IT-Algemein
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Die Geschichte des PC - Familie 7
Die Geschichte der (PC-) Betriebssysteme 8
Das Grundprinzip der EDV 8
Bits 8
Bitfolgen 9
Hexa-Dezimalzahlen 9
Abkürzungen 10
2.1 Textdarstellung 10
2.2 Logische Werte 11
2.3 Programme 11
2.4 Graphen und Bilder 11
2.5 Zahlendarstellungen 11
2.6 Binärdarstellung 11
Additionsbeispiel 12
1.Wie ist ein PC aufgebaut 12
Motherboard (Mainboard, Hauptplatine) 12
CPU 12
Erweiterungssteckplätze (6 verschiedene Standards) 12
Bios Chips (Basis Input Output System) 12
Interner Lautsprecher 13
RAM (Random Access Memory) 13
Taktgeber 13
CMOS 13
CMOS-Batterie 13
RAM-Cache 13
2. Teilsysteme eines PCs 13
1.) Rechenwerk 13
2.) Steuerwerk 13
3.) Arbeitsspeicher 13
4.) Ein- und Ausgabesteuerung 13
3. BIOS und Setup 14
4. Das Booten 14
5. Festplattenpartitionierung (Dos-Befehl: fdisk) 14
6. Bootstrapping 15
7. Prozessoren 15
Cisc 15
Risc 15
Pentium Pro 15
Cache Speicher 15
Bussystem 15
Kodieren von Infos 15
Datenbus 16
Adressbus 16
Interner, externer Bus 16
Treiber 16
ISA Busarchitektur 16
EISA 16
DMA = Busmaster 16
Mikrokanal 17
Local Bus 17
Prozessorbus = Local Bus 17
Geringe Taktfrequenz 17
PCI Local Bus 17
Ports 17
9. SCSI (Small Computer System) 17
10. RAM- Typen 18
12. Controller 18
13. Schnittstellen 20
13.1 Die parallele Schnittstelle 20
13.2 Die Serielle Schnittstelle 20
14.1 Festwertspeicher 21
14.1.1. Das einseitige ROM 21
14.2 Schreib-Lese-Speicher 21
14.2.1 SRAM und DRAM 22
14.2.2 Speichertypen 22
14.2.3 Zugriffszeiten 22
14.3 Cache-Speicher 22
15. Massenspeicher 22
Disketten 22
Festplatten 23
Maximale Einträge im Rootverzeichnis 23
Festplatte 23
16. CD-ROM 23
Allgemein 23
RISC 23
CISC 23
Intel basierende Rechnersysteme 24
PROZESSOREN 24
RECHNERBUSSE 24
BESONDERHEITEN 25
FESTPLATTE 25
MONITOR und GRAFIK 25
BETRIEBSSYSTEME 25
STANDARDANWENDUNGEN 25
SPEZIALANWENDUNGEN 25
NETZWERKANWENDUNGEN 25
RISC-Rechner von Sun 26
PROZESSOREN 26
RECHNERBUSSE 26
BETRIEBSSYSTEME 26
2. Bertiebssysteme 26
2.1 Windows 26
2.2 Unix-Betriebssysteme 29
2.3 Andere 30
3. Einzelsysteme und Rechenzentren 30
Vorteile: - einfaches Systemmanagement 31
Nachteile: - beim Ausfall eines wichtigen Komponents, steht der gesamte Rechner still 31
Massenspeicher 32
4.2.1 Primär-Datenspeicher 32
Nachteil : ein solcher Speicher ist nicht als permanenter Datenspeicher geeignet 34
(Stromausfall), auch ist er erheblich teurer als ein Plattenspeicher gleicher Grösse 34
RAID Level 0 34
RAID Level 1 34
RAID Level 0+1 35
RAID Level 4 35
RAID Level 5 35
Andere RAID Level 35
RAID Systeme für Windows NT 36
Interne Hardware RAID mit PCI RAID Controller 36
Externe Hardware RAID 36
4.3 Sekundär-Datenspeicher 36
4.3.1. Disketten-Laufwerke 36
4.3.2. Wechselplatten-Laufwerke 37
4.3.3. CD-ROM-Laufwerke 37
4.3.3.2. CD-R- und CD-RW-Laufwerke 37
4.3.3.3. DVD-Laufwerke 37
4.3.3.4. Magneto-Optische-Laufwerke 37
4.3.3.5. WORM-Platten 37
4.3.4. Ausblick 37
4.4 Backup-Datenspeicher 37
4.4.1 Aktuelle Backupsteicherlösungen 38
4.4.2 DLT-Laufwerke 38
4.4.3 AIT-Laufwerke 38
4.4.4. Exabyte-Laufwerke 38
4.4.5. DAT-Laufwerke 38
Stacker/Jukeboxen 38
4.4.6 ¼-Zoll Magnetbandkassetten-Laufwerke 38
4.4.7 ½-Zoll-Magnetband-Laufwerke 39
4.5 Backup-Software 39
4.6 Netzwerk Storage Server 39
3. Statische VxDs und laden des Betriebssystems im proteeted-M us 39
3.1 Laden der statischen virtuellen Treiber 39
Laden und Initialisieren der VxDs für den Protectet-Modus 39
Laden des Windows 95-Betriebssystems und Initialisieren des Desktops 41
Laden der Betriebssystemkomponenten 41
Laden der verbleibenden Komponenten 41
4.2 Desktop Initialisierung 42
Netzwerktopologien 42
Abschnitt 1 bis 3.3 42
Hier wäre noch die Zusammenfassung von Gottet Olivier zu sehen, hätte er sie gemacht... 44
7. Der LAN-Planer 44
8. Auswählen der Netzwerk-Topologie 45
7. Der LAN-Planer 45
8. Auswählen der Netzwerk-Topologie 46
9. Auswählen der geeingneten Topologie 47
Grundlegende Kabeltypen, Seiten 1 bis 6 47
Koaxiale Verbindungseinrichtungen 48
Klasseneinteilung und Brandschutz 48
PVC-Kabel: Wird sehr viel verwendet 49
Sie sind teurer und wenig biegsam 49
Twisted-Pair-Kabel 49
Ungeschirmtes Twisted-Pair-Kabel (UTP) 49
Hier fehlt noch die Zusammmenfassung von Husi Pattrick 50
Signalübertragung 50
Basisband 50
Breitband (z.B. Fernsehkabel) 50
IBM - Verkabelungssystem 51
Natührlich musste IBM wieder mal einen eigen Standart haben.Die einzige IBM typische komponente ist die IBM Steckvorrichtung. Die haben Transsexuelle Stecker erfunden , weder Mänchen noch weibchen, natürlich nennen wir diese Stecker nicht transsexuell sondern hermaphrodite (bedeudet fast das gleiche verstehen wir aber nicht sofort).Um das richtige Kabel zu wählen benützen wir (sogar IBM) einen Standart, in diesem Falle American Wire Gauge. Nun etwas ganz logisches je höher die AWG Zahl, desto dünner das Kabel. 51
Auswahl der Verkabelung 51
Überlegungen zur Verkabelung 51
Aufgaben der Netzwerkkarte 52
Aufbereiten der Daten 52
Netzwerkadresse 52
Senden und Steuern von Daten 52
Einstellungsmöglichkeiten 52
Basis-Speicheradresse 53
Auswahl des Transceivers 53
Kompatibilität von Netzwerkkarten 53
Bus-Architektur 53
Netzwerkverkabelung und Steckvorrichtungen 53
Drahtlose Netzwerkkarten 54
Netzwerkkarten für Glasfasernetze 55
Remote-Boot-PROMs 55
Server 56
Workstations 56
Netzwerkleistung 56
Aufgaben eines Protokolls 59
Arbeitsweise eines Protokolls 59
Sendender Computer empfangender Computer 59
Gebräuchliche Protokolle 62
TCP/IP Transmission Control Protocol / Internet Protocol 62
NetBEUI NetBIOS Extended User Interface 62
X.25 62
XNS Xerox Network System 62
IPX/SPX Internetwork Packet Exchange / Sequenced Packet Exchange 63
NWLink 63
APPC Advanced Program-to-Program Communication 63
AppleTalk 63
OSI-Protokollsammlung 63
DECnet Digital Equipment Corporation net 63
Der praktische Umgang mit Protokollen 64
Zusammenfassung 64
Die Aufgabe der Zugriffsmethoden 65
Verkehrssteuerung auf dem Kabel 65
Wesentliche Zugriffsmethoden 65
3 Möglichkeiten bei gleichzeitigem Zugriffs des Kabels 65
Kabel wird überprüft, wenn es frei ist, wird gesendet, kommt es trotzdem zur einer Kolliosion, wird diese erkannt und die Computer senden nach einer zufälligen Zeitspanne erneut. 65
2 Token-Passing 66
Ethernet 67
Verschiedene 10 Mbps-IEEE-Normen 67
Netzwerkkommunikation 68
1. Teil fehlt 68
Das Projekt 802 - Modell 68
IEEE 802-Kategorien 68
Ueberblick 69
Ethernet 69
Verschiedene 10 Mbps-IEEE-Normen 69
Mbps - IEEE - Norm 70
100VG - AnyLan 70
Spezifikationen 70
Topologie 71
Überlegungen 71
100BaseX - Ethernet 71
Spezifikationen für das Übertragungsmedium 71
100BaseX enthält drei Spezifikationen: 71
Überlegungen zur Leistung 72
Segmentierung 72
Token - Ring 72
Überblick 72
Leistungsmerkmale von Token - Ring 72
Architektur 73
Grundlagen zum Token - Ring 73
Format des Datenrahmens 73
3. Teil fehlt 73
Die AppleTalk-Umgebung 73
AppleTalk 74
LocalTalk 74
AppleShare 75
EtherTalk 75
TokenTalk 75
Überlegungen zu AppleTalk 75
Die ArcNet-Umgebung (Attached Resource Computer Network) 76
Funktionsweise von ArcNet 76
Hardware 77
Ein historischer Rückblick
- 1100. Abacus
1623 Wilhelm Schickard Zahnradgetriebene Rechenmaschine für 6stellige Addition/Subtraktion und Division/Multiplikation
1641 Blaise Pascal Rechenmaschine für 8stellige Addition/Subtraktion mit automatischem Zehnerübertrag
1673 Gottfried Wilhelm von Leibnitz Rechenmaschine mit Stechwalze für +/-/*/: (erfand das Dualsystem und die binäre Arithmetik)
1770 Baron von Kepelen „Schach-Computer“: Türke (kein echter Computer)
1834 Charles Babbage „Analytical Engine“: ein Lochkarten gesteuerter Rechenautomat. Bestand aus: Speicher, Rechenwerk, Steuerwerk, I/O, gespeichertem Programm.
1890 Hermann Hollerith Setzte bei US-Volkszählung Lochkartentechnik ein. Hollenths Firma fusionierte mit anderen Unternehmen, woraus die International Business Machines Corp. Entstand.
1936 Konrad Zuse Entwickelte Zuse 1 .
1941 Konrad Zuse Zuse 3
1944 Howard H. Aiken Baute Mark 1 (erster programmgesteuerter Relaisrechner)
1946 ENIAC (Elektronenröhren)
1955 TRADIC (Transistorrechner)
1964 IC (Integrierter Schaltkreis)
1971 Erstes elektronisches Arcade-Spiel
1973 Beginn der Serienfertigung von Taschenrechnern in den USA
1975 Microchip
1981 Durchführung der „International Conference on 5th Generation Computer Systems“ Þ 5. Generation
0. Generation à Relaisrechner (10 Operationen/Sekunde)
1. Generation à Elektronenröhren (1000 Operationen pro/Sekunde)
2. Generation à Halbleitertransistor (10.000 Operationen/Sekunde)
3. Generation à IC (1 MIPS)
4. Generation à Hochintegrierter Schaltkreis Þ Microchip (10 MIPS)
5. Generation à Rechner mit vielen, parallel und vernetzt arbeitenden Prozessoren
Der Zentrale Baustein eines modernen PCs mit einem 386/486/... Prozessor vereinigt in der CPU 275.000 Transistoren auf einem Chip.
Computer à immer kleiner, schneller und billiger!
Die Geschichte des PC - Familie
1980 IBM entwickelt und plant den ersten PC. Alle waren 8-Bit-Computer
1981 Erster 16-Bit-Recner erscheint (64 kByte Arbeitsspeicher und Diskettenlaufwerk mit 160 kByte Kapazität).
1982 Erster Portable PC erscheint. Nachfrage nach PC’s übersteigt Angebot.
1983 Erster XT erscheint mit 20-Mbyte Festplatte.
1984 Erster AT mit 80286 Prozessor erscheint.
1986 AT mit 80386 Prozessor erscheint (32-Bit-Prozessor, 40 Mbyte Festplatte, 1 Mbyte Ram)
1990 486-er erscheint (100 Mbyte Festplatte, 4 Mbyte Ram)
Die Geschichte der (PC-) Betriebssysteme
Bis zu den 60-er Jaheren BS auf Lochkarten ; Problem: Speicherpreis
1969 Erstes Interaktive BS: Unix
1976 Erster Computer des Typs PC und erste Version Unix.
1980 Digital Research bringt den ersten CP/M (8 Bit Prozessor) und Microsoft entwickelt XeniX (BS für 16 und 32 Bit PC’s)
1981 PC XT von IBM und DOS 1.0
1984 MS DOS 3.2 und Win 1.0
1987 IBM OS/2
1988 IBM OS/400 für AS/400
1990 Win 3.0
1991 Win 3.1
1993 Windows NT
1995 Win 95 und IBM OS/Warp
1997 Windows NT 4.0
1998 Win 98
> 2000 Windows 2000
Das Grundprinzip der EDV
Wort kommt vom Lat. „computare“ und heisst „rechnen“. Die Arbeitsvorgänge funktionieren nach dem EVA-Prinzip(Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe).
Grundbegriffe
Bits
Bit = kleinst mögliche Einheit der Information; lässt zwei Möglichkeiten zu:
Ja/nein
Wahr/falsch
Der Code dazu lautet : 0 oder 1. Die Informationen werden technisch dargestellt. Man benutzt dazu technische Ladungen
0 = ungeladen
1 = geladen
oder Magnetisierungen
0 = unmagnetisiert
1 = magnetisiert.
Bitfolgen
Auch wenn es auf eine Frage 4 mögliche Antworten gibt, hat es trotzdem nur 2 Bit um die Antwort darzustellen. Die Antwort besteht dann aus einer Bitfolge, z.B. 00, 10, 01, 11.
Gibt es aber mehr als 4 Möglichkeiten, z.B. 8 , dann nimmt man noch ein Bit dazu, und stellt die 8 Antworten mit jeweils 3 Bits dar, z.B. 001, 010, ... .
Offensichtlich verdoppelt jedes zusätzliche Bit die Anzahl der möglichen Bitfolgen.
So gilt: Es gibt genau 2n mögliche Bitfolgen der Länge n.
Hexa-Dezimalzahlen
Eine lange Bitfolge wird zu Gruppen von jeweils 4 Bits zusammengefasst. Eine Gruppe von 4 Bits nennt man „Nibbel“. Da es nur 16 verschiedene solche Vierergruppen gibt, benennt man jede dieser Gruppen.
0000 = 0 0100 = 4 1000 = 8 1100 = C
0001 = 1 0101 = 5 1001 = 9 1101 = D
0010 = 2 0110 = 6 1010 = A 1110 = E
0011 = 3 0111 = 7 1011 = B 1111 = F
Dies ist das Hexadezimal-System. Jede Ziffer entspricht 4 Bits. Eine Umwandlung ins Dezimalsystem ist schwieriger, weil jede Ziffer für eine Potenz von 16 steht.
Die ASCII-Tabelle ist so oft im Hex-Darstellung angegeben. Das ASCII-Zeichen „o“ entspricht z.B. 6E, und das bedeutet 6 * 16 + 15 = 111 (Dezimalzahl). Anders kann aber z.B. 61 eine Dezimalzahl oder eine Hexa-Zahl sein. Um die Zahlen nicht zu verwechseln, hängt man bei den Hexa-Zahlen ein „h“ an (61h).
Ein Rechner operiert nie mit einzelnen Bits, sondern immer mit Gruppen davon, entweder mit 8, 16, 32 oder 64 Bits. Man spricht dann von 8-Bit-Rechnern usw. Es gibt aber auch Mischformen von Rechnern, die intern mit 32 Bit-Blöcken rechnen, aber immer nur Blöcke zu 64 Bits lesen oder schreiben.
8 Bits = 1Byte = 2 Nibbel (2 Hex-Ziffern).
Abkürzungen
1k = 1024 = 210 (k = Kilo)
1M 1024 * 1024 = 220 (M = Mega)
1G 1024 * 1024 * 1024 = 230 (G = Giga)
1T 1024 * 1024 * 1024 * 1024 = 240 (T = Tera)
In der Informatik werden vorwiegend die Vielfachen von 2 gebraucht.
Für Längen- und Zeitmasse werden aber die gebräuchlichen Vielfachen von 10 benutzt.
1m = 1/1000 = 10-3 (M = Milli)
1μ = 1/1000'000 = 10-6 (μ = Mikro)
1n = 1/1000'000'000 = 10-9 (n = Nano)
1p = 10-12 (p = Pico)
1f = 10-15 (f = Femto)
Zusammenfassung Allg. Info (Nov-98 Thema : Grundbegriffe)
2.1 Textdarstellung bis
2.6 Binärdarstellung
Texte, logische Werte, Zahlen, Programme werden in Daten dargestellt.
(Darstellung von Informationen auf der Ebene der Einsen und Nullen)
2.1 Textdarstellung
Um Texte im Rechner darzustellen :
Codiert man das Alphabet, die Satzzeichen und die nicht-druckbare-Zeichen (z.Bsp. CR-Zeichen (carriage return), Tab etc.)
Für die Darstellung dieser Zeichen reichen 7 Bits d.h. es gibt 128 versch. Möglichkeiten.
ASCII-Numerierung (American Standard Code for Information Interchange)
Kleinbuchstaben und Grossbuchstaben werden alphabetisch numeriert
0 bis 9 in natürlicher Reihenfolge
Auf vielen Rechnern und IBM kompatiblen PCs findet man den erweiterten ASCII-Code : nochmals 128 Zeichen hinzu (jetzt werden 8 Bits benötigt)
Die zusätzlichen Zeichen stellen akustische Signale (Bell = 7) und Umlaute (ä, ö, é, à, b ..) dar.
(1 Byte stellt die kleinste Gruppe Bits dar. So gibt der Speicher dem ASCII-Code Platz für 256 Zeichen der ansonsten 128 Zeichen.)
2.2 Logische Werte
logische Werte :
Falsch 0 False True
Richtig 1
(diese sind mit 1 Bit darstellbar, weil aber 1 Byte die kleinste Gruppe von Bits ist, auf die ein Rechner zugreifen kann, braucht man 1 Byte. Es wird immer 1 Byte gespeichert obwohl auch 1 Bit reichen würde.)
Operationen :
Not
And
Or
Xor (exklusives Oder)
2.3 Programme
Maschinensprache :
Die Sprache dient zur Umsetzung von Programmen, Anweisungen.
Erst wenn der Computer den eingetippten Text intern codiert (in Bitfolgen) kann der Rechner Befehle und Anweisungen eines Programmes ausführen.
2.4 Graphen und Bilder
Bilder und Graphiken werden in eine Folge von Rasterpunkten aufgelöst.
Jeden dieser Rasterpunkte kann man durch ein Bit, Byte oder mehrere Bytes darstellen.
(Wenn man viele Bytes zur Verfügung hat, so gibt es auch ein höher aufgelöstes Bild.)
2.5 Zahlendarstellungen
Auch Zahlen werden durch Bitfolgen dargestellt.
Problem : da die Bitfolgen eine feste Länge habe, ergibt sich nur eine Codierungsmöglichkeit von 2 * dieser Länge. (2n)
Daraus folgt, dass es verschiedene Codierungen gibt.
2.6 Binärdarstellung
Eine Binärzahl ist eine Bitfolge die für eine Zahl steht.
Zur Darstellung von positiven ganzen (natürlichen) Zahlen nimmt man den
Bereich von 0 bis 2*Länge -1 (0 bis 2(n-1))
z.Bsp 3 = 011 (0*22 + 1*21 + 1*20)
Von einer Dezimalzahl zu einer Binärzahl gelangt man durch ganzzahliges Dividieren der Zahl durch 2. Der Rest stellt die Binärzahl dar.
(Entweder gibt es den Rest 0 oder 1)
z.Bsp. 224 div 2 = 112 Rest = 0
112 div 2 = 56 Rest = 0
56 div 2 = 28 Rest = 0
28 div 2 = 14 Rest = 0
14 div 2 = 7 Rest = 0
7 div 2 = 3.5 Rest = 1
3 div 2 = 1.5 Rest = 1
1 div 2 = 0.5 Rest = 1
11100000 = 1*2(7) + 1*2 (6) + 1*2(5) +0+0+0+0+0 = 128 + 64 + 32 = 224
Additionsbeispiel
67 = 1000011
157 = 10011101
10011101
+ 1000011
11100000
(z.Bsp 1+1 = 10 (eins null) ; schreibe null und behalte eins)
2.10 -2.12 fehlt
1.Wie ist ein PC aufgebaut
Motherboard (Mainboard, Hauptplatine)
Kernstück im Aufbau, über die alle Bausteine miteinander verbunden sind. Auf ihr ist der Prozessor und der Arbeitsspeicher installiert.
CPU
erledigt Rechenarbeit, manipuliert Daten, zuständig für die Steuerung der Komponenten
Erweiterungssteckplätze (6 verschiedene Standards)
Hier kommen die Erweiterungskarten hin, z.B.: Grafikkarten, Soundkarten, Festplatten-Controller.
Bios Chips (Basis Input Output System)
Hier ist ein spezielles Startprogramm gespeichert. Das BIOS sorgt dafür, dass das Betriebssystem geladen werden kann. Es steuert die grundlegenden Funktionen des PCs.
Interner Lautsprecher
Kann nur piepsen. Um Musik zu hören braucht’s eine Soundkarte und Lautsprecherboxen.
RAM (Random Access Memory)
In den Arbeitsspeicher werden Programme hingeladen und Daten, die gerade von der CPU bearbeitet werden. RAM verliert die Daten beim Ausschalten des PCs.
Taktgeber
bestimmt die Arbeitsgeschwindigkeit. Sie wird in MHz gemessen. 1MHz = 1000 Schwingungen pro Sekunde.
CMOS
ist die Inventarliste des PCs: hier ist gespeichert wieviel RAM installiert ist, wieviele und welche Festplatten angeschlossen sind, etc.
CMOS-Batterie
versorgt das CMOS mit Strom. Hält ca. 5 Jahre (heute:Akku)
RAM-Cache
ist ein RAM zwischen dem Arbeitsspeicher RAM und der CPU: und besteht aus schnellen aber teuren Bausteinen und holt durch eine ausgeklügelte Logik im vorauseilenden Gehorsam eigenmächtig Daten aus dem RAM, die der Prozessor gerade benötigt. Der Prozessor muss so weniger oft auf Daten warten. (höhere Arbeitsgeschwindigkeit).
2. Teilsysteme eines PCs
Die Zentraleinheit besteht aus 4 Teilsystemen:
1.) Rechenwerk
Zu verrechnende Daten (Operanden) werden im Rechenwerk verarbeitet. Sie werden in kleinen, schnellen Speichern (Register) innerhalb der CPU abgelegt.
Alle im Rechenwerk durchgeführten Grundrechenarten lassen sich auf die Addition zurückführen.
2.) Steuerwerk
Steuert das Zusammenspiel von Rechenwerk und Arbeitsspeicher.
Kleiner, schneller Arbeitsspeicher des Steuerwerks: Befehlsregister
3.) Arbeitsspeicher
dient zum Ablegen der Daten und Programmbefehle, die im Prozessor verarbeitet werden.
Arbeitsspeicher ist in Speicherzellen unterteilt.
4.) Ein- und Ausgabesteuerung
Daten müssen in den Rechner eingegeben werden und müssen nach der Verarbeitung dem Benutzer wieder zugänglich sein:
Wird von folgenden Geräten übernommen: Tastatur, parallele und serielle Schnittstelle, Platten-Controller, Grafik- oder Soundkarte (Ausgabe).
3. BIOS und Setup
Beim Einschalten befindet sich im nichtflüchtigen ROM (Read Only Memory) nur das BIOS. Das BIOS hat die Aufgabe, alle notwendigen Mechanismen zum Laden des Betriebssystems bereitzustellen, um dann Programme und Anwendungen starten zu können. Der Rechner stellt mit Hilfe des BIOS fest, wo sich die Betriebssystemdaten befinden (Diskette, Festplatte). Der Rechner prüft, ob eine Diskette im Bootlaufwerk liegt (bei neueren Rechnern das 3.5‘‘-Laufwerk). Befindet sich keine Diskette im Laufwerk, versucht der Rechner über die Festplatte an die Daten zu kommen. Die Reihenfolge für die Bootlaufwerke kann man im Setup ändern. Über das Setup kann man das Verhalten der BIOS-Routinen beeinflussen; das Setup ist ein fester Bestandteil des BIOS und steht beim Einschalten zur Verfügung. (bei neuern Rechnern fast immer über die DEL-Taste).
Im Setup kann man das „Shadowing“ der obersten 384KB innerhalb des ersten MB des Arbeitsspeicher abstellen und so dies 384KB zusätzlich als Arbeitsspeicher für die Installation erhalten. Dies kann bei Rechnern mit wenig Hauptspeicher entscheidend sein, um überhaupt installiern zu können.
4. Das Booten
Auf einer Diskette finden nur Daten für ein einziges Betriebssystem Platz. Der sogenannte Bootsektor enthält die nötigen Angaben über die Art und Grösse des Betriebssystems. Nach dem Laden und Starten erscheint bei DOS die Eingabeaufforderung (A:>), bei div. Linuxsystemen werden evtl. weitere Disketten (Rootdisketten) verlangt.
Auf einer Festplatte können Daten von verschiedenen Betriebssystemen gleichzeitig bereit gehalten werden. Man benötigt einen Bootmanager, um nach dem Einschalten eine Wahlmöglichkeit zwischen den versch. Systemen zu haben: Bsp.:
Linux: LILO (Linux Loader)
OS/2: OS/2-Bootmanager
Den Vorgang, bis die Daten des Betriebssystems in den Speicher geladen sind und das BS gestartet wird, nennt man „Booten“.
5. Festplattenpartitionierung (Dos-Befehl: fdisk)
Um zu verstehen, wie mehrere BS auf einer einzigen Festplatte Platz finden, müssen wir uns mit deren Aufteilung auseinandersetzen. Jede Festplatte besitzt einen Master-Boot-Record (MBR), in dem Informationen über die Geometrie und die Partitionstabelle (Anzahl Partitionen, Typ, Grösse) enthalten sind.
Wegen der besseren Strukturierung und erhöhter Datensicherheit unterteilt man die Festplatte in mehrere Bereiche, sogenannte Partitionen. Innerhalb einer Partition kann ein BS nun seine eigenen Dateien verwalten und ist vor unkontrollierten Zugriffen anderer BS geschützt. Partitionen sind unabhängige Datenbereiche.
Man unterscheidet zwei Arten von Partitionen:
primäre Partitionen (maximal 4)
erweiterte Partitionen (falls man die Festplatte in mehr als 4 Bereiche unterteilen will)
Ein BS lässt sich nur über eine primäre Partition booten, diese muss gleichzeitig auch als aktiv markiert sein. Es sollte auf einer Festplatte immer nur eine aktive Partition geben, genau diese wir vom BIOS nach dem Einschalten zum Booten gewählt.
direkt booten: Bootmanager & BS auf der primären Partition.
indirekt booten: Bootmanager auf einer primären Partition, der es ermöglicht, das BS von einer anderen,
z.B. einer erweiterten Partition zu booten.
6. Bootstrapping
Ist der Ladevorgang geglückt, initialisert sich das BS selbst. Es gibt dabei eine Reihe von Bildschirmmeldungen: z.B.Ausgaben von den vorhandenen Gerätetreibern (config.sys), sowie von automatisch gestarteten Programmen (autoexec.bat).
7. Prozessoren
Es gibt viele Prozessoren, die 2 Haupttypen sind RISC und CISC:
Cisc
Prozessoren werden über zahlreiche Befehle gesteuert (Intel Prozessoren verstehen bis zu 400 Befehle). Dieser sogenannte x86 Instruktionssatz wird von den Compilern aus den Programmcodes erzeugt.
Aufgrund der komplexen Struktur dieses Instruktionssatzes bezeichnet man diese Rechner als Computer mit komplexen Befehlssatz (CISC = Complex Intruction Set Computer). 80% aller Berechnungen nutzen allerdings nur 20% der verfügbaren Instruktionen
Risc
Der Befehlsvorrat ist deutlich reduziert (RISC = Reduced Instruction Set Computer). Sie lassen sich wesentlich schneller und billiger herstellen.
Pentium Pro
Er verfügt über einen im Prozessorgehäuse integrierten L2-Cache. Vorteile:
wird über 64bit Verbindung in der Prozessortaktrate angesprochen -> höhere Leistung
externe Baustein sind hinfällig -> Hauptplatinen werden kleiner und billiger.
Cache Speicher
dient zur kurzfristigen Zwischenspeicherung von Daten und Befehlen innerhalb des Prozessors. Der Prozessor muss nicht auf den langsameren Arbeitsspeicher warten.
Schnelligkeit von Prozessoren
Für die Leistung eines PCs spielt der Prozessor nicht die alleinige Rolle.
Massstab: * Anzahl Befehle pro Sekunde, gemessen in MIPS (Million Instruction per Second)
* SPEC Benchmarks: standartisierte Programme, welche Belastung eines Prozessors nachbilden
Bussystem
Kodieren von Infos
Daten- und Adressbus bestehen aus mehreren parallel liegenden Leiterbahne
O Volt = 0 3-5Volt = 1
Ueber eine Leiterbahn kann nur ein Bit transportiert werden-1,0
2 2 = 4, 2 8 = 256
Prozessorleistungsfähigkeit ist abhängig von Busbreite
Datenbus
leitet zu verarbeitende Daten zwischen Prozessor und Arbeitsspeicher
Adressbus
Adresse, an die bestimmte Informationen geschrieben/gelesen werden soll, wird zwischengespeichert und gelangt dann weiter an Bildschirm, Drucker , externe Speicher
Interner, externer Bus
sind über Pins verbunden
Treiber
sorgen dafür, dass Daten mit dem richtigen Bus transportiert werden
Befinden sich beim Ein- und Ausgang in Wartestellung
z.B. Eingabe eines Wortes
ISA Busarchitektur
8088 Prozessor - 8 Bit breiter Datenbus
80286 - 16 Bit ;ISA-Bus
80386 - 32 Bit
Flaschenhals; CPU arbeitet intern mit 32 Bit, können die Daten ausserhalb aber nur auf 16 Bit breiten Leiterbahnen transportieren
Wartezyklen durch Cache-Speicher vermeiden
Schwächen durch Chipsätze überwinden
neue Funktionen
System über Setup konfigurieren
CPU steuert selber Kommunikation
Nachbaumöglichkeit
geringe Kosten
EISA
Erweiterung des ISA Busses auf 32 Bit
mehrere Daten tansportieren
Adressierungen von bis zu 4 GByte Speicher
DMA = Busmaster
transportiert grosse Datenmengen direkt von einem Speichermedium zum anderen, ohne
dass die CPU belästigt wird
Jeder Karte ist ein bestimmter Interrupt zugeordnet. So erkennt CPU, welche Karte seine Dienste beansprucht
pegelgesteuert
begrenzte Geschwindigkeit
kompatibel
Mikrokanal
Neue Platinen Steckplätze und Grösse
Busmaster
Konfiguration über Software - kompatibel
Höhere Taktfrequenz
Local Bus
Prozessor, Hauptplatine über lokalen Hochleistungsbus koppeln und über Erweiterungsbus Verbindung zu ISA, EISA machen
schnell
kompatibel zu ISA
Prozessorbus = Local Bus
Verbindet CPU Speichersystem, Steckplätze und Interface direkt
Prozessorgeschwindigkeit takten
AT-Bus
Geringe Taktfrequenz
Grafikkarten und Festplattencontroller nutzen diese hohe Datenübertragung
PCI Local Bus
Plattformunabhängig
Selbstkonfiguration
Daten-, Uebertragungs-, Adressbreite
Multiprozessorfähigkeit
Ports
16 Bit breiter Datenein- und ausgang
9. SCSI (Small Computer System)
Ein Bussystem zur Anbindung von gemischten Peripheriegeräten. Dazu gehört ein sog. Initiator und ein oder mehrere Targets. SCSI ist keine Schnittstelle (wie z.B. IDE), es handelt sich um einen Kabelbus.
Wird nicht von der anfordernden Einheit (Host Adapter) gesteuert, sondern von der ausführenden Einheit, deshalb wird der Host Adapter früher wieder frei.
Funktionsweise: Der Rechner gibt den Auftrag an den Host Adapter und wird benachrichtigt, wenn die Aktion abgeschlossen ist (Grosse Entlastung der CPU). Während die Festplatte die Köpfe auf einen neuen Sektor positioniert, wird der Bus für andere Aktivitäten frei. Selbst bei gleicher Übertragungsrate ist der Datendurchbruch bei SCSI deutlich höher als bei bsw. IDE.
9.1 Standards
SCSI-1 bis SCSI-3 wobei SCSI-1 die älteste Generation ist.
SCSI-ID (Adresse), dient zur eindeutigen Unterscheidung aller am Bus angeschlossenen Geräte (nie doppelt). Die Geräte werden von 0 aufwärts numeriert. Die Festplatte als erste und beim Rest ist es gleich, welche Nummer sie haben (langsame Geräte eher höhere Nummer).
9.2 Anschliessbare Geräte
Grösste Vorteil von SCSI ist das weite Spektrum von Peripheriegeräten, die angeschlossen werden können.
Üblicherweise Festplatte, CD- Rom, Scanner, Streamer, CD- Brenner, Wechselplatten,....(Total 10 Geräteklassen). Man benötigt nicht für jedes Gerät eine eigene Steckkarte und keinen eigenen Treiber.
9.2 Terminierung
Terminierung ist einfach der Abschluss des Busses an beiden physikalischen Enden. Es gibt : nur interne Geräte, nur externe Geräte und interne und externe Geräte (siehe Skizze S. 14).
10. RAM- Typen
10.1 Dynamic RAM
Dynamisch bedeutet: sie sind aus Kondensatoren aufgebaut und benötigen einen Refresh um ihre Daten nicht zu verlieren.
DRAM (Dynamic Random Access Memory). Zugriffszeit : 60 bis 120 ns. Speicherkapazität: 16 :16 bis 400: 4096 Kbit x Organisation.
EDORAM (Enhanched Data Output RAM) während des Lesevorgangs wird bereits die erneute Adressierung organisiert (Gesamtgeschwindigkeit steigt).
VRAM (Video RAM). Aufgebaut wie DRAM doch es wird nur der erste Bildpunkt adressiert, die anderen „der Reihe“ nach ausgelesen.
10.2 Static RAM
SRAM (Static RAM), ist auf Flip- Flop Schaltungen aufgebaut. D.h er benötigt keinen Refresh, und ist wesentlich schneller als Dynamischer RAM. Hauptsächlich als Cache RAM eingesetzt.
12. Controller
Controller sind spezielle Steckkarten welche den Betrieb von externen Speichermedien wie Disketten und Festplattenlaufwerke, Streamer, CD-Rom-Laufwerke etc. steuern und die Verbindung zur Zentraleinheit herstellen. Heute haben aber die meisten Motherboards integrierte EIDE oder SCSI-Controller.
Diskettenlaufwerke stellen keine grossen Anforderungen an den Controller. Hingegen ist die Leistungsfähigkeit der Festplatte in hohem Masse vom Controller abhängig.
Die wichtigsten Masszahlen einer Festplatte: -Speicherkapazität
-Zugriffszeit
-Datenübertragungsrate( vom Controller abhängig)
12.1 IDE/ATA
IDE Festplatten:
-die gesamte Steuerungselektronik ist auf der Festplatte Untergebracht
-benötigen keinen eigenen Controller
-werden mit einem Kabel(40 Leitungen) mit der Zentraleinheit verbunden
Vorteile:
-bessere Abstimmung zwischen Festplatte und Controller ®höhere Leistungen
-Herstellung billig
Nachteil:
-max. Speicherkapazität 504 MByte
12.2 EIDE(Enhanced IDE)/Fast ATA
Diese Technik ermöglicht es preiswerte Festplatten welche die 504 MByte überschreiten herzustellen. EIDE Controller , die mit einem eigenen BIOS ausgerüstet sind, machen die Festplatte unabhängig vom System BIOS und dessen Kapazitätsgrenze. Diese Controller ermöglichen Festplatten mit Kapazitäten von bis über 4 Gbyte.
Inzwischen gibt es fast nur noch EIDE Festplatten auf dem Markt. Während ein IDE Controller nur max. 2 Platten ansteuern konnte, kann ein EIDE Controller bis zu 4 Platten ansteuern.
13. Schnittstellen
Ein PC verfügt normaler weise über zwei unterschiedliche Schnittstellen. Die Serielle und die Parallele.
13.1 Die parallele Schnittstelle
Bei der parallelen Schnittstelle werden die Daten, Byte um Byte, über 8 nebeneinander laufenden Leitungen transportiert. Dies ist eine sehr schnelle Datenübertragung. Bei grösseren Strecken steigt jedoch die Gefahr eines Informationsverlustes. Deshalb sollte der Drucker nicht weiter als 5m vom PC entfernt sein. Bezeichnung einer parallelen Schnittstelle: LTP...(Line-PrinTer-Zeilendrucker).
13.2 Die Serielle Schnittstelle
Die serielle Schnittstelle erlaubt nur eine bitweise Übertragung von Daten. Diese Kommunikationsart ist bedeutend langsamer, aber es können grössere Entfernungen bewältigt werden. Der serielle Anschluss ist im Gegensatz zum parallelen heikler weil sehr viel mehr Spezifikationen genau definiert werden müssen, damit sich die Verbundenen Geräte überhaupt verstehen können. Solche Anschlüsse werden Beispielsweise von einem Modem oder von der Maus benutzt. Bezeichnung einer seriellen Schnittstelle: COM...(COMunication). 14.Speicher
Speicher sind das Gedächtnis eines jeden Computers. Ohne sie wäre eine sinnvolle Arbeit undenkbar. Es gibt Festwertspeicher und Schreib-Lese-Speicher.
14.1 Festwertspeicher
Festwertspeicher haben einen fest vorgegebenen Inhalt, der nicht verändert werden kann. Es kann nur gelesen werden Read Only Memory = ROM). Die Daten bleiben nach dem ausschalten des Computers erhalten.
14.1.1. Das einseitige ROM
Ein ROM ist ein Speicherbaustein dessen einmal eingebrachter Speicherinhalt dauernd bestehen bleibt (auch bei Stromabschaltung). Er wird zur Speicherung von fixen Werten benutzt, wie Programmen zum Aufstarten eines Systems, Betriebssystemteile, Übersetzer oder Sprachinterpreter. Vor allem beim Einsatz von Mikrocomputern in einer Gerätesteuerung vom Videorecorder über die Waschmaschine bis hin zur Verkehrsampel, werden die gesamten Programme in ROM Bausteinen festgehalten.
Der ROM wird vom Computerlieferant selber beschrieben, der Benutzer hat keine Möglichkeit den ROM Inhalt zu verändern oder zu ergänzen. Das ROM im PC besteht in der Regel aus 2 Bausteinen welche das sogenannte ROM BIOS enthalten (BIOS: Basic Input Output System). Das Bios Programm übernimmt also zuerst die Funktionsprüfung. Nach erfolgreichem Lesen der Betriebssystembestandteile übergibt es die Systemsteuerung in den Arbeitsspeicher, dem dann funktionsfähigen Betriebssystem.
Umfang der ROM Informationen: 64000 bei Älteren und bis 2 Millionen und mehr Zeichen bei modernen PCs.
PROM-Baustein: Da es selten möglich ist schon beim ersten Anlauf ein fehlerfreies Programm zu schreiben, gibt es für die Entwicklungsphase besondere Bausteine, die der Anwender mit einem besonderen Programmier gerät selber Programmieren kann. Sie heissen PROM. PROM Bausteine sind sehr teuer und nur einmal programmierbar.
Noch teurer sind lösbare nur Lese Speicher(EPROM - Erasable Programable Read Only Memory).
Dem Flash Speicher wird grosse Zukunft zugeschrieben. Es ist ein supperflacher Baustein, der als Speicherkarte mit fixen Programmen in tragbaren Systemen eingesetzt wird. Der Flash Speicher soll Ersatz für alle RAM und ROM Bausteinen sowie als Konkurrenz der mechanischen Festplatte sein. Er kann kostengünstig und mit ausserordentlicher Dichte hergestellt werden. Der grosse Vorteil der Flash-Memorys: sein Inhalt ist elektrisch löschbar. Der Flash-Speicher ist in der Lage das BIOS-ROM sowie auch das RAM im PC zu ersetzen. Dadurch kann der PC viel schneller aufgestartet werden. Flash-Memory eignet sich auch als Ersatz für Festplatten.
14.2 Schreib-Lese-Speicher
Seine englische Bezeichnung lautet: Random Access Memory= RAM. RAM Bausteine werden als kurzzeitige Zwischenspeicher verwendet. RAM Bausteine verlieren ihre Information sobald sie vom Strom getrennt werden.
14.2.1 SRAM und DRAM
SRAM: (statisches RAM) schnell aber relativ teuer
DRAM: (dynamisches RAM) langsamer dafür preisgünstiger
Der Unterschied besteht in ihrem strukturellem Aufbau und in ihrer Leistungsfähigkeit. SRAM - Chips verwenden zwei Transisstoren um ein Datenbit zu Speichern. Bei diesem Chip ist kein Auffrischen, wie bei den DRAM’s notwendig. Dadurch ist die Zugriffsgeschwindikeit auf die Daten sehr hoch.
SRAM’s werden in den meisten Rechnern ab 80486 als Cache Speicher verwendet weil auf den der Prozessor mit grosser Geschwindigkeit zugreift.
Im Gegensatz zu den statistischen Bausteinen wird bei den dynamischen die Information mittels Kondensatoren gespeichert. Weil die Kondensatoren die Ladungen mit der Zeit abbauen, müssen sie in regelmässigen Abständen aufgefrischt werden. Das heisst sie werden erneut beschrieben. Dadurch sind solche Speicher auch sehr langsam.
14.2.2 Speichertypen
Es gibt zwei Typen 30-Pin und PS-2(72 Pin)- Sims. Erstes Unterscheidungsmerkmal ist die Zugriffszeit. Gängig sind 70 und 60 ns. Ab etwa Pentium 100 sollen 60 ns -Sims sinnvoll sein.
14.2.3 Zugriffszeiten
Die Zugriffszeiten werden in Nanosekunden angegeben. Niedrige Zugriffszeiten sind für das System günstiger.
Arbeitsspeicher wird heutzutage in den sogenannten Simm-Modul angeboten. Früher hatten sie einen 30-poligen Anschluss. Bei den heutigen Pentium-Rechnern werden nur noch die PS2 angeboten. Die PS2-Module gibt es in Kapazitäten von bis zu 128 Mbyte
14.3 Cache-Speicher
Pcs ab dem 80486 haben einen Hauptspeicher der 64 bis 256 Kbyte gross ist und aus schnellen SRAM-Bausteinen zusammengesetzt ist. Ideal wäre es wenn der gesamte Hauptspeicher aus SRAM-Bausteinen bestehen würde. Diese Rechner könnte man wegen der hohen SRAM Preise kaum bezahlt. Stattdessen nimmt man einen kleinen Cache der quasi wie eine Lupe auf den grösseren Cache wirkt. Entscheidend ist dabei das die Lupe immer auf den gerade benötigten Datenauschnitt des Hauptspeichers ist.
15. Massenspeicher
Disketten
Damit die Dieskette vor unbeabsichtigtem Überschreiben geschützt wird, besitzt sie an der Seite einen kleinen schwarzen Schieber, durch den ein Loch in der Hülle abgedeckt werden kann.(Ist das Loch geöffnet, kann sie überschrieben werden. Der Zugang zum Schreib-/Lesekopf ist mit einer Metallmanschette verschlossen. Beim Einschieben der Diskette in das Laufwerk wird diese zurückgeschoben und die Diskette versetzt sich in Rotation. Durch Magnetisierung erkennt der Schreib-/Lesekopf die darauf gespeicherten Nullen und Einsen und kodiert sich direkt um.
Die Diskette wird durch formatieren in Spuren und Sektoren zur genauen Adressierung gegliedert. (80 Spuren je Seite; 18 Sektoren pro Spur; + Sektor = 512 Byte
2 Seiten * 80 Spuren *512 Byte = 1'474'560 Byte / 1024 = 1440Kbyte = 1.44MB)
Zwei oder mehrere Sektoren einer Spur bilden ein sogenanntes Cluster (auch Block genannt!). Es ist die kleinste Einheit die ein Betriebssystem zum Speichern von Daten verwenden kann. Ein Cluster fasst auf einer Diskette 256 Bytes.
Festplatten
Die Festplatte weist ein extrem hohe Speicherdichte auf. Dennoch können Daten 10x schneller gefunden werden. Der Grund ist die hohe Umdrehungsgeschwindigkeit (ca. 5000 Umdrehungen/Minute). Je höher die Umdrehungsgeschwindigkeit, desto mehr Daten könne pro Zeiteinheit gelesen bzw. geschrieben werden.
Maximale Einträge im Rootverzeichnis
Festplatte 32 Sektoren 512 Einträge
1.44 MB Diskette 14 Sektoren 228 Einträge
720 KB Diskette 7 Sektoren 114 Einträge
16. CD-ROM
Eine praktische und billigere Lösung zum Speichern von Daten ist die CD-ROM. Sie wird beim Lesen von einem Laserstrahl abgetastet. Trifft dieser auf eine ebene Fläche, wird er reflektiert und von einer Photodiode registriert.
Die CD’s besitzen in den Bereichen der Kommunikationsleistungen ca. die selbe Geschwindigkeit wie herkömmliche Festplatten.
Bei der CD gibt es eine einzige spiralförmige Spur. Diese ist in gleich grosse Sektoren unterteilt. Damit die Daten der äusseren und inneren Sektoren mit gleichbleibender Geschwindigkeit auf den Lesekopf treffen, muss sich die CD unterschiedlich schnell drehen (Aussen langsamer / Innen schneller).
Rechnerarchitekturen
Allgemein
Das zentrale und wichtigste Teil eines Computersystemes ist das CPU. Mit Prozessoren werden immer zwei wichtige Begriffe verwendet.
RISC
RISC = Reduced Instruction Set Computer. Es ist ein verkürzter Befehlssatz für Prozessoren. Es ist wesentlich einfacher, mehrere Befehle im Prozessor parallel abzuarbeiten.
CISC
CISC = Complex Instruction Set Computer. Es spiegelt die Entwicklung zu immer komplexeren und grösseren Befehlssätzen wieder.
Intel basierende Rechnersysteme
PROZESSOREN
Im PC wird die von Intel entwickelte x86-Reihe eingesetzt. Die aktuellen Pentium und Pentium II Prozessoren verwenden Intels MMX-Technologie. Die hohen Kosten für das SRAM haben die Entwicklung der neuen Gehäusebauform des Pentium II vorangetrieben. Der Pentium II ist mit 233 bis 400 MHz verfügbar. Der second Level Cache ist 512 Kbyte gross. Mit dem Pentium II können auch Dualprozessor-Systeme aufgebaut werden.
RECHNERBUSSE
Es gibt nur 2 massgebliche Bustypen für PC-Systeme.
ISA-Bus
PCI-Bus
Der PCI-Bus ist der schnellste und flexibelste und wird in den nächsten Jahren das vorherrschende PC-Bussystem bleiben.
Hier ist ein Überblick über die momentanen Bussysteme die in PC’s eingesetzt werden.
ISA-Bus
MCA-Bus
EISA-Bus
PCI
Der ISA-Bus ist eines der ältesten PC-Bussysteme, hat eine Busbreite von 16 Bit und einen Bustakt von 8 MHz. Es ist ein zu langsames Bussystem, es ist also ein anderes Bussystem erforderlich.
Der MCA-Bus hat eine Busbreite von 32 Bit. Er schaffte den Durchbruch nicht da er inkompatibel zu ISA ist.
Der EISA-Bus ist kompatibel zum ISA-Bus. Der Bustakt beträgt jedoch ebenfalls nur 8 MHz und immerhin eine Busbreite von 32 Bit. Auch er schaffte den Durchbruch nicht, da er einen hohen Preis hat.
Der PCI bietet technische Vorteile. Er besitzt 32 Bit und 33 MHz. Er ist unabhängig vom Prozessortyp. Der Einsatz ist also auch mit nicht INTEL-Prozessoren möglich. Es ist deshalb im Moment das beste und geeignetste Bussystem.
AGP stellt einen von INTEL entwickelten einzelnen Steckplatz für eine 3D-Grafikbeschleunigungskarte dar. Es ist eine Karte. Die AGP ist abwärtskompatibel zu PCI. Die Vorteile von AGP können vorerst nur mit Windows NT 5.0, Windows 98 und Windows 95 mit Direct-X ausgenutzt werden.
I2O ist eine neue INTEL Entwicklung. Der i960RP befreit den CPU von der Abarbeitung von I/O Interrupts und erhöht die Gesamtperformance des Systemes.
Die PC-Card Schnittstelle ist ein Standard für scheckkartengrosse Steckkarten, der 1990 definiert wurde. Die ersten Produkte waren reine Speicherkarten. Die neueste Weiterentwicklung heisst Card-Bus. Es will den Stromverbrauch tief halten, Kompatibilität verbessern und eine höhere Performance erreichen. Einsatzgebiete für diese PC-Cards sind bei Notebooks und Laptops zu finden .
BESONDERHEITEN
Die PC-Architektur ist eine offene Architektur und der Anwender kann somit sehr grosse Angebote von Komponenten wählen.
FESTPLATTE
Vor dem Kauf einer Festplatte stellt sich die Frage, ob man sich für eine EIDE oder SCSI Lösung entscheiden soll.
MONITOR und GRAFIK
Bei der Wahl der Grafikkarte sollte man beachten, ob die Treibersoftware vorhanden ist oder im Betriebssystem vorhanden ist. Die Qualität wird hauptsächlich vom Grafikprozessor und dem Videospeicher auf der Karte bestimmt.
Wichtig ist auch die Wahl des passenden Monitors. Wenn eine höhere Videosignal-Frequenz betrieben wird als der Monitor gestattet, kann der Monito beschädigt werden.
BETRIEBSSYSTEME
Die Wahl des Betriebssystems hängt meistens von der Wahl der Anwendungsprogramme ab. Ein wichtiger Punkt bei den Betriebssystemen ist die Grösse des benötigten Hauptspeichers. Der empfohlene Mindesthauptspeicher beträgt 8 MByte. Wenn man jedoch mit Windows 95 oder Windows 98 arbeitet sollten mindestens 32 MByte vorhanden sein. Bei OS 2 sind mindestens 16 MByte empfohlen und bei Windows NT sogar 64 MByte.
STANDARDANWENDUNGEN
Unter Standardanwendungen verstehen wir:
Textverarbeitung
Datenbanken
Tabellenkalkulation
Grafikpräsentationen
Wenn der Computer während des ganzen Tages eingeschaltet bleibt sollte man eine Stromsparfunktion einrichten. Bei Grafikanwendungen sind zusätzlich noch CD-ROM Laufwerke und Soundkarten bei Multimedia-Anwendungen geeignet.
SPEZIALANWENDUNGEN
Zu den Spezialanwendungen gehören:
Multi-Media
CAD
Desktop-Publishing
NETZWERKANWENDUNGEN
Bei einem Servereinsatz müssen Prozessorgeschwindigkeit, Bussystem und Festplattencontroller mit dem Speichermedium optimal zusammenwirken. Non-dedicated bedeutet, das der Server auch als Arbeitsstation eingesetzt werden kann (Windows NT, UNIX). Ein Arbeitsplatzrechner benötigt nicht unbedingt eine eigene Festplatte weil durch einen BootROM auf der Netzwerkkarte die Möglichkeit herrscht, direkt von der Serverfestplatte zu booten.
RISC-Rechner von Sun
PROZESSOREN
Sun-Microsystems bietet momentan 2 verschiedene Prozessortypen an:
Ultra AXi
UltraSPARC II
Die UltraSPARC Prozessoren kommen in allen UltraSPARC Modellen zum Einsatz.
Die Modelle mit Ultra AXi gibt es bislang nur als Singer Prozessor Versionen.
RECHNERBUSSE
Zwei unterschiedliche Bus-Systeme für Erweiterungskarten kommen in Sun-Systemen zum Einsatz:
SBus
PCI-Bus
Es gibt 2 SBus Arten (32 oder 64 Bit). Das System erkennt den Kartentyp automatisch. Der PCI-Bus unterstützt die PCI I/O Bus - Spezifikation in einer 64 Bit, 66 MHz Konfiguration. Das Angebot von Zusatzkarten ist momentan noch stark begrenzt
BETRIEBSSYSTEME
Das auf den SPARC-Rechnern eingesetzte Betriebsystem ist SunOS und die Benutzeroberfläche heisst OpenWindows. Das Bundle wird als Solaris bezeichnet. Das aktuelle heisst Solaris 2.6. Ab Ende 1998 sollte das neue Solaris 2.7 verfügbar sein. Es bietet volle 64 Bit Unterstützung.
2. Bertiebssysteme
2.1 Windows
2.1.1 Windows95
Windows95 ist das erste 32 Bit Microsoft Windows Betriebssystem. Es ist der 1. Schritt in Richtung Stabilität und Anwenderfreundlichkeit. Es handelt sich um eine grafische Benutzeroberfläche. Es besitzt neben der Oberfläche ein verbessertes Dateisystem, es unterstützt preemtives Multitasking und verfügt über Plug&Play Funktionalität.
2.1.1.1 Windows95 im Netz
Windows95 unterstützt vollständige 32 Bit Protected-Mode-Versionen von TCP/IP, IPX/SPX und NetBEUI (=> Zugriff auf Novell oder Windows NT Server).
Es ist auch möglich, sich auf UNIX-Server einzuloggen.
Unterstüzung mehrerer simultaner Kommunikationsprotokolle erlauben Netzwerkverbindungen unterschiedlichen Typs gleichzeitig aufrecht zu erhalten.
Microsoft Exchange bietet Anwendern die Möglichkeit, alle Informationen von unterwegs und im Büro an einen Exchange-Server weiterzugeben, der dann die Informationen weiterleitet. Dieser Server ist jedoch nicht in Windows NT Server enthalten. Durch ein DFÜ-Netzwerk können Benutzer von unterwegs schnell und einfach mit häufig genutzten Netzwerken verbunden werden. Die vorgegebenen Dateien lassen sich automatisch über einen “Aktenkoffer” aktualisieren.
Abwicklung der verschiedenen Dienste erfolgt automatisch durch den Server.
2.1.1.2Systemadministration unter Windows95
Windows95 verwaltet zu den INI Dateien eine eigene Datenbank. Diese ermöglicht anwenderspezifische Einstellungen und enthält hardwarespezifische Einstellungen des PCs. Die automatische Hardwareerkennung erleichtert das Aufrüsten und Erwitern des PCs.
2.1.1.3 Plus! für Windows95
Das Produkt Plus! für Windows95 hat zusätzliche Funktionalitäten. Es wird auf einer eigenen CD-ROM ausgeliefert und beinhaltet verschiedene Tools und Windows95 Errweiterungen.
2.1.2 Windows98
Es beinhaltet zahllose Detailverbesserungen, sowie eine “leichtere” Benutzerober-fläche. Systeme sollen zuverllässiger laufen und sollen einfacher zu verwalten sein.
Wesentliche Neuerung: FAT32 als Standarddateisystem. Es ist eine verbesserte Version von FAT, mit dem Festplatten mit mehr als 2 Gbyte Kapazität als ein einziges Laufwerk formatiert werden können.
Durch die Unterstützung für das Advanced Configuration and Power Interface (ACPI) hat es ein verbessertes Power-Management. ACPI ist eine Industriespekifikation, in der Hardware-Schnittstellen definiert werden, die ein standardisiertes Power-Management durch das Betriebssystem für alle Komponenten eines PC-Systems ermöglichen.
Der Assistent zur Datenträgeroptimierung steigert die Ladegeschwindigkeit der Anwendungen und den Zugriff auf Dateien, die am häufigsten benutzt werden.
Die Funktion Windows-System-Update sorgt dafür, dass immer die neuesten Treiber und Systemdateien verwndet werden Es handelt sich um einen neuen Webbasierten Dienst, der das System durchsucht und feststellt, welche Hardware und Software installiert ist. Anschliessend vergleicht er diese Informationen mit einer Back-End-Datenbank und ermittelt, ob neuere Treiber oder Systemdateien zur Verfügung stehen. Ist das der Fall, kann der Dienst die neuen Treiber automatisch installieren.
Das Dienstprogramm zur Systemdateiprüfung stellt sicher, dass die Systemdateien von Windows98 nicht verändert oder beschägigt wurden. Dieses Dienstprogramm bietet ausserdem eine einfache Methode für die Herstellung der Originalversionen von veränderten oder fehlenden Systemdateien.
Die Systeminfo-Utility sammelt für den technischen Support Informationen über die Systemkonfiguration. Dieses Dienstprogramm besteht aus einer Sammlung von ActiveX-Bedienelementen, von denen jede für das Sammeln und Anzeigen einer bestimmten Kategorie der Systeminformationen im richtigen MSInfo-Fenster zuständig ist.
Das Win32 Driver Model ist ein neues Modell für den Treiber. Es ermöglicht für einige Gerätetypen den Einsatz eines einzigen Treibers für beide Betriebssysteme.
Mit der integrierten Internet Benutzeroberfläche wird der Internet-Zugriff zum festen Bestandteil der Benutzeroberfläche.
2.1.2.4 Plus! für Windows98
Auch ier gibt es ein Plus-Paket: 3 Spiele, zusätzliche Desktop-Themen, Tools für die Systemoptimierung, Basic-Version von Microsoft Picture-It!, Deluxe CD Player und McAfee VirusScan.
2.1.3 Windows NT
Windows NT ist das leistungsstarke 32 Bit Betriebssystem von Microsoft. Es ist speziell optimiert für den Netzwekbetrieb in Verbindung mit dem Client/Server Konzept.
Windows NT Bietet das beste Preis/Leistungsverhältnis für klassische Netzwerkanforderungen und auch für geschäftskritische Anwendungen.
Microsoft verteilt Windows NT in zwei Versionen, den NT Server und die Windows NT Workstation. Die Windows NT Server CD-ROM ist für den Aufbau eines kompletten NT Netzwerk Servers bestimmt. Die Windows NT Workstation CD-ROM kann dazu genutzt werden, Arbeitsplatz-PCs mit dem Windows NT Workstationsystem auszustatten.
In Windows NT 4.0 ist der Internet Explorer und bei Windows NT Server auch der Internet Information Server integriert. Es enthält einen DNS-Server. Mit dem Remote Programm Load ist es möglich, diskless Workstations (ohne Festplatte) unter Windows95 vom Windows NT-Server zu booten. Wichtige Highlights: kostenloser Internet Explorer, höhere Grafikleistung etc.
Windows NT unterstützt preemptives Multitasking, Multithreading und Multiprocessing. Datenspeicher werden vom System bis zu 402 Mio. Terabyte unterstützt. Deshalb gibt es auch gewisse Systemvoraussetzungen zur Installierung ( 486 CPU, 16Mbyte RAM und eine 500 Mbyte).
Am weitesten ist Windows NT auf der Intel-Architektur verbreitet.
2.1.3.1 Installation von Windows NT
Die Installation von Windows NT auf einen Rechner ohne Betriebssystem wird über Disketten eingeleitet, wobei die Installations-CD bereits ins CD-ROM-Laufwerk eingelegt werden sollte.
Von Windows 3.x, DOS, Windows95 oder Windows NT Workstation ist der Netzwerk-Zugriff auf den Windows NT Server möglich, die entsprechende Client-Software vorausgesetzt.
2.1.3.2 Netzwerkdienste von Windows NT
Windows NT enthält Telnet und FTP-Clients sowie in der Server-Version einen FTP-Server Dienst.
Das Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) ermöglicht die dynamische Einrichtung und Verwaltung von TCP/IP Adressen.
Weiterhin werden Migrationstools angeboten, welche die Benutzerinformationen und Verzeichnisse übernehmen. Es ist soweit möglich, mit einem Windows NT Server die komplette Benutzerverwaltung von NetWare zu übernehmen oder zu steuern.
Seit Mitte 1997 bietet Microsoft mit RaRAS (Routing and remote Access Service) einen softwarebasierten Multiprotokollrouter für Windows NT Server 4.0. Dieser Service erweitert Windows NT um Multiprotokoll-Routingfähigkeiten sowie den Support von Virtual Private Networks (VPN) über PPTP (Point to Point Tunnelling Protocol)
RaRAS unterstützt Routing von TCP/IP und IPX. Als Routing-Protokolle werden RIP und OSPF unterstützt, sowie statisches Routing und auch RADIUS-Clients. Zentraler Bestandteil RaRAS ist der Routing Table Manager. Hier werden die Routing-Tabellen verwaltet.
Mit RaRAS wurden die Remote-Access-Möglichkeiten von Windows NT deutlich verbessert und erweitert.
2.1.3.3 C2-Sicherheit
Windows NT wurde von Grund auf so konzeptioniert, dass es den Anforderungen an ein C2-konformes System erfüllt. Zu den wichtigsten Anforderungen gehört zum Beispiel, dass ein Besitzer einer Resource den Zugriff auf diese Resource kontrollieren können muss, etc.
2.1.3.4 Systemadministration unter Windows NT
Windows NT erlaubt eine Drag&Drop-Benutzerverwaltung, unter dem auch die Netzwerk-Zugriffsrechte bearbeitet werden können.
Es erlaubt zudem Festplatten-Duplexing, Plattenspiegelung und Datenträger-Striping mit Parität (RAID 5).
Eine USV Shutdown-Software ist ebenfalls im Betriebssystem integriert, mit welcher es möglich ist, über einen seriellen Port des Windows NT Servers die USV zu verwalten
2.1.3.1 Windows NT Cluster
Um die kostenintensive Downtime des Windows NT Servers auf ein Minimum zu reduzieren, gibt es zahlreiche Cluster-Lösungen.
Digitals Windows NT Cluster und Microsoft Cluster Server zum Beispiel erlauben das Zusammenschalten von zwei Windows NT Servern, die als ein System fungieren, aber nicht wie ein System ausfallen. D.h., fäät ein Server aus, übernimmt der andere ohne Verzögerung die Arbeit (Failover).
Allerdings ist es noch nicht möglich, unterschiedliche Prozesse auf den Servern verteilt laufen zu lassen, beim Windows NT Clustering handelt es sich mehr um eine Serverspiegelung.
2.1.3.2 Multiuser-Windows NT
Windows NT ist zwar ein Multitasking-, aber kein Multiuser-Betriebssystem. 1992 schlossen Citrix Systems und Microsoft ein Abkommen über eine strategische Partnerschaft zur Entwicklung des Multiuser NT WinFrame.
WinFrame ist die Grundlage fär Application Publishing, einem neuen Weg für moderne Client/Server-Architekturen im PC-Umfeld.
Bei Application Publishing laufen die Anwendungen nicht auf dem Arbeitsplatz-PC, sondern auf dem Server.
Microsoft bietet jetzt die entsprechenden Erweiterungen in der Windows NT 4.0 Terminal Server Edition an. Microsoft setzt im Gegensatz zu Citrix auf das Remote Display Protocol für die Kommunikation zwischen Server und Client.
2.1.4 Microsoft Windows NT 5.0
Microsoft Windows NT 5.0 wird um neue Eigenschaften und Funktionen erweitert. Dazu gehören die Bereiche Administrierbarkeit, Skalierbarkeit und Erweiterbarkeit sowie Storage und Hardware Management.
2.2 Unix-Betriebssysteme
Derzeit noch weitaus vorherrschend in der Workstationwelt sind Unix-Betriebssysteme.
Die Uniximplementationen lassen sich in 2 Standards zusammenfassen: Berkeley Unix (BSD) sowie AT&T’s System V Release 4 (SVR4). Ist ein Programm für einen der beiden Standards geschrieben, so lässt es sich ohne Probleme auf ein anderes System des gleichen Standards portieren.
(GUI= Graphical User Interface)
2.2.1 SunOS/Solaris
Das auf den SPARC-Rechnern ursprüngliche Betriebssystem der Firma Sun heisst SunOS. Es wird zusammen mit der OPENLOOK-Benutzeroberfläche Open-Windows angeboten. Dieses Bundle wird Solaris bezeichnet.
SunOS 4.1x ist ein Unix-System und unterstützt Multiprocessing, aber noch kein Multithreading. Parallel zu Solaris 1.x hat Sun eine Version 2.x auf den Markt gebracht. Diese untersützt auch Multithreading, also das Verteilen von Teilprozessoren auf mehrere Prozessoren. Die Zuweisung der Prozessoren geschieht automatisch.
Ab der Solaris-Version 2.5 werden 64 Bit Prozessoren und die Verwndung der Ultra-Create-Grafik für 2D- und 3D- Anwendungen unterstützt.
In der aktuellen Version wurden im wesentlichen Fehler behoben und alle Funktionen für das Jahr 2000 implementiert.
2.2.2 HP-UX
Auch die Firma HP hat für ihre Workstations ein eigenes Unix entwickelt.
Die Betriebssysteme verfügen über eine graphische Oberläche namens HP Visual User Environment, kurz HP VUE genannt. Mit dem System Administration Manager SAM lassen sich die Systeme problemlos verwalten.
2.2.3 IRIX
Bei Silicon Graphicss heisst die Unix-Implementierung IRIX. Die aktuelle Version unterstützt sowohl die 32 Bit als auch die 64 Bit Architektur.
2.2.4 AIX
Das AIX-Betriebssystem wurde von IBM für drei Plattformen entwickelt.
2.2.5 Digital Unix
Für das Unixumfeld wird von Digital 64 Bit Betriebssystem Digital Unix angeboten. Dieses beinhaltet eine MOTIF-Benutzeroberfläche mit der zugehörigen Programmierumgebung. Digital Unix unterstützt SMP (Symmetric Multiprocessing).
2.3 Andere
2.3.1 OpenVMS
OpenVMS (32 Bit) ist ursprünglich für Digitals VAX entwickelt und dann auf die Alpha portiert worden.
OpenVMS kann zusammen mit dem Betriebssystem Windeows NT installiert werden. Somit kann man andere Anwendungen einmal auf Windows NT entwickeln und diese dann ohne weitere Probleme auf die OpenVMS-Plattform portieren.
2.3.2 MS-DOS
Das altbekannte MS_DOS ist nicht kleinzukriegen. Nach wie vor wird das Betriebssystem, das kein Multitasking und keinen Multiuserbetrieb unterstützt und wird von vielen Anwendern eingesetzt.
2.3.3 Computerviren
Auf immer mehr Computerplattformen und unter immer mehr Betriebssystemen sind Computerviren, die durch Datentransfer per Floppy-, Band- oder CD_ROM-Laufwerk, übertragen werden können. Mit der Verbindung von Netzen über Modems oder Router kommen neue Gefahrenquellen (E-Mail,und insbesondere das Internet).
2.3.3.1 Viren-Arten
Ein Computervirus ist eine Befehlsfolge, deren Ausführung einen Speicherbereich verändert, indem es eine Kopie von sich selbst hineinkopiert.
Dateiviren:
Dateiviren lagern sich an ausgewählte Programme an und bedienen sich dabei unterschiedlicher Techniken. Die Verbreitung erfolgt immer dann, wenn ein bereits infiziertes Programm aufgerufen wird.
Residente Datenviren setzen sich im Speicher fest. Somit wird bei jeder neuerlichen Programmausübung neu infiziert. Diese Gattung von Viren ist schwerer zu eliminieren.
Es gibt noch Stealth-Viren (wurden entwickelt, um Virenscanner, Prüfsummenprogramme oder Wächterprogramme zu unterlaufen) und Polymerphe Viren (zur zeit die gefährlichsten).
System-Viren nutzen bestimmte Programmbestandteile des Betriebssystems als Infektionsmedium.
Bootsektor-Viren greifen ausschliesslich den Bootsektor auf Disketten und Festplatten an. Nur langsame Verbreitung.
3. Einzelsysteme und Rechenzentren
3.1 Einzel-CPU-System
Erstes Extrem bezüglich Rechnerleistung und Datenhaltung ist ein einzelnes Zentralsystem mit Monoprozessor, an das direkt alle Massenspeicher angeschlossen sind.
Vorteile: - einfaches Systemmanagement
- schneller und direkter Zugriff auf alle Daten
- und der schnelle CPU
Nachteile: - beim Ausfall eines wichtigen Komponents, steht der gesamte Rechner still
Ein-CPU-Lösung ist nur durch Tausch der CPU möglich und sehr teuer
( Grafik im Skript S.16)
3.2 Multi-CPU-System
Ein System mit mehrern (parallel arbeitenden) CPUs in einem Bus.
Im Unterschied zur Einzel-CPU-Lösung steht einem einzelnen Programm (Single Stream) - bei sonst unbelasteter Machine - nicht mehr die gesamte Rechenleistung, sondern nur die eines einzelnen Prozessors zur Verfügung. Kommt es also auf die Verarbeitung eines einzelnen Programms in möglichst kurzer Zeit an, ist diese Lösung schlechter. Unter der Annahme, dass immer genügend viele Programme geichzeitif rechenwillig sind, um alle Prozessoren auszulasten, ist diese Lösung vom Durchsatz her nicht schlechter als eine entsprechend schnellere Einzel-CPU, dafür aber in der Regel deutlich billiger. Auch ein Performancezuwachs kann durch Hinzufügen einer weiteren CPU, sofern noch ein Steckplatz vorhanden ist, sehr kostengünstig realisiert werden. (Grafik im Skript S.17)
3.3 Cluster
Cluster ist das enge Zusammenschalten von mehreren Systemen zu einem Verbund mit entsprechender Clustersoftware.
Ein Cluster bietet folgende Funktionen:
erhöhte Verfügbarkeit
Skalierbarkeit: wird mehr Leistung benötigt, soll das Cluster einfach um weitere Systeme erweitert werden
Bei Clustern unterscheidet man zwischen „shared-everthing“ und „shared-nothing“ Clustern.
Bei shared-everthing haben alle Clustersysteme gleichzeitigen Zugriff auf gemeinsame Plattenlaufwerke. Sie werden abgesichert, z.B. durch den Einsatz von RAID.
Bei shared-nothing ist jedes Clustersystem ein eigenständiges System.
(Grafik im Skript S.17)
3.4 Gemeinsames Filesystem
Ein gemeinsames Filesystem erlaubt den Clientsystemen den Zugriff auf alle Netzwerk verfügbaren Daten als wären diese lokal gespeichert. Aber es muss bei einem Ausfall eines Systems der Zugriff manuell auf die Spiegeldaten umgelenkt werden.
3.5 Rechnernetzwerk
Ein Netzwerk ist im Hinblick auf die Datenorganisation schwächer gekoppelt als ein Cluster. Es können auch Systeme anderen oder gleichen Typs, aber mit anderen Betriebssystemen, vernetzt werden. Solche Netzwerke werden als Heterogene Netzwerke bezeichnet.
Die Kommunikation zwischen den Systemen kann über diverse Kommunikationsebenen wie Ethernet und Telefonleitungen erfolgen. Vor allem ISDN ist auf dem Vormarsch. Die Systeme können beliebig weit voneinander aufgestellt werden. Deswegen unterscheiden wir zwischen LAN (Local Area Network) und WAN (Wide Area Nerwork).
Allerdings muss durch geeignete Wahl der Anwendung sichergestellt werden, dass „Single Points of Failure“ vermieden werden.
Der Datenzugriff im Netz ist nicht so einfach wie beim Cluster, es muss ein gewaltiger Verwaltungsaufwand betrieben werden.
Vorteil eines heterogenen Netzes ist die Möglichkeit, Spezialisierte Systeme einzubinden.
( Grafik S. 18)
3.6 Fehlertolerante Rechnersysteme
Sind die Anforderungen an die des Systems sehr hoch, d.h. darf keine Stillstandzeiten geben, sollte man ein fehlertolerantes System einsetzten. Bei diesen Systemen ist die komplette Hardware doppelt ausgelegt.
Zusammen mit Erweiterungen im Betriebssystem werden damit Umschaltzeiten bei Ausfall von Komponenten in Sekundenschnelle erreicht.
Da für Reparaturzwecke das System nicht abgeschaltet werden muss, können die Stillstandzeiten auf ein Minimum reduziert werden oder ganr entfallen.
Massenspeicher
Uebersicht
4Einleitung Primär-, Sekundär- und Backup-Datenspeicher
Bei der Wahl des Massenspeichers und des dazu passenden Hostadapters müssen unter anderem berücksichtigt werden:
Die Auswahl der geeigneten Laufwerkstechnologie:
Einbau
Hardwareanschluss
Softwareeinbindung
Performance und Kapazität
Primär-Datenspeicher
Ist Massenspeicher, die auf Daten im Random Access zugreifen.
Sekundär-Datenspeicher
Sind wechselbare Massenspeicher, die Daten ähnlich wie Primär-Datenspeicher speichern. Abspeichern ist erst möglich nach Einlegen des Datenträgers.
Backup-Datenspeicher
Sind Massenspeicher die Sequentiell arbeiten. Der wahlfreie Zugriff auf Daten und Programme ist nicht möglich.
4.2.1 Primär-Datenspeicher
4.2.1 Einführung
Massenspeicher, die die Daten im Random Access verfügbar machen. Zu dieser Gruppe zählt man Halbleiterspeicher und Festplattenlaufwerke. (schnell, aber die teuersten)
4.2.2 Festplattenlaufwerke
Sie sind die üblicherweise eingesetzten Massenspeicher. Sie arbeiten mit einem magnetischen Aufzeichnungsverfahren (sind beliebig oft beschreib- und lesbar).
Sie unterscheiden sich u.a. durch Schnittstellen und Formfaktor.
4.2.2.1 Formfaktor
Das ist der Durchmesser der Platten. Plattenbox enthält noch die Schreibleseköpfe, Bewegungsmechanik der Köpfe (Aktuator), den Spindelmotor und die Mechanik (Logik).
Derzeit werden 1.3 bzw. 1.8 Zoll, 2.5 Zoll, 3.5 Zoll und 5.25 Zoll angeboten.
Die 3.5 Zoll ist die populärste und erreicht eine Kapazität von ca. 18 Gbyte netto.
4.2.2.2 Kapazität
Bruttokapazität : die theoretische maximale Kapazität des Laufwerkes
Nettokapazität : der tatsächliche nutzbare Platz auf dem Laufwerk
Die vom Hersteller angegebene Nettokapazität unterscheidet sich erheblich von der tatsächlich nutzbaren Nkapazität.
Weil: - 10-20% der Kapazität sind für Fehlerkorrektur- und Adressinfos belegt
- Hersteller von Betriebssystemen und Hersteller von Festplatten sind sich mit der
Definition des Megabytes uneinig. (andere Ausrechnung)
- das Filesystem benötigt einigen Platz für Verwaltungsadressen
Die Nettokapazität hängt von der Formatierung ab, denn sie ist in einem gewissen Rahmen veränderbar.
Besonders Audio/Video Anwendungen, Grafikprogramme... brauchen viel Speicherplatz und füllen die Festplatten sehr schnell. Daher sollte die Festplattenkapazität grosszügig geplant sein, da meist mehr Platz benötigt wird, als ursprünglich angenommen.
Leider gibt es Kapazitäteinschränkungen auch unter DOS, Win3.1, 3.11 und Windows95/98, so lassen sich nicht beliebig grosse Platten zu verwenden. Es kann nur jeweils eine primäre Partition auf einer Platte konfiguriert werden, wobei im Gesamtsystem nur eine aktiv sein darf (normalerweise die Bootpartition). Die max. Partitionsgrösse liegt bei 2 GByte, die max. Plattengrösse bei 8 GByte. Zu beachten ist, dass bei einer 2 GByte Partition die Blockgrösse 32 KByte beträgt.
4.2.2.3 Leistungsmerkmale
Mit der zunehmenden Datenmenge, die über den Bus übertragen wird, sollte auch der Hauptspeicher angepasst werden. (die Daten die von der Festplatte übertragen werden müssen in einem Stück in den Hauptspeicher passen, sonst muss nachgeladen werden)
Die Zugriffszeit errechnet sich aus der Zeit für mehrere einzelne, nacheinander ablaufende Vorgänge:
will ein Programm lesen/schreiben, so erzeugt Betriebssystem ein Request und übergibt es dem Festplattencontroller
das Laufwerk positioniert die Schreib/Leseköpfe auf ein bestimmten Punkt
wenn an der richtigen Position, wird zuerst gewartet, bis der gewünschte Block gefunden wird, dann werden die Daten an den Festplattencontroller übertragen
hier kommt die (interne) Transferrate ins Spiel, sie gibt die Anzahl der übertragenen Bytes in einer Sekunde an, je höher die Transferrate einer Platte, desto kleiner die benötigte Transferzeit. Hier werden die Daten über den SCSI-Bus an den SCSI-Hostadapter geschickt.
Die Transferraten über den SCSI-Bus betragen bis zu 40 MByte/s. Je kürzer die Gesamtzeit, desto besser die Systemleistung.
Zur Leistungssteigerung ist der Einsatz von Controllern (auf Festplatte wie auch beim SCSI-Hostadapter) mit Cache-Speicher, da beim Zugriff auf den Cache die Zeiten für die mechanischen Kompenenten entfallen.
Man unterscheidet hier read-, read-ahead- und write-back-Cache
read-Cache: der Speicher wird nach dem entsprechenden Block durchsucht und dann sofort übertragen, die Wartezeit für Plattenpositionierung und Umdrehung entfällt. Steht der Block nicht im Cache, wird er vom Laufwerk geholt
read-ahead-Cache: die nachfolgenden Blöcke nach dem Lesen eines Blocks werden auf der Platte im voraus gelesen und im Cache gespeichert
write-back-Cache: die zu schreibenden Blöcke werden im Cache zwischengespeichert und erst dann auf die Platte geschrieben, wenn keine weiteren Schreib- oder Leseaufträge anliegen. Eine Gefahr besteht jedoch darin, dass beim Stromausfall die im Cache gespeichrten Daten verloren gehen, daher sollte man hier nicht auf eine unterbrechungsfreie Stromversorgungsanlage (USV) verzichten.
4.2.3 Halbleiterplattenspeicher
Reicht bei best. Anwendungen die Geschwindigkeit nicht aus, mit der ein Plattenlaufwerk die Daten nicht liefern kann, so kann ein Halbleiterspeicher (RAM-Disk, Solid State Disk) eingesetzt werden.
RAM-Disk: es wird eine spezielle Software eingesetzt, die ein Teil des Hauptspeichers als Disk organisiert
Solid State Disk: eine Hardwarelösung, bestehend aus einem Bus-Interface mit Memory-Modulen
Auf den Speicher kann in beiden Fällen so zugegriffen werden wie auf ein Plattenlaufwerk. Es können also Files wie auf einer richtigen Platte angelegt und wieder gelesen werden.
Vorteil : die Positionier- und die Umdrehungswartezeit entfallen
Nachteil : ein solcher Speicher ist nicht als permanenter Datenspeicher geeignet
(Stromausfall), auch ist er erheblich teurer als ein Plattenspeicher gleicher Grösse
4.2.4 RAID
Man benötigt Techniken, die es auf Basis der sich langsamer entwickelnden Plattentechnologie dennoch schaffen, mit der Prozessorgeschwindigkeit und dem Datenhunger der heutigen Systeme Schritt zu halten - durch erhöhte Zugriffsgeschwindigkeit und erhöhte Kapazität.
Unter dem Oberbegriff RAID fasst man Technologien zusammen, die mehrere Laufwerke zu grösseren, teilweise auch ausfallsicheren Gesamtsystemen zusammenpacken.
Redundant Array of Independent Disks (redundant = ausfallsicher)
RAID - Technologien:
Mirroring (Spiegelung von zwei oder mehreren Laufwerken an einem Controller)
Duplexing (dito, aber mit zwei getrennten Controllern)
Striping (zusammenfassen von mehreren Laufwerken als logische Einheit und block-weises Verteilen von Daten auf diese Laufwerke)
RAID Level 0
Dieser RAID steht für Striping. Der Striping-Faktor sagt aus, wie gross die Stücke sind, welche jeweils auf eines der Laufwerke geschrieben wird.
kleiner Striping-Faktor :
bietet den Vorteil der hohen Transferrate beim Schreiben und Lesen von langen Request, hat aber wesentliche Nachteile in der Leistung bei kurzen Requests
grosser Striping-Faktor (mehrere Blöcke):
die Schreib- und auch die Leseperformance bei kurzen Transfers bleibt mit der eines einzelnen Laufwerkes vergleichbar. Auch ist es möglich, mehrere kurze Requests gleichzeitig auf unterschiedlichen Platten abzuarbeiten.
In beiden Fällen bleibt jedoch der Nachteil, dass bei Ausfall eines einzelnen Laufwerks auf die gesamten Daten nicht mehr zugegriffen werden kann.
RAID 0 (Striping) ist daher eigentlich kein RAID Þ (keine erhöhte Datensicherheit)
RAID Level 1
RAID 1 steht für Mirroring.
Vorteil : Bei Ausfall bleiben Daten weiter zugreifbar; Leseleistung verdoppelt sich im besten Fall, da die Requests auf zwei Plattenlaufwerke (bzw. zwei Sets) aufgeteilt werden können, die unabhängig voneinander lesen können; RAID 1 ist einfach zu implementieren
Nachteil : nur die Hälfte des verfügbaren Platzes steht für die Orginaldaten zur Verfügung, die andere Hälfte wird durch redudante Daten verbraucht; hohe Kosten Þ Mirroring (von Einzelplatten) gäbe es auch als Controller-Lösung oder als Softwarelösung
RAID Level 0+1
auch RAID-10 genannt; vereinigt Mirroring & Striping (zwei striped Sets werden gespiegelt);
meistens die schnellste Lösung, aber auch hier gelten hohe Kosten, da doppelt so viele Platten benötigt werden.
RAID Level 4
Während Ausfallsicherheit bei RAID-1 und 0+1 doppelte Plattenkapazität erfordert - und bei RAID 0 garnicht gegeben ist - verwendet RAID 4 Parity um die Daten zu sichern.
Zu jeweils x Festplatten (nach Stripingverfahren beschrieben), kommt lediglich eine zusätzliche Parityplatte, deren n-tes Bit jeweils das Paritybit zu den x n-ten Bits der restlichen Platten enthält.
Fällt eine Festplatte aus, kann aus dieser Parityplatte zusammen mit den Daten der übrigen Platten Bit für Bit der Inhalt der defekten Platte rekonstruiert werden.
Nachteil :
Das Schreiben auf einer Platte erfordert allerdings immer auch das Ändern der Parityplatte - beide Blöcke müssen zurerst gelesen und aus ihnen und den neuen Daten der neue Paritywert berechnet werden. Þ die Performance ist geringer als bei RAID-0 oder 1
RAID Level 5
Verteilt Parity und Daten blockbereichsweise auf alle Laufwerke; jedes Laufwerk ist damit für einen best. Blockbereich Parity-Laufwerk Þ Lesezugriff wird etwas schneller
Nachteil : Bei kurzen Transfers ist aber auch RAID-5 auf der Basis von Zugriffen pro Zeiteinheit pro Megabyte einem Einzellaufwerk weit unterlegen.
Andere RAID Level
Es gibt noch eine Reihe von herstellerspezifizierten RAID Level, welche aber in der Regel nur Modifikationen der oben genannten RAID Level darstellen.
Wo wird RAID nun implementiert: (zwei Möglichkeiten)
1. : in einem Controller der zwischen dem Rechner und den Laufwerken sitzt (als Karte im Rechner oder in einer separaten Box)
Vorteil : keine zusätzliche Belastung des Rechners dur die Verwaltung von RAID
2. : im Hostrechner
Vorteil : höhere Datentransferrate durch die gleichzeitige Verwendung mehrerer Übertragungspfade Þ kein Flaschenhals, da man nicht über den RAID-Controller zum Hostrechner muss
FAZIT :
RAID-Systeme dienen der verbesserten Verfügbarkeit von Daten und nicht der Performanceverbesserung. Þ sind in der Regel der Geschwindigkeit Einzellaufwerken unterlegen.
Sinnvoll ist der ihr Einsatz zum Speichern von grossen Datenmengen, auf die entweder seltener oder nur mit langen Transfers zugegriffen wird. Auf jeden Fall sollte ein RAID (und der Rechner) an eine USV-Anlage angeschlossen werden, da sonst im Fall eines Stromausfalls der eigentliche Sinn, die absolute Datenverfügbarkeit, nicht mehr erfüllt ist.
RAID Systeme für Windows NT
Folgende Konfigurationen sind möglich:
Software RAID
Interne Hardware RAID mit PCI RAID Controller
Externe Hardware RAID
Software RAID
Windows NT bietet die Möglichkeit mehrere Platten zu einem RAID-System zusammenzufassen ( interner oder externer Anschluss der Festplatten an einen SCSI Hostadapter). Die Konfiguration wird dann über Windows NT vorgenommen.
Vorteil: preisgünstig und einfach einzurichten
Nachteil: - wenn Zugriffe parallel von mehreren Usern (z.B. Netz) vor allem mit grossen Datenmengen, auf das RAID erfolgen, sinkt die Performance des NT-Rechners
- das Betriebssystem wird über die Bootplatte gestartet, die nicht redundant sein kann; da die RAID Konfiguration erst nach dem Betriebssystemstarts zur Verfügung steht und auch alle Konfigurationsdaten sich auf der Bootplatte befinden, ist das RAID System nach einem Ausfall der Bootplatte nicht mehr operabel.
Interne Hardware RAID mit PCI RAID Controller
Der RAID Controller übernimmt die gesamte Rechenarbeit, somit arbeiten die Controller unabhängig von der CPU Auslastung mit konstanter Geschwindigkeit.
Die RAID Konfigurationsdaten befinden sich auf allen Festplatten des RAID Systems.
RAID Controller sind mit internen Anschlussbuchsen und einem externen Anschluss für SCSI_Festplatten versehen.
Externe Hardware RAID
Hier sind Controller und die Festplatten in einem seperaten Gehäuse untergebracht. Das RAID System wird mittels SCSI-Kabel mit dem Hostadapter des Rechners verbunden.
Hardware RAIDs arbeiten wie PCI RAID Controller. Hardware-RAIDs können im Vergleich zu PCI RAID Controllern plattformübergreifend eingesetzt werden.
4.3 Sekundär-Datenspeicher
Informationsaufzeichnung ist heute wichtiger denn je. Verlangt werden schnelle und sichere Massenspeicher. Datensicherheit ist sehr wichtig. Doch Daten können zerstört werden. Um das zu verhindern, gibt es bestimmte Verfahren: Mirroring (Plattenspiegelung) ist eine davon. Für die Datensicherung gibt es eine Reihe wechselbarer Datenträger. Dabei sollten ein paar Aspekte berücksichtigt werden. u.a. Austaschbarkeit mit anderen Systemen, Preise, Lebensdauer , Empfindlichkeit und Netzwerkfähigkeit.
Generell muss man zwei Arten von Backup-Datenträgern bzw. -Technologien unterscheiden:
solche bei denen direkt auf die Datenträgern zugegriffen werden kann. Vorteil: schneller und bequemer.
solche, bei denen Daten zuerst auf die Festplatte kopiert werden müssen.Vorteil: geringerer Preis
Angebotspalette ist in den letzten Jahren angestiegen. Deshalb ist das ganze etwas unübersichtlich geworden.
4.3.1. Disketten-Laufwerke
Technik ist wechselbare, rotierende, magnetisierbare Scheibe.
Vorteil: Verbreitung für den Austausch mit anderen Systemen
Nachteil: geringe Kapazität. Dieser wurde durch das ZIP Laufwerk aufgehoben. Und Sony bringt Ende 1998 ein HiFD-Diskettenlaufwerk mit 200 MByte.
4.3.2. Wechselplatten-Laufwerke
Datenverwaltung ohne dass beim Umkopieren Zeit verloren geht.
Unterschiedliche Technologien. IOMEGA JAZ Laufwerk bis Syquest-Laufwerken.
Sinnvoll auch bei ständig wechselndem Einsatzort.
4.3.3. CD-ROM-Laufwerke
Es sind wechselbare, optische Platten, die nach dem Beschreiben nur noch gelesen werden können.
Ideal für Massenverteilung wie Software Distribution, da Reproduktionskosten klein sind.
Nachteile sind Nichtwiederbeschreibbarkeit und langsame Zugriffszeit(85-120 ms).
Sinnvoll ist Massenproduktion ab 100 Stück.
Lesegeschwindigkeit wird an Übertragungsrate eines Audio-Laufwerkes gemessen (150Kbyte/s).
CAV: Constant angular Velocity, gleichbleibende Umdrehungsgeschwindigkeit imm Innenbereich.
CLV: Constant Linear Velocity, Umdrehungsgeschwidigkeit wird vor dem Lesen angepasst.
Weiter gibt es noch Multiread (die CD-ROM-Laufwerke können wiederbeschreibbare CD-RWs lesen)
und CD-ROM-Wechsler.
4.3.3.2. CD-R- und CD-RW-Laufwerke
CD-R: CD Recorder, welche CD-Rohlinge beschreiben können mit Laserstrahl. Eine einzige CD zu beschreiben ist so wirtschaftlich möglich.
CD-RW: CD-Rewritable, kann man bis zu 3000 mal beschreiben.
4.3.3.3. DVD-Laufwerke
D igital V ersatile D isk ist eine neue optische Technoligie mit 4.7 GByte (soll in Zukunft noch vervierfacht werden). DVD-Laufwerke können alle CD-Formate lesen. Ausserdem gibt es jetzt DVD-Recorder, bei denen es allerdings noch keinen gemeinsamen Standard gibt.
4.3.3.4. Magneto-Optische-Laufwerke
Diese zeichnen kontakt- und verschleissfrei mittles eines Lasers Daten durch Erhitzen und Anlegen eines Magnetfeldes auf der MO-Plattenoberfläche auf. Doppelseitige Beschreibung, aber bisher langsam. Jetzt gibt es aber LIMDOW, was heisst das ohne Löschzyklus alte gegen neue Daten ausgetauscht werden können.
Sinnvolle Einsatzgebiete sind z.B. solche, bei denen der Datenträger aus dem Rechner entfernt werden soll.
4.3.3.5. WORM-Platten
W rite O nce R ead M ultiple. Spielt fast keine Rolle mehr seit Einführung von CD-R.
4.3.4. Ausblick
CD-ROM sichert sich einen Platz im Markt.
DVD hat gute Aussichten wegen hoher Kapazität.
Es wird an einer Entwicklung einer MO-Video Platte gearbeitet mit 6.1 GByte.
4.4 Backup-Datenspeicher
Aufgrund Preiswerter Medien ist die Backup-Technologie heute finanziell attraktiver als optische oder Festplatten-Speicherung geworden. Zur Backup-datenspeicherung werden Technologien gezählt, die sequentiell arbeiten.
4.4.1 Aktuelle Backupsteicherlösungen
Magnetband bietet immer noch die grösste Speicherkapazität und ist am billigsten. Aktulle Bandlaufwerke können bis zu 70 GByte auf einem Tape sichern.
Erklärungen zu Speicherkapazitäten:
Nur bei Verwendung von vorformatierten Datenträgern kann eine Nettokapazität angegeben werden.
die Kapazität hängt von der Länge des Bandes als auch von der Schreibdichte ab und wird in Bits/Inch angegeben.
Bei Laufwerken mit Datenkompression kommt der Kompressionsfaktor hinzu.
4.4.2 DLT-Laufwerke
Digital Linear Tape zeichnet Daten serpentinenartig linear auf. Bieten im Vergleich mit anderen Backup Laufwerken die höchste Speicherkapazität auf einer Kasette. Belastung von Bändern und Leseköpfen ist gering.
4.4.3 AIT-Laufwerke
Advanced Intelligent Tape. Kapazität: 50GByte. Laufwerk passt wie DAT in einen 3.5 Zoll Einbauplatz. Hat Selbstreinigungsmechanismus. Inzwischen unterstützen alle gängigen Backup-Software Hersteller das AIT-Laufwerk.
4.4.4. Exabyte-Laufwerke
Rotierende Kopftrommeln zeichnen die Daten in schräg zur Laufrichtung des Bandes liegenden Spuren auf. Diese können mit hoher Datendichte beschrieben werden. Kapazität: 40 GByte beim Exabyte Mammoth mit 170 m Band. Langzeitarchivierung ist kein Problem: Der Hersteller garantiert eine Archivierungszeit von 10 Jahren.
4.4.5. DAT-Laufwerke
Ging aus dem Einsatz digitaler Aufzeichnungscerfahren im Audiobereich hervor und zeichnet im Helical-Scan-Verfahren Daten auf ein Magnetband auf, welche aber im Vergleich zu den Exabyte-Bändern(8mm) nur 4mm breit sind.
Standard: DDS-Format (Digital Data Storage). Kapazität von DDS2: theoretisch maximal 16GByte, praktisch 8GByte. DDS3: max. 24GByte. DDS4: 40 GByte. Ausserdem gibt es jetzt noch spezielle Features die eine fehlerlose Sicherung gewährleisten, wie z.B. der Kopftrommelreiniger, der sich automatisch alle 15 min. selber einschaltet.
Stacker/Jukeboxen
Mit Jukeboxen, die 6 bis 100 Kassetten aufnehmen könne, können ohne Operatoreneingriff Daten gesichert werden. Die Exabyte-Stacker gibt es z.B. mit einem oder mit zwei Laufwerken zum Wechseln von bis zu 80 Kassetten.
Kassetten: Es sollten nur solche Kassetten eingesetzt werden, die aussschliesslich zur Datensicherung hergestellt wurden.
4.4.6 ¼-Zoll Magnetbandkassetten-Laufwerke
Die ¼ Zoll-Kassetten werden beim serpentinenförmigen Aufzeichnungsverfahren mit hoher Geschwindigkeit in mehreren Durchläufen auf jeweils einer Spur parallel zum Rand des Magnetbandes beschrieben.
4.4.7 ½-Zoll-Magnetband-Laufwerke
Diese sind heute veraltet. Verwendung nur noch für Mainframes. Wird mit 9 Spuren beschrieben. Kapazität ist bescheiden. Weiterer Nachteil ist der grosse Platzbedarf des Magnetbandes und der Magnetbänder.
4.5 Backup-Software
Ein Backup ist aufgrund des nicht ausschliessbaren Datenverlusts (techn. od. menschl. Versagen, Sabotage, Viren,...) unverzichtbar. Damit eine sinnvolle Verwaltung der zu speichernden und gespeicherten Daten möglich gemacht werden kann, sind entsprechende Backup-Software-Pakete {z. B. HSM (Hierarchial Storage Management)}vorhanden, die dies erleichtern. Da der Bedarf an Speicherkapazitäten schnell wächst, sind diese heute fast unumgänglich. Dies alles verursacht eine langsamere Zugriffszeit, doch auf 80% aller Daten wird eh nur weniger als einmal pro Monat zugegriffen.
4.6 Netzwerk Storage Server
Dies ist eine spezielle Konstruktion zum Zugriff auf Speichermedien wie Festplatten und CD-ROM. Vorteile:
Vereinfachung der Installation
Vereinfachung der Pflege
Vereinfachung zur Veränderung der Konfiguration
Flexibilität (Protokollvielfalt)
Einfache Verfügbarkeit
Jan 99 Kap 1 - 3 fehlt
3. Statische VxDs und laden des Betriebssystems im proteeted-M us
3.1 Laden der statischen virtuellen Treiber
Nach dem Laden der Komponenten für den Real-Modus werden die für den Protected-Modus benötigten Treiber geladen.
1. VxDs werden von der Registrierung geladen
2. Lädt statische VxDs und führt Real-Mode Initialisierung für jedes statische VxD durch
3. Lädt statische VxDs aus dem [386ENH]-Abschnitt der Datei SYSTEM.INI
Laden und Initialisieren der VxDs für den Protectet-Modus
Nach Abschluss der Real-Modus Phase beginnt der Ladevorgang im Protected Modus.
Konfigruationsverwaltung für den geschützten Modus wird initialisiert
Plug and Play BIOS ?
Hardware-Struktur von Plug and Play BIOS
Hardware_Struktur von Erkennung und Registrierung
Schlichten von Ressourcenkonflikten
Initialiisieren der übrigen Geräte
Nachdem alle entsprechenden Treiber geladen wurden, wird der
Laden des Windows 95-Betriebssystems und Initialisieren des Desktops
Wenn sich der Prozessor im Protected-Modus befindet und alle erforderlichen Gerätetreiber geladen sind, werden die Betriebssystemkomponenten geladen und der Desktop initialisiert.
Laden der Betriebssystemkomponenten
KRNL386.EXE
GDI.EXE
GDI32.EXE
USER.EXE
USER32.EXE
Ressourcen und Schrigten
Werte in WIN.INI
Laden der verbleibenden Komponenten
Registrierung :
Enthält die grundlegenden Systeminformationen
SYSTM:INI :
Enthält die Systemkonfiguration. Dise Datei wird zukünftig zugunsten der Registrierung ersetzt.
KERNEL32.DLL
Haupt-Code des Betriebssystems.
GDI:EXE und GDI32.DLL (grafische Geräteschnittstelle):
Die Grafik-Engine von Windows 95. Diese Dateien enthalten den Basis-Code, der das Zeichen auf allen grafischen Geräten ausführt.
USER:EXE und USER32.DLL:
Enthält den Code für die Verwaltung der Benutzeroberfläche einschliesslich der Fensterverwaltung.
Wertere benötigte Ressourcen und Schriftarten.
WIN:INI:
Enthält Anwendungs- und Benutzerinformationen. Diese Datei wird zukünftig zugunsten der Registrierung ersetzt.
4.2 Desktop Initialisierung
Die letzte Phase des Boot-Vorgangs besteht im Laden des Windows 95 Systems.
Windows Shell
Desktop Komponenten
Netzwerk und Anmeldeskript und Richtlinien
Startgruppe
Windows Shell wird geladen, die Systemrichtlinien werden angewendet
Startprogramme die beim Starten von Windows 95 geladen werden.
Man muss sich beim Netzwerk anmelden, und bei Windows 95
Benutzerspezifischen Informationen werden verarbeitet. Der Benutzer kann sich auch an einem späteren Zeitpunkt im Netzwerk anmelden.
Die letzten Phasen der Boot-Sequenz bestehen im Laden
M der Betriebskomponenten von Windows 95 und im Initialisieren des Desktops.
Netzwerktopologien
Abschnitt 1 bis 3.3
Der Begriff /Netzwerktopologie bezieht sich auf die Anordnung oder das physische Layout von Computer, Kabel and anderen Komponenten des Netzwerks.
Topologie = Physisches Layout
Netzwerkentwurf
Architektur
Netzwerkplan
Die Entscheidung für eine bestimmte Topologie kann die folgenden Faktoren beeinflussen :
Art der Ausrüstung, die das Netzwerk benötigt
Fähigkeiten der Ausrüstung
Wachstum des Netzwerks
Art der Netzwerkverwaltung
Normal ist Kabel verbindung aber kann auch drahtlose sein.
Eine bestimmte Topologie gibt möglicherweise nicht nur die Art des zu verwendenden Kabels vor, sondern legt auch fest, wie die Leitungen durch die Etagen, Decken und Wände verlaufen.
Die Topologie kann auch bestimmen, auf welche Weise Computer im Netzwerk miteinander kommunizieren. Unterschiedliche Topologien erforden verschiedene Kommunikationsmethoden, und diese Methoden haben eine grossen Einfluss auf das Netzwerk.
Alle Netzwerkentwürfe basieren auf diesen drei Grundtopologien :
Busnetz (auch Linien-, Reihennetz, Backbone oder Segment)
Sternnetz
Ringnetz
Wenn die Computer linear an einer einzigen Leitun angeordnet sind, bezeichnet man diese Topologie als Busnetz. Wenn die Computer mit Kabelsegmenten verbunden sind, die sternförmig von einer Zentrale (Hub) ausgehen, nennt man dies Sternnetz (Knotennetz). Wenn die Computer über ein ringförmig verlaufendes Kabel miteinander verbunden sind, spricht man von einem Ringnetz (Schleifennetz).
Busnetz ist die einfachste und am häufigsten verwendete Methode. Hier sind alle Computer des Netzwerks über ein gemeinsames Kabel linear miteinander verbunden.
Die Daten durchlaufen die Leitung des Netzwerks in Form von elektrischen Signalen und erreichen dabei alle Computer im Netz ; die Informationen werden jedoch nur von dem Computer empfangen, deren Adresse mit der im Original signal angegebenen Zieladresse übereinstimmt. Es kann immer nur ein Computer Nachrichten senden. Weil nur einer Computer senden kann, hängt die Netzwerkleistung stark von der Anzahl der am Bus angeschlossenen Computer ab.
In welchem Masse sich die Netzleistung verlangsamt, hängt nicht nur von der Anzahl der Computer im Netz ab. Eine Vielzahl von Faktoren spielen hierbei eine Rolle :
Hardwareausstattung der Computer im Netz
Häufigkeit der Datenübertragung der einzelnen Computer im Netz
Art der im Netz ausgeführten Anwendungen
Art der für das Netz verwendeten Kabel
Abstand zwischen den Computern im Netz
Das Busnetz ist eine passive Topologie (wenn ein Computer ausfällt, hat dies keinen Einfluss auf das übrige Netzwerk).
Da die Daten an das gesamte Netzwerk gesendet werden, durchlaufen sie die Datenleitung von einem Ende zum anderen. Wenn der Signalfluss nicht unterbrochen würde, Könnten die Signale immer wieder von einem Ende des Kabels zum anderen laufen und dadurch andere Computer am Senden von Daten hindern. Das Signal muss daher gestoppt werden, nachdem es bei der Zieladresse angekommen ist.
Um die Reflexion von Signalen zu verhindern, befindet sich an beiden Enden des Kabels ein sogenannter Abschlusswiderstand, der die freien Signale absorbiert. Dadurch werden alle Signale aus der Leitung gelöscht, so dass andere Computer Daten senden können.
Eine Leitungsunterbrechung liegt vor, wenn das Kabel physisch durchtrennt ist oder wenn ein Ende des Kabels aus seiner Steckverbindung gelöst wird. In beiden Fällen gibt es ein oder mehrere Kabelenden, die keinen Abschlusswiderstand besitzen ; das Signal wird reflektiert, und sämtliche Netzwerkaktivitäten werden zum Stillstand gebracht. In diesem Fall spricht man von einem Netzwerkausfall.
Die Computer im Netzwerk können weiterin als Einzelplatzcomputer arbeiten.
Wenn der Netzwerkbetrieb wächst, muss das LAN (Local Area Network) vergrössert werden. Die Leitung in der Bus-Topologie kann durch einer BNC Kupplung oder einer Repeater erweitert werden. Der Repeater verstärkt das Signal und sendet es anschliessend weiter. Ein Repeater ist eine bessere Lösung als eine Steckvorrichtung oder ein längeres Kabel.
Hier wäre noch die Zusammenfassung von Gottet Olivier zu sehen, hätte er sie gemacht...
7. Der LAN-Planer
Bestimmen des LAN-Typs für Ihren Standort
Wieviele Benutzer muss das Netzwerk in Ihrem Unternehmen ungefähr unterstützen?
0-10 : Peer-to-Peer
über 10: Serverbasiert
Gibt es Daten und Ressourcen in Ihrem Netzwerk, auf die der Zugriff beschränkt oder kontrolliert werden soll?
Ja: serverbasiert
Nein: Peer-to-Peer
Ihr Computer wird hauptsächlich verwendet als:
Client-Computer: serverbasiert
Server: serverbasiert
Beides: Peer-to-Peer
Wenn Ihr Computer als Client und als Server verwendet wird, befinden Sie sich möglicherweise in einer Peer-to-Peer-Umgebung, ansonsten wahrscheinlich in einer serverbasierten Umgebung.
Können die Benutzer in Ihrem Netzwerk sich um ihre eigenen Belange bezüglich Netzwerkadministration und- Verwaltung Kümmern?
Ja: Peer-to-Peer
Nein: serverbasiert
Ist in Ihrem Netzwerk umfassende Datensicherheit erforderlich?
Ja : serverbasiert
Nein: Peer-to-Peer
Dürfen Sie Ihre eigenen Ressourcen freigeben und andere Netzwerkstrategien für Ihren Computer selbst festlegen:
Ja : Peer-to-Peer
Nein: serverbasiert
Werden in Ihrem Netzwerk zentrale Server eingesetzt?
Ja: serverbasiert
Nein: Peer-to-Peer
Verfügt Ihr Netzwerk über einen Zentralen Administrator, der die Strategien für den Netzwerkbetrieb festlegt?
Ja : serverbasiert
Nein: Peer-to-Peer
Verfügt Ihr Netzwerk über mehr als einen Server?
Ja : Peer-to-Peer oder serverbasiert, abhängig von anderen Punkten
Nein : serverbasiert
8. Auswählen der Netzwerk-Topologie
"Bus", "Stern-Bus" oder "Stern-Ring" ??
Wieviele Benutzer muss das Netwerk in Ihrem Unternehmen ungefähr unterstützen?
0-10 : Alle
10 +: Sten-Bus, Stern-Ring
Sind die Kosten ein Faktor, der bei der Auswahl Ihrer Netzwerk-Topologie eine Rolle spielt?
Ja: Stern-Bus
Alle
Verfügt Ihr Gebäude über abgehänge Decken?
Ja : Alle
Nein: Stern-Bus, Stern-Ring
Bibt es leichten Zugang zu Stauräumen oder Kabelkanälen?
Ja : Alle
Nein: Stern-Bus, Stern- Ring
Ist es wichtig, dass die Problembehebung leicht und schnell möglich ist?
Ja: Stern-Bus, Stern-Ring
Nein: Alle
Legt das physische Layout der Computer und Büroräume eine bestimmte Topologie nahe?
Ja
Nein
Wenn die Antwort auf die Frage 6 "Nein" lautet, fahren Sie mit Frage 8 fort.
Lautet die Antwort auf Frage 6 "Ja": welche Topologie bietet sich an?
Bus oder Stern-Bus
Ist es wichtig, dass die Neukonfiguration leicht und schnell möglich ist?
Ja : Stern-Bus, Stern-Ring
Nein: Alle
Gibt es bereits Leitungen in Ihrem Gebäude, die für Ihr neues Netzwerk verwendet werden können?
Ja
Nein
Wenn die Antworten auf die Frage 9 "Ja" lautet: für welche Topologie könnten die Leitungen verwendet werden?
a) Bus oder Stern-Bus
7. Der LAN-Planer
Bestimmen des LAN-Typs für Ihren Standort
Wieviele Benutzer muss das Netzwerk in Ihrem Unternehmen ungefähr unterstützen?
0-10 : Peer-to-Peer
über 10: Serverbasiert
Gibt es Daten und Ressourcen in Ihrem Netzwerk, auf die der Zugriff beschränkt oder kontrolliert werden soll?
Ja: serverbasiert
Nein: Peer-to-Peer
Ihr Computer wird hauptsächlich verwendet als:
Client-Computer: serverbasiert
Server: serverbasiert
Beides: Peer-to-Peer
Wenn Ihr Computer als Client und als Server verwendet wird, befinden Sie sich möglicherweise in einer Peer-to-Peer-Umgebung, ansonsten wahrscheinlich in einer serverbasierten Umgebung.
Können die Benutzer in Ihrem Netzwerk sich um ihre eigenen Belange bezüglich Netzwerkadministration und- Verwaltung Kümmern?
Ja: Peer-to-Peer
Nein: serverbasiert
Ist in Ihrem Netzwerk umfassende Datensicherheit erforderlich?
Ja : serverbasiert
Nein: Peer-to-Peer
Dürfen Sie Ihre eigenen Ressourcen freigeben und andere Netzwerkstrategien für Ihren Computer selbst festlegen:
Ja : Peer-to-Peer
Nein: serverbasiert
Werden in Ihrem Netzwerk zentrale Server eingesetzt?
Ja: serverbasiert
Nein: Peer-to-Peer
Verfügt Ihr Netzwerk über einen Zentralen Administrator, der die Strategien für den Netzwerkbetrieb festlegt?
Ja : serverbasiert
Nein: Peer-to-Peer
Verfügt Ihr Netzwerk über mehr als einen Server?
Ja : Peer-to-Peer oder serverbasiert, abhängig von anderen Punkten
Nein : serverbasiert
8. Auswählen der Netzwerk-Topologie
"Bus", "Stern-Bus" oder "Stern-Ring" ??
Wieviele Benutzer muss das Netzwerk in Ihrem Unternehmen ungefähr unterstützen?
0-10 : Alle
10 +: Sten-Bus, Stern-Ring
Sind die Kosten ein Faktor, der bei der Auswahl Ihrer Netzwerk-Topologie eine Rolle spielt?
Ja: Stern-Bus
Alle
Verfügt Ihr Gebäude über abgehänge Decken?
Ja : Alle
Nein: Stern-Bus, Stern-Ring
Bibt es leichten Zugang zu Stauräumen oder Kabelkanälen?
Ja : Alle
Nein: Stern-Bus, Stern- Ring
Ist es wichtig, dass die Problembehebung leicht und schnell möglich ist?
Ja: Stern-Bus, Stern-Ring
Nein: Alle
Legt das physische Layout der Computer und Büroräume eine bestimmte Topologie nahe?
Ja
Nein
Wenn die Antwort auf die Frage 6 "Nein" lautet, fahren Sie mit Frage 8 fort.
Lautet die Antwort auf Frage 6 "Ja": welche Topologie bietet sich an?
Bus oder Stern-Bus
Ist es wichtig, dass die Neukonfiguration leicht und schnell möglich ist?
Ja : Stern-Bus, Stern-Ring
Nein: Alle
Gibt es bereits Leitungen in Ihrem Gebäude, die für Ihr neues Netzwerk verwendet werden können?
Ja
Nein
Wenn die Antworten auf die Frage 9 "Ja" lautet: für welche Topologie könnten die Leitungen verwendet werden?
a) Bus oder Stern-Bus
9. Auswählen der geeingneten Topologie
Das heute am häufigsten installierte Netzwerk ist das Stern-Busnetz.
9.1 Zuverlässigkeit
Wenn Sie ein extrem zuverlässiges Netzwerk mit integriertem Redundanz-System benötigen, sollten Sie den Einsatz eines Ringnetzes oder eines Stern-Ringsnetzes erwägen.
9.2 Kosten
Bei der Einschätzung der Kosten für die Implementierung einer bestimmten Topologie sind mindestens drei Punkte zu berücksichtigen:
Installation
Problembehebung
Wartung
Grundlegende Kabeltypen, Seiten 1 bis 6
Die drei gebräuchlichsten Kabletypen · Koaxial · Twisted-Pair · Glasfaser
Die zwei Koaxial Kabelarten · Thinnet (dünn) · Thicknet (dick)
Die zwei Twisted-Pair Kabelarten · Ungeschirmtes Twisted-Pair · Geschirmtes Twisted-Pair (einfach, doppelt, vierfach)
Eigenschaften Koaxial Kabel · Kostengünstig · Geringes Gewicht · Biegsam · Leicht zu verarbeiten · Wesentlich Störunempfindlicher als Twisted-Pair
Bestandteile Koaxialkabel · Mantel · Geflochtene, metallische Abschirmung · Isolierung (PVC, Teflon) · Innenleiter
Funktion des geflochtenen Metallmantels Erdung, und schützt Kern vor elektrischen Störstrahlungen und vor Übersprechen
Übersprechen Bezeichnung für Überfliessen von Signalen von einer benachbarten Leitung
Dämpfung Bezeichnung für Verringerung der Signalstärke auf dem Weg der Datenübertragung
Besondere Thinnet Eigenschaften · 0.5cm dick · Datenübertragung bis 185m · Direkter Anschluss an Netzwerkkarte · Bezeichnung RG-58 (Familie, Gruppe...)
Besondere Thicknet Eigenschaften · 1cm dick · Bezeichnung "Standart Ethernet-Kabel" · Datenübertragung bis 500m · Unbiegsamer als Thinnet · Wird als Backbone eingesetzt
Transceiver · Verbindung der einzelnen Thinnet-Netzwerke an den Backbone (Thicknet)
Vampirklemme Anschluss Thicknet an Transceiver
Dix- oder DB-15 Stecker Steckvorrichtung der Schnittstelle an Netzwerkkarte
Koaxiale Verbindungseinrichtungen
Thinnet und Thicknet benutzen als Steckvorrichtung, zwischen Kabel und Computer , BNC -Stecker (British Naval Connector), welche aus folgenden Komponenten bestehen.
Stecker
BNC-T-Stecker
BNC-Kupplung
BNC-Abschlusswiderstand, welcher reflektierte Störsignale reflektiert
Achtung: Ein Netzwerk mit Bus-Topologie kann ohne Abschlusswiderstand nicht betrieben werden.
Klasseneinteilung und Brandschutz
Einteilung aufgrund des Installationsortes
PVC-Kabel
Installationskabel
PVC-Kabel: Wird sehr viel verwendet
Sind sehr biegsam
Leicht verlegbar
O Bei Brand entstehen jedoch giftige Gase
Installationskabel: In Verteilerschächten verwendet, welche sich in Zwischendecken befinden
Brandschutzklassen legen fest, welcher Typ wo verwendet werden darf
Für die Isolierung und Ummantelung, werden spezielle Materialien verwendet; diese sind feuerresistend und produzieren eine geringe Menge Rauch / wenig giftig
Sie sind teurer und wenig biegsam
Fazit: Koaxialkabel werden verwendet zur:
C Übertragung von Sprache, Video und Daten
C Übertragung von Daten über grössere Strecken
C Datensicherheit (gut)
Twisted-Pair-Kabel
Es handelt sich um 2 voneinander isolierten Leitungen. Es gibt 2 Arten :
C Ungeschirmtes Twisted-Pair-Kabel (UTP)
C Geschirmtes Twisted-Pair-Kabel (STP)
Mehrere Twisted-Pair-Kabel werden in einer Schutzhülle zusammengefasst, dabei unterdrücken die Verdrillung der Adern Störsignale von benachbarten Paaren, Motoren usw..
Ungeschirmtes Twisted-Pair-Kabel (UTP)
Typ: 10 BaseT wird am häufigsten verwendet, vor allem in lokalen Netzwerken.
Max: Länge 100 Meter.
Bau: 2 isolierte Kupferdrähte die in Abhängigkeit vom Verwendungszweck eine gewisse Windungszahl aufweisen.
Zweck: Vor allem in Amerika für Telefon.
Die UTP-Kabel wurden standardisiert(EIA/TIA) und in 5 Kategorien eingeteilt.
Sprache Daten Adernpaare Übertragungsrate
Kat. 1 Ja Nein Nein -
Kat. 2 Ja Ja 4 4Mbs
Kat. 3 Ja Ja 4 10Mbs
Kat. 4 Ja Ja 4 16Mbs
Kat. 5 Ja Ja 4 100Mbs
UTP-Kabel werden viel in Telefonsystem benutzt, darum ihre grosse Beliebtheit.
Vorsicht: UTP-Kabel sollten auf ihre Beschaffenheit geprüft werden, bevor sie in Computernetzwerken verwendet werden, da es Datenverluste geben kann.
Übersprechen: UTP-Kabel sind hierfür sehr anfällig, damit aber nicht übersprochen wird (mischen der Signale), wird eine Abschirmung verwendet.
Hier fehlt noch die Zusammmenfassung von Husi Pattrick
Signalübertragung
Es gibt zwei verschiedene Verfahren zur Übertragung bei kodierten Kabeln
Basisband - und Breitbandübertragung
Basisband
Digitale Daten werden auf einer einzigen Frequenz übertragen. Signale können optisch oder elektrisch übertragen werden.Ein digitales Signal verwendet die gesammte Bandbreite eines Kabels (von der kleinsten bis zur grössten Frequenz. Daten können in beide Richtungen verschickt werden == Bidirektional.
Für längere Distanzen werden Repeater verwendet.
Breitband (z.B. Fernsehkabel)
Übetragen Daten in analoger Form auf mehreren Frequenzen. Es wird nur in eine Richtung „gesendet“ und zwar in elekromagnetischen oder optischen Wellen. == Analoge übertragung.
Je nach ob das Kabel ausreichende Breite hat, können auf einem Kabel mehrere versch. Übertragungen zur gleichen Zeit ausgeführt werden; z.B. Fernseh- und Datenübertragung == Internet am Fernseher.
Für längere Distanzen keinen Repeater sondern Breitbandverstärker. Die Signale werden unterschiedlichen Frequenzen zugeordnet, damit können z.B. auf einer Frequenz empfangen auf der Anderen gesendet werden.
Je kleiner die Periode (kleiner der Abstand) desto grösser die Frequenz. Wenn die analogen Wellen sehr schmal sind dann ist die Frequenz sehr hoch.
IBM - Verkabelungssystem
Natührlich musste IBM wieder mal einen eigen Standart haben.Die einzige IBM typische komponente ist die IBM Steckvorrichtung. Die haben Transsexuelle Stecker erfunden , weder Mänchen noch weibchen, natürlich nennen wir diese Stecker nicht transsexuell sondern hermaphrodite (bedeudet fast das gleiche verstehen wir aber nicht sofort).Um das richtige Kabel zu wählen benützen wir (sogar IBM) einen Standart, in diesem Falle American Wire Gauge. Nun etwas ganz logisches je höher die AWG Zahl, desto dünner das Kabel.
Es gibt neun IBM Kabel; von Typ 1 - 9 :Twistet pair (STP),Sprach und datenk., ohne definition, Glasfaser, Patchkabel, Nicht definiert, Flachbandkabel, Installationskabel
Auswahl der Verkabelung
Folgende Fragen sind wichtig für einen gegebenen Standort am besten geeignete Verkabelung:
Welches Verkehrsaufkommen wird auf dem Netzwerk erwartet?
Welche Sicherheitsanforderungen bestehen für das Netzwerk?
Welche Entfernungen müssen von den Kabeln überbrückt werden?
Welche Anforderungen bestehen an die Kabel?
Welches Budget steht für die Verkabelung zur Verfügung?
Grösserer Schutz des Kabels gegen internes und externes Rauschen bedingt schnellere und weitere, unverzerrte Übertragung eines Signals auf dem Kabel. Allerdings steigen die Kosten in Abhängigkeit von besseren Kabeleigenschaften hinsichtlich Geschwindigkeit, Verzerrungsfreiheit und Sicherheit.
Überlegungen zur Verkabelung
Die Anforderungen einer LAN-Verkabelung hängt von der Grösse der Firma ab. Einige Überlegungen, die Preis und Leistungsfähigkeit der Verkabelung beeinflussen, umfassen:
Installationslogistik
Wie leicht lässt sich das Kabel installieren und bearbeiten? Bei kleinen Installationen macht es wenig Sinn, ein dickes, unhandliches und teures Kabel einzusetzen.
Abschirmung
Der Grad der benötigten Abschirmung hat direkten Einfluss auf die Kosten. Wachsendes Rauschen durch die Umgebung im Verlegebereich des Kabels erfordert einen höheren Grad der Abschirmung. Installationskabel für Verteilerschächte ist ebenfalls teurer.
Übersprechen
Übersprechen und Rauschen können in weiträumigen Netzwerkinstallationen mit hohen Sicherheitsanforderungen grosse Probleme hervorrufen. Eine billige Verkabelung bietet fast keinen Schutz gegen äussere, elektrische Einwirkungen (Stromversorgungsleitungen, Rundfunksendern)
Übertragungsgeschwindigkeit (Bandbreite)
Ein guter Übertragungswert ist zur zeit 10 Mbps (Megabit pro Sekunde). Dicke Kabel (Thicknet) können grössere Distanzen als dünne Kabel (Thinnet) hinterlegen. Der Umgang mit dicken Kabeln ist sehr umständlich.
Glasfaserkabel können Daten mit mehr als 1 Gbps übertragen. Sind aber sehr teuer und beansprucht viel Erfahrung für die Installation.
Kosten
Besseres Kabel für die sichere Übertragung ist teurer als dünnes Kabel, welches leichter zum Installieren wäre.
Dämpfung
Wenn ein Signal eine zu grosse Dämpfung besitzt, kann es vom empfangenden Computer als solches erkannt werden. Die meisten Netzwerke haben einen Mechanismus zur Fehlerüberwachung, der in solch einem Falle eine Neuübertragung vornimmt. Das kostet allerdings Zeit und verringert den Durchsatz.
Aufgaben der Netzwerkkarte
Die Netzwerkkarte stellt die Verbindung zwischen Computer und Netzwerk dar. Die Netzwerkkarte erfüllt folgenede Aufgaben:
Aufbereiten der Computerdaten für die Uebertragung
Senden der Daten
Steuerung des Datenflusses zwischen Computer und Verkabelung
Aufbereiten der Daten
Bevor Daten über das Netzwerk gesendet werden können, muss die Netzwerkkarte die Daten aus einer für den Computer verständlichen Form in eine für die Uebertragung geeigneten Form übersetzen. Die Daten werden innerhalb des Computers auf dem Bus gruppenweise (parallel) übertragen, während auf dem Netzwerkkabel die Daten als einfacher Bitstrom fliessen, was man als serielle Uebertragung bezeichnet. Daher muss die Netzwerkkarte die Daten von einer parallelen Uebertragungsform in eine serielle Uebertragungsform umwandeln.
In einem Transceiver erfolgt dann die Umsetzung der digitalen Computersignale in elektrische oder optische Signale.
Netzwerkadresse
Neben der Umwandlung der Daten muss die Karte noch ihre Adresse im Netzwerk angeben , die der Unterscheidung der einzelnen Computer im Netzwerk dient.
Die Netzwerkadressen werden vom IEEE-Komitee vergeben, welche jedem Netzwerkkartenhersteller einen Block von Adressen zuteilt, wodurch vermiedebn wird, das gleiche adressen zweimal auftreten.
Senden und Steuern von Daten
Vor der uebertragung findet ein Dialog zwischen Sender- und Empfängerkarte statt, der folgende Parameter festlegt:
Max. Grösse der Daten
Umfang der gesendeten Daten
Zeitl. Abstand zwischen Datenblöcken
Wartezeit bis Bestätigung geschickt wird
Max. Aufnahmefähigkeit einer Karte
Geschwindigkeit der Uebertragung
Einstellungsmöglichkeiten
Interrupt (IRQ)
Basis-E/A-Port-Adresse
Basis-E/A-Port-Adresse
Transceiver
Basis-Speicheradresse
Bezeichnet eine Position im Hauptspeicher (RAM), hat meistens den Wert D8000hex
Diese Position verwendet die Netzwerkkarte um eingehende uns ausgehende Datenrahmen zu speichern
Speichergrösse: 16k oder 32k (je grösser desto bessere Netzwerkleistung, allerdings geht Speicher anderen Geräten verloren)
Wird als RAM-Startadresse bezeichnet
Speicheradresse darf nicht von anderen Geräten benutzt werden
Einige Netzwerkkarten benötigen keine Basis-Speicheradresse, da sie keinen Hauptspeicher verwenden
Auswahl des Transceivers
Einige Karten besitzen Anschlüsse für interne oder externe Transceiver
Die Auswahl des zu verwendenden Transceivers erfolgt über Jumper (kleine Steckverbinder die zwei Stifte miteinander verbinden)
Kompatibilität von Netzwerkkarten
Damit Kompatibilität zwischen dem Computer und Netzwerk sichergestellt ist, muss die Karte:
Für den inneren Aufbau (Datenbus des PC) geeignet sein
Geeignete Kabelsteckverbindung besitzen
Ring-Topologie hat einen anderen Kartenaufbau als Bus-Topologie und Apple verwendet eine andere Art der Netzwerkkomunikation.
Bus-Architektur
Es ist absolut notwendig, dass Netzwerkkarte und Bus zueinander passen.
ISA-Bus ursprünglich Breite von 8 Bit aber 1984 auf 16 Bit erhöht,
8 Bit Steckplätze sind kürzer als 16 Bit (zwei hintereinanderliegende Steckplätze)
8 Bit-Karte passt in 16 Bit, jedoch nicht umgekehrt
EISA-Bus 1998 vorgestellt, 32 Bit breiter Datenbus
kompatibel zu ISA
mit zusätzlichen Eigenschaften von Micro-Channel-Bus übernommen
Micro-Channel-Architecture- Bus wurde 1988 als Teil des PS/2 eingeführt
Nicht kompatibel mit dem ISA-Bus, weder elektrisch noch physisch
arbeitet mit einer Breite von 16 Bit oder 32 Bit
kann gleichzeitig mit mehreren Busmaster-Prozessoren betrieben werden
PCI-Bus 32 Bit breiter lokaler Bus
Wird in Pentium und Macintosh verwendet
Erfüllt die heutigen Anforderungen für Plug and Play
Ziel von Plug and Play: Durchführbarkeit von Änderungen in einem PC ohne das Eingreifen eines Benutzers, die Installation eines Gerätes sollte einfach und fehlersicher verlaufen.
Netzwerkverkabelung und Steckvorrichtungen
Die Netzwerkkarte erfüllt als Bindeglied zwischen Verkabelung und Computer drei wichtige Funktionen:
Herstellen der physikalischen Verbindung
Erzeugen der über das Kabel gesendeten elektrischen Signale
Beachten bestimmter Regeln für die Zugangssteuerung zum Kabel
Eine Netzwerkkarte ist für einen bestimmten Kabeltyp (Koaxial, Twisted-Pair oder Glasfaser) ausgelegt.
Sie kann über mehrere Schnittstellen verfügen, wie Anschluss für Thinnet und Thicknet oder Twisted-Pair und Thicknet.
Bei einer Karte mit mehreren Anschlüssen muss der Anschluss über Jumper oder DIP-Schalter bzw. eine entsprechende Softwareeinstellung gewählt werden (Infos enthält die Dokumentation zur Netzwerkkarte).
Thinnet verwendet koaxialen BNC-Stecker
Thicknet verwendet bis zum externen Transceiver eine Vampirklemme , hingegen von der Netzwerkarte bis zum externen Transceiver wird ein DB-15 Stecker mit Anschlusskabel benutzt, auch 15-poliger AUI-Stecker (Attachment Unit Interface) genannt.
VORSICHT: Nicht verwechseln mit dem Joystick-Anschluss. Beide sehen gleich aus.
Twisted-Pair verwendet RJ45-Stecker,er besitzt 8 Adern (ähnelt dem RJ11 Telefonstecker, hat 4 Adern)
Als Ausnahme verwenden einige Hersteller den RJ11-Stecker (wird 10BaseT-Vorläufer genannt).
Drahtlose Netzwerkkarten
Für die gebräuchlichsten Netzwerk-Betriebssysteme sind auch drahtlose Netzwerkkarten verfügbar.
Im Lieferumfang dieser Karten sind in der Regel enthalten:
Rundumantenne für den Innenbereich und passendes Antennenkabel.
Netzwerksoftware für die Verwendung der Adapterkarte in einem bestimmten Netzwerk.
Diagnosesoftware für die Problembehebung
Installationssoftware
Diese Netzwerkkarten können auch verwendet werden für:
das Erstellen eines durchgängig drahtlosen lokalen Netzwerk.
Das Erweitern eines kabelgebundenen LANs mit drahtlosen Stationen.
Die Karten werden normalerweise zusammen mit einem sogenannten drahtlosen Konzentrator eingesetzt. Dieser fungiert als Transeiver für das Senden und Empfangen der Signale.
Drahtlose Netzwerke gewinnen mit fallenden Preisen und fortschreitender Entwicklung zunehmend an Bedeutung. Die verbreitetsten drahtlosen Verfahren sind:
Infrarot
Schmalband-Funk
Spread-Spectrum-Funk
Netzwerkkarten für Glasfasernetze
Glasfaser-Netzwerkkarten ermöglichen eine direkte Anbindung an Hochgeschwindigkeits-Glasfasernetze. Da diese Karten relativ teuer sind, sollten sie nur in besonderen Fällen eingesetzt werden.
Remote-Boot-PROMs
Bei einigen Netzwerkinstallationen sind die Anforderungen an die Netzwerksicherheit so hoch, daß die Workstations keine Festplatten-Laufwerke besitzen. Ohne Festplatte-Laufwerke können Benutzer keine Informationen auf Disketten oder Festplatte kopieren und keine Daten vom Arbeitsplatz nach Hause nehmen. Mit Hilfe der Remote-Boot-PROMs werden plattenlose Workstations beim Boot-Vorgang mit dem Netzwerk verbunden:
RAM-Pufferung
Empfangen die Karten mehr Daten als sie direkt verarbeiten können, werden diese Daten im RAM-Puffer solange zwischengespeichert, bis die Netzwerkkarte die Daten verarbeiten kann.
Onboard-Mikroprozessor
Verfügt die Karte über einen eigenen Mikroprozessor, kann auf die Unterstützung durch die CPU des Computers verzichtet werden. Die Meisten Karten besitzen einen eigenen Prozessor, der die Verarbeitungsgeschwindigkeit der Netzwerkkarte erhöht.
Server
Es wird empfohlen, Server mit leistungsfähigen Karten auszurüsten, da der größte Teil des Netzwerkverkehrs vom Server abgewickelt wird.
Workstations
Workstations können weniger teure Karten verwenden, solange keine netzintensiven Anwendungen mit hohem Bedarf an Netzwerkkapazität ausgeführt werden, wie zum Beispiel Textverarbeitung. Andere Anwendungen, Beispielsweise Datenbanken, können ungeeignete Karten leicht überfordern.
Netzwerkleistung
Netzwerkkarten haben einen grossen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit des gesamten Netzwerks. In einem Bus-Netzwerk, bei dem solange kein Zugriff auf das Kabel erfolgen kann, wie das Kabel belegt ist, kann eine langsame Karte die Wartezeit für alle Netzwerkbenutzer erhöhen.
Die meisten Karten berücksichtigen bestimmte, minimale Standarts und Vorgaben. Einige Karten besitzen aber technische Verbesserungen, die die Leistungsfähigkeit von, Server, Client und Netzwerk nachhaltig steigern können.
Die Datenübertragungsgeschwindigkeit einer Karte kann beschleunigt werden durch:
Direct Memory Access (DMA) Bei diesem Verfahren werden die daten direkt aus dem Puffer der Netzwerkkarte in den Hauptspeicher des Computers verschoben, ohne den Mikroprozessor zu beanspruchen.
Gemeinsame Adapterspeicher (Shared Adapter Memory) Bei dieser Methode verfügt die Netzwerkkarte über einen RAM-Bereich, der mit dem Computer geteilt wird. Der Computer behandelt den RAM-Speicher so, als wäre er im Computer selbst installiert.
Gemeinsamer Systemspeicher (Shared System Memory) Der Prozessor der Netzwerkkarte verwendet für die Verarbeitung der Daten einen Teil des Hauptspeichers.
Bus-Mastering Bei Bus-Mastering übenimmt die Netzwerkkarte unteer Umgehung der Computer-CPU zeitweise die Steuerung des Computere-Busses und veschiebt die Daten direkt in den Hauptspeicher. Dieses Verfahren beschleunigt die kArbeitsweise des jComputers, da der Prozessor sich auf andere Aufgaben konzentrieren kann. Diese Netzwerkkarten_Typen sind relativ teuer. Sie können allerdings die Netzwerkleistung um 20% bis 70% erhöhen. Netzwerkkarten für den EISA- und den Micro Channel Architecture-Bus können mit Bus-Mastering betrieben werden.
Für ein einwandfreies Funtionieren der Netzwerkkarte müssen eine Reihe von Optionen richtig eingestellt werden:
Interrupt (IRQ)
Basis-E/A-Adresse
Basis Speicheradresse
Auswahl des Transceivers
Checkliste für den Kauf einer Netzwerkkarte:
Busbreite (ein 32-Bit-Bus ist schneller als ein 16-Bit-Bus)
Busarchitektur (PCI,EISA und Micro Channel sind schneller als ISA)
Speicherzugriff (gemeinsamer Speicher ist schneller als E/A oder DMA)
Bus Mastering
Hersteller (Beständigkeit, Zuverlässigkeit, Erfahrungen usw.)
Aufgaben eines Protokolls
Protokolle = Regeln und technische Verfahren für die gegenseitige Kommunikation in einem
vernetzten Umfeld
Jedes Protokoll hat unterschiedliche Zielsetzungen, anderen Zweck, Vorteile und Einschränkungen.
Einige Protokolle arbeiten nach dem OSI - Modell
Mehrere Protokolle arbeiten zusammen im Protokoll-Stack
Arbeitsweise eines Protokolls
Die Datenübertragung in einem Netzwerk wird systematisch in kleinere Schritte unterteilt. Jeder Schritt hat seine eigenen Regeln, sogenannte Protokolle.
Sendender Computer empfangender Computer
- Abhandlung Aufgaben von oben nach unten - Abhandlung Aufgaben von unten nach oben
- Aufbrechern Daten, in kleine Packete - Nimmt Packete vom Kabel über Netzwerkkarte
- Hinzufügen Adressinformationen zur Zieldefinition - entfernt Informationen des Senders
- Aufbereiten der Daten zur Uebertragung - Kopiert Daten in Puffer und setzt Daten zusammen
Computer müssen die Daten jeden Schritt identisch ausführen. Ausserdem können zwei verschiedene Protokolle keine Daten untereinander austauschen.
Routbare Protokolle = Vermittlungsfunktion zwischen LANs, welche die Verbindung von lokalen
Netzwerken über verschiedene Wege unterstützen.
Protokolle und Schichtenarchitektur
Durch die geschichtete Architektur von Protokoll-Stacks anhand des OSI-Modells werden Konfliktsituationen vermieden.
Anwendungsschicht Veranlasst bzw. übernimmt eine Anfrage
Darstellungsschicht Fügt dem Paket Formatierungs-, Darstellungs- und Verschlüsselungsinfos
Kommunikations- Fürg Verkehrsflussinfos hinzu und bestimmt, wann das Paket gesendet wird
steuerungsschicht
Transportschicht Fügt Infos zur Fehlerbehandlung hinzu
Vermittlungsschicht Fügt Infos über Reihenfolge und Adressen hinzu
Sicherungsschicht Fügt Fehlerkorrekturdaten hinzu + bereitet Daten für Monitorübertragung vor
Bitübertragungsschicht Paket wird als Bitstrom übertragen
Bindungsvorgang ( sehr flexibel )
Zwei Protokoll-Stacks können an einer Netzwerkkarte gebunden werden. Ein Protokoll-Stack kann an einer oder beiden Netzwerkkarten gebunden werden. Reihenfolge der Bindung entspricht der Reihenfolge in welcher das Betriebssystem Protokolle verarbeitet. Bindungsvorgang erfolgt normlaerweise bei Initialisierung des Betriebssystems. Ein Protokoll-Stack kann mit darüber- und darunterliegenden Komponenten gebunden werden.
Standart Stacks die ISO/OSI Protokollsammlung
Die IBM Systems Network Architecture (SNA)
Digital DECnet
Novell NetWare
Apple AppleTalk
Die Internet Protokollsammlung, TCP/IP
Anwendungsprotokolle obere Schicht des OSI-Modells, gegenseitiger Datenaustausch
APPC, FTAM, X.400, X.500, SMTP, FTP, SNMP, Telnet, SMBs, NCP, AppleTalk, AFP, DAP
Transportprotokolle zuverlässige Datenübertragung zwischen Computer
TCP, SPX, NWLink, NetBEUI, ATP
Verbindungsprotokolle Adress - Routinginfos, Fehlerüberwachung, Uebertragungsvorschirften
Werden festgelegt
IP, IPX, NWLink, NetBeui, DDP
ISO, IEEE,ANSI(American National Standarts Institute), CCITT (Comité Consultatif International de Télégraphie et Téléphonie), jetzige Bezeichnung ITU (International Telecommunications Union) und andere Standardisierungsgremien haben Protokolle entwickelt, die sich den Schichten des OSI-Modell zuordnen lassen.
IEEE-Protokolle auf Bitübertragung sind:
802.3 Ethernet
802.4 Token-Passing
802.5 Token-Ring
Innerhalb der Sicherungsschicht wurden vom IEEE weitere Protokolle definiert:
MAC-Teilschicht wo sich der Treiber für die Netzwerkarte befindet.
Gebräuchliche Protokolle
TCP/IP Transmission Control Protocol / Internet Protocol
Protokollsammlung für Datenübertragung in heterogener (vielfältige Systeme) Umgebung
Standardprotokoll für den vernetzten Verbund der unterschiedlichsten Computertypen (Interoperabilität)
Industriestandard (de-facto-Standard)
Zugang zum weltweiten Internet und dessen Ressourcen (wird von den meisten Netzwerken unterstützt)
Einsatz: Internetworking (Verbindung von mehreren Netzwerken)
Vorteile: - unterstützt Routing
- Vielfalt der Funktionen
Nachteile: - Umfang (grosser Protokoll-Stack)
- Geschwindigkeit -> nur unter MS-DOS, unter Win95 wird IPX
Geschwindigkeit erreicht.
speziell für TCP/IP entwickelte Protokolle:
SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): e-mail
FTP (File Transfer Protocol): Dateiaustausch zwischen Computern mit TCP/IP
SNMP (Simple Network Management Protocol): Netzwerkverwaltung
NetBEUI NetBIOS Extended User Interface
entstand aus Trennung eines Protokolls in NetBIOS [von IBM als Anwendungsschnittstelle zum Netzwerk entwickelt, Kommunikationssteuerungsschicht] und NetBEUI [Transportschicht] -> NetBIOS konnte mit anderen routbaren Transportprotokollen zusammenarbeiten.
weit verbreitet
Bestandteil aller Microsoft Netzwerkprodukte (ab Mitte 80er)
Vorteile: - klein, schnell, effektiv
- kleiner Stack-Umfang (wichtig für MS-DOS basierte Computer)
- hohe Datenübertragungsgeschwindigkeiten
- Verträglichkeit mit MS-basierten Netzwerken
Nachteile: - unterstützt kein Routing
- auf MS-basierte Netzwerke beschränkt
X.25
Protokolle für den Einsatz in paketvermittelten Netzwerken
Vermittlungsdienste für Verbindung von Remote-Terminals und Grossrechnern
XNS Xerox Network System
entwickelt von Xerox für Ethernet-Netzwerke
80er Jahre weit verbreitet, wurde aber von TCP/IP verdrängt
umfangreich, langsam(hohe Zahl von Rundspruchnachrichten
IPX/SPX Internetwork Packet Exchange / Sequenced Packet Exchange
Einsatz: Novell-Netzwerke
von XNS abgeleitet
Vorteile: - klein, schnell
- unterstützt Routing
NWLink
Implementierung von IPX/SPX für Microsoft-Produkte
APPC Advanced Program-to-Program Communication
IBM
Transportprotokoll für SNA (System Network Architecture)
Anwendungen auf verschiedenen Computern können eine Verbindung aufbauen und Daten untereinander austauschen
AppleTalk
herstellerspezifischer (proprietärer) Protokoll-Stack von Apple
gemeinsamer Zugriff auf Dateien und Drucker in einer vernetzten Umgebung
OSI-Protokollsammlung
bietet vollständigen Protokoll-Stack
jedes Protokoll lässt sich einer Schicht des OSI-Modells zuordnen
Vermittlungs- / Transportprotokolle
Protokolle der IEEE 802-Familie
Protokoll Kommunikationssteuerungsschicht
Protokoll Darstellungsschicht
mehrere Protokolle Anwendungschicht
die volle Netzwerkfunktionalität (einschiesslich Dateizugriff, Drucken und
Terminalemulation) unterstützen.
DECnet Digital Equipment Corporation net
proprietärer Protokoll-Stack der Firma DEC
DNA (Digital Network Architecture) wird aus einer Reihe von Hard- /Softwareprodukten realisiert
kann Datennetze über
lokale Ethernet-Netzwerke
Fiber Distributed Data Interface (FDDI) MANs
WANs
definieren (private/öffentliche Leitung verwendbar)
kann TCP/IP und OSI-Protokolle verwenden
routbar
aktuelle (ständig verbesserte Version) DECnet Phase V
Digital-spezifische Protokolle
Implementierung der OSI-Protokollsammlung
Der praktische Umgang mit Protokollen
können wie Treiber hinzugefügt oder entfernt werden
mit Hilfe eines Dienstprogrammes können Reihenfolge... verändet werden
Zusammenfassung
vernetzte Umgebung -> Protokoll für Regeln und Verhalten der Datenübertragung
Senden von Daten -> mehrere Schritte (Verbindung -> einheitliche Reihenfolge)
Kommunikation -> mehrere Protokolle (schichtenförmig in Protokollstacks angeordnet)
lehnen sich an OSI-Schichtenmodell an
Protokolle (!!!sendender & empfangender Computer!!!) werden verwendet für:
Zerlegen der Daten in Pakete
Hinzufügen von Adressinformationen zu Paketen
Aufbereiten der Pakete für Übertragung
Übernehmen der Daten vom Übertragungsmedium
Zusammensetzen der Daten in den Paketen
Übergeben der zusammengesetzten Daten an den Computer
Daten müssen noch auf das Kabel gelangen und übertragen werden -> lokale Netzwerke verwenden Zugriffsmethoden (Die Gesamtheit der Vorschriften, die eine Übergabe der Daten vom Computer ans Netzwerk regeln).
Die Aufgabe der Zugriffsmethoden
Verkehrssteuerung auf dem Kabel
Ausgangslage: mehrere Computer müssen sich Zugang zum Kabel teilen
gleichzeitige Datenübergabe zweier Computer an Kabel => Kollision => Datenverlust
Voraussetzungen für Senden und Empfangen von Daten:
Zugriff auf Kabel ohne Kollision mit anderen Daten
Aufnahme der Daten im empfangenden Computer mit Sicherstellung des Daten mit hoher Wahrscheinlichkeit während Übertragung nicht durch Kollision zerstört wurden
Behandlung der Daten => Zugriffsmethoden müssen übereinstimmen (sonst Hegemonie einer Methode)
Zugriffsmethoden verhindern also den gleichzeitigen Zugriff auf das Kabel -> Senden und Empfangen erfolgen in geordneter Weise.
Wesentliche Zugriffsmethoden
3 Möglichkeiten bei gleichzeitigem Zugriffs des Kabels
1.1 Carrier-Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD)
Kabel wird überprüft, wenn es frei ist, wird gesendet, kommt es trotzdem zur einer Kolliosion, wird diese erkannt und die Computer senden nach einer zufälligen Zeitspanne erneut.
Problem Entfernung: Die Kollisionerkennung ist über 2500 m nicht mehr möglich
Anzahl Computer im Netz: Es ist mit vermehrter Datenkollisionen und Wartezeiten zu rechnen Erneute Versuche können zu weiteren Kollisionen führen (Schneeballeffekt), was ein Stillstand des Netzwerverkehrs zur Folge hat.
Häufigkeit der Kollision: Sie ist von Anzahl Benutzer und den verwendenten Anwendungen abhängig
1.2 Carrier-Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA)
Ähnlich CSMA/CD, aber vor dem Senden wird ein kurzes Signal, das dieSendeabsicht anzeigt, gesendet, so dass danach kein anderer Rechner sendet und es zu keinen Daten-Kollionen kommen kann.
Nachteil des Verfahrens: Der Netzwerkverkehr wird erhöht und -Leistung wird verringert
Verbreitungsgrad: Sie ist weniger verbreitet wie CSMA/CD oder Token-Passing
2 Token-Passing
Ein Token wandert in einem Ring von einem Rechner zum nächsten, nur der Rechner, der das Token besitzt, darf senden.
Verteil: Es treten keine Konflikte oder Wartezeiten auf bei hohem Verkehrsaufkommen., weil nur ein Computer zu einer Zeit das Token besitzt.
3 Demand-Priority
Alle Rechner senden zum Hub, dieser entscheidet bei Konflikten. Er wird den Anfrager mit der höchsten Priorität den Verzug geben. Bei gleichzeitigen Prioritäts, senden beide Anfrager geleichzeitig.
Netzwerk: 100 Mbps-Ethernet-Standart bezeichnet als 100 VG-AnyLan
Es besteht aus Repeater/Hub und Endkoten
Vorteil gegenüber CSMA/CD:
Anwendung von vier Adernpaaren (gleichzeitiges senden und empfangen wird möglich)
Übertragung durch den Hub, der die Steuerung übernimmt
Ethernet
Ursprung: Wurde entwickelt zur Ausdehnung der Technologie lokaler Netzwerke für einen grösseren geographischen Raum.
Leistungsmerkmale: Eine Übertragungsrate von 10 oder 100 Mbps (je nach Typ)
Die traditionelle Topologie ist das Busnetz
Als Kabelarten werden Thicknet, Thinnet unt UTP verwendet
Datenrahmen: Die Daten werden in Datenpaketen aufgeteilt
z.B Anfang Mrkierung, Adresse, Kontrolle und die eigentlichen Daten
Bei grösseren Ethernet Netzwerken ist es üblich, Thicknet- und Thinnet-Kabel zu
kombinieren. Thicknet-Kabel eigenen sich dabei für die Backbones und Thinnet-Kabel für die
abzweigenden Segmente.
Verschiedene 10 Mbps-IEEE-Normen
10BaseT Max. 100 m Entfernung des Tranciever zum Hub
1024 Computer
Kabel: UTP 3,4,5
Stecker: RJ-45
10Base2 Max. Gesamtlänge des Netzwerks = 925 m
1024 Computer
Verbindung mit BNC-T Stecker
10Base5 Max. Gesamtlänge des Netzwerks = 2500 m
100 Computer
Max. Länge der Segmente = 500 m
10BaseFL Betrieb von Ethernet über Glasfaserkabel
Grosse Entfernungen zwischen den Repeatern
Max. Länge der Segmente = 2000 m
Neue Ethernet-Normen gehen über die traditionellen Beschränkungen der Ethernet Netzwerke
(ursprünglich 10 Mbps) hinaus.Diese neuen fähigkeiten werden entwickelt, um Anwendungen
mit grosser Bandbreite, z.B. CAD, zu unterstützen.
100Base VG-AnyLAN-Ethernet
Datenübertragung von min. 10 Mbps
Basiert auf einer Sterntopologie
Alle Computer sind an einem Hub angeschlossen
Netzwerkkommunikation
1. Teil fehlt
Das Projekt 802 - Modell
Ist ein Projekt von IEEE, dass das Ziel hat; lokale Netzwerke zu standardisieren. Die ISO - Standards wurden zeitgleich entwickelt. Beide beinhalten gemeinsame Informationen, so dass die Modelle miteinander kompatibel sind.
Das Projekt 802 definierte Netzwerkstandards für die physischen Komponenten eines Netzwerks, die in der Physischen und Sicherungsschicht des OSI-Modells berücksichtigt wurden.
Bereiche der 802-Spezifikationen:
Netzwerkkareten
Komponenten für Weitverkehrsnetze (WANs)
Komponenten für den Aufbau von Netzwerken mit Twisted-Pair- und Koaxialverkablung
Die 802-Spezifikationen legen fest, wie Netzwerkkarten auf das physische Medium zugreifen und über diese Daten übertragen. Dies beinhaltet das Herstellen, Aufrechterhalten und Beenden einer Verbindung:
IEEE 802-Kategorien
802.1 Internetworking
802.2 Logical Link Control (LLC)
802.3 Carrier-Sense Multiple Access with Collision Detechtion (CSMA/CD) LAN /Ethernet)
802.4 Token Bus LAN
802.5 Token Ring LAN
802.6 Metropolitan Area Network (MAN)
802.7 Breitband - Übertragungstechnologie
802.8 Glasfaser- Übertragungstechnologie
802.9 Integrierte - Sprach-/ Datennetz
802.10 Netzwerksicherheit
802.11 Drahtlose Netzwerke
802.12 Demand-Piority Access LAN, 100Base VG- Any LAN
Verbesserung gegenüber dem OSI-Modell
Die Sicherungsschicht wird in zwei Teilschichten aufgeteilt.
LLC - Teilschicht ( Logical Link Control), Flusskontrolle Þ verwaltet die Datenverbindung und definiert logische Schnittstellenpunkte (SAPS, Service Access Points)
MAC - Teilschicht (Media Access Control), Zugriffssteuerung und Fehlerbehandlung Þ fehlerfreie Datenübertragung
Ueberblick
Ethernet
Ursprung: Wurde entwickelt zur Ausdehnung der Technologie lokaler Netzwerke für einen grösseren geographischen Raum.
Leistungsmerkmale: Eine Übertragungsrate von 10 oder 100 Mbps (je nach Typ)
Die traditionelle Topologie ist das Busnetz
Als Kabelarten werden Thicknet, Thinnet unt UTP verwendet
Datenrahmen: Die Daten werden in Datenpaketen aufgeteilt
z.B Anfang Mrkierung, Adresse, Kontrolle und die eigentlichen Daten
Bei grösseren Ethernet Netzwerken ist es üblich, Thicknet- und Thinnet-Kabel zu
kombinieren. Thicknet-Kabel eigenen sich dabei für die Backbones und Thinnet-Kabel für die
abzweigenden Segmente.
Verschiedene 10 Mbps-IEEE-Normen
10BaseT Max. 100 m Entfernung des Tranciever zum Hub
1024 Computer
Kabel: UTP 3,4,5
Stecker: RJ-45
10Base2 Max. Gesamtlänge des Netzwerks = 925 m
1024 Computer
Verbindung mit BNC-T Stecker
10Base5 Max. Gesamtlänge des Netzwerks = 2500 m
100 Computer
Max. Länge der Segmente = 500 m
10BaseFL Betrieb von Ethernet über Glasfaserkabel
Grosse Entfernungen zwischen den Repeatern
Max. Länge der Segmente = 2000 m
Neue Ethernet-Normen gehen über die traditionellen Beschränkungen der Ethernet Netzwerke
(ursprünglich 10 Mbps) hinaus.Diese neuen fähigkeiten werden entwickelt, um Anwendungen
mit grosser Bandbreite, z.B. CAD, zu unterstützen.
100Base VG-AnyLAN-Ethernet
Datenübertragung von min. 10 Mbps
Basiert auf einer Sterntopologie
Alle Computer sind an einem Hub angeschlossen
Mbps - IEEE - Norm
Neue Fähigkeiten werden entwickelt, um Anwendungen mit grösser Bandbreite zu unterstützen, wie z.B.:
CAD ( Computergestützte Konstruktion )
CAM (Computergestützte Fertigungen )
Video
Bilderzeugung und Speichern von Dokumenten
Zwei Ethernet - Normen können die steigenden Anforderungen erfüllen:
100Base VG - AnyLan - Ethernet
100Base X - Ethernet ( Fast Ethernet )
Sowohl Fast Ethernet als auch 100Base VG - AnyLan sind etwa 5 bis 10 mal so schnell wie Standart - Ethernet.
100VG - AnyLan
Ist eine neue Netzwerktopologie, die Elemente von Ethernet und Token - Ring kombiniert.
Diese Technologie ist auch unter den folgenden Namen bekannt, die sich alle auf denselben Netzwerktyp beziehen:
100VG - AnyLan
100 BaseVG
VG
AnyLan
Spezifikationen
Aktuelle 100VG - AnyLan Spezifikationen beinhalten:
Datenübertragungsraten von mindestens 100 Mbps
Unterstützung von Stern - Topologie über Twisted - Pair - Kabel und Glasfaserkabel Kategorien 3,4 und 5
Prioritätenorientierter Zugriff - Methode, für die es zwei Prioritätsstufen niedrig und hoch gibt
Unterstützten adressierter Datenrahmen im Hub => höherer Vertraulichkeitsgrad der Daten
Unterstützten Ethernet - Datenrahmen und Token - Ring - Datenpaketen
Topologie
100VG - AnyLan - Netzwerk basiert auf der Stern - Topologie, wobei alle PC an einen Hub angeschlossen sind.
Die untergeordneten Hubs funktionieren dem jeweiligen übergeordneten Hub. Der übergeordnete Hub steuert die Datenübertragungen der Computer, die an seine untergeordneten Hubs angeschlossen sind.
Überlegungen
Diese Topologie erfordert eigene Hubs und Karten. Die beiden längsten Kabel von 100BaseT - Hub zu einem Computer dürfen nicht länger als 250 m sein. Um grössere Entfernungen zu überbrücken, benötigt man eine spezielle Ausrüstung zum Erweitern der Lan - Grösse.
100BaseX - Ethernet
Diese Norm, die manchmal auch als Fast Ethernet bezeichnet wird, ist eine Erweiterung der vorhanden Ethernet - Normen.
Spezifikationen für das Übertragungsmedium
100BaseX enthält drei Spezifikationen:
100BaseT4 (4 - paariges UTP der Kategorie 3,4 oder 5)
100BaseTX (2 - paariges UTP oder STP der Kategorie 5)
100BaseFX (2 - litziges Glasfaserkabel)
Überlegungen zur Leistung
Ethernet unterstützt verschiedene Kommunikationsprotokolle, wie z.B. TCP/IP, das für UNIX - Umgebungen sehr geeignet ist.
Segmentierung
Sie können die Leistung von Ethernet verbessern, indem man ein überfülltes Segment in zwei weniger stark besetzte Segmente teilt. Dadurch wird der Netzwerkverkehr reduziert => schneller Zugriffszeit.
Netzwerk - Betriebssysteme im Ethernet
Es werden folgende Netzwerk - Betriebssysteme unterstützt:
Microsoft Windows 95
Microsoft Windows NT Workstation
Microsoft Windows NT Server
Microsoft LAN Manager
Microsoft Windows für Workgroups
Novell NetWare
IMB LAN Server
AppleShare
Token - Ring
Überblick
Wurde im Jahre 1984 als Konnektivitätslösung für gesamte IBM - Computer vorgestellt:
Personal Computer
Mid - Range - Computer
Mainframes und die SNA - Umgebung
Ziel war es, mit dem Token - Ring eine einfache Verkabelungsstruktur unter der Verwendung von Twisted - Pair - Kabeln zu ermöglichen.
Leistungsmerkmale von Token - Ring
Ein Token - Passing - Ring - Zugriffsmethode unterscheidet Token - Ring - Netzwerk von anderen Netzen durch mehr als die physische Anordnung der Verkabelungen.
Architektur
Der Token - Ring - Netzwerk ist eine typische physischer Ring. In einem Stern - Ringnetz, sind die Computer im Netzwerk jedoch sternförmig mit dem zentralen Hub verbunden. Der logische Ring ist der Weg des Token zwischen den Computern und der eigentliche physische Ring der Kabel befindet sich im Hub.
Grundlagen zum Token - Ring
Stern - Ring - Topologie
Token - Passing als Zugriffsmethode
Verkabelung: abgeschirmtes und nicht - abgeschirmtes Twisted - Pair - Kabel
Übertragungsraten von 4 und 16 Mbps
Basisbandübertragung
Spezifikationen der Norm 802.5
Format des Datenrahmens
Anfangsbegrenzer : Zeit den Anfang des Datenrahmens an
Zugriffssteuerung : Gibt die Priorität des Rahmens an und zeigt an, ob es sich um ein Token oder einen Datenrahmen handeln
Rahmensteuerung : Enthält entweder MAC - Informationen für alle Computer oder für nur einen Computer
Empfängeradresse : Gibt die Adresse des Computers an, der die Nachricht erhalten soll
Senderadresse : Gibt den Computer an, der die Nachricht gesendet hat
Information der Daten : Die übertragenden Daten
Prüfzeichenfolge : CRC - Informationen zur Fehlerprüfung
Endbegrenzer : Zeigt das Ende des Datenrahmens an
Rahmenstatus : Gibt an, ob der Datenrahmen erkannt oder kopiert wurde, und ob die Empfängeradresse verfügbar war
3. Teil fehlt
Die AppleTalk-Umgebung
Apple stellte 1983 AppleTalk als eigene Netzwerkarchitektur vor. Im Vergleich zu anderen Netzwerken ist es sehr leicht bedienbar, da Funktionen für den Netzwerkbetrieb integriert sind.
Begriffe in der Apple-Umgebung:
AppleTalk
LocalTalk
AppleShare
EtherTalk
TokenTalk
AppleTalk
AppleTalk ist die Apple-Netzwerkarchitektur und in der Macintosh-Betriebssystemsoftware integriert. Die Architektur ist eine Zusammenstellung von Protokollen, die dem OSI-Referenzmodell entsprechen.
Wenn ein an LocalTalk-Netzwerk angeschlossenes Gerät sich im Netzwerk anmeldet, geschehen folgende drei Dinge:
Das Gerät erhält eine beliebige Adresse
Das Gerät bringt die Adresse in Umlauf, um festzustellen, ob sie bereits von einem anderen Gerät verwendet wird.
Wenn die Adresse frei ist, speichert das neue Gerät die Adresse und braucht sie beim nächsten Anmelden erneut.
LocalTalk
Häufige Bezeichnung für AppleTalk-Netzwerke. Es verwendet CSMA/CA als Zugriffscode in einer Bus- oder Baum-Topologie mit abgeschirmtem Twisted-Pair-Kabel (Glasfaser-/UTP-Kabel möglich). LocalTalk ist preiswert, weil es in Macintosh-Hardware integriert ist. Wegen der begrenzten Leistung ist es weniger benutzt als Ethernet oder Token-Ring.
LocalTalk bezieht sich auf folgende physischen Verkabelungskomponenten:
Kabel
Anschlussboxen
Kabelverlängerungen
Ein LocalTalk-Netzwerk unterstützt bis zu 32 Geräte.
Wegen der geringen Leistung wenden sich Kunden oft an andere Anbieter. FarallonPhoneNet unterstützt z. B. 254 Geräte. Es verwendet Telefonkabel und -stecker und kann als Busnetz über einen zentralen Verkabelungshub als Sternnetz implementiert werden.
AppleShare
Das ist der Dateiserver in einem AppleTalk-Netzwerk und sie ist im Apple-Betriebssystem enthalten.
Zonen
Mit Hilfe von Zonen können LocalTalk-Netzwerke zu grösseren Netzwerken verknüpft werden. Jedes Teilnetz hat einen Zonennamen. Um andere Dienste zu benutzen, müssen Benutzer einfach die Zone wechseln. Es können ebenfalls andere Architekturen wie z. B. Token-Ring angeschlossen werden.
EtherTalk
Das ist die Verbindung von AppleTalk-Netzwerken über Ethernet-Koaxialkabel (Thinnet/Thicknet).
Der EtheTalk NB-Adapter ermöglicht den Anschluss eines Macintosh II-Computers an ein Ethernet-Netzwerk nach 802.3.
TokenTalk
Mit diesem Adapter können Macintosh II-Computer an ein Token-Ring-Netzwerk nach 802.5 angeschlossen werden.
Überlegungen zu AppleTalk
Andere Firmen, die AppleTalk verwenden:
IBM-Personal Computer und Kompatible
IBM- Mainframes
VAX-Computer von Digital Equipment Corporation
Einige UNIX-Computer
Fragen & Antworten
LocalTalk verwendet CSMA/CA als Zugriffsmethode ineiner Bus- oder Baum-Topologie.
Wenn ein Gerät sich bei einem AppleTalk-Netzwerk anmeldet, veröffentlicht es eine Adresse, um festzustellen, ob diese bereits von einem anderen Gerät benutzt wird.
Ein einzelnes LocalTalk-Netzwerk unterstützt bis zu 32 Geräte.
Einzelne LocalTalk-Netzwerke können unter Verwendung von Verkabelungshubs zu einem grösseren Netzwerk verbunden werden.
Die ArcNet-Umgebung (Attached Resource Computer Network)
Es wurde 1977 von Datapoint Corporation entwickelt. Es stellt eine einfache, preiswerte, flexible Architektur dar. Erste Auslieferungen 1983.
Es entspricht der Norm 802.4. Diese regelt die Spezifikationen für Busnetze, die das Token-Passing einsetzen und Breitbandkabel verwenden. Ein ArcNet kann als Stern-Bus- oder Busnetz implementiert werden.
Funktionsweise von ArcNet
ArcNet setzt das Token-Passing als Zugriffsmethode mit einer Datenübertragung von 2.5 MBps ein, ArcNet Plus 20 Mbps.
Es können nur Daten übertragen werden, wenn der Computer den Token hat. Dieser wandert von einem Computer zum anderen.
ArcNet-Datenpaket besteht aus:
Empfängeradresse
Senderadresse
Bis zu 508 Bytes Daten (ArcNet Plus 4.096 Bytes)
Hardware
Jeder Computer ist über Kabel an einen Hub angeschlossen. Die für die ArcNet verwendeten Verkabelungen sind RG-62 A/U, 93 Ohm-Koaxialkabel. Es unterstützt auch Twisted-Pair- und Glasfaserkabel.
Bei aktiven Hubs und BNC-Steckern max. Kabellänge von 610 m, bei linearen Bussegment max. 305 m, bei Twisted-Pair-Kabel mit RJ-11/RJ45 max. Kabellänge zwischen Stern- und Bustopologie 244 m.
Fragen & Antworten
ArcNet setzt das Token-Passing als Zugriffscode in einer Stern-Bus-Topologie ein.
Das Token in einem ArcNet wandert von einem Computer zum nächsten, entsprechend der numerischen Reihenfolge der Computer und unabhängig von deren Position im Netzwerk.
Jeder Computer in einem ArcNet-Netzwerk ist über Kabel an einen Hub angeschlossen.
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