Computer Science Concepts for Data Scientists
Master of Science Applied Information and Data Science (MScIDS) Hochschule Luzern - Wirtschaft Herbstsemester 18
Master of Science Applied Information and Data Science (MScIDS) Hochschule Luzern - Wirtschaft Herbstsemester 18
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Lernkarten
Socket
Unter dem Begriff Prozessor wird heute im Allgemeinen vorwiegend das Bauteil verstanden
Wenn die datenverarbeitende Logik-Einheit gemeint wird und nicht der Prozessor als Bauteil.
Ein Prozessor-Chip besitzt meistens mehrere sogennante Prozessorkerne. Richtig oder falsch?
Richtig, heutzutage besitzen viele Prozessor-Chips mehrere sogenannte Prozessorkerne, wobei jeder Kern für sich eine (weitgehend) eigenständige Logik-Einheit darstellt.
Cores
Rechenkern
Als Prozessorkern oder auch Rechenkern (englisch core) wird der zentrale Teil eines Rechenwerkes – oder eines sogenannten Mikroprozessors – bezeichnet, der selbst wenigstens aus einer arithmetisch-logischen Einheit (ALU), den Rechenregistern und den wesentlichen Teilen eines Steuerwerkes besteht.
Erläutere den Begriff: Multicore-Prozessor
Der Begriff Mehrkernprozessor (abgeleitet vom englischen Begriff auch Multicore-Prozessor oder Multikernprozessor) bezeichnet einen Mikroprozessor mit mehr als einem vollständigen Hauptprozessorkern in einem einzigen Chip. Sämtliche Ressourcen mit Ausnahme des Busses und eventuell einiger Caches sind mehrfach vorhanden. Es handelt sich also um mehrere vollständige, weitgehend voneinander unabhängige CPU-Kerne.
Multicore-Prozessor
Als Doppelkernprozessor (auch Dual-Core-Prozessor) bezeichnet man einen Mehrkernprozessor mit zwei Hauptprozessoren.
Mikroprozessoren mit einem Hauptprozessor bezeichnet man zur Abgrenzung als Einzelkernprozessor (auch Single-Core-Prozessor)
Mikroprozessoren mit drei Hauptprozessoren werden Triple-Core-Prozessoren oder Dreikernprozessoren genannt.
Erläutere die Mikroprozessoren-Terminologie
Als Doppelkernprozessor (auch Dual-Core-Prozessor) bezeichnet man einen Mehrkernprozessor mit zwei Hauptprozessoren. Mikroprozessoren mit einem Hauptprozessor bezeichnet man zur Abgrenzung als Einzelkernprozessor (auch Single-Core-Prozessor). Mikroprozessoren mit drei Hauptprozessoren werden Triple-Core-Prozessoren oder Dreikernprozessoren genannt. Diese Terminologie lässt sich entsprechend fortsetzen. So spricht man bei vier Kernen von einem Vierkernprozessor (auch Quad-Core-Prozessor), wobei ein Vierkernprozessor aus zwei Doppelkernprozessoren oder vier eigenständigen Kernen bestehen kann.
Hinter Hyper-Threading steht die Idee, die Rechenwerke eines Prozessors besser auszulasten, indem man die Lücken in der Pipeline mit Befehlen eines anderen Threads möglichst gut auffüllt bzw. gerade nicht benötigte ALU-Komponenten für einen anderen Thread arbeiten lässt.
Pipeline-Lücken können zum Beispiel entstehen, wenn ein Prozess oder Thread durch einen Cache-Miss auf den Arbeitsspeicher warten muss. Hier kann dann mittels Hyper-Threading ein zweiter Prozess oder Thread „eingeschoben“ werden und somit parallel laufen.
Random-Access Memory (Speicher mit wahlfreiem/direktem Zugriff = Direktzugriffsspeicher)
Speicher mit wahlfreiem/direktem Zugriff = Direktzugriffsspeicher
Ein Datenspeicher, der besonders bei Computern als Arbeitsspeicher Verwendung findet, meist in Form von Speichermodulen.
In der Praxis ist die Gesamtmenge an Arbeitsspeicher, die von allen laufenden Prozessen benötigt wird, oft viel größer, als der tatsächlich vorhandene physische Arbeitsspeicher. Somit können nicht mehr alle Prozesse die ganze Zeit im Arbeitsspeicher gehalten werden. Eine einfache Strategie, der Überlastung des Speichers zu begegnen, ist das sogenannte Swapping. Dieser Begriff bezieht sich üblicherweise auf Datenverschiebungen zwischen Arbeitsspeicher und Festplatte. Ein Prozess wird dabei vollständig in den Arbeitsspeicher geladen, darf eine gewisse Zeit laufen, und wird anschließend wieder auf die Festplatte ausgelagert. Indem der Festplattenspeicher ebenfalls verwendet werden kann, um Speicheranfragen von Programmen zu bedienen, können Anfragen, die über das verfügbare RAM hinausgehen, dann über Swap-Speicher bedient werden.
Das Paging ermöglicht eine virtuelle Speicherverwaltung. Der virtuelle Speicher bezeichnet den vom tatsächlich vorhandenen physischen Arbeitsspeicher unabhängigen Adressraum, der einem Prozess vom Betriebssystem zur Verfügung gestellt wird. Da meist mehr virtuelle Adressen existieren als im physischen Arbeitsspeicher umsetzbar sind, werden einige Speicherbereiche vorübergehend auf die Festplatte ausgelagert.
core, main store, main memory, primary memory
Soweit Arbeitsspeicher über den Adressbus des Prozessors angesprochen wird oder direkt im Prozessor integriert ist, spricht man von physischem Speicher.
Modernere Prozessoren und Betriebssysteme können durch virtuelle Speicherverwaltung mehr Arbeitsspeicher bereitstellen, als physischer Speicher vorhanden ist, indem sie Teile des Adressraums mit anderen Speichermedien hinterlegen (etwa mit einer Auslagerungsdatei, pagefile oder swap u. a.). Dieser zusätzliche Speicher wird virtueller Speicher genannt.
Zur Beschleunigung des Speicherzugriffs – physisch oder virtuell – kommen heute zusätzliche Pufferspeicher zum Einsatz.
Cache
Cache bezeichnet in der EDV einen schnellen Puffer-Speicher, der (wiederholte) Zugriffe auf ein langsames Hintergrundmedium oder aufwendige Neuberechnungen zu vermeiden hilft. Daten, die bereits einmal geladen oder generiert wurden, verbleiben im Cache, so dass sie bei späterem Bedarf schneller aus diesem abgerufen werden können. Auch können Daten, die vermutlich bald benötigt werden, vorab vom Hintergrundmedium abgerufen und vorerst im Cache bereitgestellt werden (read-ahead).
Ein Permanentspeichermedium ist ein Informations- oder Datenspeicher, der seine Information persistent speichert.
Permanantspeicher sind dafür gedacht Daten dauerhaft zu erhalten
Nur lesbare, einmalig beschreibbare oder wiederbeschreibbare Datenträger für die elektronische Datensicherung.
hard disk drive (HDD)
Ein Festplattenlaufwerk (englisch hard disk drive, Abkürzung HDD), oft auch als Festplatte oder Hard Disk (abgekürzt HD) bezeichnet, ist ein magnetisches Speichermedium der Computertechnik, bei welchem Daten auf die Oberfläche rotierender Scheiben geschrieben werden.
Zum Schreiben wird die hartmagnetische Beschichtung der Scheibenoberfläche entsprechend der aufzuzeichnenden Information berührungslos magnetisiert. Durch die Remanenz (verbleibende Magnetisierung) erfolgt das Speichern der Information.
Das Lesen der Information erfolgt durch berührungsloses Abtasten der Magnetisierung der Plattenoberfläche.
Solid-State-Drive bzw. Solid-State-Disk
Ein Solid-State-Drive bzw. eine Solid-State-Disk (kurz SSD), seltener auch Halbleiterlaufwerk, ist ein nichtflüchtiger Datenspeicher der Computertechnik.
Die Bezeichnung „Drive“ (englisch für Laufwerk) bezieht sich auf die ursprüngliche und übliche Definition für dieses Medium von Computern, jedoch enthalten SSDs anders als herkömmliche Bauarten keine beweglichen Teile.
Nein, anders als bei herkömmlichen Bauarten, enthält eine SSD keine beweglichen Teile.
Die Bauform und die elektrischen Anschlüsse können den Normen für Laufwerke mit magnetischen oder optischen Speicherplatten entsprechen, müssen dies aber nicht.
Unter einer Partition versteht man einen zusammenhängenden Teil des Speicherplatzes eines geeigneten physischen oder logischen Datenträgers.
(1) Partitionen sind voneinander weitgehend unabhängig und können von Betriebssystemen wie getrennte Laufwerke behandelt werden. (2) Man bezeichnet eine Partition daher auch oft als logisches Laufwerk. (3) Der Zugriff auf die gespeicherten Daten obliegt dem Betriebssystem, das die Daten in den meisten Fällen über ein Dateisystem verwaltet: Die meisten Betriebssysteme ordnen jedem logischen Laufwerk genau ein Dateisystem zu;
