Systemtechnik

Ein Arbeitsplatzsystem besteht hauptsächlich aus:

• CPU
• RAM
• Grafikkarte
• Mainboard
• Netzteil
• Massenspeicher
• Ein- und Ausgabegeräten

Die CPU führt Befehle aus, verarbeitet Daten und steuert die Abläufe des Computers.

Wichtige Leistungsmerkmale sind unter anderem:

• Anzahl der Prozessorkerne
• Taktfrequenz
• IPC
• Cache-Größe

Der RAM ist der schnelle Arbeitsspeicher des Computers. Er speichert aktuell benötigte Programme und Daten.

RAM ist flüchtig: Sein Inhalt geht beim Ausschalten verloren.

Die Grafikkarte verarbeitet Bild- und Grafikdaten und gibt sie an den Bildschirm aus. Sie kann auch parallele Berechnungen beschleunigen.

Das Mainboard verbindet die Hardwarekomponenten miteinander und ermöglicht deren Kommunikation.

Es enthält unter anderem:

• CPU-Sockel
• RAM-Steckplätze
• Erweiterungssteckplätze
• Anschlüsse und Chipsätze

Das Netzteil wandelt die Netzspannung in die benötigten Gleichspannungen um und versorgt die Hardwarekomponenten mit elektrischer Energie.

Ein Massenspeicher speichert Programme und Daten dauerhaft.

• SSD: verwendet Flash-Speicher, ist schnell und besitzt keine beweglichen Bauteile
• HDD: speichert Daten magnetisch auf rotierenden Scheiben und bietet häufig viel Speicherplatz zu geringeren Kosten

BIOS und UEFI sind Firmware-Schnittstellen des Computers. Sie initialisieren die Hardware, führen den Systemstart durch und starten das Betriebssystem.

UEFI ist der moderne Nachfolger des BIOS und unterstützt unter anderem GPT und Secure Boot.

• Partitionieren: Ein Datenträger wird in voneinander getrennte Bereiche aufgeteilt.
• Formatieren: Auf einer Partition wird ein Dateisystem eingerichtet.

Reihenfolge: Zuerst wird partitioniert, danach formatiert.

Ein Dateisystem organisiert die Speicherung von Dateien und Ordnern auf einem Datenträger. Es verwaltet unter anderem Dateinamen, Speicherorte, Zugriffsrechte und freien Speicherplatz.

• NTFS: Standard-Dateisystem von Windows mit Zugriffsrechten und Journaling
• FAT32: sehr kompatibel, aber auf Dateien bis maximal 4 GiB begrenzt
• ext4: verbreitetes Linux-Dateisystem mit Journaling und Zugriffsrechten
• APFS: Apple-Dateisystem mit Verschlüsselung und Snapshot-Unterstützung

• Stationäre Computer: Desktop-PCs und All-in-One-PCs
• Mobile Computer: Notebooks, Tablets und Smartphones
• Professionelle Systeme: Workstations und Server
• Spezial- und Infrastrukturgeräte: Router, Switches, NAS-Systeme und eingebettete Systeme

Energieeffizienz beschreibt das Verhältnis zwischen erbrachter Leistung und benötigter Energie.

Wichtige Angaben sind:

• Watt (W): momentane Leistungsaufnahme
• Wattstunde (Wh): verbrauchte Energie
• Wirkungsgrad: Verhältnis von abgegebener zu aufgenommener Leistung

Ein hoher Wirkungsgrad bedeutet geringere Energieverluste.

Die wichtigen Leistungsdaten hängen vom Einsatzzweck ab:

• CPU-Kerne, Taktfrequenz und IPC
• Größe und Geschwindigkeit des RAM
• Leistung und Grafikspeicher der GPU
• Geschwindigkeit und Kapazität des Massenspeichers
• Leistung und Wirkungsgrad des Netzteils

Ein Betriebssystem verwaltet die Hardware und Systemressourcen eines Computers und stellt eine Schnittstelle für Benutzer und Programme bereit.

Beispiele: Windows, Linux und macOS

Eine Command Line Interface (CLI) ist eine textbasierte Benutzeroberfläche, über die ein System mit Terminalbefehlen gesteuert wird.

Beispiele:

• cd – Verzeichnis wechseln
• dir beziehungsweise ls – Verzeichnisinhalt anzeigen
• ipconfig beziehungsweise ip addr – Netzwerkkonfiguration anzeigen
• ping – Erreichbarkeit eines Netzwerkziels prüfen

• Anforderungen und Einsatzzweck
• Kompatibilität der Komponenten
• benötigte Rechen-, Grafik- und Speicherleistung
• Anschlüsse und Erweiterungsmöglichkeiten
• Energieverbrauch und Kühlung
• Kosten und zukünftige Erweiterbarkeit
• Anforderungen an Sicherheit und Verfügbarkeit

Nach dem Aufbau werden unter anderem geprüft:

• Hardwareerkennung im UEFI
• Systemstart und Betriebssystem
• RAM und Massenspeicher
• Netzwerkverbindung
• Ein- und Ausgabegeräte
• Temperaturen und Systemstabilität

Datensicherheit schützt Daten unabhängig von ihrem Personenbezug.

Zentrale Schutzziele sind:

• Vertraulichkeit: nur Berechtigte dürfen auf Daten zugreifen
• Integrität: Daten dürfen nicht unbemerkt verändert werden
• Verfügbarkeit: Daten und Systeme müssen bei Bedarf erreichbar sein

Ein Backup ist eine zusätzliche Sicherungskopie von Daten. Bei der Wiederherstellung werden verlorene oder beschädigte Daten aus dem Backup zurückgespielt.

Ein Backup sollte regelmäßig erstellt, getrennt aufbewahrt und durch Wiederherstellungstests geprüft werden.

1. Fehlerbild erfassen und reproduzieren.
2. Stromversorgung, Kabel und Anschlüsse prüfen.
3. Anzeigen, Signaltöne und Fehlermeldungen auswerten.
4. Temperaturen und Hardwareerkennung kontrollieren.
5. RAM, Massenspeicher und andere Komponenten einzeln testen.
6. Fehlerhafte Komponente eingrenzen und austauschen.
7. Funktion des Systems abschließend prüfen.