„IT Basics – Hardware“

Server und Superrechner

Die leistungsstärksten Computer der Welt sind Server. Ihre Aufgabe besteht meist darin, von vielen Benutzern verwendete Dienste wie Datenbankverwaltung, Drucken, E-Mail, Webservices oder Buchhaltung bereitzustellen oder als Superrechner für Industrie und Forschung Anwendungen mit extrem hohem Rechenbedarf zu ermöglichen. Server gibt es in unterschiedlichen Klassen:

Die kleinsten und billigsten Server sind Arbeitsgruppenserver. Sie dienen als Druck-, Datei-, Web- und Anwendungsserver für Teams und Kleinbetriebe. Sie unterstützen meist nicht mehr als zehn Arbeitsplätze, bei einfacheren Diensten kann die Benutzeranzahl aber um einiges höher sein. Die Anschaffungskosten bewegen sich zwischen 1.000 und 10.000 Euro, wobei sich ein Server im unteren Preissegment von einem Desktop-PC hardwaremäßig kaum unterscheidet. Auch einfache Webserverrechner können dieser Klasse zugeordnet werden.

Leistungsstärker und teurer sind Abteilungsserver. Sie werden meist für komplexere, geschäftskritische Datenbank- und Anwendungsysteme eingesetzt und unterstützen dabei zwischen zehn und 100 Arbeitsplätze, wobei auch hier, je nach Dienst, die Benutzeranzahl um einiges höher sein kann. Abteilungsserver werden für ein breites Spektrum von Anwendungen eingesetzt. Dementsprechend unterschiedlich ist auch ihre Konfiguration und somit auch ihr Preis, der von 10.000 bis zu einer halben Million Euro betragen kann.

An diesen Bereich schließen sich in einem fließenden Übergang die Unternehmensserver an. Sie fungieren in den Rechenzentren großer Organisationen wie Banken oder Versicherungen als leistungsstarke Datenbank- und Anwendungsserver und dienen dabei weit als mehr als 100, oft auch mehr als 1000 Arbeitsplätzen. Sie sind auf besonders hohe Leistung und möglichst große Ausfallsicherheit ausgelegt und dafür mit modernster und hochwertigster Hardware ausgerüstet. Dementsprechend liegt ihr Preis meist über einer halben Million Euro.

Darüber hinaus gibt es noch Superrechner, die für die leistungsintensivsten Anwendungen der Welt benötigt und beispielsweise in Luftfahrttechnik, Automobilbau oder Athmosphärenforschung eingesetzt werden. Diese Hochleistungsserver sind im Vergleich zu obigen Serverkategorien wesentlich seltener und verfügen über eine an ihre Anforderungen besonders angepasste individuelle Hardwarekonfiguration.

Größere Serverrechner sind üblicherweise in eigenen Räumlichkeiten untergebracht, oft auch in einem Rechenzentrum, wo besondere klimatische Bedingungen wie konstante Temperatur und Luftfeuchtigkeit herrschen und hohe Sicherheitsvorkehrungen vor unbefugtem Zutritt oder Elementarereignissen schützen. Server in dieser Größenordnung sind auch überaus wartungsintensiv, sodass für ihren regulären Betrieb entsprechendes Personal wie Serveradministratoren oder Wartungstechniker bereitgestellt werden muss.

Personal Computer

Für die Verwendung an einem einzelnen Arbeitsplatz werden Computer mit geringerem Leistungsvermögen und niedrigerem Preis eingesetzt. Sie werden als Personal Computer oder Arbeitsplatzrechner bezeichnet und unterteilen sich in Desktop-PCs und Laptop-PCs. Desktop-PCs sind den meisten Konsumenten wohlbekannt und können in jedem Elektronikfachgeschäft erworben werden. Das Gehäuse ist in der Regel ein sogenannter Tower. Desktop-PCs können können sehr unterschiedlich konfiguriert sein, je nach den eingebauten Komponenten, wie zum Beispiel Mainboard, CPU, Arbeitsspeicher oder Grafikkarte. Dementsprechend unterschiedlich kann auch ihr Preis sein – von wenigen hundert bis zu mehreren Tausend Euro.

Die tragbare Alternative zu Desktop-PCs sind Laptop-PCs, auch Notebook-PCs genannt. Sie unterscheiden sich in Größe und Preis der Komponenten. Laptops der Oberklasse sind schwere, große Hochleistungsgeräte mit einer Stellfläche von ungefähr A3 und einem Preis von 1.500 bis 2.500 Euro. Laptops der Mittelklasse sind etwas kleiner und leichter, dienen als „Allrounder“ und sind bereits ab 400 Euro erhältlich. Laptops der Unterklasse sind mit Preisen von unter 400 Euro besonders kostengünstig und kompakt, dafür aber weniger leistungsfähig.

Smartphones und Tablet-PCs

Eine immer dominantere Stellung unter den mobilen Rechnern kommt Smartphones und Tablet-PCs zu. Seit der äußerst erfolgreichen Einführung des iPhone von Apple haben Smartphones breite Käuferschichten erreicht und sind zum Standard bei den Mobiltelefonen geworden. Smartphones vereinigen die Funktionen eines Telefons mit denen eines internetfähigen Computers und ermöglichen mit einer Vielzahl von installierbaren Programmen, meist als „Apps“ bezeichnet, sowie eingebauten Sensoren alle möglichen Anwendungen, von der Satellitennavigation bis zur Warenlogistik.

Mit dem Tablet-PC ist es der Firma Apple durch geschickte Marketingstrategien ähnlich wie beim iPhone gelungen, ein bereits bestehendes Produkt in den Augen der Konsumenten neu zu erfinden. Unter einem Tablet-PC versteht man einen tragbaren, sehr flachen Computer, der über einen Touchscreen bedient wird und meist über keine reale Tastatur verfügt. Tablet-PCs schließen die Kluft zwischen Smartphones und Laptops, indem sie leistungsfähiger als erstere und kompakter als letztere sind.

Rechnerkomponenten

Alle oben beschriebenen Computer verwenden funktionell ähnliche Komponenten: Jeder Rechner verfügt über einen Hauptprozessor, auch CPU (Central Processing Unit) genannt. Dieser Chip ist das Hauptrechenwerk und somit das „Herz“ eines jeden Computers. Die CPU verarbeitet alle Eingaben mittels der jeweiligen Programme und erwirkt die gewünschten Ausgaben.

Damit die CPU überhaupt Daten verarbeiten kann, gibt es den Hauptspeicher, auch Arbeitsspeicher genannt. Aus ihm holt sich der Hauptprozessor die zu verarbeitenden Daten, bearbeitet sie und gibt sie danach wieder an ihn aus. Der Zugriff auf den Arbeitsspeicher muss dabei besonders schnell erfolgen und die verwendeten Chips müssen entsprechend leistungsstark sein. Dies macht Arbeitsspeicher auch um ein Vielfaches teurer als Festplattenspeicher.

Eine Festplatte ist ein Speichermedium, das, im Gegensatz zum Arbeitsspeicher, ein dauerhaftes Abspeichern von Daten ermöglicht und einer größeren Menge von Daten Platz bietet. Festplatten bestehen aus rotierenden Magnetscheiben, die durch einen beweglichen Lese- und Schreibkopf bespielt werden. Wird ein Programm gestartet, wird es zuallererst von der Festplatte in den Arbeitsspeicher übertragen, von wo dann die weitere Verarbeitung durch die CPU erfolgt.

Die soeben beschriebenen Komponenten sowie eine große Anzahl weiterer werden auf der Hauptplatine, dem Mainboard, befestigt. Das Mainboard ist damit sozusagen die Plattform, die die Einzelkomponenten durch Leitungssysteme verbindet. Auf das Mainboard werden auch weitere Bauteile aufgesteckt, wie die Grafikkarte, die die Bildschirmausgabe ermöglicht und grafische Berechnungen durchführt, die Soundkarte, die Tonausgabe erlaubt oder sonstige Einsteckkarten zur Erweiterung der bestehenden Funktionen des Computers.

Um die Funktionen der wichtigen Komponenten Hauptprozessor, Arbeitsspeicher und Festplatte besser zu verstehen, hilft ein Vergleich aus der nichttechnischen Welt. Stellt man sich den Hauptprozessor als einen Person in einem Büro vor, die Akten bearbeitet, kann man sich den Arbeitsspeicher wie ihren Schreibtisch und die Festplatte wie den Aktenschrank am andern Ende des Raumes vorstellen. Akten müssen am Beginn des Arbeitstages (Starten des Computers) vom Aktenschrank (Festplatte) geholt werden, damit sie am Schreibtisch (Arbeitsspeicher) von der Person (Hauptprozessor) bearbeitet werden können. Der Schreibtisch hat weniger Platz, ermöglicht aber einen schnellen Zugriff. Am Ende des Arbeitstages (Herunterfahren des Computers) wird der Schreibtisch (Arbeitsspeicher) wieder geleert und alle bearbeiteten Akten werden im Aktenschrank (Festplatte) abgelegt.

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