Hardware uns Sicherheit

1. Spannungsumwandlung:

   • Wandelt 220V/240V in 2,7V, 3,3V, 5V und 12V für Komponenten.

   • Wechselstrom → Gleichstrom.

2. Schutzfunktionen:

   • Überspannungsschutz, Überstromschutz, Kurzschlussschutz, Temperaturschutz, Überlastschutz, Unterspannungsschutz.

3. Leistung:

   • Muss für alle Komponenten hoch genug sein.

   • Empfohlen: 20–30% mehr Leistung als der Maximalverbrauch.

4. Qualität & Effizienz:

   • 80+ Standard: Mindestens 80% Effizienz.

   • Stufen: 80+ Bronze, Silver, Gold, Platinum, Titanium.

5. Modularität:

   • Einige Netzteile haben abnehmbare Kabel.

6. Formfaktor:

   • ATX: Standardgröße für Desktop-PCs.

   • SFX: Kompakte Größe für kleinere Gehäuse.

   • TFX: Für schlanke PCs oder spezielle Gehäuse.

7. ATX 3.0 & 12VHPWR-Anschluss:

   • Neuer Standard für Netzteile.

   • Hält bis zu 150% der Grafikkarten-Maximalleistung aus, mit 12VHPWR sogar 200%

• Hauptplatine des PCs, verbindet alle Komponenten.

• PCIe-Steckplätze für Erweiterungskarten (v. a. Grafikkarten).

• Grafikoptionen:

  • Dedizierte AMD, NVIDIA, INTEL Grafikkarten.

  • Onboard-Grafikchips oder CPUs mit integriertem Grafikchip.

1. 8-Pin Stecker → Versorgt die CPU mit Strom.

2. 24-Pin Stecker → Versorgt das gesamte Mainboard.

3. Zusätzliche Anschlüsse:

   • SATA → Festplatten & SSDs.

   • USB (Frontpanel) → Anschlüsse für Gehäuse-USB-Ports.

   • Audio (Frontpanel) → Klinkenanschlüsse für Mikrofon/Kopfhörer.

   • Lüfter (Fans) → Anschlüsse für Gehäuselüfter & CPU-Kühler.

• Erweiterungsslots für zusätzliche Hardware-Komponenten.

• Schnellster Slot: PCIe x16 (meist für Grafikkarten).

• Häufigste Erweiterungskarten:

  • Grafikkarten (AMD, NVIDIA, Intel).

• Ansonsten andere Erweiterungskarten :

  • Soundkarten (bessere Audioqualität).

  • Netzwerkkarten (z. B. für WLAN oder schnelleres LAN).

  • RAID-Karten (für Festplatten-Verbunde).

  
  

DIMM-Slots (RAM-Steckplätze)

• Meist 4 Steckplätze für Arbeitsspeicher (RAM).

• Maximale RAM-Kapazität hängt vom Mainboard ab.

• Soundchip ist heutzutage oft integriert (kein externe Soundkarte nötig).

• Bestimmt, welche CPU genutzt werden kann.

• Hersteller: AMD & Intel (unterschiedliche Sockeltypen).

• Mainboard und CPU müssen kompatibel sein (z. B. Sockel AM5 für AMD, LGA1700 für Intel).

Anschlüsse:

• Netzwerkchips: Intel & Realtek.

• Interne Anschlüsse: Festplatten, Lüfter, Wasserkühlung, Debug-LEDs, POST-Lautsprecher.

• Externe Anschlüsse: USB, Netzwerk, VGA, DVI, HDMI, DisplayPort, Firewire, Thunderbolt, Audio.

BIOS / UEFI:

• POST (Power-On Self Test): Prüft Hardware & sucht nach Boot-Sektor.

• UEFI Vorteile gegenüber BIOS:

  • Unterstützt Datenspeicher > 2TB.

  • Schnellerer Start & Mausunterstützung.

  • Ermöglicht Hardwareeinstellungen (Lüftersteuerung, Overclocking).

  • Internetfähig für einfache Updates.

  • Virtualisierung der CPU aktivierbar.

  • Secure Boot: Schutz vor schädlicher Software beim Start.

1. Einstellungen öffnen (Zahnrad unter Start).

2. Update & Sicherheit → Wiederherstellung.

3. Auf "Jetzt neu starten" klicken.

4. Nach dem Neustart:

   • Problembehandlung → Erweiterte Optionen → UEFI-Firmwareeinstellunge

1. Hersteller: Intel & AMD.

2. Mehrkern-Technologie: Moderne CPUs haben mehrere Kerne (z. B. 16 Kerne, 32 Threads mit SMT).

3. SMT (Simultaneous Multithreading): Simuliert zwei Threads pro Kern, steigert Leistung.

4. Strukturgröße: AMD: 5nm, Intel: 7nm.

5. Billionen Transistoren, ermöglichen hohe Rechenleistung.

6. Cache (Zwischenspeicher):

   • L1-Cache: 64kB pro Kern, extrem schnell.

   • L2-Cache: Bis zu 1MB pro Kern, schneller Zwischenspeicher.

   • L3-Cache: 32MB oder mehr, wird von allen Kernen gemeinsam genutzt.

7. Cache reduziert Datenstaus und verbessert die CPU-Performance erheblich.

Befehlssätze:

• AMD: x86, x86-64 (AMD64), SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4, AVX, AVX2, AVX-512, FMA3, AES, BMI1, BMI2, RDRAND, F16C, MPX, SHA, TSX, CLMUL.

• Intel: x86, x86-64 (Intel 64), MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4.1, SSE4.2, AVX, AVX2, AVX-512, FMA, FMA4, VT-x, VT-d, AES-NI, SGX, CLMUL, RDRAND, TXT, HLE, F16C, MPX, BMI1, BMI2, MOVBE, RDSEED, SHA, X87, PAE, PSE, PGE, TSC, MTRR, SSE4a.

• ALU – Führt Rechen- & Logikoperationen aus.

• FPU – Berechnet Gleitkommazahlen.

• Control Unit – Steuert die Befehlsausführung.

• Memory Manager – Verwaltert RAM (DDR4/DDR5).

• PCIe-Controller – Verbindet CPU mit PCIe-Karten (GPU, SSD).

• Power Management – Regelt Stromverbrauch & Boost-Takt.

• Hybrid-Architektur mit zwei Kernarten:

  • Performance-Kerne (P-Kerne) → Hohe Leistung für anspruchsvolle Aufgaben.

  • Efficiency-Kerne (E-Kerne) → Energiesparend, für Hintergrundprozesse.

• Taktfrequenzen:

  • Aktuell 3-5 GHz, nahe der physikalischen Grenze.

• Temperatur & Kühlung:

  • TDP (Thermal Design Power, Watt): Gibt an, wie viel Wärme abgeführt werden muss.

  • Tjunction: Maximale Temperatur, die eine CPU aushält.

  • Schutzmechanismen:

    • Throttling: Senkt Taktfrequenz, um Überhitzung zu verhindern.

    • Notabschaltung: Falls Throttling nicht ausreicht, schaltet sich die CPU ab.

      
      

Grafikkarte (GPU – Graphics Processing Unit)

• Notwendig, wenn keine Onboard-Grafik vorhanden oder leistungsstarke GPU für Gaming/Rendering benötigt wird.

• Wichtige Hersteller: NVIDIA, AMD, INTEL.

• Oft teuerste Komponente des PCs.

Leistungskennzahlen:

• Shader-Einheiten:

  • NVIDIA: 4864 CUDA-Kerne.

  • AMD: 2048 Stream-Prozessoren.

• Speicher:

  • VRAM-Größe: Bis zu 24GB GDDR6/GDDR6X (Mittelklasse ~12GB).

  • Speicheranbindung: 128bit – 384bit.

  • Speichertaktfrequenz: ~2GHz.

• Rechenleistung:

  • TFLOPS gibt die Rechenleistung an.

  • Bis zu 80 Milliarden Transistoren.

• Unterschied GB vs. GiB:

  • GB: 1.000.000.000 Byte.

  • GiB: 1.073.741.824 Byte (technische Größe).

Besondere Vorteile von NVIDIA:

• CUDA & Tensor Cores → Ermöglichen KI, Deep Learning, wissenschaftliche Berechnungen (z. B. Wettervorhersage).

Stromverbrauch & Anschlüsse:

• Mittelklasse: Bis zu 250W.

• High-End: Bis zu 600W.

• Benötigt oft extra Stromanschlüsse: 6-Pin / 8-Pin oder neuer 12VHPWR (ATX 3.0).

4o

1. Flüchtiger Speicher → Daten gehen beim Herunterfahren verloren (im Gegensatz zu Festplatten, USB-Sticks, DVDs).

2. Größe: 4GB – 32GB pro Modul.

3. Dual-Channel-Modus → Zwei RAM-Module in Slot 1 & 3 oder 2 & 4 für höhere Geschwindigkeit.

4. Typen:

   • SIMM (Single Inline Memory Module) → Speicherchips nur auf einer Seite der Platine, 32-Bit Datenbusbreite.

   • DIMM (Dual Inline Memory Module) → Speicherchips auf beiden Seiten der Platine, 64-Bit Datenbusbreite, höhere Datenübertragung.

   • ECC (Error Correcting Code) → Erkennt & verhindert Speicherfehler, genutzt in Servern & Workstations.

• Speichertakt: Gibt an, mit welcher Frequenz die Speicherchips arbeiten.

• I/O Bus Takt: Externer Takt, verbindet Speicher mit Speichercontroller.

• Datenübertragung bei DDR4:

  • DDR (Double Data Rate) überträgt 2 Daten pro Taktzyklus → 1600 MHz x 2 = 3200 MT/s.

  • Speichertakt ist 4-mal kleiner als Bustakt, daher wird Prefetching genutzt.

  • Prefetching: 8 Speicherzellen werden auf einmal gelesen → 8 × 400 MHz = 3200 MT/s.

• Maximale Datenrate von DDR4:

  • Busbreite: 64 Bit (8 Byte)

  • 3200 MT/s × 8 Byte = 25,6 GB/s

⚡ Prefetching reduziert leere Taktzyklen und verbessert die Speicherperformance erheblich.

• CAS Latency (CL):

  • Verzögerung in Taktzyklen zwischen Leseanforderung und Datenübertragung.

  • Beispielwerte: CL22, CL 22-22-22-52.

  • Je kleiner der CL-Wert, desto schneller die Reaktion des Speichers.

• Weitere Timing-Werte:

  • tRCD (Row to Column Delay) → Zeit zwischen Zeilen- & Spaltenaktivierung.

  • tRP (RAS Precharge) → Verzögerung zwischen Zugriff auf eine Zeile & Wechsel zur nächsten.

  • tRAS (Row Active Time) → Mindestzeit, die eine Zeile aktiv bleiben muss, bevor ein neuer Zugriff erfolgt.

• DDR4 vs. DDR5:

  • DDR5 hat höhere CL-Werte als DDR4, aber kürzere Taktzyklen, daher trotzdem schneller.

  • Bei gleicher Taktfrequenz ist ein niedrigerer CL-Wert besser.

• HDD (Hard Disk Drive):

  • Langsam (bis 160 MB/s), mechanische Bauteile, stoßanfällig.

  • Größere Kapazität (bis 20 TB oder mehr), günstiger pro GB.

  • Mechanische Abnutzung → kürzere Lebensdauer.

  • Lauter & höherer Energieverbrauch.

• SSD (Solid State Drive):

  • Schnell (500 - 7000 MB/s), keine beweglichen Teile, robuster.

  • Begrenzte Schreibzyklen (200+ TBW), Lebensdauer ca. 10 Jahre.

  • Kapazität meist bis 8 TB im Consumer-Bereich, teurer pro GB.

  • Lautlos & niedrigerer Energieverbrauch.

• Externe Festplatten:

  • USB 2.0: 480 MBit/s.

  • USB 3.0 / eSATA: 5 GBit/s.

  • NVMe-SSDs → M.2 Steckkarte oder externe Gehäuse mit SATA oder Thunderbolt.

DVD & Blu-ray:

• DVD: Bis zu 8,5 GB (Dual-Layer).

• Blu-ray: Bis zu 128 GB (BDXL).

• Sehr langsam im Vergleich zu externen SSDs.

• Empfindlich gegenüber Kratzern & Licht.

• Technologie ist rückläufig, wird kaum noch genutzt.Festplatten (HDD vs. SSD)

• Definition:

  • Ein Dienstprogramm, das Netzwerkdienste bereitstellt.

  • Ein physischer Computer, auf dem diese Programme laufen.

Serverschränke (Rackmount-Server)

• Höhe: Bis zu 2m hoch.

• Höheneinheit (HE): 44,45 mm pro Einheit.

• Breite: Standardmäßig 19 Zoll (48,26 cm).

• Komponenten:

  • Patchpanels & Switches: Meist 1 HE hoch.

  • Server: Häufig bis zu 4 HE hoch.

• Montage: Stecklöcherreihen an allen 4 Ecken für flexible Befestigung.

Hardware-Anforderungen je nach Server-Typ:

• File-Server:

  • Keine extrem starke CPU erforderlich.

  • Gute Netzwerkanbindung & schneller Speicher sind wichtiger.

  • Typisch: 8 - 12 CPU-Kerne.

• Web- & Mail-Server:

  • Viele kleine Transaktionen, daher bessere CPU erforderlich.

  • Optimiert für schnelle I/O-Operationen.

• Datenbank-Server:

  • Sehr starke CPU nötig für komplexe Datenbankabfragen.

  • Intel: 28 Kerne, AMD: 24 Kerne.

• Streaming-Server:

  • Hohe Rechenleistung für Kodierung erforderlich.

  • Grafikkarten können unterstützen.

  • AMD: 64 Kerne, Intel: 28 Kerne.

• Virtualisierungs-Server:

  • Simuliert viele virtuelle Maschinen (VMs).

  • Sehr viele Kerne & viel RAM notwendig.

  • AMD: 92 Kerne, Intel: 60 Kerne.