Datenübertragung Download RAM, Browser Cache, etc.

Moin,

Zitat

Auf dem Weg zu meinem PC durchläuft die Datei x (mal mehr, mal weniger) andere Server irgendwo im Netzn.

Je nach Netz mit Sicherheit durch unzählige Proxyserver, Firewalls, Router und sonstiges Netzwerk-Zeugs.

Suche mal im Inet nach einem Video "Warriors of the Net", das ist ein net gemachter Film, der in leicht verständlicher Weise das Internet erklärt, gibt es auch in Deutsch.

Ein Informatik-Studium würde Deine Fragen beantworten
Was im ersten Moment ein wenig sarkastisch klingen mag, zeigt dass man sehr tief und damit umfangreich in die Materie eindringen kann. Wie weit Du da eintauchen willst, müsste noch geklärt werden. Insofern ist es momentan schwer, einen geeigneten Link für Dich herauszusuchen. Oftmals wird bereits ein Grundverständnis vorausgesetzt. Ich will versuchen, das zunächst einigermaßen verständlich 'rüberzubringen:

Grundsätzlich gibt es verschiedene Instanzen, die sich mit den Datenverabreitungs- und Transportaufgaben in kleinen Unterschritten befassen. Dies ist meist standardisiert, wie beispielsweise das sogenannte OSI-Schichten-Modell im Netzwerkbereich. Nach diesen Standards richten sich dann die verschiedenen Protokolle, wie beispielsweise das TCP/IP - Transport-Protokoll des Internets.

Wer wo und wie welche Aufgabe erledigt, ist dabei gar nicht immer festgelegt. Das kann ein Software-Bestandteil des Betriebssystems sein (z.B. Treiber) oder eine spezialisierte Hardware (z.B. DMA-Controller).

Versuchen wir das mal an Deinem Beispiel 2:
Wenn Du auf eine Datei klickst, wird vom Betriebssystem zunächst untersucht, ob es eine ausführbare Datei ist oder Daten, die durch ein anderes Programm verarbeitet werden sollen.
Jedes Betriebssystem identifiziert das auf seine Weise. Entweder nur durch die Datei-Endung oder durch sogenannte Attribute, die die Eigenschaft der Datei beschreiben.
Vergleichen wir das mal mit einem Einkaufszettel, so würde hinter jedem Artikel auf Deinem Zettel der Shop stehen, wo Du das kaufen willst.

Anhand dieser Informationen wird in Deinem Beispiel nun erkannt, dass zum Abspielen ein weiteres Programm erforderlich ist. Erst jetzt wird Programmcode in den Arbeitsspeicher geladen - der VideoPlayer... oder, um beim Beispiel zu bleiben, Du übergibst dem Bäcker den Teil der Einkaufsliste, der für ihn bestimmt ist.
Von nun an kümmert sich der Bäcker um die Bereitstellung von Brot und Kuchen nach Maß.
Ebenso gibt das Betriebssystem nun die Kontrolle an das Videoprogramm ab.

Erst dieses Programm kann mit den Daten Deiner Videodatei etwas anfangen, lädt sie stückweise in den Arbeitsspeicher und dekodiert sie. Dabei ist zunächst auch wurscht woher die Daten kommen (Internetstream, DVD, Festplatte, etc). Darum kümmert sich das Betriebssystem so wie Du die Wege zum Bäcker, Fleischer usw kennst oder jemanden beauftragst, der sie kennt.

Danach wird Bild für Bild an das Betriebssystem zurückgegeben, das sie an den Bestimmungsort bringt (Grafikspeicher)
Oder am Bäckerbeispiel: Der Bäcker packt die verschiedenen Teile in eine Tüte und hat damit seinen Auftrag erledigt. Um den Bestimmungsort und die Kaffee-Tafel kümmerst Du Dich wieder.
Dem Bäcker ist egal, ob Du Enten fütterst oder damit nach Afrika fährst um dort Hunger zu bekämpfen Und genau wie Du, wenn Du entscheidest, ob Du selber zum Bäcker gehst oder jemanden damit beauftragst, kann auch das Betriebssystem weitere 'Unteraufgaben an spezialisierte Hardware oder besondere Treiber mit Extrafunktionen übergeben (z.B. DMA, Hardware mpeg-Dekoder, etc).
Im Bäckerbeispiel würde der Einkauf auch funktionieren, wenn Du gar nicht wüßtest, was ein Brot ist. Dem Betriebssystem geht's mit der Video-Datei ähnlich.

Das Ganze nochmals als kurzer 'Dialog':
User an Betriebssystem: Datei x starten
Betriebssystem: Datei ist Typ Video --> passendes Program laut Liste: 'Player'
Betriebssystem: Programmcode Player in Arbeitsspeicher laden
Betriebssystem: Programmcode Player starten
ProgrammPlayer an Betriebssystem: erwarte Daten x
Betriebsystem an ProgrammPlayer: Daten x an Adresse y im Speicher
ProgrammPlayer: Umwandlung VideoCode --> Einzelbild
Betriebssystem: Transport Einzelbild in Grafikspeicher
Grafikprozessor: Inhalt Grafikspeicher in Monitorsignal wandeln

Für Dein Beispiel 1 gilt ein ähnliches Prinzip, wobei man nicht pauschal sagen kann, wer welche Aufgabe übernimmt.
Wie schon angdeutet, transportiert ein Router genau wie der Server mit dem TCP/IP-Protokoll (OSI-Standard).
Aber während ein Router diesen Job meist mit hochspezialisierter Hardware (wie der Bäcker) erledigt, muss ein Server (PC) dafür Software bemühen. Das ist, als würdest Du den Bäcker in Deine Küche zum Backen einladen. Er bringt das gleiche KnowHow mit, muss aber mit Deiner amateurhaften Hardware zurecht kommen... ohne Dir jetzt zu nahe zu treten, was Deine Küche betrifft

So, ich hoffe zunächst, dass ich die Beschreibungsebene richtig gewählt habe, denn natürlich könnte man das auch auf tieferer Ebene, aus Sicht der beteiligten Prozessoren betrachten (da gibt's nicht nur die CPU) :cool: .

Deine eingangs gestellte Frage, wo was wie lange gespeichert wird, ist also von vielen Parametern abhängig: beteiligte Hardware, Betriebssystem, Art der Programme (Prozessorcode, Script, Interpreter,...) usw. usf.

Allein der Download kann schon auf unterschiedlichste Art und Weise erfolgen (ftp, http, torrent, ...). Die Varianten, wie dann mit der fertigen Datei umgegangen wird, sind noch weit größer, wie Du am obigen Beispiel erahnen kannst.
Wegen der Vielzahl der Möglichkeiten wird daher versucht, die Vorgänge in einem übergeordneten Schema zu standardisieren (wie dem erwähnten OSI-Schichten-Modell). Damit soll dann gewährleistet sein, dass jedes Programm weiß, wie es Daten empfängt (liest) und sendet (schreibt) ohne den Rest aus Hard- und Software zu kennen.

Wenn Du vielleicht doch einen Punkt näher beleuchtet haben möchtest, müsstest Du versuchen Deine Fragen spezieller zu formulieren. Die allgemeine Frage, wie ein PC funktioniert, lässt sich eben leider nicht in einem Satz beantworten
Für konkretere Aussagen braucht man weitere Angaben:
Welches Betriebssystem (vermutlich Win)?
Welche Art Download (über Browser)?
Welche Dateiart, welches Programm?
...
Wenn Du jetzt allerdings geplättet sein solltest, ist das durchaus verständlich, denn die Materie reicht vom Umfang für ein komplettes Hochschulstudium.... und die Absolventen wissen dann auch noch nicht alles :-p
Zumindest hast Du Dir jetzt aber die Anerkennung verdient, den ganzen Text bis hier reingezogen zu haben

Ich hoffe, dass jetzt nur noch 999.998 Fragen übrig sind

PS: Ich hoffe auch, dass nach diesem Beitrag keine Längenbegrenzung für Postings bei TT eingeführt wird :p

Re: Wow!!

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Original geschrieben von Bruce Wayne
Rede ich wirr? ☺

Keineswegs !!! Wenn Du Dir dieses Wissen bereits autodidaktisch erarbeitet hast, zolle ich Dir höchsten Respekt. :top:
Im Moment habe ich aber noch keine Idee, wohin ich Dich zur weiteren Lektüre verlinken könnte. Da ich aber gern langweilige Bahnfahrten mit solch unterhaltsamen Themen überbrücke, will ich gern versuchen, zunächst das grundsätzliche Verständnis zu vermitteln. Wenn ich dabei thematisch von Deinem Zielthema abweiche, darfst Du mich gern bremsen
Es wäre u.U. hilfreich, wenn Du erklären würdest, wofür Du das brauchst - falls Du das nicht möchtest ist das aber auch völlig ok

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Die verwendete Hardware müsste doch weitgehend identisch sein

Keineswegs. Das Modell der Datenverarbeitung bedient sich daher gern der Black-Box-Methode. Man legt fest, wie welche Daten in die Box geschickt werden und welche Art Daten wieder rauskommen sollen. Was dazwischen passiert, interessiert zunächst nicht. Wenn man eine Abstraktionsebene höher will, packt man einfach viele kleine BlackBoxes in eine nächstgrößere usw.
Das ist vergleichbar mit den Modulen bei der Programmierung (falls Du damit mehr anfangen kannst)

Eine solche BlackBox kann die für sie definierte Aufgabe auf unterschiedlichste Art erledigen.

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Für die an den Speicher- und Durchleitungsvorgängen beteiligte Speicher- und Verarbeitungskomponenten (Hardware) die der Datenimpuls bei genannten Beispielen durchläuft suche ich so was wie eine Step By Step Beschreibung/ Erklärung.

Es gibt nicht den einen Weg, die Aufgabe zu erledigen;
an Deinem Beispiel Datentransport auf die Festplatte verdeutlicht:
Bei vielen PCs übernimmt das der Prozessor (CPU). Er erhält ein Signal, dass Daten angekommen sind, liest sie an der Schnittstelle aus und schreibt sie anschließend auf die Platte. Da aber sowohl Schnittstelle als auch Platte eigene Zwischenspeicher und Prozessoren haben können, können diese der CPU die Arbeit ganz oder teilweise abnehmen.
Im Extremfall (DMA ) hat die CPU damit überhaupt nichts mehr zu tun.
Ohne die konkrete Hardware zu kennen, kann man also nicht sagen, wo die Daten überall zwischengespeichert werden.

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Über welchen Weg kommt jetzt meine RAM Speicher Info an die CPU?

Auch hier gibt es demzufolge keinen einzigen Weg. Jeder Motherboard-, CPU-, ...-Hersteller wählt da seine eigene Variante. Manche haben extra MemoryController, andere favorisieren die CPUeigenen Controller. Aus diesem Grund gibt es auch CPUs mit unterschiedlichen Cash-Speichern. Auch die internen Ladevorgänge innerhalb des CPU-Chips mit dessen Chip-eigenen Speichern variieren zwischen den einzelnen Modellen erheblich.

Ein DRAM-Refresh ist übrigens aus Sicht des gesamten RAM-Bausteins nur das (Schein-) Lesen einer Speicherzeile. Der interne RAM-Chip-Controller macht daraus erst den Schreib-Lesezyklus für die betreffenden Zellen. Die Daten verlassen dabei den Chip nicht.
In grauer Vorzeit hat das aber auch mal die CPU mit erledigen müssen.

Das Problem der Einzelbetrachtung ist, dass immer mehr Komponenten auf einem Chip vereinigt werden, die früher als separate Baugruppen vorhanden waren. Die Frage ist als, wo Du die jeweilige Grenze ziehst: auf Baugruppenebene, auf Chipebene, auf Chipkomponentenebene, auf Bauteilebene des Chips oder auf Ebene der Mikrostruktur des Halbleiters. Jedes dieser Teile kann als Black-Box betrachte werden, um sich nicht in der Unendlichkeit der atomaren Bestandteile zu verlieren.

Zitat

Meine Datei wird ja immer von Speicherort zu Speicherort geschickt.

Nur wieviel und welche Speicher, kann niemand vorhersagen.

Re: Nochmal Danke!

Zitat

Original geschrieben von Bruce Wayne
Aber im Ergebnis wird der RAM-Baustein doch trotzdem erst Ausgelesen und dann durch den RAM-Chip-Controller (das ist der "Speichercontroller"/ "Memory Controller", oder?) neu beschrieben.

Deine Frage zielt zunächst auf die Struktur der Hardware ab. Um Dir zunächst einen Anhaltspunkt zu geben, was innerhalb und was außerhalb der Chips passiert, schau Dir einfach mal das Blockschaltbild eines Prozessors an. Dort findest Du auch den SpeicherController direkt auf dem CPU-Chip wieder. Er übernimmt den Datentransport für den eigentlichen 'Rechenknecht' (CPU). Der Ram-Chip-Controller sitzt dagegen direkt im Speicherriegel und übernimmt selbstständig das Refreshen der der dyn.Zellen, unanhängig von der CPU. Deshalb könnte man heutige DRAMs auch als quasi-statisch bezeichnen.

Zitat

Ich denke erst mal ist mein Ziel ein Verständnis auf Baugruppenebene und Chipebene.
Mir geht es um die kleinstmögliche Einheit, die man noch durch "normale" externe Mittel auslesen könnte, ohne die Hardware aufzuschrauben und Messgeräte direkt an die Komponenten zu legen. Auch wenn ein Auslesen der Chipkomponentenebene oder der Ebene der Mikrostruktur des Halbleiters theoretisch möglich ist, erscheint mir das doch wesentlich komplexer, also zB das "abgreifen" eines Datenstromes aus einer "ganzen" Baugruppe.

Es gibt zwei Wege des 'Abgreifens'. Man könnte direkt an den Beinchen der Chips messen. Geht allerdings nur unter Laborbedingungen mit entsprechender Technik.
Die andere Methode wäre, mit Maschinencode den Prozessor selbst zu veranlassen, die gewünschten Daten zu liefern. Das ist aber wegen der verschiedenen Betriebsarten heutiger Prozessoren nicht ganz einfach.

Zitat

Was ist denn die letzte Ebene in der man von (wenn auch volatilem) Speichern reden kann?

Die Frage verstehe ich nicht ganz. Abgesehen von Speichern, die auch im stromlosen Zustand ihre Daten behalten müssen (Bios-ROM, EFI-ROM ,HDD, optische Speicher usw.), sind eigentlich alle anderen Speicher mehr oder weniger flüchtig. Andererseits ist auch DRAM durch eine Stützbatterie quasi statisch (aus Systemperspektive).

Zitat

Wenn ich schon nicht jeden Weg verstehen kann, weil nicht alle Darstellbar sind, dann vielleicht erst mal einen ersten Beispiel-Weg? Von mir aus von der aktuellen Generation des "Aldi-Medion-Volksrechners" oder irgendeinem Vergleichbaren System:
Medion ...

ist ein unpraktisches Beispiel, da schlecht dokumentiert

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Ich muss mal mit irgendeiner Übersicht anfangen, die -wie gesagt - step-by-step- den Weg des Datenstromes und die Speichervorgänge (wenn auch erst mal auf Baugruppenebene) darstellt. Aber das ist wahrscheinlich auch noch zu oberflächlich...

Schau Dir einfach mal das [URL=http://www.tomshardware.de/ddr400-toetet-rambus-shootingstar-sis-648-p4,testberichte-467-2.html]Blockschaltbild eines Mainboards (hier als einfaches Beispiel: P4 mit SiS-Chipsatz)[/URL]. Dort siehst Du, aus welchen Einzelbaugruppen so ein System aufgebaut ist.

Ich hoffe, dass ich mich Deinem Themenkern mit den vorangegangenen Links angenähert habe, wobei dies eigentlich eher in das Unterforum Hardware passen würde. Aber ich denke mal, dass sich daran im Moment niemand stört

Du kannst mit Programmen wie Visualroute die Wege im Internet anzeigen lassen.

Falls dir das Schaltbild nichts sagt, schau mal nach von-Neumann Architektur. Das ist die grundlegende Architektur, nach der alle Rechner arbeiten.