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Technische Kaufleute – Teil B Hardware - Computer
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Computer und Computernetze
Das EVA Prinzip & Von-Neumann-Architektur
Hardwaresystem (Computer)
Eingabegeräte Ausgabegräte
Prozessor
(CPU)Rechenwerk
(ALU)
Steuerwerk
(Control Unit)
Bussystem
Arbeitsspeicher Sekundärspeicher
Eingabe Verarbeitung Ausgabe
Hardware
Die physischen Teile («Festkörper») eines Computers werden auch Hardware genannt. Dazu gehören von aussen sichtbaren
und fassbaren Teilen wie z. B. das Gehäuse und der Bildschirm, alle darin enthaltenen physischen Komponenten wie z. B.
Festplatten oder Prozessoren sowie daran angeschlossene Geräte wie z. B. Drucker.
Arbeitsprinzip eines Computers Computer arbeiten nach dem EVA-Prinzip, wobei E für Eingabe, V für Verarbeitung und A für Ausgabe von Daten bzw.
Informationen steht. Die manuelle Eingabe der Daten erfolgt über Eingabegeräte wie Tastatur, Maus, Touchpad oder
Touchscreen. Die Verarbeitung der Daten erfolgt mithilfe von Prozessoren und Speicher. Die Ausgabe der Daten erfolgt via
Monitor bzw. Screen oder Drucker.
Entsprechend diesem Arbeitsprinzip hat sich der grundsätzliche Aufbau eines Computers in den letzten Jahrzehnten kaum
verändert. Auch wenn Desktop-PCs, Server, Notebooks oder Laptops, Tablet-PCs und Smartphones verschieden aussehen,
basieren alle diese Computer auf der Von-Neumann-Architektur mit folgenden Hauptkomponenten:
Rechenwerk (Arithmetic Logic Unit, Zentraleinheit, Prozessor): Führt Rechenoperationen und logische
Verknüpfungen durch.
Steuerwerk (Control Unit, Leitwerk): Interpretiert die Anweisungen eines Programms, regelt die Befehlsabfolge
und steuert die Befehlsverarbeitung durch das Rechenwerk. Die Aktivitäten eines Steuerwerks sind vom CPU-
Zyklus abhängig.
Bus: Kommunikationssystem zwischen mehreren Kommunikationsteilnehmern, die über einen gemeinsamen
Obertragungsweg miteinander verbunden sind. Der Datenbus überträgt Daten zwischen Komponenten
innerhalb eines Computers oder zwischen verschiedenen Computern. Der Adressbus überträgt die
Speicheradressen und der Steuerbus steuert die Richtung des Datenverkehrs auf dem Datenbus (Lese- und
Schreibvorgänge), die Interrupts, die Zugriffe, die Taktung (falls nötig) sowie die Reset- und Statusleitungen.
Speicherwerk (Memory): Speichert die Programme und Daten, die für das Rechenwerk zugänglich sind.
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Ein- Ausgabewerk (I/O Unit): Steuert die Eingabe und Ausgabe von Daten von / zu Anwendern über Tastatur
bzw. Bildschirm oder von / zu anderen Systemen über Schnittstellen.
Der Prozessor
− Der Prozessor wird auch als CPU (Central Processing Unit)
bezeichnet.
− Der Prozessor ist das «Gehirn» des Computers. Er steuert das gesamte System, übernimmt die eingegebenen Daten, verarbeitet und koordiniert sie.
− Programme erteilen dem Prozessor Anweisungen (Befehle), was mit den Daten geschehen soll.
− Prozessoren sind ein wichtiges Kriterium für die Leistungsfähigkeit eines PCs.
− Die Taktfrequenz bezeichnet die Geschwindigkeit, wie viele Operationen pro Sekunde ausgeführt werden können. Eine Operation ist z.B. zwei Zahlen zu addieren.
− Die Taktfrequenz wird in Herz (Hz) angegeben. Heutige Prozessoren arbeiten mit 3,6 GHz. Das entspricht 3’600 Millionen oder 3,6 Milliarden Operationen in der Sekunde.
RAM (Arbeitsspeicher)
− RAM ist die Abkürzung für «Random Access
Memory» - Speicher mit wahlfreiem Zugriff.
− Synonyme: Hauptspeicher, Primärspeicher
− Arbeitsspeicher haben eine extrem hohe
Verarbeitungsgeschwindigkeit.
− Im RAM werden alle Informationen
gespeichert, die vom System im Moment
benötigt werden. Das heisst alle Programme
(auch das Betriebssystem) werden beim
Starten in den Arbeitsspeicher geladen.
− Je mehr RAM, desto höher die Verarbei-
tungsgeschwindigkeit, da mehr
Informationen im RAM verarbeitet werden
können.
− Der Arbeitsspeicher ist flüchtig, das heisst,
nach dem Ausschalten des Computers, sind
alle Informationen im Arbeitsspeicher
gelöscht.
− Ein Office-PC sollte mit mindestens 8 GByte
Arbeitsspeicher ausgerüstet sein.
− Das Betriebssystem kann bei zu wenig RAM,
momentan nicht benötigte Daten auf die
Festplatte auslagern
− Die Auslagerung wird als Virtueller
Arbeitsspeicher bezeichnet
− Verlangsamt das System
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Speicherbausteine
Speichertechnologie
− SDRAM - Synchronous DRAM, arbeitet im
Systemtakt
Standard heute
− DDR3- & DDR4-SDRAM
− Double Data Rate Synchronous Dynamic Random
Access Memory
Bauform
− DIMM (Dual Inline Memory Module)
− SO-DIMM (Small Outline DIMM) für Notebooks
Übliche Grössen sind:
− 4 Gbyte (4096 Mbyte)
− 8 Gbyte (8192 Mbyte)
SO-DIMM DDR3Notebooks
DIMM DDR3 Desktops
DIMM DDR4 Desktops
Speichermodule: DDR3, DDR4
Festplatte, Harddisk, HD
− Die Festplatte ist der wichtigste externe
Datenspeicher und in fast allen Computern
enthalten. Auch wenn sie intern im Computer
verbaut ist, wird sie als externer Datenträger
bezeichnet.
− Sie ermöglicht eine grosse Datenmenge zu
speichern. Festplatten drehen sich ständig und
erreichen ca. 5’000 bis 12’000 Umdrehungen pro
Minute. Je höher die Umdrehungszahl, desto besser.
− Auf jeder Plattenseite hat es einen Schreib- /
Lesekopf, der die Platte jedoch nicht berührt. Bei
Erschütterungen kann dieser die Platte berühren.
Dies beschädigt den Daten-träger unreparierbar.
− Heutige Festplatten haben ein Volumen von bis zu
12 Terabytes und sind mit Helium gefüllt.
− «Richtige» externe Festplatten werden heute meist
über die USB-Schnittstelle verbunden
Schreib- / Lesekopf
DrehenderPlattenstapel
Festplattegeschlossen
Festplatte geöffnet
Externe Festplatte
USB-Anschluss
Dünner als Luft
Das Edelgas Helium hat eine deutlich geringere Dichte als Luft; dadurch verringern sich unerwünschte Strömungseffekte im
Gehäuse. Weil dadurch wiederum die auf die Scheiben wirkenden Kräfte geringer werden, können diese dünner ausfallen –
so passen statt sechs nun sieben. Scheiben ins Gehäuse; die Kapazität erhöht sich dadurch um rund 17 Prozent. Da auch die
auf den Motor wirkenden Kräfte durch das Helium geringer sind, sinkt die Leistungsaufnahme. Zudem leitet Helium die
Wärme besser ab als Luft, Helium Platten sind im Betrieb ein paar Grad kühler als konventionelle.
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Offene SSD
SSD (Solid State Drive)
Solid State Drives (SSD)
− Lösen in Zukunft die magnetischen
Festplatten ab.
− Sind extrem schnell aber momentan
noch sehr teuer
− Energieeffizient
− Robust gegen physische Beschädigungen
da keine beweglichen Teile
SSHD
− Ein Mix aus SSD und HD (magnetsicher
Festplatte)
Motherboard, Mainboard, Hauptplatine
Prozessor
Chipset
RAM
BIOS
Sound
PCI Express
Externe
Anschlüsse
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Externe Anschlüsse Motherboard
Als Schnittstellen (Interfaces) be-
zeichnet man Steckverbindungen an
der Rückseite des Gehäuses und auf
dem Motherboard.
An diese Verbindungen können ver-
schiedene Geräte angeschlossen
werden.
Die Schnittstellen sind mit unter-
schiedlichen Buchsen ausgestattet,
sodass Verwechslungen weitgehend
ausgeschlossen werden können.
Schnittstellen werden für das
Erweitern eines Computersystems
benötigt.
Über Sie erflogt der Datenverkehr vom
Computer zu den Peripheriegeräten.
USB3 2×
FireWire
IEEE 1394
Digital Optisch
S/PDIF Out(elek. oder optische
Stereosignale)
PS/2 TastaturUSB2 2×
eSATA
external Serial
Advanced
Technology
Attachment
DVI
Digital Visual
Interface
HDMI
High Definition
Multimedia
Interface
USB2 2×
Universal Serial
Bus
VGA
Video Graphics
Array
RJ45
Registered Jack
Schnittstellen
Erweiterungskarten
Steckplätze
Eine Stärke von PCs ist, ihre Erweiterbarkeit.
Auf dem Motherboard sind mehrere
Erweiterungssteckplätze (auch Sockel, Slots)
untergebracht, welche das Einstecken von
Erweiterungskarten ermöglichen.
Die wichtigsten Erweiterungskarten sind:
− Grafikkarten
− Controller für RAID-Systeme
− Schnittstellenkarten
− Netzwerkkarten
− Soundkarten
Erweiterungskarte
Schnittstellen
Steckverbindungzum Motherboard (PCIe)
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USB (Universal Serial Bus)
Serieller Bus für Peripheriegeräte
− Version USB 3.0
− Stecker nur zum Teil kompatibel zu
USB 2
− Übertragungsrate bis zu 5 Gbit/s
− Stromversorgung wird im Kabel
mitgeführt
USB C (3.1) 2. Generation
− Geschwindigkeit bis 10 Gbit/s
− Power Delivery, eine Funktion zum Laden
von Geräten mit bis zu 100 Watt
− passive Kabel ohne integrierte Elektronik
− beidseitig steckbar
Thunderbolt Version 1 & 2
− Thunderbolt (engl. für «Donnerkeil»)
− Für Computer, Monitore,
Peripheriegeräte und Festplatten
− Bidirektionale Kanäle mit je 10 GBit/s in
der Version 2 20 Gbit/s
− Rückwärtskompatibel mit Display-Port
− Daisy-Chain
Thunderbolt ist eine vielseitige Kabelverbindung mit Datenübertragungsraten bis 40 Gbit/s. Sie eignet sich, um
Bild-, Ton-, Energie- und Datenübertragungskanäle in einer Schnittstelle zu bündeln. Thunderbolt kann mit
USB, eSATA und anderen Schnittstellen verbunden werden und ermöglicht dadurch hohe Flexibilität mit
grossen Reichweiten. Für schnelle Verbindungen können auch Lichtleiter verwendet werden.
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Daisy Chain (In Reihe geschaltet)
Als Daisy Chain (englisch, wörtlich „Gänseblümchenkette“)
bezeichnet man eine Anzahl von Hardwarekomponenten, die in Serie miteinander verbunden sind
Monitorschnittstellen
VGA (Video Graphics Array)
− Analoge Schnittstelle
− Computergrafik-Standard, der bestimmte Kombinationen
von Bildauflösung und Farbanzahl (Farb-Bit-Tiefe) sowie
Wiederholfrequenz definiert
DVI (Digital Visual Interface)
− Digitale Schnittstelle
HDMI (High Definition Multimedia Interface)
− Digitale Schnittstelle für die Übertragung von Multimedia
Inhalten (Audio, Video) und Steuersignale in der
U-Elektronik
− Bietet ausserdem auch ein zusammenhängendes
Kopierschutz-Konzept (DRM, Digital Right Management)
Display Port
− Digitale Schnittstelle
− Vergleichbare Funktionen wie bei HDMI
DP
Aktuelle Schnittstellen
HDMI und Display Port ermöglichen Videoübertragungen mit hoher Bild- und Tonqualität.
HDMI-Version 2.0 unterstützt Bildformate bis 4K und erlaubt Übertragungen mit 1 920 x 1 080 Bildpunkten (Full HD) und
Dolby.
DisplayPort-Version 1.4 unterstützt Bildformate bis 8 K und erlaubt Übertragungen mit 7 680 x 4 320 Bildpunkten (UHD).
Die Verbindungen sind einheitlich aufgebaut, bei den technischen Daten und Kabeltypen gibt es aber Unterschiede.
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Drahtlose Schnittstellen
WLAN (Wireless Area Network)
WLAN ist eine drahtlose Netzwerkschnittstelle.
Mobile Geräte sind in der Regel drahtlos mit dem
Netzwerk verbunden. Im Vergleich zu kabel-
gebundenen Netzwerken lassen sich drahtlos
deutlich geringere Datenübertragungsraten zu.
Bluetooth
Mobile Kleingeräte lassen sich mit Bluetooth
drahtlos über kurze Distanzen bis 100 m direkt
miteinander verbinden. Übliche Anwendungen
sind Verbindungen zwischen Smartphone und
Notebook, Smartphone und Lautsprechern oder
Headset. Diese Kurzdistanzvernetzung wird auch
als PAN (Personal Area Network) bezeichnet.
Netzwerkkarte / RJ45 Schnittstelle
− Bereitet die Daten für die Übertragung
auf und sendet die Daten an andere
Computer
− Jede Netzwerkkarte besitzt eine weltweit
eindeutige Adresse
(MAC-Adresse, Media Access Control)
− Jedes netzwerkfähige Gerät hat eine
Netzwerkschnittstelle
− Drucker, PC, Switch, Hub, Router usw.
− Standard → RJ45 (Registered Jack,
genormte Buchse, auch Ethernet-
Anschluss)
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Peripheriegeräte
Ausgabegeräte: Drucker
Laserdrucker
− Arbeiten ähnlich wie Fotokopierer. Es wird immer
eine ganze Seite in einem Arbeits-gang gedruckt.
Dafür benötigen Sie relativ viel Arbeitsspeicher.
− Sie drucken auch auf Normalpapier in einer hohen
Qualität, was sie für die Korrespondenz
auszeichnet.
Tintenstrahldrucker
− Drucken Daten punktweise, wodurch sie einen
geringeren Arbeitsspeicher brauchen.
− Sie spritzen die Farbe direkt auf das Papier.
− Die Farben werden aus Cyan, Magenta und Yellow
und Schwarz gemischt, wodurch Millionen
verschiedener Farb-nuancen möglich sind.
− Für eine hohe Qualität des Ausdrucks, wird spezielles,
teureres Papier benötigt.
− Für Fotodrucke, sind sie anderen Druckern
vorzuziehen.
Voraussetzung für die korrekte Steuerung eines Druckers ist die Installation des richtigen Geräte- oder Druckertreibers.
Von einem Computer kann nicht erwartet werden, dass er alle Peripheriegeräte beherrscht und z. B. alle bestehenden oder
künftigen Druckermodelle aller Hersteller richtig anspricht. Um dieses Problem zu lösen, gibt das Betriebssystem vor, wie
eine Klasse von Geräten angesprochen werden soll. Die Gerätetreiber kümmern sich dann um die Übersetzung dieser
Funktionsaufrufe in gerätespezifische Steuersignale.
Sobald ein Computer einen Druckauftrag erteilt, wird das entsprechende Dokument in eine Seitenbeschreibungssprache
(PDL) übersetzt und an den Drucker weitergeleitet. Häufig eingesetzte PDL sind PostScript von Adobe Systems, PDF^3' von
Adobe Systems und PCL von HP Inc.
Der eigentliche Druckvorgang hängt von der jeweiligen Technologie ab:
Beim Tintenstrahldrucker werden winzige Tintentröpfchen auf das Papier geschossen, um ein Druckbild zu erzeugen. Die
Auflösung des Tintenstrahls in winzige Tröpfchen geschieht durch einen piezoelektrischen Wandler. Dabei werden die
Tröpfchen elektrisch aufgeladen und zur richtigen Stelle gelenkt.
Beim Laserdrucker wird eine statisch geladene, rotierende Bildtrommel mit Toner versorgt und über einen Drehspiegel von
einem Laserstrahl belichtet. Dort, wo der Laserstrahl auf die Bildtrommel trifft, verliert diese ihre Ladung und den darauf
haftenden Toner (helle Stellen). Durch Drehung der Bildtrommel und Endladung gelangt der Toner auf das Papier.
Je nach Aufgabe und Situation können Drucker auf verschiedene Weise in Geschäftsprozesse eingebunden werden.
Prinzipiell lassen sich folgende Betriebsarten unterscheiden:
Einzelbetrieb: Der Drucker wird direkt an eine bestimmte Arbeitsstation angeschlossen und kann ausschliesslich von
diesem genutzt werden.
LAN-Betrieb: Der Drucker wird an einen Server angeschlossen und kann über diesen Printserver von mehreren
Netzwerkteilnehmern genutzt werden.
WLAN-Betrieb: Der Drucker wird mithilfe von IT-Services wie Apple AirPrint, HP ePrint oder iPrint von mobilen Geräten via
WLAN genutzt. Voraussetzung dafür ist eine WLAN-Funktion im Drucker oder ein Access Point im Unternehmen. Dazu muss
das App des Druckerherstellers installiert werden.
Internetzugriff: Der Drucker kann ggf. auch aus der Ferne über das Internet angesteuert und genutzt werden,
beispielsweise mittels Google Cloud Print (Achtung, Sicherheit!).
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Ausgabegeräte: Drucker
Plotter
Für die Ausgabe von Zeichnungen bei CAD
(Computer Aided Design). Werden in der
Maschinenindustrie oder von Architekten
eingesetzt.
Eine andere Art der Plotter funktionieren wie
Tintenstrahldrucker und werden im Poster- und
Plakatdruck eingesetzt.
3-D-Drucker
Drucken dreidimensionale Werkstücke. Der Aufbau
erfolgt computergesteuert aus einem oder mehreren
flüssigen oder festen Werkstoffen. Beim Aufbau
finden physikalische oder chemische Härtungs- oder
Schmelzprozesse statt. Typische Werkstoffe sind
Kunstharz, Keramiken und Metalle.
Ausgabegeräte: Drucker
Farbmodell
Drucker mischen alle Farben aus
Cyan, Magenta und Yellow.
Dazu kommt noch die Farbe
Schwarz, die auch als Key-Farbe
bezeichnet wird.
Werden alle Farben zu gleichen
Anteilen übereinander gedruckt,
ergibt sich daraus die Farbe
Schwarz.
Auflösung
Die Anzahl Punkte die auf dieser
Fläche untergebracht werden
kann, nennt man Auflösung.
Gängige Auflösungen sind 300 dpi,
600 dpi, 1440 dpi oder mehr.
«dpi» steht für Dots per Inch.
Ein Inch = 2,54 cm.
Treiber
Ein Druckauftrag wird von einer Anwendung
an das Betriebssystem weitergegeben.
Damit das Betriebssystem weiss, welche
Drucker angeschlossen sind, muss eine
Software installiert werden.
Diese Software ermöglicht es, dass das
Betriebs-system mit dem Drucker
kommunizieren kann. Diese Software wird
als Treiber bezeichnet.
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Anforderungen an einen Drucker
− Kosten pro Ausdruck A4
− Anzahl der Ausdrucke bis zum
Wechsel der Patronen oder der
Tonerkassette
− Zu bewältigendes Druckvolumen im
Monat (höhere Qualität der Mechanik)
− Druckgeschwindigkeit (Seiten pro
Minute – PPM, Page per Minute)
− Dauer bis zum Wechsel der
Bildtrommel (Belichtungseinheit)
− Serviceintervalle und –kosten
− Benötigte Papierqualität – je höher
desto teurer
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Die Anforderungen an einen Drucker richten sich primär danach, ob ein Arbeitsplatzdrucker oder ein
Netzwerkdrucker benötigt wird und welches Volumen der Drucker bewältigen muss. Weiter ist die
erforderliche Druckqualität zu berücksichtigen. Neben der Möglichkeit, schwarzweiss oder farbig
auszudrucken, erfüllen Drucker unterschiedliche Anforderungen an Geschwindigkeit, beidseitigen Druck, Art,
Stärke und Format des Papiers, Anzahl und Grösse der Papiermagazine etc. Auch Kosten-Nutzen-Überlegungen
spielen eine entscheidende Rolle. Tintenstrahldrucker haben beispielsweise höhere variable Kosten (durch den
Ersatz von Tintenpatronen), erzeugen aber wirklichkeitsnahe Fotoausdrucke. Bei der Druckerauswahl werden
typischerweise folgende Kriterien herangezogen: siehe Folie
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Beamer Anforderungen
Helligkeit der Projektion
Bildauflösung
Geringe Geräuschentwicklung
Grösse der Projektionsfläche im
Verhältnis zur Raumgrösse
− Mögliche Schnittstellen wie
− VGA
− HDMI
− Display Port
− WLAN
− USB
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Mit einem Beamer kann der Inhalt eines Computerbildschirms auf eine helle Wand projiziert werden. Solche
Geräte kommen z. B. für Präsentationen oder für das gemeinsame Betrachten von Bildern und Filmen bzw.
Videos zum Einsatz. Zunehmend werden Beamer auch als TV-Ersatz verwendet. Beamer werden oft in
Sitzungszimmern oder Konferenzräumen benötigt und setzen einen einfachen Anschluss an einen mobilen
Computer (Notebook oder Tablet-PC) und ggf. eine Netzwerkverbindung voraus. Für den Computeranschluss
besteht meist eine VGA- oder HDMI-Schnittstelle.
Bei Beamern mit DLP-Technik wird für jeden Bildpunkt ein winziger Spiegel verwendet, der die Farben der
Lichtquellen lenken und regeln kann. Die Helligkeit wird durch schnelles Umschalten (Kippen) der Spiegel
erreicht (bis zu 5000-mal pro Sekunde).
Massgebend für die Auswahl eines Beamers sind v. a. die Helligkeit, die Bildauflösung und die
Geräuschentwicklung. Ein wichtiges Kriterium ist auch die erforderliche Projektionsfläche. Diese sollte im
Verhältnis zur Raumgrösse stehen, um bei gegebener Betrachtungsdistanz die gewünschte Bildqualität zu
erhalten.
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Eingabegeräte: Scanner
Optisches Lesegerät
zum Einlesen von Bildern , Grafiken , Text und verschiedenen Codes .
Ein Scan ist immer ein Bild, auch wenn eine Textseite
eingescannt wird.
QR-CodeQuick Response
QR-Code scannen
2
1 1 1 2
Flachbett Scanner
Text mit OCR-Programm in bearbeitbaren Text umwandeln
1
Text einscannenZur Texterkennung wird ein OCR – Programm
(Optical Character Recognition) benötigt. Damit lassen sich
eingescannte Texte in Textverarbeitungsprogrammen
weiterverarbeiten.
Barcode Scanner
Hinter einem Barcode steckt die Artikelnummer eines Artikels, der in einer Datenbank gespeichert ist. Damit weiss z.B. das Kassensystem um was es sich für einen Artikel handelt und wie viel er kostet.
2Barcode
Ein Scanner tastet ein Objekt mit einem Laserstrahl systematisch ab und verarbeitet die Daten elektronisch.
Scanner im Geschäftsumfeld können Dokumente oder Papierausdrucke mit Text, Bildern und Grafiken in
elektronische Dateien verwandeln. Mittels Software können die Auflösung, die Farben bzw. Graustufen, der
Ausschnitt und das Ausgabeformat bestimmt werden. Texte werden mithilfe der OCR-Technologie digitalisiert.
Mittels Dokumentenscanner können v. a. Papierdokumente rasch eingelesen und digitalisiert werden. Ein
Flachbettscanner kann je nach Ausstattung ein- oder doppelseitige Dokumente erfassen und auch das
Einscannen von Broschüren und Büchern ist einfach. Demgegenüber bietet ein Einzugsscanner mit ADF131 den
Vorteil, dass mehrere Dokumente ohne weitere Eingriffe problemlos eingescannt werden können.
Daneben gibt es Scanner, die für spezielle Zwecke entwickelt worden sind und nur bestimmte Codierungen
interpretieren und verarbeiten können. Dazu gehören etwa der Barcodeleser, der QR-Leser oder der
Kartenleser. Solche Geräte kommen häufig beim Verkaufspunkt, bei der Lagerbewirtschaftung oder in Banken
zum Einsatz.
Wenn Drucker oder Scanner um zusätzliche Funktionalitäten wie z. B. Kopieren oder Faxen erweitert werden,
spricht man von Multifunktionsgeräten. Bei engen Platzverhältnissen sind solche Geräte sehr zweckmässig.
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Anforderungen an einen Scanner
− Einsatzzweck: Einzelplatzscanner oder
Netzwerkscanner
− Schnittstellen: USB oder RJ-45
− Bauform und Grösse: Aussenmasse
geschlossen und offen
− Auflösung: mindestens 300 dpi (dots per inch)
− Anzahl Graustufen und Farben: mindestens
255 Graustufen oder 255 Farben
− Mechanische Eigenschaften: Zeitbedarf pro
Scan, automatischer Einzug (ADF), doppel-
seitiges Scannen
− Softwareausstattung: Speicherformate,
Zeichenerkennung (OCR), Einstellmöglichkeiten
für Formate und Ausschnitte
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Automatische Dokumenteneinzug ADF werden von Kopier- bzw. Druckgeräten und Scannern benutzt, um eine
oder mehrere Seiten umfassende Vorlage automatisch mit Laser oder LED Scannern einzuscannen.
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Computertypen
Desktop-PC
− RAM: 8GB, ausbaubar
− CPU: 64-Bit-Prozessor Intel Pentium oder
AMD Athlon
− HDD: 1 TByte, wenn kein externer
Speicher für die Datenablage eingesetzt
wird
− SSD: 256 Gbyte, wenn ein externer
Speicher (NAS, Serverlaufwerk) eingesetzt
wird
− Monitor: 24-27 Zoll mit einer Auflösung,
die HDTV ermöglicht (1’920 x 1’080 Pixel),
Bildwiederholfrequenz für flimmerfreie
Anzeigen mindestens 100 Hz
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Der Desktop-PC wurde als persönliches, fest installiertes Arbeitsgerät für das Büro konzipiert. Daher kommt
auch die Bezeichnung Personal Computer. Mit der Einführung des Betriebssystems MS Windows im Jahr 1995
wurde der PC wegen seiner durchgehend grafischen Benutzeroberfläche populär. Es konnte nun mit der Maus
gearbeitet werden und Anweisungen mussten nicht mehr über die Kommandozeile erfasst werden.
Entsprechend seinem hauptsächlichen Einsatzgebiet laufen auf dem Desktop-PC häufig Office-Anwendungen
(Textverarbeitung, Tabellenkalkulation, Präsentation) bzw. Tools und Applikationen, die Aufgaben und
Prozesse im BackOffice unterstützen. Dazu gehören etwa Auftragsbearbeitung und Fakturierung,
Rechnungswesen oder Projektmanagement. Hinzu kommen standardmässig ein E-Mail-Programm mit Kalender
und Adressbuch für die Termin und Kontaktverwaltung sowie Programme für die Wiedergabe von Grafiken,
Video- und Audioaufnahmen.
Ein Desktop-PC ist normalerweise mit dem LAN und dem Internet verbunden. Für das WWW steht ein
Internetbrowser und für die Speicherung grösserer Datenmengen eine lokale Festplatte zur Verfügung.
Mehrkern-Prozessoren sorgen für schnelles Arbeiten. Massgebend sind auch die Taktfrequenz des Prozessors
und die Grösse des Cache. Folgende technische Merkmale zeichnen einen typischen Desktop-PC aus: Siehe Folie
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Workstation
RAM: 32GB
Monitor mit Wide-Quad-HD-Auflösung
(2560 x 1440 Pixel) und Multitouch-
Funktion
Zusätzliche Anforderungen bei
Multimedia-Anwendungen:
− Schnittstellen: HDMI, USB C 3.1,
Thunderbolt
− Grafikkarte: DirectX-9-kompatibel
und HDCP-kompatibel
− Monitor: HDCP-kompatibel, um
HD-Videos in voller Qualität sehen
zu können
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Workstations sind High-End-Arbeitsplatzrechner, die sich durch eine hohe Leistungsfähigkeit auszeichnen und
bezüglich Geschwindigkeit, Arbeitsspeicher und Festspeicher erheblich besser ausgerüstet sind als Desktop-
PCs. Workstations werden für spezifische Aufgaben und Anwendungen eingesetzt wie z. B. für Bild-, Audio- und
Videobearbeitung, für Datenanalysen und Simulationen, für Grafikprogramme oder CADVCAM-Anwendungen
mit 3-D-Ansichten.
Je nach Einsatzgebiet haben Workstations unterschiedliche Eigenschaften. Daher sollten die Anforderungen
von der geplanten Anwendung ausgehend ermittelt werden. Zu diesem Zweck bieten Vertriebsfirmen
sogenannte Konfiguratoren an. Dies sind Programme, die eine individuelle und bedarfsgerechte
Zusammenstellung von Workstations erleichtern. Folgende technische Merkmale zeichnen eine typische
Workstation aus: Siehe Folie
HDCP: High-bandwidth Digital Content Protection ist ein von Intel im Jahre 2003 entwickeltes
Verschlüsselungssystem, das für die Schnittstellen DVI, HDMI und DisplayPort zur geschützten Übertragung
von Audio- und Video-Daten vorgesehen ist.
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Server
Begriff Server bezieht sich auf auf die
Funktionalität
Server haben ein bestimmtes (dediziertes)
Einsatzgebiet
− Mailserver – DHCP-Server
− Printserver – DNS-Server
− Fileserver
Spezielles Serverbetriebssystem
− angelehnt an das Client-Betriebssystem
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Anforderungen
Arbeitsspeicher
Speicherplatz
Organisation der Harddisk (RAID)
Datensicherung
− Backup & Restore Konzept
Notfallkonzept
− Szenarien und Massnahmen bei
einem Serverausfall
Der Server ist der Nachfolger der Midrange-Rechner. Dieser Computertyp weist ähnliche Leistungsmerkmale
auf, arbeitet aber in einem Client-Server-System und ist weitaus kleiner und handlicher. Zudem orientiert sich
das Betriebssystem an den Betriebssystemen für PCs, was eine höhere Benutzerfreundlichkeit bedeutet. Mit
dem Server können auch Multiuser-Applikationen schneller und günstiger realisiert werden. Mainframe- und
Midrange-Rechner wurden deshalb nach und nach durch Client-Server-Systeme verdrängt.
Moderne Server sind zentrale Hochleistungsrechner, die rechenintensive Aufgaben durchführen und
Datenbanklösungen oder IT-Services für andere Computer im Firmennetzwerk (Clients) zur Verfügung stellen.
Sie sind über das LAN mit mehreren Arbeitsplatzcomputern verbunden. Weil sie rund um die Uhr verfügbar
sein müssen und eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen müssen, verfügen sie über grosse Arbeitsspeicher und
ausfallsichere Festplatten und stehen aus Sicherheitsgründen in einem Serverraum.
Der Begriff Server bezieht sich primär auf die Funktionalität und nicht auf die Hardware. Sind
Dienstprogramme wie z. B. ein Maildienst oder ein Druckerdienst installiert, spricht man von einem Mailserver
bzw. von einem Druckerserver. Server, die den angeschlossenen Clients ein Dateisystem oder Teile davon zur
Verfügung stellen, werden Fileserver genannt. Server werden durch ein Serverbetriebssystem gesteuert und
oft laufen auf einer Serverhardware verschiedene Anwendungsprogramme. Ein Server, der nur für eine
bestimmte Aufgabe vorgesehen ist, wird auch dedizierter Server genannt.
Auch Server haben je nach Einsatzgebiet unterschiedliche Eigenschaften. Daher sollten die Anforderungen an
Server zusammen mit Spezialisten ermittelt werden.
Wenn Sie einen Server selbst betreiben möchten, sind neben der Leistungsfähigkeit und den
Speicherkapazitäten weitere Aspekte zu berücksichtigen:
Speicherkonfiguration
Organisation der Harddisks
Datensicherung: Backup-&-Restore-Konzept
Konzept der Virtualisierung
Notfallkonzept: Szenarien und Massnahmen bei einem Serverausfall
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Mobile Geräte
Tablet-Computer
Sind eine Mischung aus Notebook
und Tablet.
Im Gegensatz zum Tablet verfügen
sie über eine Hardware-Tastatur
und einen berührungs-
empfindlichen Bildschirm (Touch-
Screen).
Tablet
Tablets verfügen über einen Touch-Screen. Texte werden über eine Bildschirmtastatur eingetippt.
Tablet besitzen eine lange Akkulaufzeit und haben eine kurze Startzeit.
Smartphone
Smartphones gehören zur kleinsten
Art der Computer.
Wie Tablets, verfügen sie über einen
Touch-Screen, der wesentlich kleiner
ist, als bei einem Tablet.
Funktionell können Smartphones mit
Apps erweitert werden.
NotebookEin transportabler PC, der mit einem
Akku oder einem Netzteil betrieben
werden kann. Die Grösse liegt im
DIN-A4 Format.
Besonders kleine Varianten werden
als Subnotebooks bezeichnet. Sie
zeichnen sich durch eine sehr flache
Bauweise aus.
WearablesEin Wearable Computer ist ein
Computersystem, das während der
Anwendung am Körper des
Benutzers befestigt ist.
Bekannte Beispiele sind: Google
Glass, Smart Watch, Fitness- Tracker
Surface-Laptop von Microsoft
Tablet PC
Tablet
iPh
on
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Körpernahe Computer
Notebooks und Laptops sind mobile Computer, die eine ähnliche Leistungsfähigkeit wie Desktop-PCs
aufweisen, aber unabhängig vom Stromnetz funktionsfähig sind und in einer Aktentasche Platz finden.
Geschäftliche Anwendungen können im Offline-Modus betrieben werden und bei Bedarf kann über das
Internet auch eine sichere Online-Verbindung zu den IT-Ressourcen des eigenen Unternehmens eingerichtet
werden.
Gegenüber dem Desktop-PC ist die Dateneingabe und -ausgabe beim Notebook bzw. Laptop in das Gerät
integriert, d. h. es gibt keinen externen Monitor, sondern einen internen Screen und anstelle der Maus kann
ein Touchpad verwendet werden.
Die typischen Merkmale eines Notebooks sind mit einem Desktop-PC vergleichbar. Allerdings ist der Monitor
deutlich kleiner und liegt zwischen 12 und 17 Zoll. Modelle mit den kleineren Bildschirmen haben keinen
separaten Zahlenblock, sind dafür kleiner und handlicher beim Transport. Wichtig für die Mobilität ist auch die
Nutzungsdauer der Akkus. Sogenannte Dockingstations erleichtern den raschen Anschluss an die
Stromversorgung, an externe Festplatten und an das LAN. Dafür müssen entsprechende Schnittstellen
vorhanden sein.
Der Tablet-PC ist ein mobiler und flacher Computer in der Grösse und mit dem Gewicht einer Schreibtafel.
Daher kommt auch der Name «Tablet». Der Bildschirm wurde als Touchscreen integriert und erlaubt sowohl
die Bedienung des Geräts als auch Texteingaben. Texteingaben sind auch von Hand mit einem Touchpen
möglich - wie bei einem Notizblock. Eine mechanische Tastatur wie beim Notebook ist nötig, kann aber bei
Bedarf optional per Bluetooth angeschlossen werden.
Tablet-PCs sind für Verbindungen mit dem Mobilfunknetz ausgerüstet und können prinzipiell an jedem Ort an
das Internet und das Unternehmensnetzwerk angeschlossen werden. Die meisten Betriebssysteme für Tablet-
PCs sind Weiterentwicklungen von Betriebssystemen für Smartphones, deren Funktionsumfang mithilfe von
Apps erweitert werden kann. Es sind aber auch Tablet-PCs mit Betriebssystemen für Notebooks erhältlich, auf
denen die vertrauten Anwendungen lauffähig sind. Bekannte Produkte in diesem Segment sind das iPad,
Microsoft Surface, Lenovo Yoga oder Samsung Tablet.
Immer mehr Benutzer verwenden den Tablet-PC auch als Multifunktionsgerät beispielsweise zum Einlesen von
Barcodes oder QR-Codes, zum Fotografieren und für Videoaufnahmen oder zum Drucken und Scannen von
Dokumenten. Dank seiner Mobilität und Funktionalität bietet dieses Gerät ein grosses Potenzial an
Produktivitätssteigerungen. Besonders leistungsfähige Tablet-PCs werden deshalb auch als Business-Tablet-
PCs bezeichnet.
Technische Kaufleute – Teil B Hardware - Computer
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Virtualisierung
Virtualisierung
Virtualisierung stellt
− Rechenleistung (Prozessoren)
− Speicherplatz (Festplattenspeicher)
− Software (Programmausführung)
verschiedenen Nutzern zur Verfügung
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Als Virtualisierung bezeichnet man die Erstellung
einer virtuellen Version von einer physischen.
Das können Betriebssysteme, Server, Storage
(Speicher) oder auch Netzwerk-Ressourcen
(Router usw.) sein.
Gründe für Virtualisierung
− Erhöhung der Ausfallsicherheit
− bessere Auslastung der IT-Systeme durch
Konsolidierung der Hardware
− niedrigere IT-Kosten
− geringerer Stromverbrauch
− Dateibasiert (einfache Duplizierung)
− Unabhängigkeit von Hardware
− Energieeffizienz
Anwendung
Virtuelle Maschine
Betriebssystem
Hardware
Betriebssystem
emulierte Hardware
echte Hardware
Virtualisierung – Grundlagen
Virtualisierung macht dann Sinn, wenn ein Hardware-System nicht ausgelastet ist und die Ressourcen parallel
für weitere Systeme genutzt werden sollen.
Da eine steigende Taktfrequenz bei Prozessoren so einfach nicht möglich ist, sind die Prozessorhersteller,
insbesondere Intel und AMD, auf alternative leistungssteigernde Techniken für Prozessoren angewiesen.
Neben Mehrkern-Prozessoren, Multimedia-Erweiterungen und 64-Bit gelten Virtualisierungsfunktionen als die
bahnbrechende Entwicklung.
Wichtigstes Merkmal der Virtualisierung ist die Ausfallsicherheit. Wenn eine Applikation sich selbst oder sogar
das gesamte Betriebssystem zum Absturz bringt, laufen die anderen virtuellen Maschinen weiter.
Der Betrieb unterschiedlicher Applikationen in mehreren Umgebungen ist die häufigste Anwendung. Zum
Beispiel um Applikationen aus Sicherheitsgründen und wegen des Datenschutzes getrennt zu halten. Um aber
nicht für jede Applikation eine eigene Hardware bereitstellen zu müssen, werden virtuelle Maschinen
geschaffen, auf denen dann die Applikationen getrennt voneinander arbeiten können.
Auf den ersten Blick scheint Virtualisierung nur etwas für Server zu sein. Doch auch normale Anwender können
davon profitieren. Zum Beispiel zwei Umgebungen für das Arbeiten mit dem Computer. Die eine ganz normal
und die andere bei Verbindung mit dem Internet. Hat sich das Internet-System Würmer oder Viren
eingefangen, wird sie gelöscht und neu aufgesetzt. So etwas lässt sich zum Beispiel bei jedem Systemstart
automatisieren. So hat man immer ein sauberes System. Das könnte auch soweit gehen, dass unsichere
Programme in einer eigenen Umgebung laufen, damit das Betriebssystem von außen nicht angreifbar ist.
Eine virtuelle Maschine ist ein Software-Container, der einem darin installierten Betriebssystem eine
Scheinwelt vorgaukelt, in dem gängige Hardware-Komponenten emuliert werden. Üblicherweise verfügen
Betriebssystem über Standard-Treiber mit denen sie die emulierte Hardware ansprechen können.
Virtuelle Maschinen verfügen nur über eine eingeschränkte Grafikleistung. 3D-Software und die Wiedergabe
und Bearbeitung von Videos ist in einer virtuellen Maschine nicht ausreichend schnell machbar.
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Mit virtuell ist die Hardware gemeint, die dem Betriebssystem in der virtuellen Maschine zur Verfügung steht.
Denn CPU, Arbeitsspeicher, Grafikkarte, Laufwerke und Schnittstellen stehen den parallel arbeitenden
Betriebssystemen nicht direkt zur Verfügung. Eine im Hintergrund laufende Virtualisierungssoftware
überwacht die Zugriffe auf die Hardware. Sie organisiert und verwaltet die virtuellen Maschinen (VM).
Diese Aufgabe kann zum Beispiel ein Hypervisor übernehmen. Er benötigt einen kleinen Teil der Hardware-
Leistung, insbesondere von Prozessor und Arbeitsspeicher, um seine Arbeit erledigen zu können.
Virtualisierung – Merkmale
Ausführen von zwei oder mehreren
Betriebssystemen (VM) auf einer Rechnerhardware
− VM = Virtuelle Maschine
− Werden auch als Gast-System bezeichnet
Konzepte
System-Virtualisierung mit Hypervisor
− Nachbildung eines oder mehrerer vollständiger
Systeme
− Systeme können mit unterschiedlicher HW
ausgestattet werden
Hypervisor / Virtual Machine Monitor (VMM)
− Erstellt und verwaltet virtuelle Hardware
− Verhindert den Treiberzugriff auf die Hardware, damit
sich die verschiedenen VMs nicht in die Quere
kommen
Hypervisor
Daten Server
Print Server
Mail Server
Datenbank Server
PhysikalischerServer
Virtuelle Maschinen
ÜberwachungMonitoring
System-Virtualisierung mit Hypervisor
Bei der System-Virtualisierung wird ein oder mehrere vollständige Systeme nachgebildet, auf dem beliebige
Betriebssysteme ausführbar sind. Die Systeme orientieren sich an echter Hardware. So kann man verschiedene
virtuelle Systeme nachbilden und mit unterschiedlicher Hardware ausstatten.
Beispiele sind VMWare Workstation, Virtual PC, Virtual Server und Parallels.
Hypervisor / Virtual Machine Monitor (VMM)
Der Hypervisor wird auch als Virtual Machine Monitor (VMM) bezeichnet. Er erstellt und verwaltet virtuelle Hardware. In der
Regel stellt ein Hypervisor innerhalb der virtuellen Maschinen Standard-Schnittstellen zur Verfügung. Gleichzeitig stellt er
eine Abstraktionsschicht zur Verfügung, die den Zugriff der Treiber auf die Hardware verhindert. Damit ist sichergestellt,
dass sich verschiedene Betriebssysteme nicht gegenseitig in die Quere kommen.
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Beschaffung, Nutzung und Entsorgung
Beschaffungsmarkt und Vergleichsmöglichkeiten
Beschaffung und Vergleichsmöglichkeit für KMUs
− Durch Online-Anbieter wie Brack, Digitec oder Steg-
Electronic
− Vergleich verschiedener Angebote bei
PC-Tipp (https://www.pctipp.ch)
ct-Magazin (https://www.heise.de/ct)
Aspekte bezüglich Hardwarekosten
− Beschaffungskosten vergleichbarer
Hardwarekomponenten sind praktisch identisch
− Über den Lebenszyklus einer Komponente sind die
Beschaffungskosten gegenüber den Betriebskosten gering
− Je nach Beschaffungsmodell gibt es wesentliche
Unterschiede in der Kostenstruktur bei den Service- und
Supportleistungen.
− Augenmerk sollte hier auf die nichtfunktionalen Anforderungen
liegen
Interner Beschaffungsrahmen
− Compliance und Beschaffungskodex: Unternehmerische
Vorgaben zur Einhaltung von rechtlicher Normen und
ethischer Standards.
− Welche Rollen spielen Arbeitssicherheit, Datenschutz,
Nachhaltigkeit wie z. B. Energieeffizienz,
Ressourcenschonung, Klimaschutz
− Welchen Stellenwert haben Kinderarbeit und fairer
Handel
Sourcing und Operating
− Welches Modell bietet sich für die Beschaffung, die
Nutzung und den Betrieb an?
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Allgemeine Beschaffungstipps
Keine Einzelbeschaffung
− Rollender Austausch vermeiden
− Sammelbestellung gleicher Komponenten
− Bessere Preise und Konditionen
Standardisierter Beschaffungsprozess
− Alle 3-4 Jahre sollten Computer ersetzt werden
− Ein standardisierter Beschaffungsprozess hilft
Standardisierte Geräte
− Unterschiedliche Gerätetypen erhöhen die Komplexität
und die TCO
− Vorteile in der Installation, Administration und Wartung
Bring your own Device
− Das BYOD-Konzept erlaubt die Benutzung privater,
mobiler Geräte in der Firma
− Regelung im sichereren Gebrauch aufstellen
− Mitarbeiter abgelten, für Unterhalt und Ersatz
Corporate Owned Personally Enabled
− Das COPE-Konzept erlaubt den Einsatz von
firmeneigenen Geräten für den Privatgebrauch
− Regelung für sicheren Gebrauch aufstellen
− Was dürfen die MAs mit den Geräten tun
Folgen des Beschaffungsmodell bedenken
− Unterschiedliche Auswirkungen je nach
Nutzungsmodell:
− Zuordnung von Kompetenzen, Aufgaben,
Verantwortlichkeiten, Betrieb und Unterhalt
− Dokumentation der Hardware
− Betriebsvereinbarung für den korrekten Gebrauch der
Hardware, insbesondere bei Mobilgeräten
− Zutrittsregelungen, beispielsweise für Serverräume
− Richtlinien zur Gewährung der Vertraulichkeit von
Daten
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Finanzierung und Nutzung
Kauf von Hardware− Gesetzliche Garantie von 2 Jahren
− Speichermedien, Laufwerke wird je nach Hersteller eine längere
Garantiedauer gewährleistet
− Garantiegewährung in Form von Bring-in, Pick-up oder In-Home
− Defekte Hardware wird i. d. R. nicht mehr repariert sondern
ausgetauscht
− Bei Datenträgern ist darauf zu achten, dass Software und Daten wieder
zurückgespielt werden können
Leasing von Hardware− Objekt bleibt im Besitz des Leasinggebers
− Profitieren von Liquiditätserhalt und technisch aktueller Geräte
Nutzung von Hardware übers Internet− Ressourcen können flexibel an Bedürfnisse angepasst werden
− Keine Beschaffungskosten, Abrechnung nach effektiven
Betriebskosten
− SLA garantieren gewünschte Leistungsqualität bzw. Verfügbarkeit
− Nachteile: Abhängigkeit vom Serviceprovider, Datensicherheit und
Datenschutz
Nutzungskonzept
− Welche Geräte werden wo und wie betrieben?
− Wer hat Zugriff auf welche Geräte und in welchem Ausmass?
− Wer erbringt die Administrations- und Supportleistung?
− Welche Massnahmen gewähren die Datensicherheit und den
Datenschutz?
Verfügbarkeit
− Unternehmensweite Komponenten wie Server und Drucker
erfordern besonderer Aufmerksamkeit
− Von ihnen wird eine hohe Verfügbarkeit erwartet
− Störungen und Ausfälle verursachen erhebliche Kosten
− Zur Verhinderung müssen technische und organisatorische
Vorsorgemassnahmen getroffen werden
− Notfallszenarien müssen ausgearbeitet und trainiert werden
Service Level Agreements
− Müssen vereinbart werden, um die gewünschte Servicequalität (QoS) sicherzustellen.
− Supportleistung hängt von der Bedeutung der Komponente ab
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Anforderungen an die Hardware
Vorgaben der Anwendung− Welche funktionalen Anforderungen muss die HW erfüllen?
− Welche technischen Anforderungen muss die HW erfüllen?
− Welche nichtfunktionalen Anforderungen müssen Anbieter und HW
erfüllen?
− Welche Service- und Supportleistungen brauchen wir in welcher
Qualität (QoS)?
Technische Anforderungen sind:
− Anforderungen an die Infrastruktur
− Serverräume mit geeigneter Ausrüstung
− Installation für die Arbeitsplatzcomputer (Stromanschluss, LAN-
Anschluss, Telefon)
− Ergonomie der Arbeitsplätze (Licht, Klima, Druckerstellplatz)
− Anforderung an die HW als Ganzes
− Kompatibilität zur Software
− Unterstützung der Softwareschnittstellen
− Skalierbarkeit, Ausbaufähigkeit
− Anforderungen an die einzelnen Geräte
− Funktional: Leistungsfähigkeit Prozessor, Speicherbedarf, Schnittstellen
− Nichtfunktional: Bauform, Ausbaufähigkeit, Energieverbrauch, Qualität,
Wartung und Support, Hersteller und Preis
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DB-Server / 100 GB-DB / 50 User− Kompatibilität mit BS und DBMS
− Redundante Festspeicher (RAID 1)
− Integrierte USV
− Lokale Administrationsmöglichkeit (Anschlüsse für
Monitor und Tastatur)
− CPU mit mind. 200’000 MIPS
− 32 GB RAM
− 1000Base-T-LAN-Schnittstelle
− 2 ×10 TB Festspeicher
Notebook− Kompatibilität mit BS und Software
− mind. 8 GB RAM
− mind. 256 GB SSD
− mind. I5 Intel-Quad-Prozessor
− 1000Base-T-LAN-Schnittstelle
− HDMI-Schnittstelle und HDTV
− Akkulaufzeit von mind. 4 Std.
− CH-Tastatur, Dockingstation