Grundlegende Eigenschaften

Typ & Arten Computer

Computer kommen in ganz verschiedener Gestalt daher. In Abhängkeit ihrer Verwendung haben sie sehr unterschiedliche Funktionen und auch ihr Aussehen unterscheidet sie stark voneinander. Einige Grundtypen lassen sich dennoch unterscheiden. Was unterscheidet sie von einem ordinären Taschenrechner?

Quelle: Hardeware-Zone

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(Micro-)Computer  verwenden zur Befehlsbearbeitung einen Mikroprozessor. Die Gesamtheit von vielen Befehlen nennt man Programm. Grob gibt es zwei Anwendungsbereiche:

Embedded (=eingebettet) Computer

z.B.:

  1. Fernsehgeräte
  2. Haushaltsgeräte
  3. Digitalkameras, Web-Cams
  4. …

z.B.:

  1. Autmatisierungsgeräte
  2. Regeleinrichungen
  3. Robotersteuerungen
  4. …

Personal Computer (mit Standardbauteilen)

z.B. :

  1. Textverarbeitung
  2. Tabellenkalkulation
  3. Datenbanken
  4. …

z.B.:

  1. Prozesssteuerung
  2. Prozessvisualisierung
  3. Workflow Management
  4. …

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Übung & Tests

10 Wiederholungsfragen

Im Internet

Hardware-Zone Grundl.
Lernort MINT C-Typen
Über Großrechner
 

Industriesteuerungen

Modular aufgebaute SPS  (speicher programmierbare Steuerung) zur zentralen Steuerung von Ablaufprozessen größeren Fertigungslinien.

Bestandteile:

  1. CPU = Haupteinheit (Computer)
  2. Input Blöcke: Klemmen für binäre und analoge Eingangssignale (Sensoren und Schalter)
  3. Output Blöcke: Klemmen für Lastrelais und Schütze
  4. Netzteil: Spannungsversorgung aller Blöcke
  5. Montageschiene für alle Blöcke

Haus- und Gebäudesteuerungen

Ähnlich wie SPS aufgebaut, aber besonders auf Haustechnik abgestimmt. Diese Gerät steuert/regelt alle im Gebäude angeschlossenen Smart-Devices.

  • Netzwerkfähig (als Schaltstelle des „Smart-Home“ Gesamtsystems )
  • Eingebautes Steuergerät im Gebäude-Elektroverteiler.
  • Gängiger Hut-Schiene Formfaktor (Wie Sicherungsautomaten, FI-Schalter, …)

Steuert/automatisiert im Gebäude:

  • Beleuchtung, CO2 Sensoren, Wohlfühlprogramme (z.B. Lichtfarbe, -Stärke)
  • Klima- und Heizsysteme
  • Fenster-Jalousie, Gegensprechanlage
  • Haus-Hifi, Wetterstationen, etc.
  • auch Teile einer Gefahrenmeldeanlage: (Überfall, Einbruch, Feuer)

Ein zentraler „Smarthome Server“ ist oft ein Tochpanel im gleichen Gehäuse mit einem (grafisch programmierbaren) Computer. Dieser ist über (W)LAN mit dem Home-Router über das Internet und einer App auf einem Smartphone/Tablett steuerbar.

μ-Controller / Ein-Platinen Rechner

Kompletter Computer auf einer Platine, genau auf die Anwendung (Gerät) ange- passt und darin fest eingebaut = „embedded“. Am weitesten verbreitet in Kassenautomaten, Küchengeräte, Spielzeug, Fahrzeugsteuerungen, Software nicht zugänglich = proprietär)

  • µ -Controller: darauf kann eigene Software programmiert werden  (Entwicklungsumgebung)
  • Einplatinenrechner: Fest eingebaute Steuerung z.B. in Fahrzeugsteuerungen, Bankautomaten, Set-top Boxen, Spielzeugen, (E-)Motorsteuerungen, u.v.m.

Über Steckerleisten mit Kabel oder BUS-Leitung mit anderen Geräten verbunden.

Workstation oder Multimedia PC

Modularer Computer – „Tischrechner“ bedient durch eine Person (Personal Computer), viele externe Geräte anschließbar. Besteht aus Standardbauteilen, (Gehäuse, Mainboard, CPU, RAM, HDD o.ä. Diese Systeme können nach eigenen Anforderungen gebaut und modifiziert werden.

Mit Betriebssystem (OS) vielfältige Software vorhanden: Universell für:

  • Simulation, Forschung, Entwicklung
  • CAD/CAM i.d. industr. Fertigung
  • VR/AR in Architektur, Maschbau, etc.
  • Film- u. Unterhaltungsindustrie

Multimedia: Text, Bild, Ton, Video – zur Ansteuerung besonders großer Monitor (Grafikkarte), guten Lautsprechersystemen (Kinosysteme z.b. 5.1 oder 7.1) ausgelegt.

Anmerkung: für noch mehr „Rechenpower“ mietet man Rechenkapazität in Rechenzentren.

Nettops & Barebones

Kompakter Computer, besteht aus den gleichen PC-Standardbauteilen, besonders kleines und optisch ansprechendere Gehäuse für z.B. Wohnungen (Barebone) oder in Ausbildungsräumen (Nettop).

Anwendung: Standardsoftware, (Office, Web-Browser), geringe HDD-Größe. Die Wartung und Pflege der Software erfolgt meist zentral über Netzwerk.

Barebones können selbst zusammengebaut werden und verhalten sich wie PCs. Sie sollen ein zentrales Gerät für alle möglichen Entertainmentfunktionen im „Wohnzimmer“ darstellen.

Laptops & Portables

Kompletter, mobiler Computer mit Monitor, Touch-screen (& Tastatur) für den mobilen Bedarf. Wegen der immer kleiner gewordenen Bauteile dominieren heute Tablets und Smartphones.

  • Net- = Software meist vom ext. Server
  • Ultra- = meist bes. leistungsfähige HW
  • Power- = Produktname Apple

Da immer mehr Funktionen in einem Chip integriert sind verlieren Mini-Laptops oder Nettops an Bedeutung.

Serverhardware

Zentraler Rechnerverbund für Netzwerke. Einbau in 19“ Netzwerkschränke. Server sind der wichtigste Bestandteil in Rechenzentren. Viele Server können zu einem einzig nach außen auftretenden Server zusammengefasst werden (Cluster).  Gleichwertig sindänliche Rechner, die viele Festplatten verwalten. Sie sind das „Gedächtnis“ einer Cloud.

  • Rack System: viele Computer auf Platinen einschiebbar (= Blades) gemeinsam untergebracht in einem gemeinsamen Gehäuse (=Rack). So ein Rack lässt sich unkompliziert in einem Netzwerkschrank einbauen oder wechseln.

Wichtig:

  1. Zuverlässig: dürfen nicht ausfallen = Redundanz (mehrere Systeme arbeiten)
  2. Geschwindigkeit: viel CPU-Power, großer RAM, schnelles Netz, …
  3. Ausbaubar/Nachrüstbar nach Bedarf = skalierbar

Großrechner, Mainframes, Supercomputer

Sind Großrechenanlagen, deren Kapazität weit über denen von PCs und Servern hinaus gehen. Geschichtlich waren die ersten Computer Großrechner mit einer einzigen Verarbeitungseinheit. Heute sind es Rechnerverbünde, die in Rechenzentren besonders für komplexe numerische Berechnungen ihre Kapazitäten zur Verfügung stellen. Ein gutes Beispiel dafür ist die Wettervorhersage oder für (Kern-)Forschungszentren.

Ranking-Liste Top 500: hier

10 Wiederholungsfragen

SPS, SPS-Kleinsteuerungen und Micro-Controller

CPU, Netzteil, Montageschiene, Input-, und Output Baugruppen

Micro-Controller sind von jederman frei programmierbar. Ein-Platinen Rechner sind meist mit einer (nicht zugänglichen) Firmware versehen.

Neben guter Rechenleistung vor allem ausgezeichnete Grafik und Soundqualität (Multimedia)

Simulation, VR/AR Anwendungen, CAD/CAM Prozesse, Videobearbeitung, …

Kleines Gehäuse mit annähernd gleichen Leistung wie ein Standard-PC. Lässt sich leicht irgendwo einbauen. Gleicher Softwareumfang wie „normaler“ PC, Software kann vom Server aus gepflegt werden.

Tablets und Smartphones

Viele (Server-) Computer verhalten sich eine einzige Maschine. Sie verteilen ihre Aufgaben untereinander und verteilen so ihre Last.

Ausfallsicherheit, Geschwindigkeit, Scalierbarkeit.

SPS-Kleinsteuerung, oder Steuergerät