Einmal mehr steht bei der VHS Braunschweig ein weiterer Bildungsurlaub zum Thema "PC Technik und Konfiguration" aus der Zertifikats- und Seminarreihe "Fachkraft IT-Systeme und Netzwerke" (FITSN - ehemals PC Systembetreuer) an.

Basteldonnerstag
Basteldonnerstag

Wir werden uns alle relevanten Techniken der modernen IT-Technik erarbeiten und kennen lernen. Der praktische Höhepunkt soll dann der "Bastel-Donnerstag" sein, an dem die Teilnehmer Desktop-Systeme von Grund auf selbst zusammenbauen! Hier die Rahmendaten unseres Seminars:

Ort: VHS Braunschweig, Heydenstraße 2, Raum 2.11
Zeiten: Mo. 04.11. bis Fr. 08.11.2019; jeweils 08.30 - 16.00 Uhr
Prüfung: eine freiwillige Prüfung wird im Rahmen des Seminars mit den interessierten TN abgesprochen!
Termin: Mi., 13.11.2019, 17.00 Uhr (aktuell: 2 TN)

Ich werde unser Seminar an dieser Stelle - wie gewohnt - ausführlich begleiten...
Ihr Trainer Joe Brandes

Montag

Montag, 04.11.2019, 08.30 - 16.00 Uhr

Orientierungsphase, Pausenzeiten, Seminarablauf, Hinweis auf Zertifikat, TN-Themen, Herdt-Skript
Ablauf für die Woche organisiert, Abfrage Interesse an freiwilliger Prüfung

Praxisschwerpunkt "Bastel-Donnerstag"

...mit neuer, aktueller Hardware!

Wikipedia-Recherche (de.wikipedia.org);

Zeitschrift: c't (Zeitschrift für Computertechnik aus dem Heise Verlag)
Specials zum Schwerpunktthema "Hardware" - hier als Beispiel die aktuelle Ausgabe der c't:
ct hardware special 2017 800px
Neben den 14-tägigen Standardausgaben gibt es aus dem Heise-Verlag auch weitere Spezielausgaben/Themenausgaben.
Solche Specials werden auch von alternativen Zeitschriften angeboten (PC Welt, PC Magazin, Chip).

32-/64-Bit Technik

Technik hat mit 8-Bit begonnen dann 16-Bit, 32-Bit und aktuell 64-Bit Hardware / CPU Technik
erste 64-Bit-CPU im Massenmarkt: AMD Athlon 64 ca. 2003!
64-Bit also schon lange präsent, anfangs noch nicht attraktiv, da die nutzende Software (Betriebssysteme / OS, Anwendungen / Programme) noch nicht als 64-Bit-Versionen vorlagen
siehe hier vor allem die Software zur Unterstützung/Konfiguration der Hardware: Treiber!
Technisch:
4 GB Adressbarriere mit 32-Bit-Technik - siehe Rechnung: 2³² addressierbare Bytes (4*1024*1024*1024 Bytes)
Eselbrücken:

  • 210 = ki = 1014
  • 220 = Mi = 1024 * 1024
  • 230 = Gi = 10243

also: 232 = 22 * 230 = 4 Gi

Ausführliche Übersicht zu den Binärprefixen (auch IEC-Präfixe): Wikipedia Binärprefix  

Zusammenspiel von Hardware (HW) und Software (SW)

  • Hardware (Motherboard mit Chipsatz und Konfigurations-/Verwaltungssoftware BIOS/UEFI)
    auf die Hardware wird installiert:
  • Betriebssytem (Operating System - OS; heute nahezu ausschließlich in 64-Bit-Technik)
    auf das Betriebssystem wird dann installiert:
  • Anwendungsprogramme / Software (sowohl in 32- als auch 64-Bit-Technik,
    wobei nur 64-Bit-OS/Programme natürlich auf RAM mit mehr als 4 GiB zugreifen können (Beispiel: Adobe Photoshop in 32 und 64)
    Wichtiges Grundverständnis im Vorgriff auf Arbeitsspeicher (RAM): alle Programme und Daten - egal auf welcher der genannten Ebenen - müssen sich im Arbeitsspeicher befinden für die Programmausführungen - die sogenannten Auslagerungsdateien (oder auch Auslagerungspartitionen) stellen nur eine "Krücke" dar

Central Processing Unit (CPU)

Website INTELARK mit Prozessorendetails - ARK: Automated Relational Knowledgebase
Hersteller: INTEL, AMD, es gab/gibt auch andere Hersteller

Hardware generell immer spezifisch optimiert - Recherche ergibt klassische Trennung in Einsatzbereiche:

  • Desktop
    Preis/Leistung gewünscht, einfacher Einsatz (also große Treiberunterstützung)
  • Mobile
    Energieeffizienz (Energie sparen wegen Akku-Versorgung) - lange Laufzeiten
  • Server
    24/7 (läuft rund um die Uhr), aber natürlich auch Energieeffizienz gewünscht und meist höhere Performance (Geschwindigkeit, Arbeitsspeichergröße)

Eigenschaften der unterschiedlichen Einsatzgebiete diskutiert

CPUs für Server: INTEL Xeon vs. AMD Opteron; auch ARM-Prozessoren im Server-Markt (wegen Stromsparfunktionen)

Sockel (engl. Socket) unterschiedlich für INTEL und AMD CPUs (keinerlei Kompatibilitäten - sind immer eindeutig!)
Namensgebungen Intel: Pentium, Pentium 4, Core, Core i, Core M, Atom (für sehr stromsparende Systeme)
Namensgebungen AMD: Athlon, Athlon 64, Phenom, AMD A4 / A6 / A8 / A10, AMD FX, ab 2017: Ryzen 3 / 5 / 7
Bei Server-CPUs: Xeon (Intel) vs. Opteron bzw. Epyc (AMD)

Digitales Tafelbild zum Thema:

CPU und Co erarbeiten

klassische Modellreihen für Einstiegstechniken (günstige Systeme): INTEL Celeron (oder auch wieder Pentium bzw. Pentium Gold) vs. AMD Duron / Sempron

Komponenten kühlen

CPU: in Boxed-Versionen Standardkühlkörper/Lüfter der Hersteller Intel/AMD (funktionstüchtig aber "laut"
Anm.: aktuellen Core i von Intel liegen auch in Boxed Version keine Kühlkörper mehr bei!

Beispielhafte Videos zu Kühlkörpern: siehe caseking.de oder (zu unserer aller Erbauung ;-) Alpenföhn Brocken 3 Einbau und Test - YouTube Video  

spezielle Kühlkörper von Spezialherstellern (z.B. Scythe, Alpenföhn, Arctic Cooling) ab ca. 20-40 Euro aufwärts)
siehe: Bastelsysteme/Basteldonnerstag

Beispiele INTEL Sockel: (Link Wikipedia Sockel Intel/AMD)

370 (Pentium III), 478 (Pentium IV), 775 (Core Duo, Core 2 Duo),
LGA 1156 (nur kurz im Massenmarkt! Also: Vorsicht bei gewissen Sockelgenerationen/Sockelwechseln),
LGA 1155 (Core i3, i5, i7 - 2rd/3rd Generation bzw. Sandy Bridge/Ivy Bridge),
LGA 1366, 2011 (aktuell sogar 2011-v3; Auflistungen nicht vollständig ;-)
LGA 1150 (Core i3, i5, i7 - 4th Generation bzw. Haswell)
LGA 2066 (Extreme Editions mit X bzw XE Kennungen ab 7th Gen)

Sockel in 6th Generation (Skylake) bzw. 7th Gen. (Kaby Lake) Technik:
LGA 1151 (mit Core i-Prozessoren mit 6xxx-er / 7xxx-er Nummerierung)
Modellvergleich: Intel Core i5 7600 vs. i5 7600K (freier Multiplikator "41" - siehe: 41 * 100MHz = 4,1GHz) vs. i5 7600T (energiesparsamer)
TDPs (Verlustleistungen) von 35 (T), 65 bis 91 Watt (K) bei den genannten Core i5 7600 CPUs
Ende 2017: Einführung von 8th Generation Intel-Technik

Überarbeitung (Refresh) von Kaby Lake (Kaby Lake R) und 8th Gen. Coffee Lake mit Sockel
LGA 1151v2 (mit neuen Boards: siehe Sockel und mit leicht erneuerten Chipsätzen für Coffee Lake Architektur)
Hinweis: bitte keine Installationen Windows 7 auf 8th Generation Intel Technik!

sockel 1151v2 chipsaetze 800px

... Seminar-aktuell: 9th/10th Gen Intel recherchieren...
Anm.: 10th Gen. bei Notebooks in stromsparenden Versionen schon angekommen: i7-10510U

Der "Fairness" halber hier die Beispiele für die AMD Sockel: A, AM2/AM2+, AM3/AM3+ FM1
und natürlich die 2017 eingeführte Ryzen-Plattform mit Sockel AM4 und gerne auch TR4 (für Threadripper - HighEnd-CPUs)

sockel 1151v2 chipsaetze 800px

Chipsatz

... die Schaltzentrale für gesamte Technik (Wikipedia Link Chipsatz) - auf Motherboard fest verdrahtet und und oft nur mit passivem Kühlkörper bedeckt

auf dem Motherboard, legt also alle technischen Möglichkeiten Ihrers Systems fest, Austausch erfordert in den meisten Fällen die Neuinstallationen von Betriebssystemen!
Aktuelle Chipsätze leistungsfähiger, aber auch ohne alte Aufgaben wie Speicher-Controller (heute oft in die CPU integrierte Speicher-Controller und On-CPU-Grafiken statt früher On-Board-Grafiken)

Formfaktoren

... die Dimensionierung (Maße, Elektr. Versorgungen/Netzteil) eines PC-Systems (Wikipedia Formfaktor)

Einige Favoriten über die Jahre mit dem Anfang mit dem AT-Formfaktor (PC-Urahn) dann ...

  • ATX (mit verkleinertem Standard Micro / µATX), Abmessungen siehe Wikipedia-Artikel (Link),
    Anm.: microATX (μATX): ca. 5 cm schmaler - also weniger Steckplätze; häufig auch nur 2 RAM-DIMM-Sockel
  • BTX (als Plan für die Bekämpfung von Wärmeproblemen in PC-Gehäusen - hat sich nicht im Massenmarkt durhgesetzt),
  • ITX (als Mini- oder gar Nano-ITX-Varianten für Mini-PCs in Form von sogenannten "Cubes" (Barebones) oder Home-Theatre-PCs / HTPCs)

Spezial-HW: Intel NUC (Next Unit of Computing; Mini-PCs nach Idee von Apples Mac mini)

Wichtig: bei so kleinen Formfaktoren wie NUC darf dann aber auch wirklich nicht viel "Wärme" (TDP) erzeugt werden!

Alles muss zusammenpassen...

  • ATX-Gehäuse
    Schraubpositionen im Gehäuse, Dimensionen, Rückblenden
  • ATX-Motherboard
    Verschraubungspositionen, Energieversorgung(en)
  • ATX-Netzteil
    24-pol. Versorgung Motherboard / 4-pol-/8-pol. 12 V CPU-Zusatzversorgung,
    Energieverbraucher: HDD, SSD, Grafikkarte(n!), ...

Wichtig: Komplettsysteme (fast immer) als microATX (μATX)!

Motherboard

... bzw. Mainboard; dt. Hauptplatine

zentrale Baugruppe mit: Sockel (Socket) für Prozessoren (CPU) und
Chipsatz (Zentrale für alle Busse, Anschluss- und Schnittstellentechniken - wichtigstes Detail des Boards),
Layout mit Positionen für Sockel und Co kennen

Online-Recherche bei Herstellern ASUS und MSI, Revisionen (Hardware-"Versionen"),
erster Hinweis auf BIOS/UEFI-Technik (ggf. dann auch Unterstützung neuerer CPU-Generationen möglich)

Handbücher (engl. Manuals) als Beilage bzw. Download (normalerweise Englisch - in Ausnahmen auch Deutsch)

Übungen: TN-PCs analysiert (s.a. CPU-Z)

Tools / Analysen

CPU-Z (www.cpuid.com) - Registerkarten nachrecherchiert;
Übung: eigenes TN-System analysiert

Beispiele für Multiplikatoren für CPU-Taktraten: Grundtakt (hier 100 MHz) wird mit (meist) festen Multiplikatoren auf Standardtakt von 31* 100 MHz = 3100 MHz gebracht;
Anm.: Technik EIST (Enhanced Intel Speedstep Technology) lässt Prozessor in Ruhe auf 8 * 100 MHz = 800 MHz "arbeiten"

Task-Manager (Strg + Alt + Entf oder Rechte Maus auf Taskleiste) - Register Leistung

Resourcenmanager (resmon.exe) - für die Anzeige von Auslastungen / freier Arbeitsspeicher

Alternative Tools: HWInfo64, Sisoft Sandra, HWMonitor, Aida/Everest (der Firma Lavalys - Kaufsoftware $$), ...

CPU Technikdetails

Prozessoren über die Jahre mit vielen technischen Details:
Taktrate (GHz), Herstellungstechnik (nm - sind 10-9m, also Milliardstel Meter);
Beispiel: Fertigungstechniken INTEL Sandy Bridge 32nm vs. Ivy Bridge 22nm; Haswell und Broadwell;
aktuelle Techniken dann gar nur mit 14 nm - Skylake oder aktuell Kaby Lake und Coffee Lake)

Cache (schneller Zwischenspeicher in kB/MB Größen, Level 1 bis Level 3 - in der CPU integriert)

Verlustleistung (TDP - Thermal Design Power, quasi was die CPUs "verbraten")

Mehrkern-Technik (klass. also z.B. Core Duo bei INTEL bekannt, auch Quad-Core oder 6-Kern, 8-Kern)

Befehlssätze (Beispiele INTEL: MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSE4), Virtualisierungstechnik (INTEL: VT-x - Vanderpool Technology, bei AMD: Pacifica)

Hyper-Threading (INTEL: "virtuelle" Prozessoren - so werden aus Quad-Cores mit HT im Taskmanager 8 Kerne)

Preise

Hinweis auf alternative CPU-Hersteller:
Komplettsysteme auf ARM-Basis (Wikipedia ARM Architektur) - siehe Tablets / 2-in-1 mit der Einführung von Windows 8 ab Oktober 2012;
in 2019: Microsoft führt Hardware basierend auf ARM-CPUs ein: Surface Pro X (CPU: "Microsoft" SQ1)

andere Prozessoren.: Nvidia Tegra 2/3, Qualcom Snapdragon für Smartphones und Tablettechniken

Recherchen
Boards: Sockel 1151v2 (Intel) vs. Sockel AM4 (AMD)
jeweils aktuelle Chipsätze, also nicht immer die "günstigsten" Boards
Handbücher, Bildmaterial recherchiert / dargestellt

oder auch "Asus Prime" Motherboards:

 

... Einbau aktueller Seminar-Screenshots nach Wahl ...

 

  • Intel Core i5-8400Intel Core i5-8400
  • CPU-ZCPU-Z
  • ark.intel.comark.intel.com
  • CPU SupportCPU Support
  • Prof-CPU-KühlerProf-CPU-Kühler
  • AnschlüsseAnschlüsse

 

Dienstag

Dienstag, 05.11.2019, 08.30 - 16.00 Uhr

(Ausführliche) Rekapitulation, TN-Themen

Prüfungstermin (freiwillig): Mi. 13.11.2019 ab 17.00 Uhr ?? OK (aktuell: 2 Interessierte)

Und weiter geht es ...

Speicher

ROM (Read Only Memory): nur Lesen, fest/nicht flüchtig - als BIOS-Baustein
hier: veränderliche Daten im NVRAM/CMOS-RAM inkl. Batterie-Pufferung, → Batterie versorgt auch RTC - Real Time Clock

RAM (Random Access Memory): Lesen / Schreiben, flüchtig (Speicherverlust bei Unterbrechung der Strom/Spannungsversorgung - unsere PC-Arbeitsspeicher als DRAM ausgeführt)
SRAM: Static RAM - z.B. in Caches von CPUs verbaut (kein Refresh nötig!)
DRAM: die Lösung für Arbeitsspeicher (Dynamic RAM - bedeutet muss gepflegt / refresht werden)
technische Umsetzungen in Form von: (uralt: FP-DRAM, EDO-DRAM, PS/2-Module, ...)

SDRAM (Synchronous DRAM) und die Überarbeitungen und Nachfolger

DDR(-SDRAM), DDR2, DDR3, DDR4 (DDR steht allgemein für Double Data Rate);

speziell: DDR3L-SO-DIMM (LPDDR3 für Notebooks mit Low Voltage: z.B. ca. 1,35 V statt um die 1,5 V)

Ab Intel-Core-i der 6. Generation (und deren Chipsätzen) werden dann auch DDR4-Speicher als Standard-Speichertechnik unterstützt und es sind bis zu 16 GB Speichermodule erhältlich.
Das ergibt somit bei 4 RAM-Steckplätzen maximal 64 GB Ausbau ab Skylake/Kaby Lake Motherboards!
Anm.: in aktuellen Ryzen/X570-Boards können auch bis zu 128 GB verbaut werden (entsprechende RAM-Bausteine vorausgesetzt: 64 GB Kits sind erhältlich; ca. 320 € für die 2*32 GB)

Alle technischen Umsetzungen im Standard-Preissegment diskutiert - Preis DDR4 - Status November 2019: ca. 4-6 € / GB

Speicher - technische Parameter

Taktraten, effektive Taktraten, Zugriffszeiten in ns, CL-Werte (Timing: hier CAS Latency), Spannungsversorgung (V - Volt),
Bandbreiten (GB/s), Dual-Kanal-Technik, Bezeichner für Module (DDR4 bzw. PC4), Preise, Pins (Anzahl Anschlüsse/Signale),
Anzahl Kerben (SDRAM 2 Kerben, DDR 1 Kerbe), DIMM (Dual Inline Memory Module - Bauform mit zweiseitiger Kontaktierung; statt SIMM - Single IMM),

SO-DIMM (Small Outline DIMM, Notebooks, Netbooks, Laserdrucker)

ECC, und Registered (Hinweise auf Inkompatibilität bei Standardboards, Servertechnologien)

SPD (Serial Presence Detect - siehe auch gleichnamige Registerkarte bei CPU-Z)

Anmerkung: Beispielrechnungen für Datenraten und Co in Tabellen des DDR-Wikipedia-Artikel!

Hinweis für Rechnungen:
seit Pentium (ca. 1993) ein 64-Bit Datenbus (also 8 Byte breiter "Kanal" zum RAM)

Aufrüstung von "limitierten Systemen" (Notebooks/Ultrabooks, MicroATX/µATX) kennen

Testsoftware für Speicher: www.memtest.org (Memtest86)

Digitales Tafelbild zum Thema:

RAM vs. ROM (und Co)

Microprozessorsysteme

...allgemein: 3 Busse

  • Adressbus
  • Datenbus
  • Steuerbus

insbesondere (s.o.) Datenbus (zum RAM) mit 64 Bit also 8 Byte Breite

Grafiklösungen

techn. Umsetzungsvarianten:

  • als Grafkkarte mit eigener GPU (Graphic Processing Unit) und eigenem Grafik-RAM
    Übung: erste Recherchen zu Preisen, Leistungen (auch hier TDP/Wärmentwicklung - Watt - also: aktive Kühlungen/Lüfter); zusätzliche Stromversorgung(en) durch Netzteil nötig
  • klassische On-Board-Lösung - also im Chipsatz integriert (ohne eigenen Grafik-RAM)
  • in modernen CPUs integriert (iGPU): Core i5 7400 mit Intel HD Graphic 630
    bei AMD sogenannte APUs (Accelerated Processing Unit) wie AMD A8-5600K

Bei den letzten beiden Varianten wird ebenfalls Grafik-RAM benötigt, der hier vom Arbeitsspeicher genommen wird: Shared Memory.

Grafikausgabe

Grafiktechnik mit GPU, Grafik-RAM (GDDR), klassisch/alt: Ram-DAC (Digital-Analog-Converter)

Ausgänge: VGA, DVI, HDMI, DisplayPort (DP): analog und/oder digital, mit/ohne Sound

Betriebssystem-seitige Konfigurationen von Auflösung + Farbtiefe + Bildwiederholrate (Hz)

Beispielhafte Auflösungen:
1024*768 (4:3), 1208*1024 (5:4), 1600*900 (16:9), 1920*1080 (Full-HD, 16:9), 1920*1200 (16:10),
alles danach für 27 Zoll Monitordiagonale (Beachten: Dual-Link-Technik bei DVI)

diese anspruchsvolleren Monitore dann auch mit höheren Auflösungen:
2560 * 1440 oder die neuen 4k / UHD: 3840 * 2160 entspricht 8.294.400 Pixel (eigentlich wäre 4k-Technik mit 4096 Pixeln)

5k-Monitore erhältlich: 5120 x 2880 Pixel; hört sich erst einmal nicht nach mehr an - aber mit insgesamt 14.745.600 Pixeln hat man 77% mehr Pixel als bei der UHD-Auflösung!
Anm.: wer will kann auch schon 8k-Monitore kaufen - Dell UltraSharp 32 PremierColor UltraHD 8K Monitor UP3218K

2D-Grafik-Rechenbeispiele:

  • 1280 * 1024 Pixel * 32 Bit/Pixel = 5.242.880 Byte = 5 MiB
  • 1920 * 1080 Pixel * 32 Bit/Pixel = 8.294.400 Byte = 7,9 MiB

Also reichten viele Jahre Grafikkarten mit 4 bis 8 MiB aus!

Die aktuellen großen Grafik-RAM (z.B. 2 GB, 4 GB, 6 GB, 8 GB, 11 GB, 16 GB !) wegen:

  • 3D (Z-Puffer),
  • Texturen (kleine Bitmaps für Oberflächen),
  • Gitternetzmodelle (Koordinaten / Berechnungen),
  • Kantenglättungsberechnungen (Anti-Aliasing, FSAA),
  • physikalische Berechnungen
  • ... (the list goes on)

Anm.: Grafikkarten quasi eigene kleine Spezialrechner1

Monitor-Anschlüsse

VGA - analog, der klassiche 15-polige Sub-D-Stecker aus den Röhrenzeiten

HDMI - eigentlich aus der Home-Video-Ecke, Standards: z.B. HDMI 1.4a; inkl. Sound, UHD mit 60 Hz erst ab HDMI 2.0

DVI - Digital Visual Interface: DVI-A analog, DVI-D digital, DVI-I integrated A und D; Pinbelegungen 5+24, Dual Link ab ca. 1920 * 1200 Pixeln bis ca. 2600er-Auflösung, DVI ohne Ton, Adapter DVI-VGA für Analoge Displays/Röhren)

DisplayPort - DP - der aktuelle und zukunftsorientierte Port mit allen genannten Techniken und auch höchsten möglichen Auflösungen - bitte auf mindestens Version 1.2 achten für die neuen 4k/UHD-Monitore, damit 60 Hz möglich sind

Anm.: HDCP (High Definition Copy Protection), alle Bauformen auch jeweils als Mini-Stecker am Markt

Spezialschnittstelle Tunderbolt 3
eine Schnittstelle, die "Alles vereint" mit Hilfe einer seriellen 40 GBit/s Schnittstelle - Supertechnik in vereinzelten Motherboards und Notebooks zu suchen und zu finden!
Anm.: meine aktuelle Empfehlung für eine zukunftssichere serielle Hochgeschwindigkeits-Schnittstelle.

Monitore

Röhrenmonitor: klassische "Röhre" (CRT - Cathod Ray Tube), baut Bild zeilenweise mittels Elektronenstrahl,
bei CRTs sind Bildwiederholraten (Vertikalfrequenzen) für ergonomische Darstellung (siehe TCO) mit >85 Hz nötig

Flachbildschirme: Überbegriff TFT (LCD, LED Technologien), Paneltechnologien (Beispiel: TN/DSTN vs. IPS),
Bilder werden als komplette Frames gewechselt, Bildwiederholraten ab 60 Hz (ggf. auch 75 Hz, 85 Hz max. siehe Unterlagen Monitore/Beamer)
Anm.: Monitor-Treiber nicht technisch notwendig, sondern für bessere OS-Konfiguration nutzbar

Wichtig: Monitore mit nativer Auflösung betreiben!
Größen von Schriften/Symbolen über das Betriebssystem anpassen (Skalierungen)

Merkmale für Monitor:
Preis, Größe, Pivot-Technik, Reaktionsgeschwindigkeit (in ms), native Auflösung/Seitenverhältnis, Anschlüsse,
Bildschirmdiagonale in Zoll/Inch (entspricht 2,54cm)

Auflösungen/Empfehlungen:
24'' (1920*1080 - FHD)
27''/28''/30+'' (2560*1440, 3830*2160) oder besser gleich
32'' mit UHD/4k (3840*2160, 4096*...)

Bedienbarkeit (OSD On Screen Display Menü), Stromverbrauch, Oberfläche (matt / glänzend), Pixelfehlerklassen,
Paneltechniken (TN/DSTN, IPS, VA, PLS, OLED, ...), USB-Hub, Audio-Ausgabe (Lautsprecher)

Gute Website für Monitore und Co: www.prad.de

Einfaches Online-Tool zum Monitor testen: https://www.eizo.de/monitortest/

 

... Einbau aktueller Seminar-Screenshots nach Wahl ...

 

  • Handbuch - ManualHandbuch - Manual
  • Task-ManagerTask-Manager
  • DIMMDIMM
  • DDR4 - WikipediaDDR4 - Wikipedia
  • Dual-KanalDual-Kanal
  • NVIDIA vs. AMDNVIDIA vs. AMD

 

Mittwoch

Mittwoch, 06.11.2019, 08.30 - 16.00 Uhr

Rekapitulation, TN-Themen

Übung zu Motherboard-Technik:

Übung: Motherboard Layout

Motherboard: ASUS A8N-SLI Deluxe (Anm.: älteres Board, damit man PCI vs. PCIe erkennen kann)

Schnittstellen (Teil I - intern/MB)

... siehe auch Bilder Motherboards

PCI-Bus (33 MHz, 32 Bit = 4 Byte → ergibt 133 MB/s), klassischer Bus (Bustechnik: alle teilen sich Bandbreite, Bus am Anfang und Ende terminiert)

Grafik-Spezialanschluss: AGP-Port (Punkt-zu-Punkt-Verbindung - nur eine Grafikkarte möglich gewesen!)
1x mit 266 MB/s, Varianten mit 2x, 4x und 8x-AGP, exklusive Lösung für Grafikkarten bis zur Einführung einer universellen neuen Bus-Technik

PCI Express (PCIe) - Wikipedia Link
... die neue Allrounder-Lösung, basiert auf Lanes ("Autobahnspuren", Datenanbindungen)
Versionen über die Jahre mit unterschiedlichen Bandbreiten/Geschwindigkeiten:
PCIe Version 1.0 - 250 MB/s, 2.0 - 500 MB/s, 3.0 - ca. 1 GB/s, 4.0 - ca. 2 GB/s (z.B. Chipsatz X570 für AMD)

Steckplätze: lange und kurze Versionen,
erste lange Version in Nachbarschaft CPU: x16-Platz für Grafikkarte (PEG - PCI Express Graphics),
kurze Steckplätze x1 (x1 / x4 Lane), Steckkarten für kurze Steckplätze auch in langen Steckplätzen einsetzbar

Unterschied zu PCI Steckplätzen auf Motherboards identifiziert (Position/Abstand zur Rückseite MB, Kerbe für Karten)

Speziell: neue M.2 Steckplätze für SSM Technik (Solid State Modules) können ...

  • "langsam" über SATA (ca. 500 MB/s) oder
  • mittels PCIe (4 Lanes nötig!) und NVMe mit 3000 MB/s für Lesen bzw. 1500 MB/s schreiben

eingesetzt werden.

Für die Hochgeschwindigkeitslösung "PCIe NVMe" müssen dann eben auch 4 PCIe-Lanes (PCIe 3.0) angeschlossen sein und konfiguriert werden können!.

Schnittstellen (Teil II - extern/Controller)

Legacy Techniken (alle ohne PnP - Plug & Play!)
ISA, PS/2, Serielle Schnittstelle (COM, RS232), Parallele Schnittstelle (LPT, Centronics bei Druckern)

Interne Laufwerkscontroller:

SATA  (Serial ATA)
Serielle schlanke Übertragungskabel; bessere Stromversorgungsstecker; mehr Anschlüsse (min. 6 Laufwerke)
Standards: SATA-I (1,5GBit/s → 150MB/s); SATA-II bzw. SATA 3G (3GBit/s → 300MB/s) und
aktuell SATA-III bzw. SATA 6G mit 6GBit/s → 600MB/s und damit schnell genug für SSDs im Standard-Betrieb

und vorher IDE / PATA - Parall ATA) für Datenträger / Laufwerke
(IDE techn.: UDMA 66/100/133 also bis zu 133 MB/s mit insgesamt 2*2=4 LW und jeweils 2 LW an einem breiten 40-poligen IDE-Kabel)

USB (Universal Serial Bus) - Wikipedia Link USB 

  • USB 1.0 / 1.1 (1,5 / 12 MBit/s)
  • USB 2.0 (480 MBit/s ergibt 48 MByte/s)
  • USB 3.0 (5 GBit/s ergibt 500 MByte/s)
  • USB 3.1 (max. 10 GBit/s ergibt 1 GByte/s)
  • USB 3.2 (max. 20 GBit/s ergibt 2 GByte/s)
    max: USB 3.2 GEN2x2 mit 20 GBit/s; USB 3.2 GEN2 mit 10 GBit/s; USB 3.2 GEN1 mit 5 GBit/s
  • USB4 (40 Gbit/s - es bleibt bei Speed von Thunderbolt 3)
    ja ohne Leerzeichen! - der gemeinsame Nachfolger von USB 3.2 + Thunderbolt 3 (40 Gbit/s)

Wichtig: die theoretischen Geschwindigkeiten (Bandbreiten) mittels Teilung durch 10 ermitteln: USB 2.0 also 48 MB/s (praktisch ca. 20MB/s) und USB 3.0 also 500MB/s (gute externe 3,5 Zoll USB-HDs erreichen über 150 MB/s und mehr)

ab USB 3.0 wird auch die Stromversorgung modernisiert - Laden über USB möglich!

USB 3.1 - Einführung in 2014 mit 10 GBit/s (SuperSpeed+  - Artikel in c't und Golem.de zu USB 3.1)!
Neuer frei orientierbarer/drehbarer Stecker / Buchse: Typ C (der wird dann auch bei Thunderbolt genutzt)
Anm.: auch hier verschiedene GEN beachten mit Geschwindigkeiten < 10 GBit/s

Rechenbeispiel zu USB:
Geschwindigkeit für 20 GB Datenübertragung: fast 17 Minuten mit USB 2.0 aber nur gut 2 Minuten mit USB 3.0

Recherche:
Motherboards mit USB 3.0 / 3.1 / 3.2 - Steckplätze-Zuordnung Rückseite Motherboards wieder über Handbuch-Recherche

Thunderbolt - bei Apple als Multi-Funktionsschnittstelle mit 10 / 20 / 40 GBit/s (Thunderbolt Versionen 1 bis 3),
aktuell auch bei PC-Systemen zu finden (Motherboards, Notebooks)
benutzt auch den USB Typ C Stecker, also äußerlich mit USB 3.1 Typ C gleich!

besondere Schnittstellen (soll heißen: "älter" / Auslaufmodelle oder ohne Massenverbreitung)
FireWire (IEEE 1394) - vertreten bei Apple und vormals DigiVideoCams; 400 MBit/s oder auch FireWire 800 mit dann 800 MBit/s (in IT auf Rückzug - aktuell sogar als FireWire 3200 Norm)
eSATA - externes SATA; bei ausgewählten Motherboards vertreten; beachten: möglicherweise kein Hot PNP (also Ankoppeln im laufenden System)

spezielle Notebook-Schnittstellen:
PCMCIA (klassisch) - moderner als ExpressCard ausgeführt (kaum noch vorhanden, da technisch jetzt immer USB genutzt wird)

Digitales Tafelbild zum Thema:

Schnittstellen

HDD - Hard Disk Drive

...Techdaten

Bauformen (3,5 / 2,5 / 1,8 Zoll), Kapazitäten (GB / TB),
Schnittstellen( IDE bis ca. 133 MB/s für 2 Geräte bzw. EIDE für 2*2=4 Geräte)

SATA: bis SATA 6.0 Gb/s (entsprechend theoretisch bis zu 600 MB/s Lesen!),
praktische Datentransferrate HD (> 150 MB/s), Drehzahl (5400 / 7200 / 10000 U/min und mehr;
ab spätestens 7.200 U/min bitte auf gedämpften Einbau und Wärmeabfuhr/Kühlung achten),
Zugriffszeit (in ms), Cache (in MB), Stromverbrauch (ca. 5 Watt und mehr)

spezielle Festplatten (Advanced Format - 4k) mit dann 4096 Byte (4 kB) Sektorgröße (klassisch 512 Byte
Technik klassisch: CHS - Cylinder / Head / Sektor; siehe hierzu dann auch LBA - Logical Block Adressing und bestimmte HD-Größengrenzen: aktuell 2,2 TB - hier auch jenseits dieser Größe kein Booten mehr mit BIOS-Technik mehr möglich

Diagnose von Laufwerken mittels S.M.A.R.T. (Wikipedia-Link) oder Tools: CrystalDiskInfo
Geschwindigkeiten testen mit CrystalDiskMark oder Atto Disk Benchmark

SSD - Solid State Drive

moderne schnelle Festplattenalternative - quasi: superschneller interner "USB-Stick" - also ohne mechanische Elemente

Nachteil: aktuell nur bezahlbare Größen bis ca. 1-2 TB

Vorteil: sehr schnelle Zugriffe (gemessen IOPS - Input Output Operations per Second - Standard-SSD mit ca. 90.000 IOPS) und hohe vergleichbare Datenübertragungsraten/Bandbreiten (ca. 500 MB/s)

Anschlussmöglichkeiten:

  • 2,5'' SATA SSD
    also anschließen per SATA wie eine SATA-Festplatte
  • M.2 SSD (bzw. SSM)
    über M.2 Steckplatz auf Motherboard und mittels SATA-Controllertechnik
    Standard-M.2-Modul: M.2 SSD 2280 (22 mm breit * 80 mm lang)
  • M.2 PCIe NVMe SSD
    den M.2 Steckplatz direkt über 4 PCIe Lanes mit NVMe Protokoll (Achtung: OS Treiber) anbinden (siehe Motherboard-Ausstattung)
    höchstmögliche, schnellste Variante: ca. 3.000 MB/s Lesen - 1.500 MB/s Schreiben - ca. 300.000 IOPS

Die M.2 Varianten werden also auch als SSM - Solid State Modules - bezeichnet.

SD- und microSD Karten

sehr großer Markt mit vielen Anbietern und technisch unterschiedlich wertigen Erzeugnissen - Momentaufnahme:
microSD 128GB Karte von knapp 40 bis 220 € - sehr unterschiedliche Lese-/Schreibperformance

Praxishinweis: moderne DSLR (Digitale Spiegelreflex Kamera) erzeugt bei hohen Auflösungen (z.B. 24 Megapixel mit 6000 x 4000 Pixeln) pro Aufnahme in höchster Qualität und RAW-Format gute 25-30 MB Dateien → 4 Bilder pro Sekunde "knipsen" verlangt also mindestens gute 100 MB/s Schreibrate (inkl. Caching in der Kamera)

Alt/Vorgänger: CompactFlash Karten

Optische Datenträger

... Optisch genannt, weil mit Laser (also Licht) gearbeitet wird

  • CD - Compact Disc - ca. 700MB
    Brennbare Versionen CD-R / CD-RW
  • DVD - Digital Versatile Disc - ca. 4,7GB (DVD-5) bzw. 8,5GB (DVD-9)
    Versionen: DVD-R/+R, DVD-RW/+RW, DVD-RAM
  • BD - Blu-Ray Disc - ca. 25 bzw. 50GB

Langzeitzuverlässigkeit bei den gebrannten Medien besonders schlecht
für Backups besser: magnetische Datenträger oder auch USB-Sticks

 

Techniken für komplettes System somit im Grunde erarbeitet. Anm.: Infos zu Gehäuse + Netzteil folgen...
Hier eine Einstimmung auf den morgigen Bastel-Donnerstag:

 

 

... Screenshots zum Seminartag folgen ...

 

Donnerstag

Donnerstag, 07.11.2019, 08.30 - 16.00 Uhr

Rekapitulation, TN-Themen

Bastel-Donnerstag:
praktische Erfahrungen mit den erlernten Techniken!
Ablaufplanung für Praxistag wird mit den TN koordiniert.
4 Bastel-Teams für 4 Bastelsysteme (siehe folgende System in fett)

BASTELN!
mit den folgenden Bastelsystemen der VHS Braunschweig
aktuelles Bastelsystem
1 INTEL MSI Z270-A PRO (Kaby Lake - S. 1151);
siehe gesonderte Doku auf diesem Portal 

die Bastelsysteme (ab 2014)
1 INTEL Asus Z87-A (Haswell - S. 1150),
1 AMD Asus M5A78L-M/USB3 (S. AM3+ als Komplettsystem)
deren ausführliche Doku extra bereit gestellt wird:
Link zu Beitrag HW inklusive Doku und Bildmaterial

Klassische Bastel-Systeme:
1 INTEL Asus P5K-Pro,
(1 AMD Asus M2A-VM HDMI nicht genutzt)

Stichworte zum Bastel-Donnerstag:

 

HW-Erkennung

... heute nur noch automatisch mit Plug & Play (PnP)

früher: manuelle Konfigurationen mittels Jumpern (Steckbrücken) oder DIP-Schaltern ("Mäuseklaviere") auf Motherboards oder Steckkarten

heute: Hardware vereinbart automatisch über alle beteiligten PnP-taugliche Techniken die notwendigen Resourcen

beteiligte PnP-Partner:

  • Hardware
  • BIOS / UEFI
  • OS (Operating Systems)

Resourcen:

  • IRQ - Interrupt Requests (Unterbrechungsanforderungen von Geräten für/an CPU)
  • DMA - Direct Memory Access (Direktleitungen in den Arbeitsspeicher für Geräte)
  • Speicheradressierungen (Reservierung von RAM-Bereichen für Geräte)
  • I/O-Ports - Eingabe/Ausgabe Adressen (quasi Anschrift/Adresse für Geräte/Schnittstellen)

Gerätemanager Windows zeigt dann die Infos über die Geräte und Ressourcen; Unbekannte Geräte also "erkannt" aber noch ohne Treiber!
Recherchewebsite für "unbekannte/Treiberlose" Geräte: es gab mal die Adresse www.pcidatabase.com (VEN - Vendor/Hersteller-ID; DEV - Geräte-ID); jetzt einfach über rechte Maus die Hardware-ID-Infos in Google suchen lassen ;-) oder alternative Vendor/Device Plattformen im Netz!

Hot-PnP: Erkennen / Inbetriebnahme im laufenden Betrieb

Netzteil

Alle bisherigen Teile müssen durch das Netzteil mit der notwendigen Gleichspannungsversorgung - gewandelt aus unserem 230 V / 50 Hz Wechselspannungsnetz -  versorgt werden. Alles bitte ohne große Verluste - also mit möglichst hoher Energieeffizienz (siehe 80+ und Begriff "Wirkungsgrad")

Auch passive Netzteile möglich (ohne Lüfter, aber: teuer)

Kabelmanagement (hier insbesondere Versorgungen 12 V Zusatzversorgung für CPUs mit 4/8 Pins oder auch die 6/8 Pin Versorgungen für PCI Express Grafikkarten; also Leistungen / Leitungen und Kabelmanagement beachten

Gehäuse und Netzteil

Recherche zu diesen Baugruppen,Tipp: Videos von Herstellern und Einblicke in die Techniken erhalten
Hinweis zu Technik-Webseiten/Portalen: tomshardware.de, pcgameshardware.de, caseking.de

Fachbegriffe

... in loser Sammlung zum Bastel-Donnerstag:

  • Netzteile (Effizienz - siehe 80+, Leistung in Watt, Kabel)
  • Gehäuse-Eigenschaften (Größe, Stabilität, Erweiterbarkeit, Verarbeitung)

Vorgehensweise bei Ausbau-/Umbau-/Zusammenbau von Systemen,
alle Kabel auch für Legacy-Techniken: Floppy (34 pol), IDE (parallel, 40 pol., Master / Slave für IDE-Technik; Jumper, Orientierung Kabel, Pin 1)

Anm. Nov 2017: 40 pol IDE/EIDE Parallel-ATA Technik stirbt aus und wurde nicht mehr intensiv gezeigt!
Verbindungen Gehäuse mit Signal-Panelleiste Motherboard (sehr praktisch: Quick-Connector ASUS)

Analyse der vor-installierten Windows-10-Systeme mit Windows Bordmitteln:

Übersicht mittels Win-Tastenkombi Win + X oder mittels Systemkonfiguration (msconfig.exe - Register Tools)
Systeminformationen (msinfo32.exe)

Management-Konsolen:

  • devmgmt.msc (Gerätemanager)
  • diskmgmt.msc (Datenträgerverwaltung)
  • compmgmt.msc (Computerverwaltung - mehrere gemeinsame Konsolen - "Schweizer Messer")

Datenträger verwalten

erste Einblicke - Datenträgerverwaltung ( diskmgmt.msc ) - Fachbegriffe (Partitionen, Dateisysteme, Formatieren); technisch:
erst (SATA-)Controller erkennt technisch Datenträger (siehe Übersicht im BIOS/UEFI zu Laufwerken),
dann Partitionieren (siehe Windows Datenträgerverwaltung oder Befehlszeilentool diskpart )
dann Formatieren mit Dateisystem (Filesystem): FAT12, FAT16, FAT32 (VFAT), NTFS oder Nicht-Microsoft-FS (ext2/ext3/ext4, BtrFS, HFS+, ...)

Videos

... Beipiele zum Selbstlernen

zu "Preis-/Leistungssystem" auf Basis eines 7th Generation i5 Systems (Motherboard mit B150 Chipsatz) von Youtube-Channel LinusTechTips (engl.)
zwar gesponsort (Intel, BeQuiet, ...) aber dennoch sehr ordentlich und qualitativ hochwertig und unterhaltsam

Alternative (deutsche) Videos/Anleitungen lassen sich leicht auf Youtube finden (Stichworte: Kaby Lake bzw. Coffee Lake System bauen, ...)

 

  • Analyse älteres MBAnalyse älteres MB
  • RechnerkonfigurationenRechnerkonfigurationen
  • sehr leise Lüftersehr leise Lüfter
 

  • RAM AusbauRAM Ausbau
  • SystempanelSystempanel
  • E-IDEE-IDE
  • GerätemanagerGerätemanager
  • BastelsystemeBastelsysteme
  • SchraubpositionenSchraubpositionen

 

Freitag

Freitag, 08.11.2019, 08.30 - 16.00 Uhr

Rekapitulation, TN-Themen

Rekapitulation Seminartechnik mit Werten, Preisen und Einschätzungen für aktuelle und neue Systeme...
Digitales Tafelbild aus Seminar in 2018 (!):

conclusio freitag 20171201 800px

Im laufenden Seminar hatten wir andere (digitale) Tafelbilder und Diskussionen (siehe Motherboard-Recherchen).

BIOS (neu: UEFI)

... Firmware des Motherboards (Anm.: Screenshot zeigt AHCI Mode für SATA-Controller)

UEFI - hier: AHCI für SATA

Infoseite z.B. www.bios-info.de (etwas "klassisch / Legacy-lastig")
Beitrag zu UEFI in c't Ausgabe 22 / 2018 "UEFI-BIOS im Griff" ab S. 108ff.

Rechner einschalten löst Reset aus und startet "Firmware" des Motherboards,
POST: Power On Selftest (Selbstdiagnose)

Abarbeitung der Bootsequenz
Bootmedien: HD 0, 1, 2, ...; Floppy; Optische LW; USB-Sticks und -HDs; Netzwerkboot mittel z.B. PXE

Aufruf des BIOS-Setup über meist Entf / F2 - Tasten gemäß Handbuch der Hardware;
ASUS und andere Hersteller: F8 für manuelles Boot-Popup-Menü mit Auswahl Startmedium (MSI: oft F11)
ausführliche Erläuterungen zum BIOS/UEFI des Motherboard / Notebbook im Handbuch (Manual)

Konfiguration (Techniken der Flash-Techniken von AMI, AWARD oder PHOENIX in Form von Flash-ROM / EEPROM Electrically Eraseble Programmable ROM)

Powermanagement (APM ermöglichte erstmals echtes "Runterfahren/Ausschalten", jetzt: ACPI),
ACPI: Advanced Configuration and Powermanagement Interface; verwaltet Power/Energieverwaltung und  Resourcen (siehe PnP - dann später auch im OS - immer automatisch!)

Speichern/Sichern der Einstellungen (Konfigurationen) des BIOS über CMOS-RAM (bzw. NVRAM) dessen Inhalt über Batterie auf Motherboard gepuffert wird (siehe auch RTC - Real Time Clock / Echtzeituhr)

Flashen von BIOS besprochen (verschiedene technische Varianten von den klassischen DOS-Startdisks bis hin zu "Live"-Flashen in Windows),
Gründe für notwendiges Flashen besprochen: Systemstabilität, neue Hardware (CPU, RAM, Grafik, ...), neue Einstellungen

UEFI

... neue (64-Bit-)Technik für neue Hardware - aber auch noch "Altes BIOS" vorhanden bzw. unter der Haube

Unterstützung Booten von Platten >2,2 TB mit Hilfe von GPT (GUID Partition Table) Verwaltung, Unterstützung und optimale Zusammenarbeit mit modernen 64-Bit-Betriebssystemen

Kombinationen UEFI / Win 64-Bit / SSD starten so schnell, dass die F8-Taste für die Erweiterten Startoptionen von Windows nicht mehr funktioniert!
Hinweis: beim Installieren von Datenträgern "Win8/10-DVD" auf Auswahl mit UEFI-Option achten!

aktuelles UEFI von MSI Z270-A PRO gezeigt und wieder: Hinweis auf Motherboard-Handbuch:
Anleitungen für Nutzung und Konfigurationsmöglichkeiten

Flashen eines BIOS/UEFI (Vorgehensweise, Gründe zum Flashen kennen)

BIOS Update gefunden

Bedenken; "Never touch a running system - Niemals ein laufendes/funktionsfähiges System ohne Grund ändern"
Also: BIOS nur aktualisieren wenn wirklich Grund (z.B. meine neue CPU unterstützen, neue Hardware, neue Einstellungen, ...)

Rechnerkonfigurationen / Zusammenstellungen

Anhand von c't Artikeln (z.B. Skylake Bauvorschläge "Wünsch Dir was fürs Büro - Bauvorschläge für preiswerte und leise Office-PCs"; c't 17/2018 S. 114ff. (Link)
Oder: Vergleich aktueller LowCost-Prozessoren Intel vs. AMD (ca. 60 Euro für Gesamtsysteme mit ca. 500 Euro c't 11/2016) und mit Hilfe von Online-PC-Konfiguratoren (siehe z.B. PC-Konfigurator alternate.de)

Aktuelle Kaufberatung in c't 24/2019 (09.11.2019)

ct Kaufberatung Ausgabe 24 aus 2019

Link: Einzelner Beitrag "Der optimale PC 2020" 

Musterprüfung / Prüfungsvorbereitung

Bereitstellung von aktueller Musterprüfung im Seminar


Bitte das Herdt-Skript "durchlesen/blättern" und unseren Roten Faden (s.a. Download für TN auf diesem Portal)

Bereitstellung Infomaterial / Screenshots zur Seminarwoche
wieder Hinweis auf Material (inkl. dt. Handbuch) zu aktuellen Plattformen
siehe wieder ASUS Prime Z370-A II, MSI Z370... oder auch noch aktuellere Z390 und AMD Ryzen Plattformen

TN-Bescheinigungen, Feedback-Bögen, letzte TN-Fragen

 

... Screenshots zum Seminartag folgen ...

 

 

Ihr Trainer Joe Brandes

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