Computersystem: Ein Rechensystem dient der Verarbeitung und Aufbewahrung von Daten. Eine Verarbeitung bedeutet, dass mathematische, umformende, übertragende oder speichernde Operationen durchgeführt werden.
Hardware und Software: Mit der Hardware sind sämtlichen apparitiven Vorrichtungen gemeint, also der Rechner, Drucker, der Bildschirm und sonstige Peripheriegeräte.
Die Software ist die Gesamtheit der Programme und Daten eines Computersystems.
Eingabegerät, Ausgabegerät, Peripheriegeräte, Zentraleinheit: Mit einem Eingabegerät werden Daten in das Computersystem eingegeben. Mit dem Ausgabegerät können Daten aus dem Computergerät ausgelesen werden.
Peripheriegeräte können Vorrichtungen zur Eingabe oder zur Ausgabe von Daten und Programmen aus dem Computersystem sein.
Die Zentraleinheit umfasst die Mikroprozessoren, EIngabe-/Ausgabe-Werke und den Zentralspeicher.
Mikroprozessor: Der Mikroprozessor ist für die Abarbeitung eines Programms zuständig.
Ein Programm ist eine nach den syntaktischen Vorschriften einer Programmiersprache, beispielsweise Java, Sequenz von Anweisungen, die zur Lösung einer Aufgabe geeignet ist.
Ein Mikroprozessor umfasst ein Rechenwerk und ein Steuerwerk.
Ein Rechenwerk führt die arithmetischen Operationen, wie Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division, durch. Außerdem können von einem Rechenwerk logische Operationen wie UND, ODER und NICHT-Verknüpfungen ausgeführt werden.
Das Steuerwerk eines Mikroprozessors hat die Aufgaben, die Programmbefehle des auszuführenden Programms in das Rechenwerk zu laden, die geladenen Befehle zu decodieren und die Befehle zu interpretieren.
Rechnerspeicher: Der Rechnerspeicher kann in den Arbeitsspeicher und den externen Speicher unterschieden werden.
Der Arbeitsspeicher dient dem Mikroprozessor, also dem Rechenwerk und dem Steuerwerk, zur Verarbeitung der Daten und zur Speicherung der einzelnen gerade auszuführenden Programmanweisungen.
In den externen Speicher werden diejenigen Daten und Programmbefehle ausgelagert, die nicht aktuell benötigt werden.
Software: Bei der Software kann zwischen dem Betriebssystem und Anwendungssoftware unterschieden werden.
Das Betriebssystem ist für die korrekte Arbeitsweise des Computersystems zuständig. Es managet die einzelnen Teile des Computersystems und überwacht die Abarbeitung der Programme und die Bearbeitung der Daten.
Die Anwendungssoftware ist letzten Endes das, was der Anwender benötigt, um die Aufgabe durch das Computersystem gelöst zu bekommen. Eine Anwendungssoftware ist beispielsweise ein Buchhaltungsprogramm oder ein Textverarbeitungsprogramm.
Programmiersprachen: Eine Programmiersprache ist eine Sprache mit der Anweisungen an ein Computersystem verfasst werden können.
Eine Programmiersprache ist von einem Mikroprozessor nicht direkt verständlich. Stattdessen muss die Programmiersprache noch in eine maschinenlesbare Zeichen, also Nullen und Einsen, übersetzt werden. Diese Übersetzung kann auf dreierlei Weise erfolgen. Zum einen kann vor dem Start des Programms, das Programm komplett übersetzt werden. Alternativ können die Anweisungen erst dann übersetzt werden, wenn sie zur Abarbeitung anstehen. In erstem Fall wird ein Compiler eingesetzt, im zweiten Fall ein sogenannter Interpreter.
Die dritte Variante ist ein Kompromiss, der beispielsweise bei der Programmiersprache Java angewandt wird.
Außerdem gibt es Linker, die mehrere lauffähige Programmpakete zu einem größeren lauffähigen Programm zusammensetzen kann.
Debugger dienen dazu, dass ein Programm auf Fehler (Bugs) untersucht werden kann.
Interne Rechnerbusse: Ein Rechnerbus ist eine Sammelleitung zur Datenübertragung zwischen den einzelnen Elementen, also Rechner, Drucker, Bildschirm und Peripheriegeräte, eines Computersystems.
Ein Rechnerbus kann bidirektional und unidirektional ausgebildet sein. Ein Rechnerbus ist bidirektional, falls Informationen nur in eine Richtung übermittelt werden können. Der Rechnerbus ist bidirektional, falls Informationen in beide Richtungen vermittelt werden können, also beispielsweise Steuersignale vom Rechner zum Drucker und ein Feedback zurück zum Rechner.
Eine Busstruktur hat für das Computersystem erhebliche Vorteile:
- es können problemlos weitere Geräte an das Computersystem angeschlossen oder wieder abgetrennt werden.
- die einzelnen Elemente eines Computersystem können individuell konfiguriert werden, ohne dass die anderen Elemente eines Computersystems davon betroffen sind.
Allerdings gibt es auch Nachteile der Busstruktur:
- es gibt nur einen Verbindungsweg, sodass der Zugriff auf den Bus gemanagt werden muss. Dieses Management wird Busarbitrierung genannt. Es ist daher zunächst die Anforderung des Buszugriffs notwendig. In einem nächsten Schritt wird der anfordernden Einheit der Buszugriff erlaubt. Erst danach wird der Zugriff auf den Rechnerbus gestattet.
- Wird der Bus gerade genutzt, müssen alle Elemente auf einen Buszugriff warten.
- Alle Elemente eines Computersystems können sämtliche Daten auf dem Rechnerbus sehen, was bezüglich dem Datenschutz problematisch sein kann.
- die langsamste Komponente des Computersystems bestimmt die maximale Geschwindigkeit des Rechnerbuses. Würden Daten schneller übertragen werden, könnte die langsamste Komponente diese nicht mehr verstehen und unkontrolliert den Rechnerbus beaufschlagen.