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Textaufgaben: Die Bauteile des Computers

Ein Laptop für die Video-AG stößt an Speichergrenzen, und ein Spielerechner schaltet sich im entscheidenden Moment ab.

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1

Der Laptop der Video-AG

AFB I–II

Die Video-AG bekommt einen gebrauchten Laptop mit einer 512-GB-SSD und 8 GB Arbeitsspeicher. Belegt sind bereits: Windows und Office mit 80 GB, das Schnittprogramm mit 15 GB und ein Spiel eines Vorbesitzers mit 70 GB, das auf dem Rechner bleiben soll. Die AG filmt in 4K; eine Stunde Rohmaterial belegt etwa 40 GB. Damit die SSD nicht langsamer wird, sollen 10 % ihrer Kapazität frei bleiben.

Belegung der 512-GB-SSD
80 GB15 GB70 GBPlatz für Videos: ?10 % freiBlau: Windows + Office · Violett: Schnittprogramm · Orange: Spiel
Nicht maßstäblich für den Reservebereich
  1. Berechnen Sie, wie viele volle Stunden 4K-Rohmaterial die AG auf der SSD ablegen kann.
  2. Begründen Sie, warum der Laptop beim Schneiden eines langen 4K-Films trotzdem immer wieder stockt, obwohl auf der SSD noch Platz ist.

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Rechnen Sie in drei Schritten: nutzbare Kapazität (90 % von 512 GB), davon den belegten Platz abziehen, den Rest durch 40 GB teilen. Achten Sie darauf, ob gerundet oder abgerundet werden muss.
Hinweis zu Aufgabe b)
Die SSD ist der Aktenschrank. Wo liegt aber das, woran gerade gearbeitet wird — und was passiert, wenn dieser Platz nicht reicht?

Erwartungshorizont

Erwartungshorizont zu Aufgabe a)

Nutzbar: \(0{,}9 \cdot 512\text{ GB} = 460{,}8\text{ GB}\). Belegt: \(80 + 15 + 70 = 165\text{ GB}\). Frei für Videos: \(460{,}8 - 165 = 295{,}8\text{ GB}\). Stunden: \(295{,}8 : 40 \approx 7{,}4\).

Die AG kann 7 volle Stunden 4K-Rohmaterial ablegen (abrunden, weil eine achte Stunde nicht mehr vollständig passt).

Erwartungshorizont zu Aufgabe b)

Der Platz auf der SSD sagt nichts über den Arbeitsspeicher aus. Beim Schneiden müssen das Schnittprogramm, das Betriebssystem und die gerade bearbeiteten Videoabschnitte im RAM bereitliegen, damit die CPU schnell darauf zugreifen kann. 8 GB reichen dafür bei 4K nicht aus (für 4K-Schnitt sind 32 GB sinnvoll). Das System lagert deshalb Teile auf die SSD aus. Die SSD ist rund 100-mal langsamer als der RAM, sodass bei jedem Zugriff auf ausgelagerte Daten gewartet werden muss — das Bild stockt. Abhilfe schafft mehr RAM, nicht eine größere SSD.

2

Blackout mitten im Spiel

AFB II–III

Emre hat seinem älteren Rechner eine neue Grafikkarte gegönnt. Seitdem passiert Folgendes: Beim Surfen, bei Videos und im Chat läuft alles normal. Startet er aber ein aufwendiges Spiel, geht der Rechner nach einigen Minuten schlagartig aus — ohne Fehlermeldung, ohne Einfrieren. Nach dem Neustart ist wieder alles in Ordnung, bis zum nächsten Spiel. In seinem Rechner steckt noch das alte Netzteil mit 400 W (80 PLUS Bronze). Die Tabelle zeigt den Verbrauch der Bauteile unter Volllast und drei Netzteile aus einem Onlineshop.

Verbrauch unter Volllast und Angebote
Verbrauch (Volllast)Grafikkarte285 WProzessor65 WMainboard, RAM,SSD, Lüfter45 WIm Rechner:400 WAngeboteA: 450 W80 PLUS Bronze · 45 €B: 600 W80 PLUS Gold · 85 €C: 1000 W80 PLUS Gold · 190 €
Herstellerangaben, gerundet
  1. Ermitteln Sie mit der Faustregel für Netzteile die Mindestleistung, die Emres Netzteil haben sollte, und vergleichen Sie sie mit dem Gesamtverbrauch unter Volllast.
  2. Deuten Sie Emres Beobachtung, dass der Rechner nur im Spiel und dann schlagartig ausgeht.
  3. Legen Sie sich auf eines der drei Angebote fest und begründen Sie Ihre Wahl.

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Die Faustregel von der Erklärseite lautet: Verbrauch der Grafikkarte plus etwa 150 W Reserve. Rechnen Sie außerdem die drei Verbrauchswerte zusammen.
Hinweis zu Aufgabe b)
Was ändert sich beim Spielen gegenüber dem Surfen — und zwar bei Grafikkarte und Prozessor gleichzeitig? Warum ist das Abschalten „schlagartig“ und kein Ruckeln?
Hinweis zu Aufgabe c)
Kriterien: Reicht die Leistung nach Faustregel? Wie viel Reserve bleibt? Was bringt der bessere Wirkungsgrad (Abwärme, Lautstärke, Stromkosten)? Wie viel Leistung ist schlicht überflüssig?

Erwartungshorizont

Erwartungshorizont zu Aufgabe a)

Faustregel: \(285\text{ W} + 150\text{ W} = 435\text{ W}\) Mindestleistung. Gesamtverbrauch unter Volllast: \(285 + 65 + 45 = 395\text{ W}\).

Die Faustregel liegt 40 W über dem Gesamtverbrauch; diese Reserve fängt kurze Lastspitzen ab. Das alte Netzteil mit 400 W liegt nur 5 W über dem Volllastverbrauch und 35 W unter der Faustregel — es ist zu knapp bemessen.

Erwartungshorizont zu Aufgabe b)

Beim Surfen arbeiten Grafikkarte und Prozessor nur mit einem Bruchteil ihrer Leistung; der Verbrauch liegt weit unter 400 W. Im aufwendigen Spiel laufen beide gleichzeitig unter Volllast, der Bedarf steigt auf rund 395 W, bei kurzen Spitzen der Grafikkarte darüber. Das Netzteil kann diese Leistung nicht mehr liefern, und seine Schutzschaltung trennt den Rechner sofort vom Strom. Deshalb geht er schlagartig aus, statt langsamer zu werden. Die Beobachtung passt also genau zu einem zu knapp gewählten Netzteil, nicht zu einem Fehler von Grafikkarte oder Software.

Erwartungshorizont zu Aufgabe c)

Erwartet wird eine eindeutige Festlegung mit Begründung. Naheliegend ist Angebot B (600 W, Gold): Es erfüllt die Faustregel (435 W) mit deutlicher Reserve für Lastspitzen und eine spätere, etwas stärkere Grafikkarte. Der bessere Wirkungsgrad (Gold statt Bronze) bedeutet weniger Abwärme, einen leiseren Lüfter und geringere Stromkosten; bei täglichem Spielen gleicht sich der Aufpreis in ein bis zwei Jahren aus. Angebot A erfüllt die Faustregel nur knapp (15 W Reserve) — hier am Netzteil zu sparen, ist genau der Fehler, der das Problem verursacht hat. Angebot C kostet mehr als das Doppelte, ohne dass die zusätzliche Leistung gebraucht wird.

Auch A ist als Festlegung zulässig, wenn mit knappem Budget argumentiert und das Risiko der geringen Reserve ausdrücklich benannt wird. Vollständig ist die Antwort mit Bezug auf Faustregel, Reserve und Wirkungsgrad.