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IT-systeme (Subject) / 3) Hardware: Strukturen, Klassen, Architektur, Peripherie (Lesson)

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• Rechner-Strukturen Verbund von IT-Systemen erfordert Verbund von Hardware-Komponenten:- von verschiedenen Orten aus muss auf Daten und Programme zugegriffen werden können- Anwendungen müssen miteinander kommunizieren können- gleichzeitige und arbeitsteilige Bearbeitung von Vorgängen- Ausfälle von Komponenten müssen kompensiert werden können Hardware-Infrastruktur:- lokale und zentrale Rechner müssen miteinander verbunden werden- schneller Datenaustausch zwischen allen Komponenten nötig- gemeinsame Nutzung zentraler Komponenten - Zentralrechner-Konzept- Ebenen-Konzept- Client-/Serverkonzept 56
• Zentralrechner-Konzept siehe Folie 57 - alle Abteilungen sind mit dem Mainframe und über den Mainframe miteinander verbunden Organisation:- traditionell- zentral- hierarchisch- starr Mainframe:- zentral- Stern- Terminals- Appendix der Organisation 57 57
• Ebenen-Konzept siehe Folie 58 - Mainframe (Zentral-Ebene) ist mit Rechnern der Abteilungsebene verbunden, die jeweils mit Terminals/PCs der Arbeitsplatz-Ebene verbunden sind Organisation:- dezentral-separiert- hierarchisch IT-Ebenen:- Baum- gerichtet- fest- Arbeitsplätze- "Technology follows Organisation"
• Client-/Server-Konzept siehe Folie 59 - verschiedene Schichten (Präsentationsschicht, Applikationsschicht, Datenschicht); alle Geräte miteinander vernetzt Organisation:- Wertkette- Prozesse- flexibel IT-Netze:- übergreifend- kommunikativ- vermascht- "Technology enables Organisation"
• ! Rechner-Klassifikation ! siehe Folie 61-64 Mikro-Rechner: - wenig Rechnerleistung, niedriger Preis, geringe Komplexität, viele Installationen- zB PC, Notebook, Laptop, Workstation, Handy, Tablet Mini-Rechner: - eher wenig Rechnerleistung, eher niedriger Preis, eher geringe Komplexität, eher viele Installationen- zB Abteilungsrechner Groß-Rechner:- eher hohe Rechnerleistung, eher hoher Preis, eher hohe Komplexität, eher wenige Installationen- zB Mainframes, Terminals Super-Rechner:- hohe Rechnerleistung, hoher Preis, hohe Komplexität, wenige Installationen- extremer Stromverbrauch, extrem teuer, meist individuell gefertigt- zB "Number Cruncher"
• Zusammenfassung Rechner-Strukturen und Rechner-Klassifikation - Schnittstellenintegration erfordert Verbund an Hardwarekomponenten - Früher: Anpassung der IT-Systeme an Organisationsstruktur - Wandel vom Mainframe zum vermaschten IT-Infrastruktur - Fortschreitende Dezentralisierung der IT-Infrastruktur und Datenhaltung - "Technology enables Organisation" - Rechner-Klassifikation: Mikro-, Mini-, Groß-, Super-Rechner- Mikro-Rechner: Einsatz im Privat- und Business-Bereich- Mini-Rechner: Einsatz als Abteilungsrechner - Proportionalität: Preis, Leistung und Komplexität der Rechner - Dezentralisierung steigert Komplexität- Planung und Koordinierung der IT-Ressourcen erforderlich 65
• Rechner-Architektur: Von-Neumann-Architektur siehe Folie 67 - Ein-/Ausgabe: Eingabe-/Ausgabegeräte - Verarbeitung: Zentraleinheit/Rechner (Zentralprozessor/CPU (Steuerwerk, Rechenwerk), Hauptspeicher (RAM/Arbeitsspeicher, ROM/Festwertspeicher)) - Speicherung: externe Speicher - Ein-/Ausgabe und Speicherung sind Teil der Peripherie- Verarbeitung ist die Schnittstelle
• Peripherie-Geräte - Sammelbezeichnung für alle an den Rechner angeschlossenen Eingabe-, Ausgabegeräte und Speichereinheiten - Rechner + Peripherie = Hardware eines elektronischen Datenverarbeitungssystems - Eingabegeräte: Tastatur, Scanner, Mikrophon- Ausgabegeräte: Bildschirm, Drucker, Beamer, Lautsprecher- Speichereinheiten: Diskette, Festplatte, CD-ROM- Schnittstellen (Ports und externe Bussysteme): Anschlüsse für Peripheriegeräte 71
• ! Eingabegeräte ! siehe Folie 72, 73 innovative Eingabegeräte:- Videoeingabe (Kameras; Identifikation, Gesichtserkennung)- Audioeingabe (Mikros; Spracherkennung, Kommunikation)- VR-Brille (gleichzeitig Ausgabegerät; Datagloves) - werden eingeteilt nach Art der Eingabe-Information oder Art der Eingabe-Tätigkeit Einteilung nach Art der Eingabe-Information:- Eingabe von Steuerinformationen: Mäuse, Steuerkugeln, Sensorbildschirme, Spielsteuerungen- Eingabe von Textinformationen: Tastaturen, virtuelle Tastaturen, Handschrifteingabe am Bildschirm, Spracheingabe- Eingabe von Bildinformationen: Grafiktabletts, Scanner, digitale Foto-/Videokameras Einteilung nach Art der Eingabe-Tätigkeit:- indirekte Eingabe- halbdirekte Eingabe: Urbelege (Barcodeleser, Scanner), Karten (Magnet, Speicher, Chip)- direkte Eingabe: manuell (Tastatur, Maus, Touchpad, Touchscreen, Tablett), Audio (Mikrophon, Headset, Telefon), Video (Digicam, digitale Photographie)
• Eingabegeräte Beispiele Touchscreen:- direkt, manuell Optische Lesegeräte:- halbdirekt, Urbelege- zB Barcodeleser- Vorlage wird gescannt, gespeichertes Bildmuster wird in Maschinencode umgesetzt Strichcodes (Barcodes):- auf Waren vorgedruckt- weltweit verwendet QR-Code (Quick Response Code):- wird gescannt- fehlertolerant bei bis zu 30% Code Verlust Funk-Lesegerät:- gleichzeitig auch Ausgabegerät Chipkarten:- hat Prozessor, speichert benutzerspezifische Daten- Stromzufuhr durch Kontakt mit dem Lesegerät- höhere Fälschungssicherheit- Smartcard: = Prozessorkarte; hat Chip und einen Magnetstreifen auf der Karte; hat Zentral-Prozessor, manchmal Co-Prozessor, ROM und RAM (vollständiger Mikro-Rechner auf einem Chip); gibt Datenübertragung mit oder ohne Kontakt (einmal mit Antenne) 74-85
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• externe Speicher siehe Folie 87 - unterteilt in sequentielle Speicher und Direktzugriffsspeicher- sequentielle Speicher: Magnetbandspulen und Magnetbandkassetten- Direktzugriffsspeicher: magnetisch (Magnetplatten und Magnetdisketten), optisch, Halbleiter
• sequentieller Speicher - sequentieller Zugriff auf Daten, Daten können nur in der gespeicherten Reihenfolge gelesen und verarbeitet werden - Direktzugriff auf Daten ist nicht möglich; Datenzugriff nur über physische Nachbarschaft von Daten möglich - Daten werden nacheinander auf einem Band abgespeichert; bei Suche nach bestimmter Information muss Band von Beginn an bis zur gesuchten Stelle gelesen werden - klassisches Speichermedium: Magnetband 88, 89
• Direktzugriff (Random Access) - Daten in adressierbaren Bereiche (Spuren, Sektoren) gespeichert - beliebiger Zugriff auf Daten möglich; Schreib-/Lesekopf fährt direkt zu gesuchtem Sektor und gesuchter Spur - Speichermedien: Magnet- und optische Platten, (Festplatten), Halbleiter 88, 90-92
• ! Ausgabegeräte ! siehe Folie 95 innovative Ausgabegeräte:- VR-Brille (gleichzeitig Eingabegerät; Datagloves)- 3D-Drucker (Medizin: passgenaue Konchenteile/Ersatzteile für Maschinen)- Hologramme/Laserprojektion- VR (komplett simulierte Realität)- AR (veränderte Realität, virtuelle Objekte in Realität, Pokemon Go)- mixed reality- Google Glass (betriebliche Nutzung möglich) - unterteilt in direkte und indirekte Ausgabe- direkte: visuell (Bildschirm, Ausdruck, Projektion), akustisch (Sprachwiedergabe, Sprachsynthese)- indirekte
• Ausgabe Beispiel Sprache:- direkt, akustisch- Sprachsynthese oder Sprachausgabe- Sprachsynthese: geschriebener Text wird anhand von Schwingungssignalen, die für einzelne Silben und Laute digital codiert sind, in gesprochenen Text umgewandelt; Intonation/Betonung fehlt; als Unterstützung von Sehbehinderten, Bedienungshilfen, Auskunftssysteme 96
• Schnittstellen siehe Folie 99 - externe und interne Schnittstellen- extern: verbindet Rechner und Peripherie; über USB, Bluetooth, Netzwerk, Audio In/Out, Video In/Out, HDMI- intern: verbindet Elemente des Rechners (Anschlüsse auf dem Mainboard innerhalb des Rechners) 99, 100

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