9.2.1 Computer-Bauteile

Im System on a Chip gibt es folgende Bestandteile:

• CPU = Central Processing Unit = Rechenwerk

  • Wenn ein Programm ausgeführt wird, berechnet die CPU alle Änderungen der Daten, die vom Programm verarbeitet werden sollen.

• GPU = Graphics Processing Unit = Grafikprozessor

  • Die GPU berechnet die Bildschirminhalte, die auf einem Monitor ausgegeben werden, der an den Computer angeschlossen ist.

• Cache = Zwischenspeicher für Daten

  • Im Cache werden bei Berechnungen der CPU oder GPU Daten für weitere Rechenschritte zwischengespeichert. Der Cache-Arbeitsspeicher ist wesentlich schneller, aber auch wesentlich teurer als der normale Arbeitsspeicher.

• Bootcode = Startprogramm

  • Das allererste Programm, das startet, wenn der Computer eingeschaltet wird, ist auf dem Computer selbst vorhanden. Mit Hilfe dises Startprogramms können weitere Programme von einer Speicherkarte oder Festplatte geladen werden.

• Clock Generator = Taktgenerator

  • Der Taktgenerator gibt regelmäßig elektrische Signale ab, mit welchen die Arbeit des Computers synchronisiert (getaktet) wird.
  • Eine Änderung der Daten durch die Bauteile des Computers passiert innerhalb eines Taktes. Alle Bauteile warten, bis ein Takt abgearbeitet wurde. Erst wenn das nächste Taktsignal vom Taktgenerator ausgesendet wird, arbeiten die Bauteile weiter.
  • Der Raspberry Pi 4 arbeitet mit 1,8 GHz, also 1,8 Milliarden Takten pro Sekunde.

• Im Arbeitsspeicher werden die gerade ausgeführten Programme und deren Daten gespeichert.

• Sobald der Computer ausgeschaltet wird, gehen diese Daten verloren. Ohne Strom kann sich der Arbeitsspeicher nichts merken.

• Damit ein Computer mit anderen Computern Daten austauschen kann, müssen diese miteinander verbunden sein. In den Ethernet-Anschluss kann ein Netzwerk-Kabel eingesteckt werden.

• Der Netzwerk-Sendeempfänger, der auch Ethernet-Transceiver genannt wird, regelt den Datenempfang und den Datenversand zwischen dem Computer und anderen Computern über den Netzwerkanschluss.

• Am USB-Anschluss können viele verschiedene Geräte angeschlossen werden, mit welchen der Computer Daten austauscht:

  • Maus, Tastatur
  • SSD, Festplatte, DVD-Player, Blueray-Player
  • USB-Speicherstick
  • Handy, Tablet, ...

• Der USB-Sendeempfänger regelt den Datenempfang und den Datenversand über den USB-Anschluss.

• An den Audio-Ausgang können Kopfhörer, Lautsprecher, Verstärker,... angeschlossen werden um Töne auszugeben.

• An den HDMI-Ausgang können zwei Bildschirme mit einem geeigneten Mini-HDMI-Kabel angeschlossen werden.

• Ein Computer braucht elektrischen Strom um funktionieren zu können. Der PMIC sorgt dafür, dass die Bauteile des Computers jeweils die richtige elektrische Spannung bekommen.

• Die elektrische Energie wird von einem Netzteil bereitgestellt, das über ein USB-C-Kabel angeschlossen wird.

• Auf der SD-Speicherkarte wird ein Betriebssystem, Anwendungen und Daten gespeichert, die nach dem Start des Computers ausgeführt werden können.

• Über den Funk-Adapter können Daten empfangen und gesendet werden. Es werden folgende Funkstandards unterstützt:
  • 2,4 + 5 GHz WLAN
  • Bluetooth