3.1 Touchscreen 1.1.3.2 Headset 1.1.3.3 Braillezeile 1.1.4 (externe) Speichermedien 1.1.4.1 Magnetkarte 1.1.4.2 Diskette 1.1.4.3 ZIP-Diskette 1.1.4.4 Festplatte 1.1.4.5 Magnetband 1.1.4.6 CD-ROM 1.1.4.7 CD-R 1.1.4.8 CD-RW 1.1.4.9 DVD 1.1.4.10 HD-DVD 1.1.4.11 Blu-Ray Disc 1.1.4.12 Speicherkarte 1.1.4.13 USB-Stick 1.1.4.14 Flash Festplatten 1.2 Computerbausteine 1.2.1 Motherboard 1.2.1.1 ROM 1.2.1.1.1 BIOS 1.2.1.2 Taktgeber 1.2.1.3 Bussystem 1.2.1.4 Steckplätze 1.2.1.4.1 Prozessorsockel 1.2.1.4.2 RAM-Bausteine 1.2.1.4.3 Erweiterungskarten 1.2.1.4.4 BIOS 1.2.1.4.5 Laufwerksanschlüsse 1.2.1.5 Schnittstellen 1.2.1.5.1 PS/2 1.2.1.5.2 Parallele Schnittstelle 1.2.1.5.3 Serielle Schnittstelle 1.2.1.5.4 USB 1.2.1.5.5 Firewire 1.2.1.5.6 Cardbus PC-Card 1.2.1.6 Chipsatz 1.2.1.7 Laufwerkscontroller 1.2.1.8 Soundkarte 1.2.1.9 Netzwerkkarte 1.2.2 Prozessor 1.2.2.1 Geschwindigkeit 1.2.3 Grafikkarte 1.2.3.1 Bussysteme 1.2.3.2 Geschwindigkeit

Hardware

Im Zusammenhang mit Computern ist "Hardware" ein Überbegriff für alle Dinge, die sich anfassen lassen. Ein Computer setzt sich modular aus zahlreichen Hardware-Einzelteilen zusammen, von denen jedes eine bestimmte Funktion erfüllt. Erst durch die Kombination verschiedener Hardware-Einzelteile entsteht das, was landläufig unter dem Begriff "der Computer" bekannt ist. Manche Hardwareteile sind dabei für das Funktionieren eines Computers unabdingbar, zum Beispiel der Hauptprozessor oder der Hauptspeicher, während ihn andere, zum Beispiel eine Grafikkarte, lediglich um bestimmte Funktionen erweitern.

Peripheriegeräte

Die meisten Hardwareteile finden in einem gemeinsamen Gehäuse Platz. Dieses Gehäuse mit all den in ihm verbauten Einzelteilen wird meist einfach nur "der Computer" genannt. Andere Teile der Hardware werden über Kabel oder Funk mit "dem Computer" verbunden. Meist sind dies Geräte, die über eine eigene Stromversorgung verfügen und irgendwo im Umkreis des "Computers" aufgestellt sind. Man nennt sie daher auch Peripheriegeräte.

Eingabegeräte

Eingabegeräte sind Hardwareteile, über die Informationen in den Computer eingegeben werden können.

Tastatur

Die Aufgaben einer Computertastatur sind die Eingabe von Text (wie bei einer Schreibmaschine) und die Steuerung des Computers über Sondertasten. Sie erfüllt also gleich zwei Funktionen auf einmal und wird aus diesem Grund als Multifunktions-Tastatur oder kurz MF-Tastatur bezeichnet.

Der Aufbau einer Tastatur ist immer ähnlich. Auf einem flachen, annähernd rechteckigen Gehäuse sind mindestens 102 (häufig sogar mehr) Tasten untergebracht, die sich durch einen leichten Fingerdruck betätigen lassen. Mit einer Ausnahme ist jede Taste mit dem oder den Zeichen bedruckt, welche über sie eingegeben werden können. Die Tasten zur Eingabe von Buchstaben und Zahlen haben alle die gleiche Größe, bei den Sondertasten gibt es teilweise stark abweichende Formen und Größen. Auf dem Tastaturgehäuse sind alle Tasten in mehreren Tastaturblöcken zusammengefasst.

Haupttastaturblock

Der größte Tastaturblock besteht aus fünf Reihen mit zwei mal 14, zwei mal 13 und einmal 7 Tasten. Er enthält alle Buchstaben und Zahlen sowie die am häufigsten benötigten Sondertasten. Die oberste Tastenreihe des Haupttastaturblocks enthält die Zahlen, einige Sonderzeichen und das "ß", Reihen zwei, drei und vier enthalten hauptsächlich Buchstaben und in Reihe fünf sind ausschließlich Sondertasten untergebracht. Die Buchstaben sind nicht alphabetisch angeordnet, sondern gemäß der Häufigkeit ihres Vorkommens in der jeweiligen Landessprache so verteilt, dass sie sich optimal beim Schreiben mit allen zehn Fingern erreichen lassen. Zu den am häufigsten benötigten Zeichen haben die Finger die kürzesten Wege.

Die folgende Tabelle beschreibt die Sondertasten des Haupttastaturblocks einer Standardtastatur:

Sondertasten des Haupttastaturblocks

Name	Funktion	Position	Form
Korrekturtaste (LÖSCHEN)	löscht das Zeichen links vom Cursor	Haupttastaturblock, oberste Reihe, letzte Taste rechts	doppelte Tastenlänge
Tabulator (TAB)	Bei der Windowsbedienung wechselt der Tabulator zwischen einzelnen Fensterelementen, zum Beispiel von Eingabefeld zu Eingabefeld. Im Fließtext fügt ein Tabulator einen Tabstop ein.	Haupttastaturblock, zweite Reihe, erste Taste links	doppelte Tastenlänge
Eingabe (EINGABE)	Die Eingabe- oder auch Return- bzw. Enter-Taste bestätigt Befehle oder Eingaben. Im Fließtext erzeugt sie einen Zeilenumbruch.	Haupttastaturblock, zweite und dritte Reihe, letzte Taste rechts	leicht L-förmig, Größe von drei Standardtasten
Feststelltaste (FESTSTELLTASTE)	Die Feststelltaste aktiviert die zweite Belegungsebene der Tastatur dauerhaft (alle Buchstaben werden beispielsweise groß geschrieben). Erneutes Drücken der Taste deaktiviert diese Funktion wieder. Auf vielen Tastaturen zeigt eine kleine LED am rechten oberen Rand an, ob die Feststelltaste aktiv ist.	Haupttastaturblock, dritte Reihe, erste Taste links	doppelte Tastenlänge
Umschalten (UMSCHALT)	Die Umschalt- oder auch Groß- oder Shift-Taste aktiviert die zweite Belegungsebene der Tastatur, solange die Taste gedrückt wird (Kleinbuchstaben werden z.B. zu Großbuchstaben)	zweimal auf dem Haupttastaturblock, vierte Reihe, erste Taste links und letzte Taste rechts	1,5 Standardtasten (links), 3 Standardtasten (rechts)
Steuerung (STRG)	Die Steuerungstaste wird zum Aufruf von Funktionen über Tastaturkombinationen benötigt.	zweimal auf dem Haupttastaturblock, fünfte Reihe, erste Taste links und letzte Taste rechts	Standardtaste
Windows (WINDOWS)	öffnet das Startmenü	Haupttastaturblock, fünfte Reihe, zweite Taste von links	Standardtaste
Alternative (ALT)	Die ALT-Taste wird zum Aufruf von Funktionen über Tastaturkombinationen benötigt.	Haupttastaturblock, fünfte Reihe, dritte Taste von links	Standardtaste
Leertaste (LEERTASTE)	Aktiviert und deaktiviert Auswahlschalter. Fügt im Fließtext ein Leerzeichen ein.	Haupttastaturblock, fünfte Reihe Mitte	langgezogene Taste, ca. 6 Standtasten breit
Alt Gr (ALTGR)	Kombination der ALT- und der STRG-Taste. Aktiviert die dritte Belegunsbene der Tastatur, solange sie gedrückt wird.	Haupttastaturblock, fünfte Reihe, dritte Taste von rechts	Standardtaste
Kontextmenütaste (APPLIKATIONSTASTE)	Die Kontextmenütaste öffnet ein Menü, welches die Möglichkeiten zur Interaktion mit einem Objekt, z.B. einer Datei anzeigt. Sie entspricht einem Klick mit der rechten Maustaste.	Haupttastaturblock, fünfte Reihe, zweite Taste von rechts	Standardtaste

Funktionstasten

Die Funktionstasten bilden die oberste Tastenreihe. In dieser Reihe sind 16 Tasten untergebracht, von denen allerdings nur vier Tasten eine feste Funktion haben. Zwölf Tasten, bedruckt mit F1 - F12, erhalten ihre Funktion durch die jeweilige Anwendung.

Die folgende Tabelle beschreibt die vier fest zugeordneten Funktionstasten:

Funktionstasten

Name	Funktion	Position	Form
Escape (ESC)	Mit der ESC Taste bricht man einen Vorgang ab oder schließt geöffnete Dialogfenster bzw. Menüs.	oberste Tastenreihe, erste Taste links	Standardtaste
Drucken (DRUCKEN)	Die Drucken-Taste hat ihre Funktion mit Wechsel von DOS zu Windows weitgehend verloren. Früher wurde über die Drucken-Taste der gesamte Bildschirminhalt auf dem Drucker ausgegeben. Heute wird die Drucken-Taste nur noch zum Anfertigen von Screenshots benötigt.	oberste Tastenreihe, dritte Taste von rechts	Standardtaste
Rollen (ROLLEN)	Die Rollen-Taste ist ein weiteres Relikt aus DOS-Zeiten. Mit ihr konnte man sich mehrseitigen Text stückweise anschauen. Unter Windows erfüllt die Rollen-Taste keine besondere Funktion.	oberste Tastenreihe, zweite Taste von rechts	Standardtaste
Pause	Die Pause-Taste wurde ebenfalls hauptsächlich unter DOS benötigt. Mit ihr konnte man den Ablauf eines einfachen Programmes unterbrechen. Unter Windows benötigt man die Pause-Taste nur noch für Tastaturkombinationen.	oberste Tastenreihe, erste Taste von rechts	Standardtaste

6er-Block

Der 6er-Block befindet sich rechts vom Haupttastaturblock. Wie der Name schon sagt, beinhaltet er sechs Tasten. Diese sind entweder in drei Reihen mit je zwei benachbarten Tasten oder in zwei Reihen mit jeweils drei benachbarten Tasten angeordnet.

Die folgende Tabelle beschreibt die Tasten des 6er-Blocks. Da der 6er-Block, wie oben angesprochen, auch anders angeordnet sein kann, bezieht sich die Beschreibung auf ein Tastaturlayout mit zwei Reihen von jeweils drei Tasten.

6er-Block

Name	Funktion	Position	Form
Einfügen (EINFG)	Die Einfügen-Taste wechselt zwischen den Cursormodi Einfügen und Überschreiben. Im Einfügen-Modus werden Zeichen links von der Cursorposition eingefügt und bereits vorhandener Text wird nach rechts geschoben. Der Überschreiben-Modus schiebt vorhandenen Text auf der rechten Seite des Cursors nicht weg, sondern überschreibt die einzelnen Zeichen mit den neu eingegebenen	6er-Block, erste Reihe, linke Taste	Standardtaste
Entfernen (ENTF)	löscht das Zeichen rechts vom Cursor	6er-Block, zweite Reihe, linke Taste	Standardtaste
Position 1 (POS1)	setzt den Cursor an den Zeilenanfang	6er-Block, erste Reihe, mittlere Taste	Standardtaste
Ende (ENDE)	setzt den Cursor an das Zeilenende	6er-Block, zweite Reihe, mittlere Taste	Standardtaste
Bild auf (BILDAUF)	scrollt mehrseitigen Text seitenweise nach oben	6er-Block, erste Reihe, rechte Taste	Standardtaste
Bild ab (BILDAB)	scrollt mehrseitigen Text seitenweise nach unten	6er-Block, zweite Reihe, rechte Taste	Standardtaste

Cursor-Tasten

Die Cursor-Tasten befinden sich rechts neben dem Haupttastaturblock und unterhalb des 6er-Blocks. Sie werden häufig auch Pfeiltasten genannt, da auf ihnen Richtungspfeile aufgedruckt sind . Mit den Cursortasten kann der Cursor auf dem Bildschirm auf und ab sowie nach rechts und links bewegt werden. Für jede der vier möglichen Bewegungsrichgungen gibt es eine Taste (LINKS, RECHTS, AUFWÄRTS, ABWÄRTS).

Numerische Tastatur

Die numerische Tastatur befindet sich am rechten Rand. Sie besteht aus 17 Tasten, die in fünf Reihen und 4 Spalten angeordnet sind. Die numerische Tastatur ist aufgebaut wie bei einem Taschenrechner. Auf ihr befinden sich die Rechenzeichen der Grundrechenarten +, -, * und / sowie alle Zahlen von 0 bis 9 und eine weitere Eingabetaste. Die erste Taste links in der ersten Reihe wird die Num-Lock-Taste genannt. Mit ihr kann zwischen zwei verschiedenen Betriebsmodi umgeschaltet werden: Zum einen zwischen dem oben angesprochenen Betrieb zum Eingeben von Zahlen, zum anderen als Mittel zur Cursorpositionierung. Für diesen Betriebsmodus finden sich auf der numerischen Tastatur die Cursor-Tasten erneut, sowie Tasten für Bild auf, Bild ab, Position 1, Ende, Einfügen und Entfernen.

LED-Anzeige

Die LED-Anzeige ist optional. Sie befindet sich meist über dem numerischen Ziffernblock und besteht aus drei kleinen LEDs. Diese informieren darüber, ob die Großschreibung aktiv ist oder in welchem Betriebsmodus sich die numerische Tastatur gerade befindet.

Zeigegeräte

Grafische Benutzeroberflächen wie Microsoft Windows versuchen dem Benutzer eine möglichst intuitive Bedienung zu ermöglichen. Der Benutzer soll seine Möglichkeiten wie in einem Einkaufsladen sehen können und durch einfaches darauf zeigen seine Wünsche formulieren. Um dies zu realisieren, benötigen grafische Benutzeroberflächen intuitiv bedienbare Zeigegeräte. Zu diesem gehören unter anderem die Maus, der Trackball, das Touchpad und auch der Joystick.

(Computer-) Maus

Die Computer-Maus, oder einfach auch nur Maus genannt, verdankt den Namen ihrem Aussehen: sie ist ein kleiner, etwa handtellergroßer Kasten mit zwei bis drei Tasten auf der Oberseite. Die ersten Mäuse wurden ausschließlich über Kabel mit dem Computergehäuse verbunden. Mit dem "schwanzartigen" langen Kabel erinnerten die verhältnismäßig kleinen Geräte an putzige Nagetiere. Die Maus wird mit einer Hand bedient und dafür auf einer möglichst ebenen Oberfläche bewegt. Diese Bewegung wird über verschiedene Techniken erkannt und an den Computer weitergereicht. Auf dem Bildschirm wird ein kleiner Mauspfeil angezeigt, der sich entsprechend der Bewegungen der Computermaus bewegt. Auf diesem Wege wird es möglich, eine Bewegung in der wirklichen Welt in die Welt des Computer zu übertragen. Der Mauspfeil kann so auf dem Bildschirm an die Stellen bewegt werden, an denen der Computerbenutzer eine Aktion auslösen möchte. Mit dem Zeigefinger und dem Mittelfinger werden die auf der Oberseite angebrachten Maustasten bedient. Man unterscheidet mindestens eine linke und eine rechte Maustaste. Mit einem Klick auf die linke Maustaste, kurz auch "linker Mausklick" genannt, wählt ein Computerbenutzer ein Objekt auf dem Bildschirm aus. Mit einem "rechten Mausklick" bekommt der Benutzer verschiedene Interaktionsmöglichkeiten mit dem sich auf dem Bildschirm unter dem Mauspfeil befindlichen Objekt zur Auswahl angeboten.

Um die Bewegung der Maus zu erkennen, gibt es verschiedene Lösungsansätze. Der älteste beruht auf der Bewegung einer Kugel an der Unterseite der Maus. Die Kugel wird durch das Verschieben der Maus auf einer Oberfläche in Bewegung gesetzt und überträgt diese Bewegung im Inneren der Maus auf zwei Räder, eines für horizontale und eines für vertikale Bewegungen. Die Bewegung dieser Räder wird wiederum über Sensoren aufgenommen und in ein elektrisches Signal umgewandelt. Nachteil dieses Verfahrens, welches sich immerhin über Jahrzehnte bewährt hat, war jedoch die für Verschmutzung anfällige Mechanik im Inneren der Maus. Eine solche Maus musste regelmäßig von Staubablagerungen befreit werden, damit sie die Bewegungen auch sauber erkennen konnte und nicht zur "Springmaus" wurde.

Ein modernerer Ansatz ist das Erfassen der Bewegungsinformationen über einen optischen Sensor und eine Leuchtdiode, oder auch einen unsichtbaren Laser, welcher auf der Unterseite der Maus angebracht ist. Der optische Sensor erkennt Veränderungen auf dem Untergrund, auf dem die Maus bewegt wird, und eine Elektronik errechnet daraus die Mausbewegung. Dieses Verfahren hat den entscheidenden Vorteil, ohne mechanische Teile auszukommen, welche verschleißen können oder gereinigt werden müssen. Die Technik arbeitet zudem auch auf Oberflächen zuverlässig, auf denen eine alte Mauskugel nicht gut bewegt werden konnte, wie zum Beispiel auf dem losen Stoff einer Hose. Auf glatten und spiegelnden Oberflächen haben die meisten optischen Sensoren allerdings Probleme, Veränderungen durch die Bewegung zu erkennen und funktionieren daher nicht.

Während jahrelang fast ausschließlich kabelgebundene Mäuse verkauft wurden, haben sich in letzter Zeit kabellose Mäuse durchgesetzt. Dies wurde durch die Entwicklung von neuen Funktechniken und energiesparender Elektronik möglich. Die ersten kabellosen Mäuse übertrugen ihr Signal mit infrarotem Licht an einen am Computer angeschlossenen Infrarotsensor und benötigten immer eine direkte Sichtlinie zu diesem. Die Infrarottechnik wurde mittlerweile vollständig durch elektromagnetische Funkübertragung ersetzt. Auch hier wird immer noch ein am Computer angeschlossener Empfänger benötigt, aber die Technik funktioniert auch ohne Sichtkontakt zu diesem Empfänger.

Zahlreiche Mäuse bieten zudem weitere Knöpfe, denen man über Zusatzsoftware Funktionen zuweisen kann. Durchgesetzt hat sich auch ein sogenanntes Mausrad, welches zwischen den beiden Maustasten angebracht ist und zum Auf- und Abwärtsscrollen langer Texte verwendet wird.

Trackball

Ein Trackball ist eine Alternative zur Maus, die dort zum Einsatz kommt, wo aus Platzgründen eine Maus nicht in Frage kommt. Ein Trackball lässt sich am besten mit einer auf den Rücken gelegten Maus mit Kugel vergleichen. Die Kugel ist so angebracht, dass sie vom Daumen der Hand bewegt werden kann. Anstatt die Kugel also durch eine Bewegung auf einer Oberfläche in Rotation zu versetzen, geschieht dies unmittelbar durch den Daumen des Benutzers. Der restliche Aufbau und die Funktion eines Trackballs entsprechen denen einer Maus.

Touchpad

Ein Touchpad ist ein Zeigegerät, welches die gleiche Funktion erfüllt wie eine Maus. Touchpads kommen dort zum Einsatz, wo wenig Platz zur Verfügung steht oder wo aus Gründen der Mobilität auf eine Maus verzichtet werden soll, vor allen Dingen auf Notebooks. Sie bestehen aus einer kleinen, rechteckigen und druckempfindlichen Fläche, welche meist unterhalb der Tastatur auf der Oberseite eines aufgeklappten Notebooks eingebaut ist. Der Benutzer bewegt seinen Finger auf der Fläche, Drucksensonsoren nehmen diese Bewegung wahr und geben sie als Bewegunsinformation an das Betriebssystem weiter. Dieses wiederrum bewegt den Mauspfeil auf der grafischen Benutzeroberfläche entsprechend der Fingerbewegungen. Zusätzlich zum Touchpad selbst sind mindestens zwei weitere Tasten auf dem Notebookgehäuse untergebracht, eine für den linken und eine für den rechten Mausklick. Um dem Benutzer ein flüssiges Arbeiten mit einem Touchpad zu ermöglichen, kann dieses den Unterschied zwischen einer kontinuierlichen Bewegung und einem kurzen Fingerdruck erkennen. Bewegt der Benutzer den Finger über das Touchpad, wird auf dem Bildschirm der Mauszeiger bewegt. Tippt der Benutzer das Touchpad kurz hintereinander zweimal an, wird ein linker Doppelklick mit der Maus ausgelöst.

Trackstick

Ein Trackstick ist eine weitere Alternative zu einer Maus oder einem Touchpad. Ein Trackstick ist ein kleiner, etwa bleistiftdicker kurzer Stab, der nur wenige Millimeter lang ist. Tracksticks werden auf Notebooks eingesetzt, wo sie meist in der Mitte des Tastaturblocks zwischen den Schreibtasten angebracht sind. Der Benutzer kann den Trackstick mit dem Finger in eine beliebige Richtung drücken und dadurch den Mauszeiger auf dem Bildschirm bewegen. Aus der Stärke, mit welcher der Trackstick in eine Richtung gedrückt wird, errechnet eine Elektronik die Geschwindigkeit, mit welcher der Mauszeiger auf dem Bildschirm bewegt wird. Für Mausklicks werden in der Nähe des Tracksticks zusätzliche Knöpfe eingebaut.

Lichtgriffel

Mit einem Lichtgriffel (engl. Lightpen) kann ein Computerbenutzer direkt auf einem Röhren-Bildschirm arbeiten. Er erfüllt die gleiche Funktion wie eine Maus. Er besteht aus einem schmalen Stab, an dessen einem Ende ein Fototransistor eingebaut ist. Der Lichtgriffel wird mit seiner Spitze direkt auf den Bildschirm gehalten und kann über ein recht kompliziertes Verfahren seine Position auf dem Bild bestimmen. Lichtgriffel funktionieren prinzipbedingt nur mit Röhrenmonitoren und sind daher schon seit vielen Jahren aus der Mode gekommen.

Joystick

Ein Joystick ist ein Eingabegerät, das vor allem bei Computerspielen zum Einsatz kommt. Es gibt zahlreiche unterschiedliche Ausführungen, die jeweils auf ein bestimmtes Anwendungsgebiet spezialisiert sind. Die Geräte sind meist leicht und nur so groß, dass sie bequem in einer oder in zwei Händen gehalten werden können. Auf einem Joystick sind mindestens ein Steuerkreuz (meist mehrere) und zahlreiche Knöpfe untergebracht. Alle Bedienelemente liegen so, dass sie ohne große Fingerbewegung erreicht werden können. Das Steuerkreuz ist ein Hebel, welcher sich in alle Richtungen bewegen lässt. Diese Bewegungen werden in elektrische Signale umgewandelt und an den Computer weitergereicht. Mit Hilfe des Steuerkreuzes lässt sich beispielsweise in einem Computerspiel ein Auto lenken oder eine Figur steuern. Die Knöpfe erfüllen je nach Spiel eine andere Funktion; über sie kann man zum Beispiel die Gangschaltung betätigen oder eine Waffe abfeuern.

Webcam

Eine Webcam ist eine kleine digitale Kamera, welche an einem Computer angeschlossen ist. Der Name Webcam rührt vom ersten Einsatzgebiet derartiger Kameras her. Sie wurden dazu benutzt, um auf Webseiten Live-Bilder einzubinden, zum Beispiel um das Bild aus dem Fenster eines berühmten Gebäudes zu zeigen. Anfänglich wurden diese Bilder nur im Stundentakt aktualisiert, mit steigender verfügbarer Internetbandbreite wurden aber immer häufiger auch Live-Videoaufnahmen übertragen. Webcams kann man entweder als Zusatzhardware kaufen, immer häufiger sind sie aber auch schon in Monitore oder Notebooks integriert. Manche Modelle bringen sogar integrierte Mikrofone zur Aufnahme von Audio-Informationen mit. Von einer Webcam aufgenommene Bilder werden digital in den Computer übertragen und lassen sich dort mit entsprechender Software weiterbearbeiten.

Mikrofon

Ein Mikrofon ist ein Eingabegerät, über das sich Audiosignale (Sprache, Musik, Geräusche) in den Computer übertragen lassen. Es nimmt über eine schwingungsempfindliche Membran Schallwellen aus der Umgebung auf und wandelt diese in ein elektrisches Signal um. Das Signal wird entweder über ein Kabel in den Computer übertragen und dort von der Soundkarte digital gewandelt und gespeichtert, oder die Digitalwandlung erfolgt durch eine in das Mikrofon eingebaute Elektronik noch vor der Übertragung zum Computer.

Anwendungsgebiete eines Mikrofons liegen im Bereich der Spracherkennung zur Texteingabe und Steuerung des Computers, im Bereich der Internettelefonie oder des Audioschnitts.

Scanner

Ein Scanner (von engl. to scan = abtasten, untersuchen) ist ein Datenerfassungsgerät, welches ein Objekt auf eine systematische, regelmäßige Weise abtastet oder vermisst. (Zitat: Wikipedia)

Diese sehr allgemeine Definition zeigt, dass unter dem Begriff Scanner eine Vielzahl von Geräten zusammengefasst wird. Im Zusammenhang mit im Alltag gebräuchlichen Computern meint der Begriff Scanner eigentlich den sogenannten Flachbettscanner. Ein Flachbettscanner ist ein flacher "Kasten", den man an der Oberseite aufklappen kann. In seinem Inneren hat er eine durchsichtige Glasscheibe, auf welche man wie bei einem Kopiergerät eine Vorlage (also zum Beispiel ein Blatt Papier oder ein Foto) auflegen kann. Unter der Glasscheibe wird die Vorlage beleuchtet und ein Schieber mit lichtempfindlichen CCD-Sensoren fährt motorgetrieben an ihr entlang. Dabei wird das Bild der Vorlage erfasst und kann digital in den Computer übertragen werden. Dort steht es dann zur weiteren Verarbeitung bereit. Handelsübliche Flachbettscanner können Vorlagen bis DIN A4 scannen, Spezialgeräte natürlich auch größere Vorlagen. Zum Einscannen von Dia-Vorlagen gibt es sogenannte Durchlichteinheiten, welche das Dia von hinten durchleuchten und dadurch ein Einscannen ermöglichen. Bei größeren Mengen zu scannender Vorlagen empfiehlt sich der Einsatz sogenannter Einzugsscanner. Diese können einen ganzen Stapel von Vorlagen Blatt für Blatt einziehen und automatisch scannen.

Einsatzgebiete von Scannern liegen im Bereich der digitalen Bildbearbeitung und der Texterkennung mit Hilfe spezialisierter Texterkennungsprogramme.

Ausgabegeräte

Ausgabegeräter sind Hardwareteile, über die Informationen des Computers für den Benutzer ausgegeben werden können.

Bildschirm

Ein Bildschirm, auch Monitor genannt, ist ein Ausgabegerät zur Anzeige von Text und Bildern. Ein Monitor wird über Kabel mit dem Hardware-Teilen im Gehäuse verbunden und dient dazu, dem Benutzer die grafische Oberfläche des Betriebssystems und der verwendeten Programme darzustellen. Die Anzeige von Elementen auf dem Bildschirm wird durch teilweise sehr unterschiedliche technische Ansätze möglich.

Unabhängig von der Art der technischen Verwirklichung der Anzeige auf Bildschirmen unterscheiden diese sich durch einige grundlegende Eigenschaften, die sich vor allem auf die Größe, das Format und die Auflösung der Anzeige beziehen:

Pixel

Das Bild eines Bildschirms wird aus sogenannten Pixeln aufgebaut. Ein Pixel ist ein einzelner Bildpunkt, man könnte auch sagen ein einzelner Lichtpunkt, der sich an einer bestimmten Position auf dem Bildschirm befindet.

Bildschirmauflösung

Die Anzahl Pixel bestimmt, wie detailliert sich ein Bild darstellen lässt. Dieser Wert wird auch die Bildschirmauflösung genannt.

Sie ist angegeben in: Anzahl der horizontalen Bildpunkte * Anzahl der vertikalen Bildpunkte, also zum Beispiel 1280 * 1024. Ein Bildschirm mit dieser Auflösung besteht also aus exakt 1310720 Pixeln.

Gebräuchliche Auflösungen sind:

• 640*480
• 800*600
• 1024*768
• 1280*1024
• 1920*1080

Seitenverhältnis

Das Verhältnis der Anzahl der horizontalen Pixel zur Anzahl der vertikalen Pixel nennt man das Seitenverhältnis. Weit verbreitet sind Bildschirme mit einem Seitenverhältnis von 4:3. Die Auflösungen 640*480, 800*600, 1024*768 und 1280*1024 sind typische Vertreter dieses Seitenverhältnisses. Die Auflösung 1920*1080 hingegen hat ein Seitenverhältnis von 16:9. Ein Bilschirm mit dieser Auflösung geht also folglich mehr in die Breite als in die Höhe.

Bildschirmgröße

Die Größe eines Bildschirms wird - trotz aller Bemühungen, dies durch staatliche Bestimmungen zu ändern - gebräuchlicherweise in Zoll ('') angegeben. Gemessen wird die Länge der Bildschirmdiagonalen, also der Abstand von einer Ecke zur diagonal gegenüberliegenden anderen Ecke. Für kleinere Bildschirme spricht hauptsächlich ihr geringerer Anschaffungspreis. Die Preise sinken monatlich. 15''-Bildschirme sind im Fachhandel schon jetzt nur noch schwer zu bekommen.

Die folgende Liste zeigt typische Bildschirmgrößen in Zoll und cm.

• 15'' = 38,1 cm
• 17'' = 43,2 cm
• 19'' = 48,3 cm
• 21'' = 53,3 cm
• 22'' = 55,9 cm

Röhrenmonitor

Ein Röhrenmonitor, auch CRT-Monitor genannt, verdankt seinen Namen der in ihm verbauten Kathodenstrahlröhre (engl. Cathode Ray Tube), welche auch bei herkömmlichen Fernsehern jahrzehntelang eingesetzt wurde. Die Bildröhre besteht aus einem Glaskolben, in dessen Innerem metallische Elektroden angebracht sind und ein absolutes Vakuum herrscht. Durch Erhitzen der Kathode treten Elektronen aus dem Metall aus. Eine angelegte Hochspannung beschleunigt und bündelt diese in Richtung der Innenseite des Kolbens, auf welche eine spezielle Beschichtung aufgebracht ist. Dort regen sie die dort befindliche Leuchtschicht an. Dadurch wird ein kleiner Lichtpunkt auf dem Bildschirm sichtbar. Ablenkspulen bewegen den Elektronenstrahl magnetisch zeilenweise über die gesamte Fläche des Bildschirms. Durch die Trägheit des menschlichen Auges entsteht der Eindruck eines voll erleuchteten Bildschirms. In Wirklichkeit ist immer nur ein einzelner Punkt erleuchtet. Die Intensität des Elektronenstrahls bestimmt die Helligkeit. Mehr Elektronen regen die Leuchtschicht stärker an und der Bildpunkt erscheint heller. Bei Farbgeräten wird für jede Farbe eine eigene Kathode benötigt. Für jede Farbe wird der Elektronenstrahl auf einen Leuchtpunkt mit einer für diese Farbe spezifischen Leuchtschicht gelenkt. Durch additive Farbmischung entstehen im Auge die Mischfarben, während bei genauerer Betrachtung auf dem Bildschirm ein Bildpunkt aus drei unterschiedlich hell leuchtenden Einzelfarben besteht. Vor der Leuchtschicht ist eine Lochmaske aufgebracht. Diese bewirkt, dass die Punkte am Rand scharf begrenzt sind. Je feiner sie Lochmaske ist, umso schärfer wirkt das Bild. Durch die Notwendigkeit einer aus Glas aufgebauten Kathodenstrahlröhre benötigen Röhrenmonitore sehr viel Platz auf dem Schreibtisch und sind sehr schwer. Ein großer Vorteil von Röhrenmonitoren ist, dass sie unabhängig vom Betrachtungswinkel Farben sauber anzeigen und dass sie für eine gute Bilddarstellung nicht auf eine Bildauflösung festgelegt sind, wie es bei Flachbildschirmen der Fall ist. Fetter Text

Flachbildschirm

Flachbildschirme sind, wie der Name es schon vermuten lässt, in der Tiefe weniger ausladend als die älteren Röhrenmonitore und haben tatsächlich eine völlig plane Oberfläche. Auch in den Randbereichen stellen sie ihr Bild absolut verzerrungsfrei dar. Außerdem zeigen sie im Gegensatz zu Röhrenmonitoren keinerlei Flimmern. Ihr Gewicht ist zudem erheblich geringer und sie verbrauchen im Betrieb weniger Energie. Flachbildschirme können exakt eine festgelegte Bildauflösung fehlerfrei darstellen. Andere Auflösungen müssen auf die durch die Hardware des Flachbildschirms vorgegebene Auflösung skaliert werden. Dabei entstehen unvermeidbar Bildfehler, weshalb Flachbildschirme immer nur in der für sie vorgegebenen Auflösung betrieben werden sollten. Wie beim Röhrenmonitor werden auch bei Flachbildschirmen Farben durch additive Mischung der drei Grundfarben erzeugt. Die Technik der einzelnen Flachbildschirmarten unterscheidet sich hingegen sehr stark.

Derzeit sind am Markt drei verschiedene Techniken verfügbar.

1. organische Verbindungen: Bildschirme aus organischen Substanzen sollen in Zukunft aufrollbare und faltbare Bildschirme ermöglichen. Die organischen Substanzen sind selbstleuchtend und benötigen keine Hintergrundbeleuchtung. Ihr Energieverbrauch ist sehr gering. Bisher sind Bildschirme in computertauglicher Größe aber noch nicht verfügbar.
2. Plasmatechnik: Plasmabildschirme werden vor allem für Fernseher eingesetzt, da sie sich nicht für dauerhafte Darstellung des gleichen Bildinhaltes eignen, ohne Schaden zu nehmen. Sie bieten einen hohen Kontrast und satte Farben. Plasmabildschirme können sehr groß gebaut werden, benötigen aber sehr viel Energie.
3. LCD und TFT: Die LCD- und TFT-Technik ist die derzeit führende Technik bei Flachbildschirmen. Sie bietet mittlerweile gute Kontrastwerte und gute Farbdarstellung, ist aber auf eine Hintergrundbeleuchtung angewiesen.

LCD-Technik

LCD ist die Abkürzung für Liquid Crystal Display, auf Deutsch also Flüssigkristallbildschirm. Bei dieser Technik werden Flüssigkristalle zwischen zwei durchsichtigen Platten eingeschlossen. Auf einer der beiden Platten befinden sich Elektroden für jede Spalte und Zeile, in der später Pixel dargestellt werden sollen. Beim Anlegen einer Spannung an den Elektroden verändern die Flüssigkristalle ihre Polarisation. Ein Polarisationsfilter zwischen den Kristallen und der Lichtquelle sorgt dafür, dass die Flüssigkristallschicht je nach Polarisation Licht durscheinen lässt oder sperrt. Die LCD-Technik war eine der ersten Methoden zur Bilddarstellung auf Flachbildschirmen. Auf Grund einer gewissen Trägheit der Flüssigkristalle, die ihre Polarisation nicht schnell genug ändern können, und relativ langen Schaltzeiten der Elektroden kommt es zu einem Nachleuchteffekt bei schnellen Bildwechseln. Die Maus zieht daher eine Spur hinter sich her und Videos können nur sehr schlecht wiedergegeben werden. Verändert man den Blickwinkel auf einen LCD-Bildschirm, so verändern sich mit steigendem Winkel auch die Farben sehr stark.

TFT-Technik

Die TFT-Technik (TFT = Thin Film Transistor) ist eine Weiterentwicklung der LCD-Technik. Einer der Hauptunterschiede ist, dass jeder Bildpunkt durch einen eigenen Transistor angesteuert wird. Die Schaltzeiten sind deutlich geringer, so dass sich auf modernen TFT-Bildschirmen problemlos Videos darstellen lassen. TFT-Bildschirme erreichen zudem eine bessere und winkelunabhängigere Darstellung mit höherem Kontrast.

Drucker

Die Aufgabe eines Druckers ist die Ausgabe von im Computer bearbeiteten Texten, Grafiken und Bildern auf Papier. Es gibt zahlreiche Drucktechniken, die alle ihre individuellen Stärken und Schwächen haben. Für die Auswahl eines geeigneten Druckers gilt es eine Reihe von Kriterien zu berücksichtigen.

Druckertypen

Jeder Drucker lässt sich einem von zwei Druckertypen zuordnen:

• Matrixdrucker: Der Ausdruck bei einem Matrixdrucker erfolgt zeilenweise. Ein Druckkopf bewegt sich über das Papier und bedruckt eine Zeile. Anschließend wird das Papier weitertransportiert und der Druckkopf druckt die nächste Zeile.
• Laserdrucker: Der Ausdruck bei einem Laserdrucker erfolgt seitenweise. Vor dem Druckbeginn muss die komplette Seite fertig im Druckerspeicher bereit liegen.

Auswahlkriterien

• Geschwindigkeit: Die Druckgeschwindigkeit eines Druckers wird in Seiten pro Minute (ppm von englisch pages per minute) angegeben. Je nach Druckermodell unterscheiden sich die Druckzeiten in Abhängigkeit der zu druckenden Vorlage. Farbausdrucke benötigen bei vielen Druckermodellen länger als Schwarzweißdrucke, Grafiken länger als Text. Daher muss bei der Angabe von Druckgeschwindigkeiten immer darauf geachtet werden, auf welchen Vorlagentyp (Grafik, Text, farbig, schwarzweiß) sich die Angabe bezieht.
• Auflösung: Die Auflösung eines Druckers wird in dpi (dpi von englisch dots per inch) gemessen. Sie gibt an, wie viele einzelne Bildpunkte ein Drucker auf einer Strecke von einem Inch (das sind rund 2,54 cm) setzen kann. Je höher die Auflösung eines Druckers ist, desto feinere Strukturen und Linien kann er drucken. Die Auflösung ist daher für den Druck von Grafiken und Fotos eine wichtige Kenngröße.
• Druckerspeicher und Druckprozessor: Bevor ein Drucker einen Ausdruck machen kann, muss eine Software berechnen, wie sich die Mechanik des Druckers bewegen muss, um die Vorlage optimal auf Papier zu bringen. Dieser Schritt kann im Drucker selbst vorgenommen werden oder durch den Druckertreiber auf dem Computer. Findet die Berechnung im Drucker selbst statt, benötigt dieser dazu einen Druckprozessor. Die Geschwindigkeit dieses Prozessors beeinflusst maßgeblich die Druckgeschwindigkeit. Um die Vorlage für die Bearbeitung durch den Druckprozessor aufnehmen zu können und um das Ergebnis der Berechnung speichern zu können, wird ein eigener Druckerspeicher benötigt. Dieser muss groß genug sein, um alle Daten aufnehmen zu können. Bei Matrixdruckern kann ein Druckauftrag bei zu kleinem Druckerspeicher gegebenenfalls zeilenweise abgearbeitet werden. Da Laserdrucker jedoch ausschließlich seitenweise drucken können, muss der Druckerspeicher groß genug sein, um die gesamte Vorlage auf einmal aufnehmen und bearbeiten zu können. Je höher die Auflösung, desto mehr Daten müssen im Druckerspeicher Platz finden und desto länger dauert die Berechnung durch einen Druckprozessor. Aus diesem Grund muss der Druckerspeicher bei Geräten mit hoher Auflösung größer ausfallen. Bei vielen günstigen neuen Druckern wird auf einen eingebauten Druckprozessor verzichtet. Seine Arbeit wird durch den Druckertreiber auf dem Computer ersetzt. Die dazu notwendige Technik stammt von Microsoft und nennt sich GDI (Graphics Device Interface). Vorteile dieser Technik sind die durch den Verzicht auf einen Druckprozessor günstigeren Preise. Nachteilig ist die hohe Rechenauslastung des Computers während eines Druckvorgangs. GDI-Drucker können zudem nur in Kombination mit Microsoft Windows- und Apple Macintosh-Betriebssystemen arbeiten.
• Papiergrößen: Die meisten Drucker können Papiergrößen bis (oder auch ausschließlich) DIN A4 drucken. Nur Spezialgeräte drucken Papiergrößen von A3 oder sogar größer.
• Papierarten: Handelsübliche Drucker sind für Normalpapier (80 g/m^2) ausgelegt. Manche Modelle beherrschen aber auch zusätzlich das Bedrucken schweren Papiers, von Durchschlägen, von Etiketten, Briefumschlägen oder CDs und DVDs.
• Druckkosten: Die Druckkosten werden in Kosten pro Seite angegeben. Die Angaben beziehen sich auf Ausdrucke auf Normalpapier mit 5 Prozent Flächendeckung, oder auf den so genannten Grauert-Brief (DIN ISO/IEC 10561) mit nur 2,8 Prozent Flächendeckung. Die Druckkosten pro Seite können sich beim gleichen Drucker zwischen Farbdrucken und Schwarzweißdrucken stark unterscheiden. Beim Kauf eines Druckers sind neben den Druckkosten pro Seite das zu erwartende Druckaufkommen und die Anschaffungskosten zu berücksichtigen. Bei hohem Druckaufkommen ist ein im Anschaffungspreis teureres Modell langfristig gesehen häufig günstiger.
• Druckersprachen: Der Computer muss die Informationen über die zu druckende Vorlage zur Weiterverarbeitung durch den Druckprozessor an den Drucker in einer für diesen verständlichen Sprache übermitteln. Die Sprache beschreibt dabei den Aufbau der Vorlage möglichst exakt. Ist die Vorlage in eine Druckersprache übersetzt, kann sie von jedem Drucker, der diese Sprache beherrscht, ausgedruckt werden. Es haben sich drei Sprachen durchgesetzt:
  • PostScript vom Grafiksoftwarespezialisten Adobe im Profibereich
  • PCL (Printer Command Language) vom Druckerproduzenten Hewlett-Packard
  • ESC/P (Epson Standard Code for Printers) vom Druckerproduzenten Epson

Nadeldrucker

Nadeldrucker haben einen Druckknopf mit 9 bis 48 Stahlnadeln. Jede Nadel kann individuell angesteuert werden. Um einen Bildpunkt zu drucken, wird die Nadel auf ein Farbband gedrückt, welche die Farbe auf das darunterliegende Papier abgibt. Buchstaben und Grafiken entstehen aus Kombination der einzelnen Bildpunkte. Da Nadeldrucker als einzige heute noch verfügbare Drucker Durchschläge produzieren können, werden sie für diesen Spezialeinsatzzweck noch in kleinen Serien produziert. In allen anderen Anwendungsgebieten sind Nadeldrucker durch andere Drucktechniken ersetzt worden.

Tintenstrahldrucker

Tintenstrahldrucker besitzen einen Druckkopf mit zahlreichen kleinen Düsen, aus denen die Drucktinte direkt auf das Papier aufgespritzt wird. Je nach Druckermodell kann dabei auch die Menge an abgegebener Tinte variiert werden, um auf unterschiedlichen Papiersorten optimale Ergebnisse zu erreichen. Zeichen und Grafiken werden zeilenweise aus einzelnen Bildpunkten zusammengesetzt. Für Farbausdrucke benötigt ein Tintenstrahldrucker weitere Druckköpfe. Die meisten farbfähigen Geräte setzen hierzu insgesamt vier Druckköpfe ein, für die Farben Schwarz, Yellow, Cyan und Magenta. Spezialgeräte, die vor allem für fotorealistische Ausdrucke eingesetzt werden, besitzen teilweise noch Druckköpfe für weitere Farben. Die einzelnen Tinten werden auf dem Papier neben einander gedruckt. Der Farbeindruck entsteht erst im Auge des Betrachters durch additive Mischung der einzelnen Farbpünktchen.

Die Qualität von Ausdrucken moderner Tintenstrahldrucker ist sehr hoch, vor allem beim Druck von Fotos und Grafiken. Lediglich bei Text liefern Laserdrucker noch bessere Ergebnisse.

Bei der Anschaffung eines Tintenstrahldruckers ist besonders auf die Folgekosten durch den Tausch der Druckerpatronen zu achten. Bei günstigen Geräten sind häufig die Tanks aller Farben in einer Patrone zusammen untergebracht. Geht die Tinte eines Tanks zu Ende, muss die gesamte Patrone gewechselt werden und die Resttinte in den anderen Tanks geht verloren. Um Druckkosten zu reduzieren, gibt es bei zahlreichen Druckermodellen auch Tinten von Fremdherstellern oder Tintennachfüllpakete, bei denen die Tanks mit Spritzen wieder aufgefüllt werden können.

Bei Tintenstrahldruckern ist besonders auf eine sachgerechte Handhabung zu achten. Bei unsachgemäßem Gebrauch können die Düsen der Druckköpfe leicht verstopfen, was bei Modellen mit in die Druckerpatronen integrierten Druckköpfen zu einem Wechsel der Patronen zwingt, bei Modellen mit fest eingebauten Druckköpfen sogar zur Reparatur bei einem Fachhändler.

Thermotransferdrucker

Der Thermotransferdruck arbeitet mit einem Thermodruckkopf, auf dem elektronisch einzeln ansteuerbare Heizelemente sitzen. Zwischen Papier und Druckkopf wird eine Farbfolie hindurchgeführt. Die Farbe auf der Folie schmilzt bei Erhitzung durch die Heizelemente des Druckkopfs und überträgt sich dadurch auf das Papier. Durch das gezielte Ansteuern einzelner Heizelemente kann so ein Bild auf das Papier übertragen werden. Da die Oberfläche der Farbe sehr glatt ist, erkennt man Thermotransferdrucke an ihrer glänzenden Oberfläche.

Thermotransferdruck wird für spezielle Anwendungsgebiete eingesetzt.

• Barcode-, Typen- und Inventarschilder für den Innen- und Außeneinsatz
• Schilder für Produkte mit langer Haltbarkeit
• Gerätekennzeichnung
• Schilder für Inhaltskennzeichnung
• Etiketten für den Textilbereich

Laserdrucker

Die Funktionsweise von Laserdruckern basiert auf einem Halbleiter-Laser. Dieser Laser belichtet eine in den Drucker eingebaute Trommel oder Walze mit dem Bild der zu druckenden Vorlage. Die belichteten Stellen werden dadurch elektrostatisch aufgeladen. Die Walze wird am Farbstoff, auch Toner genannt, vorbeigeführt. Dieser bleibt durch die elektrostatische Aufladung an den belichteten Stellen der Walze haften. Anschließend wird das Papier über die Walze bewegt, wobei sich der Toner auf das Papier überträgt. Durch kurzzeitiges Erhitzen wird der vorher feinkörnige Toner auf der Papieroberfläche fixiert.

Ein Laserdrucker kann eine Seite nicht wie ein Matrixdrucker zeilenweise bedrucken, sondern er bedruckt immer das ganze Blatt in einem Durchgang. Aus diesem Grund benötigt ein Laserdrucker ausreichend Druckerspeicher. Farblasergeräte besitzen vier Tonerkartuschen mit den Farben Schwarz, Yellow, Cyan und Magenta. Mischfarben werden durch Muster erzeugt. Beim Druckvorgang werden die einzelnen Farben nacheinander auf das Papier aufgetragen.

Die Vorteile eines Laserdruckers liegen in seinen geringen Druckkosten pro Blatt und seinen hohen Druckgeschwindigkeiten, sowie in der exzellenten Druckqualität bei Texten und Grafiken. Beim Fotodruck erreichen Laserdrucker nicht die Qualität von Tintenstrahldruckern, da die Muster, aus denen Mischfarben erzeugt werden, bei näherer Betrachtung sehr auffällig sind.

Plotter

Ein Plotter wird im Deutschen auch Kurvenschreiber genannt. Er zeichnet mit Hilfe computergesteurter (Mal-)Stifte Funktionsgraphen oder technische Zeichnungen auf Papier. Der oder die Zeichenstifte werden an einem mechanischen Arm über Papier geführt. Prinzipbedingt eignet sich ein Plotter daher nicht für die Ausgabe von Text und Fotos, sondern ausschließlich für Zeichnungen. Plotter arbeiten mit Endlospapier und eignen sich vor allem für die großformatige Ausgabe von Vorlagen.

Brailledrucker

Brailledrucker dienen der Ausgabe von Text in Blindenschrift auf Papier und somit der im Endprodukt nicht stromabhängigen Vervielfältigung von Text. Ihr Aufbau ähnelt stark den in der Zwischenzeit weitgehend aus der Computerwelt verdrängten Matrixdruckern für Schwarzschrift. Im Gegensatz zu diesen benötigen sie aber kein Farbband, da die Brailleschrift ausschließlich durch Erhebungen im Papier entsteht. Das im Unterschied zu dem dünnen 80g/m^2 Papier für den Schwarzschriftdruck recht dicke Papier für den Punktschriftdruck wird je nach Druckermodell entweder direkt Bogen für Bogen eingezogen oder in Form von Endlospapier immer nachgezogen. "Punktschriftdrucker arbeiten überwiegend mit 12-Zoll Endlospapier. Die Punktschriftseite kann bis zu 30 Zeilen Braille aufnehmen. Die unterschiedlichen Papierformate ermöglichen eine Zeilenlänge von 30 bis etwa 44 Zeichen. Einige Drucker können sog. Zwischenpunktdruck ausgeben. Hierbei wird das Papier beidseitig bedruckt und nimmt somit die doppelte Textmenge auf." (Webdesign und Usability, http://www.ah-usability.de/index.htm?/formen/modifizierte_pc.) Beim Endlospapier müssen zusätzlich nach dem Druck mit Hilfe der seitlichen Perforierung die Seitenränder mit den Einzugslöchern abgetrennt werden. Die eigentliche Druckeinheit besteht aus einem kleinen Schiffchen, welches sich horizontal über das Papier bewegt und mit Hilfe kleiner Nadeln die Braillepunkte in das Papier stanzt. Das Papier wird nach jeder Zeile durch den Papiereinzug weiterbewegt. Einfachere Brailledrucker können jeweils nur eine Seite des Papiers bedrucken, teurere Modelle bieten eine automatische Duplexfunktion und erlauben damit den oben genannten Zwischenpunktdruck. Da Brailledrucker prinzipbedingt durch das Stanzen der Erhebungen in das Papier sehr viel Lärm produzieren, werden für sie auch Schalldämmgehäuse verkauft, welche den Lärm zumindest in einem ertragbaren Rahmen halten. Manche elektronischen Brailleschreibmaschinen lassen sich übrigens auch als Brailledrucker benutzen. Diese sind zwar langsamer und bieten oft nicht so viel Komfort, eignen sich aber durchaus für kleinere Druckaufgaben.

Nicht ganz unproblematisch ist nach wie vor die Ansteuerung eines Brailledruckers vom PC. Im Gegensatz zu den heute üblichen grafikfähigen Schwarzschriftdruckern, die mittlerweile mit einem Punkteraster zwischen 300 und 2400 dpi drucken und für welche ausgereifte Druckertreiber für die meisten Betriebssysteme zur Verfügung stehen, werden immer noch viele Brailledrucker als nichtgrafikfähige Textdrucker angesprochen. Zu Zeiten von textorientierten Betriebssystemen wie MS-DOS, festen Schriftweiten und einer geringen Anzahl von Schriftarten war das nicht weiter problematisch, da zu dieser Zeit auch die meisten Schwarzschriftdrucker nicht grafikfähig waren und Programme von Haus aus darauf Rücksicht nahmen. Da heutige Programme aber fast ohne Ausnahme auf grafikorientierten Oberflächen arbeiten, eine Vielzahl an grafischen Gestaltungsmöglichkeiten bieten und sie auf dem Bildschirm bereits eine Voransicht des gedruckten Endprodukts bieten sollen, entstehen hier natürlich Probleme im Zusammenspiel mit Brailledruckern. Selbst wenn Programme in der Lage sind, mit Hilfe eines einfachen "Nur-Text" Druckertreibers zu drucken, so wird es spätestens dann problematisch, wenn der zu druckende Text verschiedene Formatierungen wie zum Beispiel Fettdruck, Absatzeinrückungen oder Unterstreichungen, Kopf- und Fußzeilen oder Seitennummerierungen enthält.

Wird ein solcher Text ohne weitere Überarbeitung auf einem Brailledrucker ausgegeben, so hat das Resultat meist nur noch wenig mit dem ursprünglichen Text gemeinsam und wird sehr unübersichtlich. Noch komplizierter wird es, wenn eine Ausgabe in 6-Punkt-Braille oder gar einer der vielen Kurzschriftvarianten gewünscht ist. Um dennoch ein ansprechendes Druckergebnis zu erhalten, gibt es verschiedene Möglichkeiten. Die einfachste, wenn auch leistungsschwächste Möglichkeit ist es, mit speziell auf den Drucker angepassten Vorlagendateien der Textverarbeitung zu arbeiten. Diese kann man sich mit wenig Aufwand und etwas Experimentierfreude selbst erstellen. Die Vorgehensweise ist simpel: Man installiert den Brailledrucker als "Nur-Text"-Drucker im System und legt ihn als Standardrucker fest. Dann bearbeitet man die Standardtextvorlage der Textverarbeitung. Man muss sie so abändern, dass in jeder Zeile nur so viele Zeichen stehen können, wie der Brailledrucker auch in einer Zeile darstellen kann und auf jeder Seite nur soviele Zeilen stehen können, wie es der Brailledrucker unterstützt. Ersteres erreicht man durch die Wahl einer Schriftart mit fester Schrittweite und einer Erhöhung der Schriftgröße. Durch die Anpassung der Seitenränder kann man leicht die Anzahl der möglichen Zeilen pro Seite beschränken oder erhöhen. Eine so erstellte Vorlagendatei reicht in der Regel schon aus, um einen mit ihr am Bildschirm erstellten Text in Braille zu Papier zu bringen.

Ungeeignet ist eine solche Lösung, möchte man von Fremden erstellte Texte auf dem Drucker ausgeben. Hierzu muss der Text nämlich zunächst in das Format der Vorlage umgewandelt werden. Sicher ist es möglich, dies durch Kopieren und Einfügen zu erledigen, solange man jegliche Formatierungen nicht mitkopiert, aber etwas Nachbearbeitung ist meist dennoch nötig. Besser ist es, wenn ein Makro diese Arbeit verrichtet und nebenbei auch einige Formatierungen in die Brailleausgabe rettet.

In der Theorie funktioniert eine solche Lösung wie folgt: Ein beliebiges Textdokument wird in der Textverarbeitung geöffnet und anschließend das Umwandlungsmakro aufgerufen. Dies kann auf unterschiedlichen Wegen geschehen, entweder durch eine Tastenkombination oder durch einen Menüeintrag. Das Makro erzeugt ein neues, leeres Dokument und kopiert den Text aus dem Quelldokument über die Zwischenablage hinein. Im nächsten Arbeitsschritt werden alle Formatierungen und Elemente (z.B. Bilder) gelöscht, welche ein Brailledrucker nicht wiedergeben kann. Manche Formatierungen werden auch einfach verändert. So werden zum Beispiel als Überschrift markierte Absätze unterstrichen oder in Großbuchstaben umgewandelt. Auch überflüssige Leerzeilen oder Leerzeichen werden beseitigt, um Platz auf dem Papier für die Inhalte zu schaffen. Manche Makros bieten sogar eine Ausgabe in 6-Punkt-Braille an, indem sie alle Buchstaben in Kleinbuchstaben verwandeln und Großzeichen bzw. Zahlzeichen einfügen. Im nächsten Schritt werden dann Schriftart und Schriftgröße sowie die Seitenränder angepasst, nach Bedarf auch Seitenzahlen eingefügt und der Auftrag an den Drucker geschickt. Auch das Umwandeln in Kurzschrift ließe sich durch ein Makro bewerkstelligen, auf Grund des komplexen Regelwerks aber wird dies meist Spezialprogrammen überlassen.

Die für den Anwender komfortabelste Lösung stellt indes ein echter Druckertreiber dar, der die eben beschriebenen Umwandlungsschritte anwendungsunabhängig durchführt. Für moderne Brialledrucker existieren solche Lösungen auch, welche, wenn es denn der Drucker unterstützt, auch den Duplexdruck, also das gleichzeitig beidseitige Bedrucken von Blattvorder- und Rückseite, ermöglichen. Diese Druckertreiber verhalten sich gegenüber einer Anwendung wie normale Drucker und sind daher universeller einsetzbar.

Neben Brailledruckern, welche nur die Textausgabe beherrschen, gibt es auch Exemplare zu kaufen, die als grafikfähig gelten. Diese haben gegenüber reinen Textdruckern den Vorteil, dass sie ihre Punkte, wenn auch im Vergleich zu Schwarzschriftdruckern in sehr grobem Raster, beliebig auf dem Papier verteilen können und so auch einfache, tastbare Diagramme oder Zeichnungen möglich werden. Die nötigen Zeichenprogramme dafür kann man über die Druckerhersteller beziehen.

Die Druckermodelle der Serie Tiger von der Firma ViewPlus Technologies unterscheiden sich von herkömmlichen Brailledruckern. Sie ähneln in ihrem Aufbau den Matrixdruckern noch stärker. Ihre Druckköpfe setzen sich aus vielen kleinen Nadeln zusammen, die erst im Zusammenspiel einen Braillepunkt in das Papier stanzen können. Die Nadeln der Tiger-Drucker Serie können mit unterschiedlicher Kraft in das Papier gedrückt werden und erzeugen dadurch Erhebungen unterschiedlicher Höhe. Durch den kleineren Nadeldurchmesser und die variable Stanztiefe lassen sich mit einem Tiger-Drucker einfache taktile Grafiken mit höherer Auflösung als bei herkömmlichen Brailledruckern erzeugen.

Druckervergleich

Die folgende Übersicht soll bei der Auswahl eines passenden Druckers behilflich sein.

• Nadeldrucker
  • Vorteile:
    • bedruckt Endlospapier
    • kann Durchschläge erzeugen
  • Nachteile:
    • laut
    • langsam
    • schlechtes Druckbild
• Tintenstrahldrucker
  • Vorteile:
    • hohe Auflösung erzeugt gutes Druckbild bei Text, Grafik und Foto
    • geringe Anschaffungskosten
    • leise
  • Nachteile:
    • je nach Druckvorlage langsamer Druck
    • hohe Druckkosten durch teure Tinten
    • wartungsintensiv
    • nicht wasserfest
    • nicht lichtecht
• Thermotransferdrucker
  • Vorteile:
    • wasserfest
    • lichtecht
    • schnell
    • leise
  • Nachteile:
    • hohe Anschaffungskosten
    • hohe Druckkosten durch Spezialpapier und Spezialfolien
• Laserdrucker
  • Vorteile:
    • beste Druckqualität für Texte
    • gute Qualität bei Grafiken
    • moderate Qualität bei Fotos
    • geringe Druckkosten
    • lichtecht
    • wasserfest
    • schnell und für hohes Druckaufkommen geeignet
    • moderate Lautstärke
  • Nachteile:
    • hohe Anschaffungskosten
    • schlechtere Darstellung von Farbverläufen
    • Enstehung von gesundheitschädlichem Ozon beim Druck
    • aufwändige Entsorgung von Resttoner und Tonerkartuschen
• Plotter
  • Vorteile:
    • erzeugt großformatige Ausdrucke
  • Nachteile:
    • hohe Anschaffungskosten
    • langsam
    • begrenzter Einsatzbereich
• Brailledrucker
  • Vorteile:
    • erzeugt taktil lesbaren Text
  • Nachteile:
    • sehr laut
    • hohe Anschaffungskosten
    • langsam

Lautsprecher

Ein Lautsprecher ist ein elektronisches Gerät, welches elektrische Signale in (Luft)-Schall wandelt. Ein Elektromagnet setzt eine Stoff- oder Papiermembran in Schwingung und erzeugt dadurch den für das menschliche Ohr hörbaren Schall. Zum Schutz ist die schwingende Membran in eine Box aus Kunststoff oder Holz eingebaut. Diese Boxen unterscheiden sich je nach Hersteller und Modell in ihrer Größe, liegen im Schnitt aber in etwa bei der Größe eines Milchkartons. Die Boxen von Computerlautsprechern werden über einen Klinkenstecker an der Soundkarte des Computers angeschlossen und beinhalten meist eigene Verstärker in ihrem Gehäuse. Man nennt sie daher auch Aktivboxen. Das vom Computer kommende schwache elektrische Signal wird von ihnen soweit verstärkt, dass es ausreicht, um die Membranen in Schwingung zu versetzen. Die maximale Lautstärke von Lautsprechern und Verstärkern wird in dB (Dezibel) angegeben. dB ist eine Einheit, welche die Kraft des erzeugten Schalldrucks beziffert. Da der Schalldruck mit der Entfernung zur Membran immer weiter abnimmt, wird die Leistung von Lautsprechern in Watt angegeben.

Beim Kauf von Computerlautsprechern muss darauf geachtet werden, welche Angaben zur Wattleistung gemacht werden. Häufig wird mit phantastischen Werten mehrerer hundert Watt Leistung mit dem Zusatz PMPO geworben. PMPO ist eine Abkürzung, deren Herkunft nicht ganz geklärt ist - Peak Music Power Output, Pulse Maximum Power Output, Peak Momentary Power Output oder Peak Maximum Power Output. PMPO bezeichnet die theoretische maximale Lautstärke, die ein Lautsprecher für einen sehr kurzen Zeitraum erzeugen könnte, auch wenn er dadurch physisch beschädigt würde. Sinnvoller und seriöser ist die Angabe der Sinusleistung der Lautsprecher, da dieser Wert und die zugehörigen Messverfahren nach DIN normiert sind. Die Sinusleistung von Lautsprechern, welche beispielsweise mit 300 Watt PMPO beworben wurden, kann tatsächlich bei 3 Watt liegen, also um den Faktor 100 tiefer.

Ein- und Ausgabegeräte

Ein- und Ausgabegeräte sind Hardwareteile, über die sowohl Informationen in den Computer eingegeben als auch ausgegeben werden können.

Touchscreen

Ein Touchscreen ist ein Bildschirm mit einer druckempfindlichen Oberfläche, oder einem visuellen Sensor, der die Position eines Fingers auf der Bildschirmoberfläche erkennen kann. Der Benutzer kann durch seinen Fingerdruck eine Aktion im Computer auslösen. Die Position der Berührung wird ermittelt und an den Computer weitergereicht. Die Software entscheidet in Abhängigkeit des auf dem Bildschirm auf dieser Position dargestellten Inhaltes über die auszuführende Aktion.

Grundidee eines Touchscreens ist die intuitive Bedienung von Computerprogrammen. Der Benutzer soll durch Daraufzeigen seine Wünsche gegenüber dem Computer ausdrücken.

Eingesetzt werden Touchscreens zum Beispiel bei Bankterminals, bei Mobiltelefonen und PDAs oder auch im Bereich der unterstützten Kommunikation.

Headset

Ein Headset bezeichnet die Kombination eines Kopfhörers mit einem Mikrofon. Derartige Kombinationen werden beim Computer beispielsweise zur Internettelefonie benötigt.

Braillezeile

Die Braillezeile, auch Punktschriftzeile genannt, ist der Monitorersatz für einen blinden oder hochgradig sehbehinderten Menschen und damit sein wichtigstes PC-Ausgabegerät. Sie ermöglicht die Darstellung beliebiger Computertexte in Braille-Schrift. Das Gehäuse einer Braillezeile ist meist flach und wird so unter unter die Tastatur gestellt, dass die Anzeigen gut für die Finger erreichbar zum Benutzer hin hervorragen. Weiterhin gibt es auch Ausführungen, bei denen die Tastatur fester Bestandteil der Braillezeile ist oder bei denen die Braillezeile vor die Tastatur gestellt wird. Der Anschluss an den Computer erfolgt heute über den USB-Anschluss oder drahtlos über Bluetooth.

Eine Braillezeile setzt sich je nach Hersteller und Anwendungsgebiet aus acht bis 120 Braille-Elementen zusammen. Als Braille-Elemente bezeichnet man kleine Einzelbausteine, die alle den gleichen Grundaufbau haben: An der glatten Oberseite jedes Braille-Elements sind in zwei parallelen Reihen nebeneinander jeweils vier Löcher gebohrt, durch welche kleine Plastikstifte vertikal bewegt werden können. Die Durchmesser der Stifte entsprechen der Größe eines Punktschriftpunktes und die Abstände der Löcher zueinander enstsprechen den Abständen der Punkte innerhalb eines Braillezeichens. Bewegt werden die Braille-Stifte durch kleine Piezokristalle. Diese haben die Eigenschaft, sich beim Anlegen einer elektrischen Spannung zu verformen, man nennt dies auch den piezoelektrischen Effekt. Durch diese Verformung werden die Stifte ein Stück weit aus den Löchern herausgeschoben, so dass sie sich auf der Oberfläche des Braille-Elements als Punkte tasten lassen. Eine Steuerungselekronik im Inneren der Brailleelemente ermöglicht es, jeden einzelnen Stift gesondert anzusteuern und zu bewegen. Die 2 x 4 Matrix jedes Brailleelements ermöglicht es also, durch Anheben oder Absenken der Stifte jedes beliebige 8-Punkt- oder auch 6-Punkt-Braillezeichen darzustellen.

Auch wenn die klassische Brailleschrift aus nur sechs Punkten besteht, so eignet sich für die Arbeit am Computer die 8-Punkt-Brailleschrift besser, da sie mit ihren 256 möglichen Zeichen den gesamten ASCII-Zeichensatz ohne zusätzliche Ankündigungszeichen darstellen kann, wie sie die 6-Punktbrailleschrift zum Beispiel zur Unterscheidung der Zahlen von den Buchstaben benötigt.

Wie bereits erwähnt, werden bei einer Braillezeile mehrere dieser Brailleelemente nebeneinander angeordnet, um eine Zeile Text darzustellen, die der blinde oder hochgradig sehbehinderte Nutzer taktil lesen kann. Um eine Zeile Text des Computerbildschirms vollständig auf der Braillezeile darstellen zu können, werden abhängig vom verwendeten Schriftyp, der verwendeten Schriftgröße und der eingestellten Bildschirmauflösung unterschiedlich viele Einzelelemente benötigt. Bei Standardeinstellungen sind dies so um die 80. Für feste Arbeitsplätze werden daher häufig sogenannte 80er Braillezeilen gebaut (eben bestehend aus 80 Brailleelementen) Selbstverständlich gibt es aber auch Sonderanfertigungen mit mehr Zeichen, um Spezialanwendungsbegiete abzudecken.

Mobile Geräte für den Einsatz an Notebooks müssen schon alleine wegen der Gerätegröße mit 40 oder weniger Elementen auskommen, manche Notiz- oder Lesegeräte sogar mit nur acht Zeichen.

Zusätzlich zu denjenigen Brailleelmenten, die für die Wiedergabe des Textes zuständig sind, werden bei manchen Geräten noch weitere im Gehäuse untergebracht, die als Statusanzeigen dienen. Auf ihnen werden Beispielsweise Textattribute oder Zeilennummern dargestellt. Die Statusanzeigen befinden sich bei den unterschiedlichen Ausführungen entweder vor den textanzeigenden Brailleelementen oder auch, um 90° gedreht, am linken oder rechten Rand an der Oberseite.

Bisher wurden nur die Ausgabemöglichkeiten einer Braillezeile erläutert. Viele der heute erhältlichen Geräte enthalten aber darüber hinaus Möglichkeiten, Eingaben zu vorzunehmen. An erster Stelle zu erwähnen sind hierbei die sogenannten TAC-Tasten. TAC ist das Akronym für Tactile Activated Cursor und bietet - wie der Name schon andeutet - eine Möglichkeit, die Cursorposition im Text und auf dem Bildschirm zu verändern. Die TAC-Tasten sind entweder unmittelbar über den Braille-Elementen angebracht oder gleich in diese integriert.

Größere Tasten entweder an der Gehäuseoberseite oder an der Gehäusefront ermöglichen es dem Nutzer, Funktionen wie einen Zeilenwechsel anzuwählen oder auf dem Bildschirm zu navigieren. Neben diesen gibt es aber auch Tasten oder Schalter, die screenreaderspezifsche Sonderfunktionen anwählen können.

Manche mobile Geräte bieten zudem auch die Möglichkeit, auf der Braillezeile selbst Texteingaben zu tätigen und integrieren dazu Tasten zur Eingabe von 8-Punkt-Braille im Gehäuse. Ein kleiner Textspeicher im Inneren des Geräts in Kombination mit einem Akku ermöglicht so einen mobilen Betrieb auch ohne angeschlossenen Computer. So lassen sich unterwegs Notizen erstellen oder Texte lesen.

(externe) Speichermedien

(Externe) Speichermedien werden auch Datenträger genannt. Damit sind Geräte gemeint, auf denen ein Computer Informationen dauerhaft, das bedeutet auch im ausgeschalteten Zustand, speichern kann. Der Zusatz "extern" bezieht sich auf die Eigenschaft dieser Speichermedien nicht fest mit den anderen Computerbausteinen verbunden zu sein. Speichermedien lassen sich unabhängig vom Computer selbst mit all den auf ihnen gespeicherten Daten mitnehmen und an einem anderen Computer weiterbenutzen. Es gibt zahlreiche, teilweise technisch sehr unterschiedliche Speichermedien. Manche sind fest in ein Gehäuse eingebaut (z.B. eine Festplatte) und lassen sich nur in diesem mitnehmen, andere (z.B. Diskette, Cd und DVD) benötigen lediglich ein passendes Abspielgerät im Computer, lassen sich aber aus diesem herausnehmen und gegen ein anderes tauschen. Während für ältere Speichermedien immer auch immer mechanische Anteile notwendig waren, so kommen neuere auch gänzlich ohne Mechanik aus und sind daher sehr robust gegen Erschütterungen (z.B. USB-Stick, Memory Card).

Die untenstehende Liste zeigt einer Reihe heute noch eingesetzter Speichermedien (...unter Auslassung einiger nicht mehr relevanter Medien). Sie lassen sich vier Gruppen zuordnen. Die Werte in Klammer bezeichnen jeweils den Speicherplatz.

• Magnetspeicher - Informationen werden magnetisch auf den Datenträger geschrieben und magnetisch ausgelesen.
  • Magnetkarte (100 Byte - 500 Byte)
  • Diskette (1,44 Megabyte)
  • ZIP-Diskette (100 Megabyte - 250 Megabyte)
  • Magnetband (80 Megabyte - 32 Gigabyte)
  • Festplatte (10 Megabyte - 1 Terabyte)
• optische Speicher - Informationen werden optisch auf den Datenträger geschrieben und optisch ausgelesen.
  • CD-ROM (650 Megabyte - 700 Megabyte)
  • DVD (4,7 Gigabyte - 17 Gigabyte)
  • HD-DVD (15 Gigabyte - 30 Gigabyte)
  • Blu-Ray Disc (25 Gigabyte - 50 Gigabyte)
• magnetooptische Speicher - Informationen werden magnetisch auf den Datenträger geschrieben, aber optisch ausgelesen.
  • CD-RAM bzw. MO-Disc (128 Megabyte - 17 Gigabyte)
• Flash-Speicher - Daten werden in digitalen nichtflüchtigem Speicherchips geschrieben und aus diesen ausgelesen
  • Speicherkarten (32 Megabyte - 4 Gigabyte)
  • USB-Stick (64 Megabyte - 16 Gigabyte)
  • Flash-Festplatten (8 Gigabyte - 32 Gigabyte)

Magnetkarte

Magnetkarten bestehen meist aus einer Papier- oder Plastikkarte, bei der auf einer Seite ein etwa Fingerbreiter Magnetstreifen aufgebracht ist. Dieser Magnetstreifen wird durch ein Lesegerät gezogen. Dabei registrieren Sensoren im Lesegerät die durch den Magnetstreifen erzeugten Veränderungen im Magnetfeld und können dadurch die auf dem Magnetstreifen gespeicherten Informationen auslesen. Magentstreifen werden auf Parkkarte, Kreditkarten oder Sicherheitsausweisen verwendet und eignen sich nur zu Speicherung sehr kleiner Datenmengen, bis maximal 500 Byte.

Diskette

Eine Diskette speichert Informationen auf einer kleinen, runden und flexiblen Kunststoffscheibe, die mit einem magnetischen Material beschichtet ist (meist Eisenoxid). Im englischen nennt man eine Diskette auch floppy disc, nach der englischen Bedeutung von floppy - wabbelig. Zum Schutz gegen Beschädigung ist die sehr empfindliche Scheibe in einem flachen meist quadratischen Kunststoffgehäuse eingelegt. Im Laufe ihrer Entwicklung gab es verschiedene Größenabmessungen, davon geblieben ist bis heute aber nur eine, die 3,5″ (sprich drei Komma fünf Zoll) Diskette. Die Lesefläche ist bei einer 3,5″ Diskette durch eine Metallverkleidung geschützt. Beim Einlegen in ein Diskettenlaufwerk wird diese automatisch zur Seite geschoben. Bei einer Diskette schleift der Lesekopf und auch die umgebende Hülle direkt auf der magnetischen Oberfläche, weshalb die Haltbarkeit von Disketten sehr eingeschränkt ist.

Zur Benutzung muss die Diskette in ein im Computer eingebautes Diskettenlaufwerk eingelegt werden. Dieses enthält den Motor, welcher die Kunststoffscheibe in Rotation versetzt und den Schreib- Lesekopf. Um Dateien gegen unbeabsichtigtes Löschen zu schützen besitzt die 3,5″ Diskette einen Schreibschutz. Dieser besteht aus einer kleinen Öffnung in der rechten oberen Ecke (Ausrichtung: Metallverkleidung unten, Diskettenbeschriftung lesbar), welche sich durch einen kleinen Plastikschieber verschließen lässt. Ein kleiner Stift im Inneren des Diskettenlaufwerkes prüft, ob die Öffnung durchlässig ist oder blockiert. Ist sie durchläsig unterbindet das Diskettenlaufwerk alle Schreibversuche, ist sie blockiert kann die Diskette beschrieben werden.

Wie die meisten Datenträger muss eine Diskette vor der Benutzung formatiert werden. Dies geschieht in der Regeln bereits am Produktionsort, der Benutzer muss diesen Vorgang nur dann erneut durchführen, wenn er alle Daten auf der Diskette löschen möchte.

Eine Diskette speichert die nach heutigen Maßstäben fast lächerliche Datenmenge von 1,44 MB. Die Tatsache, dass sie sich im schnelllebigen Computerbereich aber über 30 Jahre am Markt verteidigen konnte zeigt ihre Wichtigkeitet. Kein anderer Datenträger war so universell einsetzbar und hatten eine derart große Verbreitung. Erst in den vergangenen Jahren wurde die Diskette langsam durch CDs, DVDs und heute durch USB-Sticks vom Markt verdrängt.

ZIP-Diskette

ZIP ist ein geschützter Markennahme der Firme Iomega und bezeichnet eine Baureihe von Wechseldatenträgern dieser Firma. Eine ZIP-Diskette ist etwas größer und deutlich dicker als eine herkömmliche 3,5″ Diskette. Die zu Grunde liegende Technik ist der von herkömmlichen Disketten und Fesplatten sehr ähnlich. Daten werden magnetisch auf eine rotierende Magnetscheibe geschrieben. Nach Vorstellungen des Herstellers sollte die ZIP-Diskette die Nachfolge der herkömmlichen Diskette antreten. Nicht zuletzt aus diesem Grund ist das Äußere der bekannten 3,5″ Diskette nachempfunden. Je nach Modell kann eine ZIP-Diskette zwischen 100 MB und 250 MB Daten speichern. Die neusten Modelle sogar 750 MB. Heute spielt die ZIP-Diskette so gut wie keine Rolle mehr, da ihre Medien und die benötigten Laufwerke im Vergleich zu USB-Sticks, CD- und DVD-Rohlingen sehr teuer sind.

Festplatte

Eine Festplatte, kurz auch HDD genannt (von englisch hdd = hard disc drive), speichert Informationen auf die magnetisierbare Oberfläche einer rotierenden Scheibe. Die Oberfläche besteht aus Milliarden Kleinstmagneten, deren magnetische Ausrichtung durch eine Lesekopf erkannt und durch den Schreibkopf verändert werden kann. Im Gegensatz zur Diskette, welche nach dem grundsätzlich gleichen Prinzip arbeitet, besteht die rotierende Scheibe einer Festplatte aus einem harten Material und der Schreib- Lesekopf berührt die Oberfläche nicht. Ein Berühren hätte bei einer Festplatte fatale Folgen, da die Scheibe sehr schnell rotiert. Bereits alte Festplattenmodelle drehen mit Geschwindigkeiten von 3600 Umdrehungen pro Minute, moderne Hochleistungsfestplatten mit über 12000 Umdrehungen pro Minute. Eine Festplatten kann große Mengen auf ihr gespeicherter Information schnell anspringen. Dazu muss der Lesekopf, welcher wie bei einem Schallplattenspieler an einem kleinen Arm angebracht ist, über die rotierende Scheibe an exakt die richtige Stelle bewegt werden und warten, bis durch die Rotation der Scheibe die gewünschte Passage vorbeidreht. Je nach Fall kann dies sehr schnell gehen (zwei Informationen liegen dicht beieinander, der Lesekopf muss kaum bewegt werden), oder sehr lange dauern. (Lesekopf muss von der Innenbahn zur Außenbahn bewegt werden, die Information kommt erst nach einer fastvollständigen Rotation der Platte vorbei). Eine Elekronik versucht daher die Bewegungen des Schreib- Lesekopfes dahingehend zu optimieren, dass dieser so wenig wie nur möglich bewegt werden muss. Orientieren kann man sich an den von den Herstellern angegebenen Mittleren Zugriffszeiten. Diese beziffern diei durchschnittliche Zeit, in der eine Information auf einer Festplatte gefunden ist. Eine weitere Kenngröße von Festplatten ist ihre maximale Übertragungsrate. Dieser in MB/s (Megabyte pro Sekunde) angegebenen Wert gibt an, wie viele Daten innnerhalb einer Sekunde unter Optimalbedingungen ausgelesen werden können. Der Schreibvorgang dauert grundsätzlich länger als der Lesevorgang, weshalb häufig auch noch die maximale Schreibrate mitangegeben wird. Kurze Zugriffszeiten durch hohe Drehgeschwindigkeiten und maximale Übertragungsraten sind nicht für jeden Amwendungszweck notwendig. Sie kommen eher im Profibereicht für spezialisierte Anwendungen zum Einsatz. Der Heimanwender fährt mit langsameren, dadurch aber häufig auch leiseren und günstigeren Festplatten häufig deutlich besser. Festplatten werden in Gehäusen normierter Größe ausgeliefert, damit der Einbau bei jedem Computergehäuse funktioniert. Standard sind Gehäuse in der Baugröße 3,5″ für Standgeräte, und Gehäuse der Größe 2,5″ für mobile Geräte. Der Preis pro Megabyte Speicherplatz ist über die Jahre extrem gesunken. Im Jahre 1979 lag er bei 225 Euro pro Megabyte, im Jahre 2005 nur noch bei 0,002 Euro. Tendenz weiter fallend. Festplattenspeicherplatz gehört damit auf das Megabyte gerechnet zu den günstigsten Datenspeichern überhaupt. Auch die Speicherkapazität hat sich explosionsartig gesteigert. Während die ersten Festplatten zwischen fünf und 10 Megabyte speichern konnten, speichern moderne Festplaten bereits im Terabytebereich (1 TB = 1000000 MB).

Magnetband

Ein Magnetband besteht aus einem dünnen Kunstoffband, auf welchem ein magnetisierbares Material aufgebracht ist. Das Band wird ähnlich wie bei einer Audiokassette auf eine Rolle aufgezogen und in einem umgebenden Gehäuse untergebracht. Durch die theoretisch beliebige Länge eines Magnetbandes lassen sich auf ihm große Datenmengen (100 Megabyte - 32 Gigabyte) speichern. Zum Bespielen oder Auslesen der Daten muss die Magnetbandkassette in ein entsprechendes Lesegerät eingelegt werden. In diesem sorgen Motoren für das Auf- und Abspulen der Magnetbandrollen. Das Magnetband selbst wird an einer Stelle am Lesekopf im Inneren des Lesegeräts vorbeigeführt, welches dann sequentiell (in Reihenfolge) die Daten ausliest bzw. schreibt. Um einen bestimmten Datensatz von einem Magnetband lesen zu können, muss dieses erst zur richtigen Position gespult werden. Magnetbänder sind also sehr langsam, wenn es um den Zugriff auf beliebige Daten geht. Daher ist das Magnetband ein Speichermedium, das hauptsächlich zu Datensicherungszwecken eingesetzt wird. Bei Datensicherung ist weniger der schnelle Zugriff entscheidend, als vielmehr die platzsparende Sicherung von Daten.

CD-ROM

Eine CD-ROM ist ein optischer Massenspeicher. Die Bezeichnung CD-ROM ist ein Akronym aus Compact Disc Read Only Memory. Read Only Memory weist bereits darauf hin, dass eine herkömmlich CD-ROM nicht beschrieben werden kann, sondern nur zum Auslesen von Daten dient. In ihrem Aufbau und in ihrer Funktionsweise entspricht einer CD-ROM der von der Musik her bekannten Audio-CD. Eine CD-ROM besteht aus einer flachen, runden Scheibe mit einem Durchmesser von 120 mm und einem 10 Cent Stück großem Loch in der Mitte. Zum Auslesen einer CD-Rom benötigt man ein CD Laufwerk im Computer. Eine CD-Rom besteht aus drei Scheiben. Eine metallische Scheibe in der Mitte ist zum Schutz vor Kratzern auf der Vorderseite von einer Plastikscheibe zum beschriften auf der Rückseite von einer durchsichtigen Scheibe umgeben.

Auf der Oberfläche der Metallschicht befinden sich ähnlich wie bei einer Venyl-Schallplatte sehr kleine, mit dem Auge nicht mehr zu erkennende Spuren, die spiralförmig von Innen nach Außen gehen. Innerhalb dieser Spuren werden die Daten in Form von "Gruben", bzw. "Löchern" gespeichert. Ein Laser auf dem Lesekopf im Lesegerät folgt der Spur während sich die CD-ROM im Laufwerk dreht. Je nachdem ob der Laser auf eine Grube trifft oder nicht wird das Licht des Lasers anders reflektiert. Es kommt zu Helligkeitschwankungen, die ein Sensor am Lesekopf registriert und in ein elektrisches Signal umwandelt, welches an den Computer weitergeleitet wird.

Am Anfang der CD-ROM (also im Innenkreis) wird zunächst der sogenannte Lead-In geschrieben, der das Inhaltsverzeichnis (auch TOC nach englisch table of contents) enthält. Darauf folget der Datenbereich, der wiederrum durch den sogenannten Lead-Out abgeschlossen wird.

Je nach Art der CD-ROM können auf ihr zwischen 650 MB, 700 MB an Nutzdaten gespeichert werden, obwohl theoretisch noch mehr Speicherplatz zur Verfügung steht. Dieser wird genutzt um die Daten auf der CD-ROM vor Schäden zu schützen, die im Laufe der Benutzung durch Kratzer und Verschmutzungen unvermeidbar auf der Oberfläche entstehen. In den verbleibenden Speicherplatz werden Zusatzinformationen auf die CD-ROM geschrieben, mit deren Hilfe im Falle einer Beschädigung die ursprünglichen Informationen wiederhergestellt werden können.

CD-R

CD-R ist ein Akronym für Compact Disc Recordable und bezeichnet eine beschreibbare CD. Die grundlegende Technik entspricht der einer CD-ROM. Die statt einer Metallscheibe befindet sich zwischen den Kunstoffscheiben eine reflektierende Schicht über der ein dünner Farbstofffilm aufgetragen ist. Um eine CD-R zu beschreiben braucht man ein passendes Laufwerk, einen sogenannten Brenner. In diesem ist der Laser des Schreib- Lesekopfes stärker als bei einem reinen CD-Laufwerk und kann in die Farbschicht der CD-R Löcher "brennen". Dadurch kommt die reflektierende Schicht zum Vorschein Eine CD-R funktieniert auch in den meisten normalen CD-Laufwerken. Lediglich die Intensität der Reflektion ist bei einer CD-R etwas geringer, was älteren Laufweken bisweilen Schwierigkeiten bereitet. Zum Auslesen der Daten reduziert der Laser seine Leistung und verhindert dadurch einen weiteren Abbau der Farbschicht. Eine CD-R kann nur ein einziges mal beschrieben werden, da der Farbstoff, wurde er einmal vom Laser weggebrannt, nicht wiederhergestellt werden kann. Es ist allerdings möglich den Platz auf einer CD-R in mehreren Schreibgängen zu befüllen, also einer darauf vorbereiteten CD noch Daten hinzuzufügen. Die Geschwindigkeit, mit der eine CD-R beschrieben werden kann, wird in Vielfachen der normalen Drehgeschwindigkeit beim Abspielen einer Audio-CD angegeben. 1x, 2x, 4x ... 48x. Die Angabe 16x auf einer CD-R bedeutet, dass sie maximal mit 16facher Drehgeschwindigkeit einer AudioCD beschrieben werden kann.

CD-RW

CD-RW ist das Akronym für Compact Disc Re Writable und bezeichnet eine CD die mehrfach beschrieben werden kann. Die grundlegende Technik entspricht der einer CD-ROM. Statt einer Metallscheibe befindet sich zwischen den Kunstoffscheiben eine dünne reflektierende Schicht und darüber eine Substanz, deren Zustand durch Erhitzung mit den Laser des Schreib- Lesekopfens zwischen "amorph" und dadurch lichtundurchlässig und "kristallin", also lichtdurchlässig verändert werden kann. Die Reflektionseigenschaften einer CD-RW sind noch schlechter als die einer CD-R, weswegen vor allem Altgeräte mit CD-RWs nicht funktionieren.

DVD

Die DVD (engl. Digital Verstale Disc) ist der Nachfolger der CD. Eine DVD hat die gleichen Abmessungen wie die CD und benutzt eine vergleichbare Technik. In ihrer Anfangszeit wurde sie hauptsächlich als Ersatz von VHS-Kassetten für Videofilme genutzt. Im Gegensatz zu einer CD kann eine DVD erheblich mehr Daten speichern. Dies wird durch eine Verringerung der Spurbreite erreicht und die Möglichkeit mehrere Datenschichten übereinander zu legen. Mehr noch als bei der CD existieren sehr viele verschiedene DVD-Formate, die sich in Details der Technik und in ihrem maximalen Fassungsvermögen für Daten unterscheiden. Dieses reicht von 4,7 Gigabyte bis 17 Gigabyte. Die DVD-ROM ist nicht beschreibbar, die auf ihr enthaltenen Daten können nur ausgelesen werden. Genauso existieren aber auch Formate, die entweder einmal oder auch mehrfach beschrieben werden können. Da die beschreibbare DVD von zwei konkurrierenden Zusammenschlüssen verschiedener Unternehmen entwickelt wurde, existieren zwei Produktvarianten. Die DVD+ und die DVD- Formate. Technisch gesehen unterscheiden sich DVD+ und DVD- nur in trivialen Details. In der Anfangszeit gab es aber Brenner und Abspielgeräte, die jeweils nur das eine oder andere Format akzeptierten. Moderne Geräte verarbeiten mittlerweise in der Regel beide Formate. Die Brenngeschwindigkeit von DVDs wird in Vielfachen der Abspielgeschwindigkeit eines Video-DVD-Players angegeben, 1x, 2x, 4x usw... Da die Daten auf einer DVD sehr viel enger beieinander liegen als auf einer DVD ist die Datenrate, also die Geschwindigkeit mit der die Daten ausgelesen werden, bei gleicher Drehzal in etwa neun mal höher als bei einer CD.

Die folgende Liste fasst die heute gägnigen Formate in einer Übersicht zusammen.

• DVD-ROM - nicht beschreibbar - ein oder zweilagig - 4,7 GB - 17 GB
• DVD-R - einmal beschreibbar - einlagig - 4,7 GB Speicherplatz für Video, 4,38 GB für Daten
• DVD-RW - mehrmahls beschreibbar - einlagig - 4,7 GB Speicherplatz für Video, 4,38 GB für Daten
• DVD-R DL - einmal beschreibbar - zweilagig - 8,5 GB Speicherplatz für Video, 7,95 GB für Daten
• DVD+R - einmal beschreibbar - einlagig - 4,7 GB Speicherplatz für Video, 4,38 GB für Daten
• DVD+RW - mehrmals beschreibbar - einlagig - 4,7 GB Speicherplatz für Video, 4,38 GB für Daten
• DVD+R DL - einmal beschreibbar - zweilagig - 8,5 GB Speicherplatz für Video, 7,95 GB für Daten

Eine Sonderform bildet die sogenannte DVD-RAM. Diese wiederbeschreibbare DVD wurde auf Datensicherheit hin optimiert. Auf dem Massenmarkt konnte sie sich allerdings auf Grund ihres vergleichsweise hohen Preises und der Notwendigkeit spezieller Brenner und Abspielgeräte nicht durchsetzen.

HD-DVD

Die HD-DVD ist ein möglicher Nachfolger der DVD. Ihre Abmessungen und ihre grundlegende Technik entsprechen der von herkömmlichen CDs oder DVDs. Durch weitere Verkleinerung der Spuren kann sie zwischen 15 GB und 20 GB Daten speichern.

Blu-Ray Disc

Die Blu-Ray Disc ist ein möglicher Nachfolger der DVD. Ihre Abmessungen und ihre grundlegende Technik entsprechen der von herkömmlichen CDs oder DVDs. Durch weitere Verkleinerung der Spuren kann sie zwischen 25 GB und 50 GB Daten speichern, im Labor sogar bereits bis 200 GB. Der name Blu-Ray (von englische blue ray = blauer Strahl) rührt vom im Laufwerk verwendeten Laser her, der mit einer Wellenlänge im blaufarbigen Lichtbereich arbeitet.

Speicherkarte

Eine Speicherkarte, auch Flash-Card oder Memory-Card genannt, ist ein kleines, flaches Speichermedium, welches vor allem in mobilen Geräten, zum Beispiel in Digitalkameras, Mobiltelefonen und MP3-Playern zum Einsatzkommen. Die Daten darauf werden meist im sogenanntem Flash-Speicher gespeichert, also in Microchips, die auch ohne Strom ihre Informationen erhalten können. Einzige Ausnahme ist das Microdrive, welches eine Miniatur-Festplattentechnik einsetzt. Die Größe von Speicherkarten variiert je nach Typ, zwischen einem Streichholzbriefchen, einer Briefmarke oder einem Telefonchip. Die derzeit verfügbaren Speichergrößen für Daten liegen zwischen 32 MB und 8 GB. Ähnlich wie Disketten und Festplatten muss jede Speicherkarte vor der Benutzung formatiert werden.

Die untenstehende Liste zeigt die derzeit verfügbaren Typen von Speicherkarten, in den Klammern steht die zugehörige Abkürzung.

• CompactFlash-Card (CF)
• Smart Media Card
• Multimedia Card (MMC)
• SD Memory Card - Secure Digital Memory Card (SD)
• xD-Picture Card (xD)
• Memory Stick (MS)

Um Speicherkarten mit dem PC auslesen und beschreiben zu können wird ein Lesegerät benötigt. Diese lassen sich entweder als Peripheriegerät mit USB-Anschluss nachrüsten, oder sind in vielen modernen Computern bereits eingebaut. Um eine Speicherkarte in einem solchen Laufwerk nutzen zu können, muss sie lediglich in das Lesegerät hineingeschoben werden.

USB-Stick

Ein USB-Stick speichert Daten in Form von Flash-Speicher, also in Microchips, welche die auf ihnen enthaltene Information auch ohne Strom behalten können. Ihren Namen haben die USB-Sticks von der Art ihres Anschlusses an den USB-Port eines Computers. USB-Sticks sind sehr klein und leicht, kleiner als ein Plastikfeuerzeug, und passen daher in jede Hosentasche. Jedes moderne Betriebssystem bringt die Treiber zur Ansteuerung von USB-Sticks bereits mit, was sie zu einem idealen Datenträger zum Transport und Austausch von Daten macht. Auch die Preise für USB-Sticks sind sehr günstig, sie beginnen ab 6 Euro. Je nach Ausführung speichern USB-Sticks zwischen 32 MB und 16 GB, eignen sich also bereits zum Bespielen mit einem Betriebssystem. Für Computer, die das Starten von einem USB-Anschluss beherrschen gibt es spezielle Varianten das Linux Betriebssystems, die auf den Einsatz auf einem USB Stick optimiert sind. Auch Anwendungen gibt es optimiert für USB-Sticks. So ist es möglich seine komplette Arbeitsumgebung mit sich in der Hose zu tragen und auf einem annähernd beliebigen Computer einzusetzen.

Flash Festplatten

Flash Festplatten speichern ihre Informationen wie USB-Sticks auf Flash Speicher, also in Microchips. Sie sind zum Einbau in den Computer und als Ersatz für eine Festplatte gedacht. Auch wenn sie zur Zeit noch sehr teuer und nur mit Kapazitäten bis 32 GB verfügbar sind, werden sie vielleicht einmal herkömmliche Festplatten ersetzen oder zumindest in ernsthafet Konkurrenz zu diesen treten. Flash Festplatten haben sehr kurze Zugriffszeiten auf ihre Daten, sie sind leicht und verbrauchen im Einsatz nur sehr wenig Energie. Daher eignen sie sich besonders für Mobilgeräte.

Computerbausteine

Ein Computer ist kein monolithisches System, sondern setzt sich aus zahlreichen Einzelbausteinen zusammen. Erst durch das Zusammenspiel dieser funktioniert ein Computer so, wie es der Benutzer erwartet. Auch wenn sich der reine Anwender keine tiefgreifenden Kenntnisse über die einzelnen Bausteine aneignen muss, so sollte er doch einige Grundlagen beherrschen, um bei Problemen auf möglich Ursachen schließen zu können und um beim Neukauf Anhaltspunkte zur Einschätzung der Leistungsfähigkeit eines Neugerätes zu haben.

Motherboard

Das Motherboard ist das Grundgerüst auf dem ein Computer aufbaut. Es ist das Verbindungsstück zwischen allen Einzelbausteinen. Das Aussehen eines Motherboards zu beschreiben ist schwierig, da es keine klar beschreibbare Form hat. Auf einer rechteckigen Grundplatte sind zahlreiche Elektrokondensatoren, elektrische Widerstände, Mikrochips, Steckvorrichtungen für andere Hardwarebausteine und Anschlüsse für verschiedene Kabel aufgelötet. Elektrische Leiterbahnen verlaufen flach auf der Oberfläche. Die Unterseite eines Motherboards ist vergleichsweise flach, wobei hunderte kleiner Lötpunkte aus ihr wie kleine Dornen nach oben ragen. Der Aufbau eines Motherboards wurde mit der Zeit immer komplexer, da zahlreiche Bausteine (z.B. die Soundkarte oder der Festplattencontroller), die früher als separate Geräte angeschlossen wurden, heute mit in das Motherboard integriert sind. Die Aufgaben des Motherboards sind vielfältig und werden im folgenden einzeln beschrieben.

ROM

ROM ist ein Akronym für Read Only Memory. Es ist ein Speicher, der nur ausgelesen und nicht neu beschrieben werden kann. Das ROM auf dem Motherboard speichert Informationen und Befehle im ROM, die zum Betrieb des Computers notwendig sind.

BIOS

Das Basic Input Output System, kurz BIOS ist Teil des ROMs auf einem Motherboard. Aus dem Namen kann man bereits die Funktion erkennen, übersetzt bedeutet Bios "grundlegendes Eingabe und Ausgabe System". Es ist eine Art minimales Betriebssystem, welches Status und Fehlermeldung der Hardware anzeigen kann. Ebenso ermöglicht es die Benutzung der Tastatur oder die Ansteuerung der Festplatte zum Starten eines Anwender-Betriebssystems. Über das BIOS, welches man durch einen Tastendruck (meist ESC, F2 oder F8) beim Starten des Computers erreicht, kann man zudem zahlreiche Einstellungen an der Computerhardware verändern. So lassen sich Festplatten oder CD-Laufwerke aktivieren und deaktivieren, lässt sich die Systemuhr einstellen oder sogar das Timing beim Zugriff auf die Speicherchips des Hauptspeichers verändern. Laien sollten die Einstellungen lieber nicht verändern, da bei falschen Einstellungen der Computer nicht mehr startet und manche Einträge im BIOS Hardware sogar physisch beschädigen können.

Anmerkung:

Moderne Motherboards legen das BIOS nicht mehr in ein echtes ROM, das wirklich nur einmal beschrieben werden kann, sondern in ein Flash-ROM. Ein Flash-ROM bietet die Möglichkeit seinen Inhalt zu löschen und durch neuen Inhalt zu ersetzen, der Name ROM ist daher nicht ganz korrekt. So können die Hersteller Fehler im BIOS durch neuere Versionen selbst nach Auslieferung eines Motherboards noch korrigieren oder nachträglich neue Funktionen hinzufügen.

Taktgeber

Alle Rechen- und Arbeitsvorgänge im Inneren eines Computers arbeiten im Takt. Ein Baustein auf dem Motherboard, der Taktgeber, erzeugt diesen Takt und gibt ihn wie ein Metronom vor. Jeder Taktschlag entspricht einem Arbeitsschritt in dem etwas passiert. Daten werden von einem Ort zum anderen übertragen, eine einfache Addition, vielleicht Teil einer großen Rechenaufgabe, wird durchgeführt, der Inhalt einer Speicherzelle wird gelöscht usw.. Je schneller der Taktschlag, umso schneller laufen auch die einzelnen Arbeitsschritte ab. Der Takt mit dem ein Computer läuft, entscheidet also maßgeblich über seine Geschwindigkeit.

Nicht alle Geräte arbeiten allerdings mit der gleichen Taktrate, auch wenn sie sich alle am Taktgeber orientieren. Der Prozessort arbeitet meist mit einer sehr viel höheren Taktrate. Dazu vervielfacht er einfach intern den vorgegebenen Takt, führt also vielleicht 12 Takte aus, während der Taktgeber nur einen einzigen vorgibt. Andere Geräte, zum Beispiel Steckkarten in den Erweiterungsschächten des Motherboards, benötigen hingegen eine geringere Taktrate. Auch sie orientieren sich am Taktgeber, halbieren aber seinen Takt. Der Takt als solcher ist wichtig, wenn alle Geräte zusammen funktionieren sollen. Der schnelle Prozessor weiß genau, wie lange er warten muss, bevor er Daten über das Motherboard an ein anderes Gerät weitersenden kann. Das Motherboard kann auf eine langsame Steckkarte warten um Daten genau im richtigen Zeitpunkt entgegennehmen zu können.

Die Taktrate wird in MHz angegeben, also in Millionen Schaltvorgängen pro Sekunde. Der erste PC hatte einen Takt vom 4,77 MHz, also von 4770000 Schaltvorgängen pro Sekunde. Aktuelle Prozessoren arbeiten bereits mit deutlich höheren Taktraten, teilweise bis zu 4000 MHz (oder anders ausgesdrückt 4 Gigahertz) und höher. Mit steigender MHz Zahl bei der Taktrate steigt allerdings auch die elektrische Verlustleistung an, das bedeutet immer mehr Energie wird in Wärme umgewandelt, die, wenn sie nicht entsprechend abgeführt wird, die Hardware selbst beschädigen kann oder ihre Funktionen beeinträchtigt. Aus diesem Grund lässt sich die Taktrate nicht einfach unendlich erhöhen.

Bussystem

Die verschiedenen Bausteine eines Computers müssen ständig Daten miteinander austauschen. Dazu müssen sie über Datenleitungen (z.B. Kabel) miteinander verbunden werden und sie müssen sich über Regeln zum Datenaustausch verständigen, mit anderen Worten, sie müssen die gleiche Sprache beherrschen.

Um möglichst schnell möglichst viele Daten übertragen zu können werden einzelne Datenleitungen zu sogenannten Bussystemen zusammengefasst. Statt auf einem Kabel wird parallel auf 8, 16, 32, 64 oder mehr Kabeln gleichzeitig Information gesendet. Man spricht hier von der sogenannten Busbreite. Die Busbreite wird in Bit angegeben, jedes Bit entspricht einer Leitung; 16-Bit = 16 Leitungen, 32 Bit = 32 Leitungen.

Auch der Taktgeber bestimmt die Geschwindigkeit eines Bussystems mit. Jedes Bussystem arbeitet mit einem eigenen Takt, der aber über Taktgeber mitbestimmten wird. Zum Beispiel mit 33 MHZ oder mit 66 MHz. Je höher der Takt und je breiter der Datenbus, desto mehr Daten können gleichzeitig übermittelt werden. Aus der Breite eines Bussystems und seine Taktrate lässt sich die theoretische maximale Übertragungsgeschwindigkeit eines Bussystems errechnen. Diese wird in Megabyte pro Sekunde (MB/s) gemessen.

Bei der Nutzung eines Bussystems fallen neben den eigentlich zu übermittelnden Informationen allerdings auch noch Verwaltungsdaten zusätzlich an. Dazu gehören Informationen über den Bestimmungsort der gerade übermittelten Daten oder Steuerungsinformationen. Aus diesem Grund werden selten auf allen Leitungen eines Bussystems Daten übermittelt, einige Leitungen bleiben für Adress- und Steuerungsinformationen reserviert.

Bekannte Bussysteme sind:

• ISA - 8,3 MHz - 16-Bit - 5 MB/s
• PCI - 33 MHz oder 66 MHz - 32-Bit oder 64-Bit - maximal 468 MB/s
• AGP - 66 MH - 32-Bit - 266 MB/s (über weitere Techniken bis 2,1 GB/s)

Steckplätze

Auf einem Motherboard befinden sich zahlreiche Steckplätze zum Anschluss von verschiedene Computerbausteinen.

Prozessorsockel

Der Prozessorsockel ist ein annähernd quadratischer, Streichholzschachtel großer, Steckplatz für den Hauptprozessor. Er ist nur wenige Millimeter hoch und hat hunderte kleiner Löcher, in welche die Anschlussstifte auf der Unterseite des Prozessor eingeführt werden. In seiner unmittelbaren Nähe befinden sich meist ein oder zwei kleine Hebel. Über diese Hebel lässt sich der Prozessorsockel öffnen um einen Prozessor einsetzen zu können und schließen, um den Prozessor im Sockel zu verankern.

RAM-Bausteine

Die Steckplätze für die RAM-Bausteine (also für den Hauptspeicher) sind ebenfalls nur wenige Millimeter hoch, im Gegensatz zum Prozessorsockel aber schmal und in etwa so lang wie ein kleiner Finger. Die RAM-Bausteine werden an ihrer schmalen Seite schräg in die Steckplätze eingesetzt und danach durch senkrecht Stellen fixiert.

Erweiterungskarten

Für Erweiterungskarten gibt es unterschiedliche zentimeterhohe und zentimeterbreite rechteckige Steckplätze mit Längen zwischen fünf und zehn Zentimetern. Die Größe und genaue Form hängt davon ab, welches Bussystem auf dem Steckplatz verwendet wird. Für jedes Bussystem ist die Form und der Aufbau genau normiert, damit die Erweiterungskarten unterschiedlicher Hersteller immer genau in den Steckplatz passen.

BIOS

Bei älteren Motherboards wurde das BIOS auf das Motherboard aufgesetzt. Hierfür existierte ein Streichholzschachtel breiter, flacher Steckplatz. Auf aktuellen Geräten ist das BIOS immer bereits auf dem Motherboard fest integriert und kann nicht mehr abgenommen werden.

Laufwerksanschlüsse

Festplatten, CD- und DVD-Laufwerke und Disktettenlaufwerke werden über Datenkabel mit dem Motherboard und dem auf ihm untergebrachten Laufwerkskontrollern verbunden. Die Steckplätze sind klein und flach und haben einen männlichen Anschluss (die einzelnen Steckerverbindungen stehen nach oben)

Schnittstellen

Schnittstellen sind Anschlüsse, über die sich externe Geräte (Peripheriegeräte) an den Computer anschließen lassen. Sie sind am Rand des Motherboards mit der Öffnung aus dem Gehäuse ragend montiert.

PS/2

Die sogenannten PS/2-Anschlüsse sind zwei kleine, runde, weibliche Steckeranschlüsse. In sie können die Kabel von Maus und Tastatur eingesteckt werden. Da sich die Form der Stecker nicht unterscheidet, werden die PS/2-Anschlüsse häufig farbkodiert. Ein violetter Anschluss bezeichnet den Steckplatz für die Tastatur, ein grüner den für die Maus. Das BIOS kann die Tastatur direkt über den PS/2 Anschluss ansprechen, weshalb die Tastatur zur Konfiguration des BIOS selbst verwendet werden kann.

Parallele Schnittstelle

Die Parallele Schnittstelle wird auch als Parallelport oder als Druckeranschluss (engl. printerport) bezeichnet. Der Anschluss besteht aus einem länglichen, an der Unterseite abgeflachten, weiblichen Stecker, mit 25 Löchern. Die Parallele Schnittstelle ist ein digitaler Ein- oder Ausgang eines Computers oder eines Peripheriegerätes. Bei der Datenübertragung über eine Parallele Schnittstelle werden Daten auf mehreren Datenleitungen gleichzeitig – also parallel – übertragen. Die erreichbare Datenrate liegt je nach Betriebsmodus bei maximal 2 MB/s pro Richtung. Wie der oben genannte zweite Name der Parallelen Schnittstelle vermuten lässt, war der Haupteinsatzzweck der Parallelen Schnittstelle der Anschluss eines Druckers. Auch Scanner wurden häufig an der Parallelen Schnittstelle angeschlossen. Der Parallelport hat heute stark an Bedeutung verloren und wird bei Neugeräten kaum noch eingesetzt. Seine Aufgaben werden heute vom USB-Anschluss übernommen.

Serielle Schnittstelle

Der Anschluss der Seriellen Schnittstelle besteht aus einem länglichen, an der Unterseite abgeflachten, männlichen Stecker, mit 9 Stiften. Sie ist ein digitaler Ein- oder Ausgang eines Computers oder eines Peripheriegerätes. Bei der Datenübertragung über eine Serielle Schnittstelle werden Daten auf nur einer Datenleitung nacheinander übertragen. Die maximale Kabellänge eines über die Serielle Schnittstelle angeschlossenen Gerätes kann deutlich länger sein als bei der Parallelen Schnittstelle, da die Serielle Schnittstelle weniger störanfällig ist. Außerdem liegen auch die Herstellungskosten niedriger. An die Serielle Schnittstelle wurden früher die Maus, Modems und Braillezeilen angeschlossen. Heute wird die Serielle Schnittstelle kaum noch genutzt, da sich USB als Nachfolger durchgesetzt hat.

USB

USB ist ein Akronym für Universal Serial Bus. Es bezeichnet die heute am weitesten verbreitete Schnittstelle zum Anschluss Peripheriegeräten aller Art. An einem USB Anschluss können maximal 127 Geräte angeschlossen werden, die mit hoher Geschwindigkeit (USB 1.0 = 1,5 MB/s, USB 2.0 = 60 MB/s) Daten mit dem Computer austauschen können.

Da kein Computer 127 USB Anschlüsse mitbringt (gängig sind vier bis acht Anschlüsse), kann man an einem USB Anschluss mehrere Geräte gleichzeitig anschließen. Dafür wird allerdings ein zusätzlicher Adapter, ein sogenannten USB-Hub benötigt, der wie eine Verteilersteckdose weitere Steckplätze zur Verfügung stellt.

Das Betriebssystem muss USB allerdings unterstützen und für jedes Gerät einen eigenen Treiber installieren. Moderne Betriebssysteme können aber alle mit USB umgehen und bringen meist bereits eine Reihe von Treibern für die gängigsten Peripheriegeräte (Tastatur, Maus, USB-Stick usw.) mit.

Der USB-Anschluss kann Peripheriegeräte auch mit Strom versorgen, so dass diese keine eigene Stromquelle benötigen. Allerdings darf die Energieaufnahme dieser Geräte nicht zu hoch sein, da ansonsten der USB Anschluss überlastet wird und nicht mehr funktioniert. Für Tastaturen, Maus, Webcams und USB-Sticks reicht die über USB gelieferte Energiemenge aus und sogar sparsame externe Festplatten und Scanner lassen so betreiben. Größere Geräte, wie zum Beispiel Drucker, benötigen eine zusätzliche Stromquelle.

Eine Besonderheit des USB-Anschlusses ist es, dass Geräte im laufenden Betrieb an- und abgesteckt werden können, ohne dass diese dadurch Schaden nehmen.

Firewire

Firewire, auch IEEE-1394 genannt, ist eine serielle Hochgeschwindigkeitsschnittstelle. Sie eignet sich zwar theoretisch auch wie USB zum Anschluss von Geräten aller Art, ihr Haupteinsatzgebiet ist aber die Übertragung von Audio und vor allem Video.

Videokameras mit Firewireanschluss können direkt über den Firewireanschluss bedient werden und Bilder in Echtzeit an den Computer übertragen werden.

Cardbus PC-Card

Die ECardbus PC-Card ist eine scheckkartengroße Erweiterungskarte, die vor allem bei Notebooks eingesetzt wird. Fast jedes Notebook bringt einen, meist sogar zwei, Einschübe für Cardbus PC-Card mit. Cardbus PC-Card erweitern ein Notebook um fehlende Funktionen. Auf diese Weise finden beispielsweise Funknetzwerkkarten oder Telefonmodems Anschluss an alte Notebooks.

Die Cardbus PC-Card wird nur bei mobilen Geräten eingesetzt, da bei Standcomputern der Einbau herkömmlicher Erweiterungskarten für die internen Erweiterungssteckplätze in der Regel billiger ist, als die aufwändig zu produzierenden kleinen Cardbus PC-Card.

Chipsatz

Mit Chipsatz bezeichnet man im Allgemeinen mehrere zusammengehörende integrierte Schaltkreise, die zusammen eine bestimmte Aufgabe erfüllen. (Zitat: Wikipedia) Der Chipsatz eines Motherboards besteht aus mehreren Microchips, die gemeinsam eine riesige Bandbreite von Aufgaben erfüllen. Die Summe dieser Aufgaben ist über die Jahre ständig größer geworden, da immer mehr Geräte, die früher über Erweiterungskarten mit dem Computer verbunden wurden heute im Chipsatz integriert sind.

Während das BIOS nur die grundlegenden Funktionen zum Starten eines Computers bereitstellt, ist der Chipsatz die Kontrollinstanz, welche alle Geräte zur gemeinsamen Arbeit bringt. Er sorgt für eine reibungslose Kommunikation der Geräte untereinander. Zu seinen weiteren Aufgaben gehört es die Laufwerke zu kontrollieren (Festplatten, Disketten, CD und DVD usw.), die Schnittstellen des Computers zur Verfügung zu stellen und seit einigen Jahren auch Sound- und Netzwerkfunktionen zu übernehmen. Ganz hochintegrierte Chipsätze bieten sogar Grafikfunktionen an, so dass auf eine weitere Grafikkarte verzichet werden kann.

Laufwerkscontroller

Ein Laufwerkskontroller stellt Funktionen und Anschlüsse zum Ansteuern eines Laufwerkes (CD, DVD, Festplatte usw.) zur Verfügung. Meist ist er bereits in den Chipsatz eines Motherboards integriert. Da die Anzahl der durch den Chipsatz ansteuerbaren Laufwerke aber begrenzt ist, kann man über den Einbau zusätzlicher Laufwerkscontroller einen Computer um Anschlussmöglichkeiten für weitere Laufwerke erweitern.

Soundkarte

Eine Soundkarte erweitert einen Computer um die Möglichkeit Klänge abzuspielen und aufzunehmen. Für Heimanwender ausreichende Soundfunktionen werden von allen aktuellen Computer bereits über die Integration eines Soundchips im Chipsatz realisiert, welcher auch entsprechende Anschlüsse, meistens Klinkenstecker, auf dem Motherboard bereits vorsieht.

Für professionelle Anwender reicht die Qualität dieser integrierten Lösungen aber oftmals nicht aus. Sie müssen ihren Computer mit Hilfe einer gesondert eingebauten Soundkarte erweitern. Eine Soundkarte besitzt einen Spezialprozessor, der auf Audioverarbeitung spezialisiert ist und der analoge Audioquellen in digitale Signale wandeln kann und umgekehrt.

Zum Anschluss verschiedener Audiogeräte bietet eine Soundkarte mehrere Klinkensteckereingänge oder Anschlüsse für optische Kabel. Diese sind auf der Seitenblende der Erweiterungskarte untergebracht und können auf der Rückseite des Computers erreicht werden.

Netzwerkkarte

Eine Netzwerkkarte, auch LAN-Adapter genannt, erweitert einen Computer um einen weiteren Anschluss für ein Netzwerkkabel und die zur Kommunikation mit einem Netzwerk notwendige Elektronik.

Bei allen modernen Motherboads sind Netzwerkfunktionen bereits im Chipsatz integriert und ein Netzwerkstecker ist auf dem Motherboard vorhanden.

Weitere Netzwerkstecker werden nur dann benötigt, wenn ein Computer gleichzeitig mit unterschiedlichen Netzwerken verbunden sein soll oder der im Chipsatz integrierte Netzwerkanschluss in Qualität oder Geschwindigkeit nicht ausreichend ist.

Eine Netzwerkkarte besitzt einen eigenen Prozessor und einen eigenen RAM-Speicher. Ihre Aufgabe ist es Signale, die über das Netzwerkkabel zu ihr gelangen entgegenzunehmen, auszuwerten und bei Bedarf die empfangenen Daten an den Computer weiterzureichen. Genauso nimmt sie aber auch Daten des Computers an, wandelt sie um und sendet sie über das Netzwerkkabel an beliebige Adressen im Netzwerk.

Jede Netzwerkkarte erhält beim Hersteller eine weltweit einmalige Kartennummer, die Node-Adresse, häufiger aber MAC-Adresse genannt. Diese Adresse macht eine Netzwerkkarte in einem Netzwerk immer eindeutig identifizierbar und adressierbar.

Prozessor

Der (Haupt)Prozessor ist ein Streichholzschachtel großes flaches und meist quadratisches Kästchen. Auf der Oberseite ist er meist flach, auf der Unterseite hat er hunderte kleine Metallstiftchen, über welche er mit dem Motherboard verbunden wird. Der Hauptprozessor wird den passenden Sockel auf dem Motherboard eingesteckt. Da er sich im Betrieb sehr stark erhitzt werden über ihm ein großer Kühlkörper mit Küchlrippen und ein großer Lüfter angbracht.

Der (Haupt)Prozessor, im Englischen auch CPU (von central prozessing unit) genannt, ist das Gehirn eines Computers. Er ist ein Mikrochip dessen Aufgabe es ist beliebige Programme auszuführen. Im Gegensatz zu anderen Mikrochips im Computer ist der (Haupt)Prozessor programmierbar. Das bedeutet, er ist nicht auf eine einzelne bestimmte Funktion ausgelegt, sondern seine Arbeit verändert sich mit den Programmen die auf ihm laufen.

Im Bezug auf unseren Körper ließe sich der folgende grobe Vergleich heranziehen:

Zahlreiche Reflexe schützen den Körper vor Verletzungen. Stolpert man beispielsweise beim Gehen wird über das Rückenmark der Wirbelsäule sofort eine Ausgleichsbewegung ausgelöst. Das Rückenmark hat also, wie ein Mikrochip im Computer, eine Aufgabe. Diese erfüllt es schnell und zuverläsig. Auch das menschliche Gehirn kann eine Ausgleichsbewegung steuern. Es kann aber auch Sprache entschlüsseln, eine Melodie erfinden, Bildeindrücke verarbeiten und vieles mehr. Seine Fähigkeiten sind nicht fest vorgegeben sondern hängen davon ab, welche Programme auf ihm laufen. Seine Leistgungsfähigkeit ist nur durch die Rechengeschwindigkeit und die Qualität der Programme begrenzt.

Während die meisten Mikrochips in einem Computer also Spezialisten sind, ist der Hauptprozessor also ein Universalist. Er ist schnell, aber auch dumm, er kann nichts, was ihm nicht ein Programm erst beibringen muss.

IT: Coprozessor IT: Cache-Speicher

Geschwindigkeit

IT: Hauptspeicher IT: Modem

Grafikkarte

Bussysteme

Geschwindigkeit

IT: Netzteil