„Hardware“ – Versionsunterschied
| [ungesichtete Version] | [gesichtete Version] |
Bild eines Tegra boards - Hardware als Komponente, aber vielfältig programmierbar |
Arilou (Diskussion | Beiträge) Teilrevert; Ansichten des IP-Users widersprechen der allgemeinen Lehrmeinung; in Hardware implementierte Software IST nunmal KEINE Software mehr. |
||
| Zeile 9: | Zeile 9: | ||
== Wortherkunft == |
== Wortherkunft == |
||
Ursprünglich ist das [[englisch]]e ''hardware'' ungefähr bedeutungsgleich mit „Eisenwaren“ und wird heute im englischsprachigen Raum auch noch in diesem Sinne verwendet – also nicht ausschließlich für ''computer hardware''. |
Ursprünglich ist das [[englisch]]e ''hardware'' ungefähr bedeutungsgleich mit „Eisenwaren“ und wird heute im englischsprachigen Raum auch noch in diesem Sinne verwendet – also nicht nur ausschließlich für ''computer hardware''. |
||
== Abgrenzung Hardware und Software == |
== Abgrenzung Hardware und Software == |
||
[[Datei:ASRock K7VT4A Pro Mainboard.jpg|mini|[[Hauptplatine]] (englisch Mainboard)]] |
[[Datei:ASRock K7VT4A Pro Mainboard.jpg|mini|[[Hauptplatine]] (englisch Mainboard)]] |
||
Datenverarbeitende Systeme, im Folgenden als „Computer“ bezeichnet, bestehen |
Datenverarbeitende Systeme, im Folgenden als „Computer“ bezeichnet, bestehen meistens aus Hard- und Software. Hardware ist der Teil eines Computers, den man anfassen kann: Jede einzelne Komponente, vom einfachen Kondensator bis hin zur komplett bestückten Platine, das Gerät als Ganzes sowie dessen Zubehör wie beispielsweise [[Maus (Computer)|Maus]], [[Tastatur]], [[Bildschirm]] und [[Drucker (Gerät)|Drucker]], aber auch [[Datenträger]] wie [[Festplattenlaufwerk]]e oder [[USB-Speicherstick]]s. |
||
[[Software]] ist [[Information]] und kann nicht angefasst werden, da sie immateriell ist.<ref name="ludewig07">Jochen Ludewig, Horst Lichter: ''Software Engineering.'' 1. Auflage. dpunkt Verlag, 2007, ISBN 978-3-89864-268-2, „Software ist immateriell und besteht [...] aus den Sprachen und Notationen, in denen sie formuliert ist.“</ref> Sie ist unterteilbar in [[Computerprogramm|Programme]] ( |
[[Software]] ist [[Information]] und kann nicht angefasst werden, da sie immateriell ist.<ref name="ludewig07">Jochen Ludewig, Horst Lichter: ''Software Engineering.'' 1. Auflage. dpunkt Verlag, 2007, ISBN 978-3-89864-268-2, „Software ist immateriell und besteht [...] aus den Sprachen und Notationen, in denen sie formuliert ist.“</ref> Sie ist unterteilbar in [[Computerprogramm|Programme]] (Ablaufbeschreibungen) und [[Daten]] und bestimmt, was ein Computer tut und wie er es tut (in etwa vergleichbar mit einem [[Drehbuch]]).<ref name="ISBN978-3-940019-11-0_Edmunds">Tessen Freund: ''Software Engineering durch Modellierung wissensintensiver Entwicklungsprozesse'', ISBN 978-3-940019-11-0, Kap. 2.1.1 „Software“, S. 25, Zitat Edmunds ''„Software includes computer programs and data that is used by theses programs […] Software determines what a computer does and how it does it.“''; [http://books.google.de/books?id=2HPldlxhBOkC&pg=PA25#v=onepage&q&f=false google-books]</ref> Die Hardware führt Software aus und setzt sie so in Aktionen um. |
||
Ebenso wie Information kann Software nicht ohne physische Repräsentation existieren: |
Ebenso wie Information kann Software nicht ohne physische Repräsentation existieren: |
||
Software kann zwar auf bestimmten Medien gespeichert, gedruckt, angezeigt oder transportiert werden. Diese ''sind'' aber nicht die Software, sondern sie enthalten sie nur |
Software kann zwar auf bestimmten Medien gespeichert, gedruckt, angezeigt oder transportiert werden. Diese ''sind'' aber nicht die Software, sondern sie enthalten sie nur. |
||
=== Das hard- und softwaregesteuerte Arbeitsprinzip === |
|||
== Arbeitsprinzipien von Datenverabeitungshardware == |
|||
[[Datei:Eniac.jpg|mini|früher Computer, der durch Stecken von Kabeln programmiert wird]][[Datei:Papertape3.jpg|mini|In den 1950er Jahren wurde Software auf [[Lochstreifen]] gespeichert. Jede mögliche Lochposition steht für ein [[Bit]]. Die Löcher ''sind'' jedoch nicht die Software |
[[Datei:Eniac.jpg|mini|früher Computer, der durch Stecken von Kabeln programmiert wird]][[Datei:Papertape3.jpg|mini|In den 1950er Jahren wurde Software auf [[Lochstreifen]] gespeichert. Jede mögliche Lochposition steht für ein [[Bit]]. Die Löcher ''sind'' jedoch nicht die Software; sie sind Teil der Hardware. Auch moderne [[Datenträger]] sind nicht die Software, sondern immer Hardware, die Software lediglich enthalten.]] |
||
Es braucht nicht zwingend eine Software, um eine Hardware in ihrem Arbeitsablauf automatisiert zu steuern. Selbst komplexe Arbeitsabläufe lassen sich komplett in Hardware umsetzen – das ''hardwaregesteuerte Arbeitsprinzip''. Die grundsätzliche Funktion der Maschine, hier der Ablauf der Rechnung, wird damit während der Konstruktion vorgegeben. Als Beispiel sei eines der frühen Spielhallenspiele genannt, das von Atari 1976 produzierte Spiel [[Breakout (Computerspiel)|Breakout]]. Das komplette „Programm“ (der Ablauf, die Logik) bestand ausschließlich aus Hardware, bildlich gesehen aus „fest verdrahteten [[Schalttafel]]n“.<ref name="Steve Wozniak">[[Steve Wozniak]]: ''iWoz – Wie ich den Personal Computer erfand und Apple mitgründete.'' Deutscher Taschenbuchverlag 2008, ISBN 978-3-423-34507-1, S. 144–149.</ref> Auch bei [[Analogrechner]]n wird die komplette Logik über die Verschaltung und Verdrahtung ihrer Komponenten bestimmt. |
|||
[[Datei:Nvidia-Tegra-T2-embedded-Colibri-computer-module-by-Toradex.jpg|mini|Modernes Datenverarbeitungssystem zur Verwendung in Computern]] |
|||
Auch in heutigen elektronischen Geräten werden automatisierte Arbeitsabläufe teilweise direkt in der Hardware implementiert, z. B. in Form von [[Logikgatter]]n. Sie setzen einen bestimmten Ablauf von Instruktionen um. Ihre Funktion ist fest durch die Struktur der Hardware vorgegeben und kann nachträglich kaum mehr verändert werden. Für ein Update auf neue Funktionen oder zum Beheben von Fehlern muss die Hardware (zumindest teilweise) ausgetauscht, ergänzt oder durch anderweitige physische Eingriffe angepasst werden. Dafür ist die Verarbeitungsgeschwindigkeit in der Regel höher und der Energieverbrauch geringer als bei einer Softwarelösung. |
|||
=== Hardware-gesteuert === |
|||
Es braucht nicht zwingend eine ausdrückliche Software, um eine Hardware in ihrem Arbeitsablauf zu steuern. Auch komplexe Abläufe lassen sich komplett in Hardware umsetzen – siehe: das ''hardwaregesteuerte Arbeitsprinzip''. Als Beispiel sei eines der frühen Spielhallenspiele genannt: das von Atari 1976 produzierte Spiel [[Breakout (Computerspiel)|Breakout]]. Das komplette „Programm“ (der Ablauf, die Logik) befand sich implizit und unveränderlich auf der Hardware, bildlich gesehen in Form „fest verdrahteter [[Schalttafel]]n“.<ref name="Steve Wozniak">[[Steve Wozniak]]: ''iWoz – Wie ich den Personal Computer erfand und Apple mitgründete.'' Deutscher Taschenbuchverlag 2008, ISBN 978-3-423-34507-1, S. 144–149.</ref> Auch bei [[Analogrechner]]n wird die komplette Logik über die Verschaltung und Verdrahtung ihrer Komponenten bestimmt. Die grundsätzliche Funktion der Maschine, hier der Ablauf der Rechnung, wird damit während der Konstruktion vorgegeben ("programmiert"). Freiheitsgrade bestehen lediglich bei den von außen zugeführten Daten in Form von [[Elektrisches Signal|Signalen]] und die Art deren Nutzung. Auch in späteren elektronischen Geräten wurden automatisierte Arbeitsabläufe oft fest in der Hardware implementiert, z.B. in Form von digitalen [[Logikgatter]]n. Sie setzen einen bestimmten Ablauf von Instruktionen um. Ihre Funktion ist fest durch die Struktur der Hardware vorgegeben und kann nachträglich nicht mehr verändert werden. Für ein update neuer Funktionen oder zum Beheben von Fehlern muss die Hardware (zumindest teilweise) ausgetauscht, ergänzt oder durch anderweitige physische Eingriffe angepasst werden. Dafür ist die Verarbeitungsgeschwindigkeit in der Regel höher und der Energieverbrauch geringer, als bei einer Softwarelösung. |
|||
Soll ein Arbeitsablauf ohne physische Eingriffe über blose Konfiguration hinaus abänderbar sein, so kommt das ''softwaregesteuerte Arbeitsprinzip'' zum Tragen: Software kann einfach angepasst und sogar komplett ausgetauscht werden, ohne die Hardware dafür verändern zu müssen. So lassen sich auf ein und demselben Gerät nahezu beliebige Anwendungen nutzen. Dafür erhält die Hardware einen [[Prozessor]]. Dieser ist in der Lage, Software „zu verstehen“, sie abzuarbeiten. |
|||
=== Software-gesteuert === |
|||
Soll ein Arbeitsablauf ohne physische Änderung der Hardware abänderbar sein, so kommt das ''softwaregesteuerte Arbeitsprinzip'' zum Tragen: Software kann einfach angepasst und sogar komplett ausgetauscht werden, ohne die Hardware dafür verändern zu müssen. So lassen sich auf ein und demselben Gerät nahezu beliebige Anwendungen nutzen. Dafür erhält die Hardware einen [[Prozessor]]. Dieser ist in der Lage, Befehle „zu verstehen“, sie zu interpretieren und abzuarbeiten. Bei frühen Datenverarbeitungssystemen erfolgte dies durch Schalter, welche naturgemäß wenig Spielraum für frei gestaltete Abläufe boten. Funktionen konnten nur durch Umschalten von Komponenten getauscht werden, soweit das vorgesehen war. Ein ähnliches Prinzip fand sich beim [[Yamaha GX-1|ersten Synthesizer]], dessen Klang durch Umstecken von kleinen Steuerplatinen verändert wurde. Später folgten optisch- oder mechanisch lesbare Lochsteifen, die dem Computer nicht nur Daten, sondern auch das Programm zuführten. Heute werden elektrisch- oder magnetische gespeicherte Informationen verwendet und der Verarbeitungseinheit zugeleitet. Im obigen Beispiel verwendete das von Atari produzierte Spielhallengerät von 1976 noch keinen Prozessor aber bereits ein Jahr später wurde das Spielprinzip auf ein prozessorgesteuertes Gerät übertragen, den Computer. Seither gab es das Spiel auch als Software.<ref name="Steve Wozniak" /> Das Computerspiel bestand nicht mehr aus „verdrahteten Schalttafeln“, sondern aus Anweisungen für einen Prozessor, inklusive der für die Abarbeitung notwendigen weiteren Informationen (den Daten), die gemeinsam auf einem [[Datenträger]] gespeichert und von dem Computer ausgewertet wurden. |
|||
Komplexere Hardwaresysteme enthalten oft eine Kombination aus hardware- und softwaregesteuerten Komponenten. |
|||
=== Mischsysteme === |
|||
Heutige komplexere Hardwaresysteme enthalten oft eine Kombination aus hardware- und softwaregesteuerten Komponenten. Ein Beispiel für fest implementierte Hardware mit integriertem Ablauf sind hochschnelle Spannungsüberwachungs-Chips und Reset-Control-Chips. In heutigen Digitalschaltungen sind sogar Chips oft vielfältig programmierbar, wodurch deren Funktion im Vergleich zu den früher benutzten Digital-ICs ebenfalls geändert werden kann. Obwohl diese per Software konfigurierbar sind, werden sie oft primär als Hardware angesehen. |
|||
Im obigen Beispiel verwendete das von Atari produzierte Spielhallengerät von 1976 keinen Prozessor. Bereits ein Jahr später wurde das Spielprinzip auf ein prozessorgesteuertes Gerät übertragen, den Computer. Seither gab es das Spiel auch als Software.<ref name="Steve Wozniak" /> Das Computerspiel bestand nicht mehr aus „verdrahteten Schalttafeln“, sondern aus Anweisungen für einen Prozessor inklusive der für die Abarbeitung notwendigen weiteren Informationen (den Daten), die gemeinsam auf einem [[Datenträger]] gespeichert und von dem Computer ausgewertet wurden. |
|||
| ⚫ | |||
| ⚫ | |||
Die Basis-Bestandteile eines Prozessors sind die verschiedenen Untergruppen wie Steuerwerk, Rechenwerk („ALU“ [[Arithmetisch-logische Einheit]]), Speicherwerk und Eingabe-/Ausgabewerk (Peripheriegerät). Mittlerweile sind bei modernen Prozessoren viele dieser Strukturen eines Rechners in einem Hardwarechip integriert, etwa: |
Die Basis-Bestandteile eines Prozessors sind die verschiedenen Untergruppen wie Steuerwerk, Rechenwerk („ALU“ [[Arithmetisch-logische Einheit]]), Speicherwerk und Eingabe-/Ausgabewerk (Peripheriegerät). Mittlerweile sind bei modernen Prozessoren viele dieser Strukturen eines Rechners in einem Hardwarechip integriert, etwa: |
||
Version vom 8. Oktober 2020, 10:23 Uhr
Hardware (/ˈhɑːdˌwɛə/ im britischen bzw. /ˈhɑɹdˌwɛɚ/ im amerikanischen Englisch, gelegentlich mit „HW“ abgekürzt) ist der Oberbegriff für die physischen Komponenten (die elektronischen und mechanischen Bestandteile) eines datenverarbeitenden Systems, als Komplement zu Software (den Programmen und Daten).[1]
Wortherkunft
Ursprünglich ist das englische hardware ungefähr bedeutungsgleich mit „Eisenwaren“ und wird heute im englischsprachigen Raum auch noch in diesem Sinne verwendet – also nicht nur ausschließlich für computer hardware.
Abgrenzung Hardware und Software
Datenverarbeitende Systeme, im Folgenden als „Computer“ bezeichnet, bestehen meistens aus Hard- und Software. Hardware ist der Teil eines Computers, den man anfassen kann: Jede einzelne Komponente, vom einfachen Kondensator bis hin zur komplett bestückten Platine, das Gerät als Ganzes sowie dessen Zubehör wie beispielsweise Maus, Tastatur, Bildschirm und Drucker, aber auch Datenträger wie Festplattenlaufwerke oder USB-Speichersticks.
Software ist Information und kann nicht angefasst werden, da sie immateriell ist.[2] Sie ist unterteilbar in Programme (Ablaufbeschreibungen) und Daten und bestimmt, was ein Computer tut und wie er es tut (in etwa vergleichbar mit einem Drehbuch).[3] Die Hardware führt Software aus und setzt sie so in Aktionen um.
Ebenso wie Information kann Software nicht ohne physische Repräsentation existieren: Software kann zwar auf bestimmten Medien gespeichert, gedruckt, angezeigt oder transportiert werden. Diese sind aber nicht die Software, sondern sie enthalten sie nur.
Das hard- und softwaregesteuerte Arbeitsprinzip
Es braucht nicht zwingend eine Software, um eine Hardware in ihrem Arbeitsablauf automatisiert zu steuern. Selbst komplexe Arbeitsabläufe lassen sich komplett in Hardware umsetzen – das hardwaregesteuerte Arbeitsprinzip. Die grundsätzliche Funktion der Maschine, hier der Ablauf der Rechnung, wird damit während der Konstruktion vorgegeben. Als Beispiel sei eines der frühen Spielhallenspiele genannt, das von Atari 1976 produzierte Spiel Breakout. Das komplette „Programm“ (der Ablauf, die Logik) bestand ausschließlich aus Hardware, bildlich gesehen aus „fest verdrahteten Schalttafeln“.[4] Auch bei Analogrechnern wird die komplette Logik über die Verschaltung und Verdrahtung ihrer Komponenten bestimmt.
Auch in heutigen elektronischen Geräten werden automatisierte Arbeitsabläufe teilweise direkt in der Hardware implementiert, z. B. in Form von Logikgattern. Sie setzen einen bestimmten Ablauf von Instruktionen um. Ihre Funktion ist fest durch die Struktur der Hardware vorgegeben und kann nachträglich kaum mehr verändert werden. Für ein Update auf neue Funktionen oder zum Beheben von Fehlern muss die Hardware (zumindest teilweise) ausgetauscht, ergänzt oder durch anderweitige physische Eingriffe angepasst werden. Dafür ist die Verarbeitungsgeschwindigkeit in der Regel höher und der Energieverbrauch geringer als bei einer Softwarelösung.
Soll ein Arbeitsablauf ohne physische Eingriffe über blose Konfiguration hinaus abänderbar sein, so kommt das softwaregesteuerte Arbeitsprinzip zum Tragen: Software kann einfach angepasst und sogar komplett ausgetauscht werden, ohne die Hardware dafür verändern zu müssen. So lassen sich auf ein und demselben Gerät nahezu beliebige Anwendungen nutzen. Dafür erhält die Hardware einen Prozessor. Dieser ist in der Lage, Software „zu verstehen“, sie abzuarbeiten.
Komplexere Hardwaresysteme enthalten oft eine Kombination aus hardware- und softwaregesteuerten Komponenten.
Im obigen Beispiel verwendete das von Atari produzierte Spielhallengerät von 1976 keinen Prozessor. Bereits ein Jahr später wurde das Spielprinzip auf ein prozessorgesteuertes Gerät übertragen, den Computer. Seither gab es das Spiel auch als Software.[4] Das Computerspiel bestand nicht mehr aus „verdrahteten Schalttafeln“, sondern aus Anweisungen für einen Prozessor inklusive der für die Abarbeitung notwendigen weiteren Informationen (den Daten), die gemeinsam auf einem Datenträger gespeichert und von dem Computer ausgewertet wurden.
Unterteilung
Die Basis-Bestandteile eines Prozessors sind die verschiedenen Untergruppen wie Steuerwerk, Rechenwerk („ALU“ Arithmetisch-logische Einheit), Speicherwerk und Eingabe-/Ausgabewerk (Peripheriegerät). Mittlerweile sind bei modernen Prozessoren viele dieser Strukturen eines Rechners in einem Hardwarechip integriert, etwa:
- Steuerwerk zur ALU und zur Befehlskodierung gleich mehrere Male zur Parallelverarbeitung;
- Steuerwerk zur Speicherverwaltung (MMU Memory Management Unit);
- der Cache als Teil des Speicherwerks,
- die Steuerung für ein Bus-System, das interne und externe Komponenten miteinander verbindet.
Bei sogenannten eingebetteten Prozessoren (embedded systems) wie sie zum Beispiel in PDAs (Personal Digital Assistant) oder Waschmaschinen verwendet werden, findet man im selben Gehäuse noch ein Ein-/Ausgabewerk in Form serieller Schnittstellen (zum Beispiel USB), digitalem I/O (Input/Output) zum Beispiel für einen Touchscreen oder eine Motorsteuerung und analogem I/O für zum Beispiel Lämpchen.
Noch stärker integriert sind sogenannte SoCs (System on a Chip) für zum Beispiel Smartphones, bei denen weitere Komponenten integriert sind, bis hin zu Arbeitsspeicher (RAM) und Flash-Speicher.
Zur Computer-Hardware gehören ferner die PC-Komponenten:
- Die Grundbestandteile der Rechnerarchitektur: Hauptplatine (auch Motherboard oder Mainboard genannt) mit Chipsatz (für IO), Prozessor (CPU) und Arbeitsspeicher (RAM)
- Massenspeicher: Laufwerke (Festplattenlaufwerk, Flash-Speicher, CD-ROM-Laufwerk, DVD-Laufwerk, Zip-Laufwerk, Jaz-Laufwerk …) und Speichermedien
- Erweiterungskarten (Grafikkarte, Soundkarte, Netzwerkkarte, WLAN-Karte, TV-Karte, ISDN-Karte, USB-Karte, PhysX-Karte …)
- Netzteil, Gehäuse, Lüfter
- Peripheriegeräte:
- Ausgabegeräte (Drucker, Bildschirm, Beamer, Lautsprecher …)
- Eingabegeräte (Tastatur, Maus, Joystick …)
- Einlesegeräte (Mikrofone, Kartenlesegeräte, verschiedene Arten von Scannern …)
Alle diese Peripheriegeräte und Baugruppen eines Computers sind großteils mit logischen Schaltungen aufgebaut.
Häufig ist Hardware mit einer FCC-Nummer versehen, die eine eindeutige Identifizierung des Herstellers erlaubt.
Siehe auch
Weblinks
- Literatur über Hardware im Katalog der Deutschen Nationalbibliothek
Einzelnachweise
- ↑ Begriffsbedeutung:
- duden.de: „Hardware“, abgerufen am 5. März 2015
- Wiktionary: „Hardware“, abgerufen am 5. März 2015
Nur hier wird die Abkürzung 'HW' aufgeführt. - wortschatz.uni-leipzig.de: „Hardware“, abgerufen am 5. März 2015
- thefreedictionary.com: „Hardware“, abgerufen am 5. März 2015
- ↑ Jochen Ludewig, Horst Lichter: Software Engineering. 1. Auflage. dpunkt Verlag, 2007, ISBN 978-3-89864-268-2, „Software ist immateriell und besteht [...] aus den Sprachen und Notationen, in denen sie formuliert ist.“
- ↑ Tessen Freund: Software Engineering durch Modellierung wissensintensiver Entwicklungsprozesse, ISBN 978-3-940019-11-0, Kap. 2.1.1 „Software“, S. 25, Zitat Edmunds „Software includes computer programs and data that is used by theses programs […] Software determines what a computer does and how it does it.“; google-books
- ↑ a b Steve Wozniak: iWoz – Wie ich den Personal Computer erfand und Apple mitgründete. Deutscher Taschenbuchverlag 2008, ISBN 978-3-423-34507-1, S. 144–149.
