Was ist was — Der PC von innen

Diesmal geht es darum wie ein PC von innen aussieht. Als Beispiel dient die Desktop/Tower-Variante eines Computers. Mini-PCs und Notebooks sind sehr viel kompakter aufgebaut und deswegen sind viele Bauteile weniger gut zu sehen und zu identifizieren, als bei einem normalen PC.

Wir machen also das Gehäuse auf und wagen einen Blick in das Innere unseres PCs.

Lenovo-ThinkCenter-M910T

Wir haben hier zwei PCs. Einen einfachen Büro-PC (Lenovo ThinkCentre M910T, oben) und eine Workstation (Lenovo ThinkStation P720, unten).

Lenovo-ThinkStation-P720

 

1. Prozessor/en

Das prominenteste Teil auf dem Mainboard (auch Motherboard genannt) ist der Prozessor oder die CPU. Jeder PC hat mindestens eine CPU. Unsere Workstation hat sogar zwei CPU-Sockel von dem nur einer mit einer CPU belegt ist. Somit ist noch Platz für eine zweite CPU vorhanden.

Früher, als jede CPU auch nur einen Kern hatte, waren Multi-CPUs stärker verbreitet. Damals war die Rechnung ganz einfach 1 CPU = 1 Kern und wenn eine Anwendung auf einer CPU Amok lief, ging gar nichts mehr. Deswegen wurden früher auch gerne zwei CPUs verwendet, damit wenigstens eine CPU noch genug Leistung lieferte, um das amoklaufende Programm sauber beenden zu können. Auch PC-Systeme mit vier bis sechs CPUs waren damals durchaus gängig. Heute haben aber schon einfache CPUs mindestens acht Kerne und der Trend geht in Richtung 18-32 Kerne.

Die CPU selbst ist hier natürlich nicht direkt zu sehen, sondern nur der Kühlkörper, der die beim Rechnen entstehende Wärme abführt. Je aufwendiger die Berechnungen sind, desto wärmer kann eine CPU werden. Auch je schneller eine CPU rechnet, desto wärmer wird sie. Zum Glück merken moderne Prozessoren, wie viel es zu Rechnen gibt und passen ihre Geschwindigkeit der Situation an. Surft man also nur auf einfachen Webseiten, rechnet die CPU langsam, verbraucht weniger Strom und produziert weniger Wärme, als wenn wir auf die Idee kommen ein aktuelles 4K-Video auf YouTube zu gucken und gleichzeitig ein Spiel zu spielen.

Bei PCs gibt es nur noch zwei Hersteller von CPUs (von sehr obskuren chinesischen Herstellern mal abgesehen), Intel und AMD. Seit AMD die Zen-Architektur veröffentlicht hat, gibt auch endlich wieder einen wirklichen Wettbewerb. Besser oder Schlechter gibt es momentan nicht wirklich. Oft ist AMD geringfügig günstiger, aber selbst das hat sich in den letzten Monaten sehr relativiert. Wessen CPUs mal schneller und mal langsamer sind ist auch sehr von den Anwendungen abhängig, die verwendet werden.

2. Arbeitsspeicher

Arbeitsspeicher werden heute in Form von DIMMs verbaut. Jedes Mainboard hat eine bestimmte Anzahl von DIMM-Sockeln, von denen mindestens einer belegt sein muss, da ohne Arbeitsspeicher nichts funktioniert. Irgendwo muss die CPU die Daten für die Berechnungen ja herholen und wieder ablegen.

Wie viele Sockel vorhanden sein können hängt von der CPU und deren Speicherkanälen ab. Kleine CPUs haben weniger als größere/teurere CPUs. Eine Intel Atom CPU hat zum Beispiel weniger DIMM-Sockel als ein Intel Xeon Prozessor oder gar eine AMD Epyc CPU. Zusätzlich kann durch mehrere CPUs auch die Menge des theoretisch nutzbaren Speichers erhöht werden. Für die heute durchschnittlichen 8 GB RAM reicht jede CPU, aber wenn man ambitionierter mit 128 GB arbeitet, kommen kleine CPUs schon an die Grenzen. Wer wirklich viele Daten verarbeitet, benötigt heutzutage dann 512 GB Arbeitsspeicher oder mehr und hier kommt man an einer Xeon-, Epyc- oder Threadripper-Workstation nicht vorbei.

Zu wenig Speicher kann den PC langsam machen, wobei das aber nur daran liegt, dass das Betriebssystem dann Daten auf die Festplatten und SSDs schreibt, die sehr viel langsamer sind als der Speicher. Also bringt mehr Speicher nur etwas, wenn dieser auch genutzt wird. Wenn von 64 GB Speicher 32 GB ungenutzt bleiben, würde der PC mit 32 GB genauso schnell sein wie vorher.

Die normalen Speicherarten verlieren ihre Daten wenn sie vom Strom getrennt werden (z. B. durch Ausschalten des PCs). Seit Kurzem gibt es aber auch Speicher zu kaufen, der wie eine SSD die Daten auch ohne Strom halten kann. Diese NVRAM Speicher sind beim Lesen und Speichern langsamer, aber ein Modul kann sehr viel größere Kapazitäten haben. Damit sind dann 2 TB RAM kein Problem mehr, sofern die Daten schnell aber nicht rasend schnell benötigt werden.

3. Festplatten und SSDs

Momentan gibt es hauptsächlich zwei Möglichkeiten Massenspeicher zu installieren: Per Kabel an einen SATA-Anschluss und über einen M.2-Sockel auf dem Mainboard. M.2 kann die schnellste Möglichkeit sein — nutzt die verbaute SSD PCIe zur Datenübertragung, ist sie sehr schnell. Bei SATA ist sie so schnell, wie, wenn sie über ein Kabel angeschlossen wird. Selbst über USB 3.0 ist sie noch schneller als gedacht, das sollte dann aber doch eher vermieden werden, da USB 3.0 sehr viel langsamer ist als SATA oder PCIe.

Eine M.2 SSD ist eine kleine Steckkarte. Eine SATA HDD oder SSD ist als 2,5 oder 3,5 Zoll Gerät ausgelegt. Man kann natürlich über Adapter auch alles wild miteinander kombinieren. Es gibt auch U.2 SSDs, die an sich eine zu große Steckkarte sind und deswegen über ein Kabel und einen Adapter mit einem M.2 Sockel verbunden werden. Von denen wird man hoffentlich dann in Zukunft mal
mehr hören.

4. PCIe/PCI Steckplätze

Hier kommen Erweiterungskarten wie Grafikkarten, Soundkarten oder zusätzliche Netzwerkkarten rein. Je länger der Slot ist, desto schneller kann er sein. Bei PCIe gibt es 1x, 4x und 16x Slot. Diese Zahlen geben die Anzahl der Lane (also der Leitungen, die parallel Daten übertragen können) an. Wobei eine 16x Slot auch mit nur 8 Lanes verbunden sein kann. Am Ende sind die aber auch alle
noch schnell genug und man sollte sich da im Normalfall keine Gedanken drum machen. Wenn die Karte in den Slot passt, ist alles gut.

Oft findet sich auch noch ein alter PCI-Slot (PCI stammt von 1992), wo ältere Karten installiert werden können. Es gibt teilweise noch alte, sehr teure Karten, für die es keinen PCIe Ersatz gibt. Ein normaler Benutzer wird wohl mit solchen Karten nie in Berührung kommen, wenn man nicht gerade ein Hobby mit Industrie-Steuerungen oder exotischen Messinstrumenten betreibt.

5. Weiter Anschlüsse

Auf der Rückseite des PCs befinden sich sehr viele Anschlüsse. Zusätzlich haben Mainboards noch einen Haufen weiterer Anschlüsse, die oft einfach nicht nach außen geführt wurden, weil nur wenige diese zusätzlichen Anschlüsse benötigen. Teilweise findet man noch einen alten Druckeranschluss auf dem Board, wo nur ein Kabel und eine passende Buchse angeschlossen werden müssen, damit man ihn wieder nutzen kann.

Meistens verwendet man nur USB-Anschlüsse, Sound und Netzwerk. USB-Anschlüsse gibt es haufenweise und man kann nie genug haben. Netzwerk-Anschlüsse hat man meistens zwei, bei einigen Mainboards drei, wobei der dritte für die Fernwartung des PCs über das Netzwerk vorgesehen ist. Netzwerk-Anschlüsse gibt es meistens für 1 GB/s und jetzt auch öfter mal für 10 GB/s Netzwerke.

6. Grafikkarten

Was ist teilweise leistungsfähiger als die CPU und verbraucht auch mehr Strom? Die Grafikkarte!

Nicht jeder PC hat eine, weil viele CPUs eine eigene kleine bis größere Grafikeinheit mitbringen. 4K und Co. sind damit ohne Probleme möglich. Intel verbaut sogar einen sehr leistungsfähigen Grafikkern von AMD (Intels Konkurrent im CPU-Sektor) in einigen CPUs, der dann mit den kleineren Grafikkarten mithalten kann.

Wer aber moderne Spiele spielt oder grafikintensive Arbeiten (Grafikbearbeitung, Videobearbeitung, CAD, 3D-Rendering, etc.) betreibt, kommt um eine leistungsfähige, eigenständige Grafikkarte nicht herum. Wer eine Workstation kauft oder professionell im CC-Sektor arbeitet, wird oft anstelle der Consumer-Varianten die Profi-Versionen haben. NVidia bietet neben den GeForce-Karten auch die Quadro-Karten an, die höhere Farbtiefen (HDR) und speziell getestete, angepasste Treiber bieten. Diese wurden auch mit der jeweiligen Software von NVidia und dem Software-Lieferanten getestet. Damit hat man weniger Probleme und Ausfälle — jedenfalls theoretisch...

Oft liefern auch die GeForce-Karten keine schlechteren Ergebnisse, aber mit den Quadros geht man auf Nummer sicher. Auch sind die Kühler der Quadros etwas anders gebaut als die der GeForce-Karten. So können mehrere Karten installiert werden, ohne dass es zu Problemen bei der Kühlung kommt — vorausgesetzt es wird die vorgegebene Liter-Zahl an Luft durch das Gehäuse geblasen. Also oft eher für spezielle Konstruktionen gedacht.

Am Ende ist es eine Preisfrage, ob man eine Profi-Karte braucht oder nicht. Eine Stunde Stillstand, weil ein neuer Treiber wieder durch einen alten ersetzt werden muss, da sich etwas unerwartet geändert hat, kann für den einen eine längere Kaffeepause bedeuten, während es den anderen ein paar tausend Euro kostet.

Bei PC-Spielen außerhalb von VR ist oft auch ein wichtiger Faktor, dass man etwas mit der Leistung seiner Grafikkarte angeben kann.

 

Im nächsten Teil sehen wir uns dann an, wie ein Notebook von innen aussieht. Da es sehr viel weniger Platz bietet wird beispielsweise das Problem der Abwärme ganz anders gelöst. 


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Tags: PC, Tower PC

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