Personal Computer

Ein Personal Computer (dt. persönlicher Computer; kurz PC), ist ein Einzelplatzrechner (Mikrocomputer), der im Gegensatz zu einem Großrechner von einer einzelnen Person (daher persönlich) bedient, genutzt und gesteuert werden kann.

Aufbau

Komponenten eines aktuellen PCs

Ein aktueller PC verfügt normalerweise über die folgenden Komponenten:

1. Hauptplatine (Mainboard/Motherboard) mit SATA-Schnittstellen und/oder ATA-Schnittstelle(n)
2. CPU (Central Processing Unit)/Prozessor
3. Prozessorkühler
4. Hauptspeicher (RAM)
5. Grafikkarte(n) oder auf der Hauptplatine integrierter Grafikchip; optional: Steckkarte(n), PCI und PCIe
6. PC-Netzteil
7. Festplatte (SATA oder IDE)
8. Optisches Laufwerk (üblicherweise ein DVD-Brenner, SATA oder IDE)
9. Monitor
10. Tastatur
11. Maus
12. Drucker (nicht im Bild)

Streng genommen zählen externe Peripheriegeräte wie Monitor, Tastatur, Maus und Drucker nicht zu den Komponenten des Computers.

Entwicklung

Seit Beginn der 1970er-Jahre waren Computerbauteile so preisgünstig, dass Unternehmen mit der Entwicklung von Computern für private Zwecke begannen.

Xerox Alto

Xerox Alto, Altair

Der erste Computer, der diese Anforderungen erfüllte, war der Xerox Alto von der Firma Xerox PARC aus dem Jahr 1973. Der Xerox Alto hatte eine grafische Benutzeroberfläche (engl. graphical user interface, kurz GUI), einen vertikalen Bildschirm (höher als breit), eine 3-Tasten-Maus, eine schreibmaschinenähnliche Tastatur und ein zusätzliches kleines 5-Tasten-Eingabegerät für besondere Befehle. Der Xerox Alto war ein Prototyp und wurde nur in der Forschung eingesetzt.

Der erste für Heimanwender ausgerichtete Computer, der kommerziellen Erfolg hatte, war der noch als Bausatz vertriebene Altair 8800 aus dem Jahr 1974.

Apple II

Apple II

Der erste industriell hergestellte PC war der Apple II der Firma Apple. Er wurde im April 1977 in den USA vorgestellt. Bei seiner Markteinführung hatte er acht freie Steckplätze des 8-Bit-Apple-Bus-Systems, mit denen er durch Einsetzen der entsprechenden Erweiterungskarte für unterschiedliche Anwendungen (z. B. Textverarbeitung, Spiele, Steuerungstechnik) genutzt werden konnte. Ein Computer, der durch Steckplätze individuell an die Wünsche des Konsumenten angepasst werden kann, gilt heute als PC, es ist ein offenes System. Außerdem konnten mit diesem Computer bereits Farben dargestellt und Töne wiedergegeben werden.

Commodore PET und Tandy TRS

Zur gleichen Zeit, 1977, wurden auch der Commodore PET 2001 und der Tandy TRS 80 Model 1, vorgestellt. Von den Leistungsdaten her waren diese Rechner dem Apple II ähnlich, hatten aber keine Steckplätze für Erweiterungskarten, keine Farbdarstellung und keine Tonausgabe. Der PET verfügte allerdings über den in der professionellen Messtechnik verbreiteten (parallelen) IEC-Bus, was zur Folge hatte, dass dieses Gerät in diversen Anwendungen in der Industriefertigung und Universitätsforschung Verbreitung fand.

IBM-PC (IBM 5150)

IBM-PC

Nach dem Verkaufserfolg des Apple II in den späten 1970er-Jahren begann auch IBM, der damalige Marktführer für Datenverarbeitungsanlagen, mit der Entwicklung eigener Personal Computer.

Am 12. August 1981 wurde der erste IBM-PC vorgestellt. Er verfügte über ein 8-Bit-ISA-Bussystem und konnte Töne produzieren. Um den Rechner von den billigeren Heimcomputern abgrenzen zu können, wurde der Begriff des „Personal-Computers“ von der Werbeabteilung von IBM für die Öffentlichkeit so aufbereitet, dass er bis in die heutige Zeit mit der Marke IBM in Verbindung gebracht wird.

IBM hatte seinen ersten IBM-PC mit dem Intel-8088-Prozessor ausgestattet. Auch die folgenden Modelle wurden mit Prozessoren der Firma Intel ausgerüstet. Der bereits ein Jahr vor dem 8088-Prozessor (4,77–9,5 MHz Takt; CPU-Bus 16 Bit; System-Bus 8 Bit) von Intel vorgestellte 8086-Prozessor (6–12 MHz Takt; CPU-Bus 16 Bit; System-Bus 16 Bit) sorgte dafür, dass sich für die Serie die Abkürzung „x86-Architektur“ etablierte. Der IBM-PC wurde von 1985 bis 1995 ausschließlich mit dem Betriebssystem von IBM, PC-DOS, vertrieben, das von Microsoft an IBM lizenziert worden war. Die 1981 begonnene Zusammenarbeit der Firmen endete 1985. Beide Unternehmen entwickelten danach ihre Betriebssysteme getrennt weiter. Das Betriebssystem MS-DOS von Microsoft befindet sich seitdem nur auf Computern, die in der Bauweise jenen von IBM entsprechen, den IBM-PC-kompatiblen Computern.

Heimcomputer und IBM-kompatible PCs

C64 mit „Personal Computer“-Beschriftung

Erweitert um einen TV-Ausgang und Tonausgabe, kamen ab den 1980er-Jahren weitere Geräte als sogenannte Heimcomputer auf den Markt. Die meistverkauften Modelle waren der Commodore C64 und die Geräte der Amiga-Reihe, wie auch verschiedene Ausführungen des Atari ST.

IBM-kompatibler i486-Desktop-PC (1996, Hauptplatine von 1994)

Der IBM-PC wurde ursprünglich zu recht hohen Preisen verkauft. Da IBM kein Monopol auf die verwendeten Komponenten hatte (mit Ausnahme des BIOS), konnte Compaq 1983 den ersten zum IBM-PC kompatiblen Computer auf den Markt bringen. Vor allem auch in Ostasien schufen Unternehmen eine Reihe von Nachbauten. Der sich so entwickelnde Markt führte durch den Konkurrenzkampf zu sinkenden Preisen und verstärkter Innovation.

Auch Apple-Computer wurden teils nachgebaut, aber das Unternehmen konnte sich, mit deutlich geschrumpftem Marktanteil, behaupten. Die Apple-II-Linie wurde Anfang der 1990er-Jahre eingestellt. Heute wird nur noch die Macintosh-Reihe hergestellt. Apple und Sun (Unix) sind die beiden einzigen Hersteller, die Hardware und Software (Betriebssystem und Anwenderprogramme) selbst entwickeln und auch zusammen vermarkten.

Die meisten anderen Hersteller, wie etwa Commodore und Schneider, verschwanden Anfang der 1990er-Jahre weitgehend vom Markt oder wandten sich wieder anderen Geschäftsfeldern zu (Atari). Die aktuelleren PC-Modelle von IBM, wie der PC 300GL, blieben weitgehend unbekannt und gingen auf dem Markt neben den Produkten anderer Hersteller unter. Ähnlich erging es dem Versuch von IBM, den Markt mit der Personal System/2-Reihe und dem Betriebssystem OS/2 zurückzuerobern.

Im Privatbereich wurden Heimcomputer und PC zunächst zum Experimentieren, Lernen und Spielen benutzt. Zunehmend wurden sie auch in Bereichen wie Textverarbeitung, Datenbanken und Tabellenkalkulation eingesetzt und fanden so Eingang in den betrieblichen Alltag.

Moderne Personal Computer

Moderner PC-Nachbau (Midi-Tower)

Moderner PC-Nachbau (Barebone)

Die Leistungsmerkmale von Personal Computern nehmen seit ihrer Entstehung stetig zu. Neben den Aufgaben der Textverarbeitung und Tabellenkalkulation wurde der Multimedia-Bereich zu einem der Hauptanwendungsgebiete. Zumeist kommen dabei IBM-kompatible Computer auf x86-Basis zum Einsatz. Von den anderen Computerarchitekturen für Einzelplatzrechner ist im Jahr 2006 lediglich jene von Apple noch in größerem Umfang auf dem Markt vertreten.

Heute werden neben dem Betriebssystem des Marktführers Windows von Microsoft noch andere Systeme auf den Klonen eingesetzt. Diese Betriebssysteme kommen meist aus dem Unix- bzw. Linux-Umfeld. Auch das Apple-Betriebssystem ist seit der Version Mac OS X im Kern eine Unix-Variante (siehe auch Liste der Betriebssysteme).

Verbreitung

Gemäß Eurostat verfügten 2006 in Dänemark 85 % der Haushalte über einen Personal Computer. Unter den EU-Mitgliedsländern folgten dahinter Schweden mit 82 % und die Niederlande mit 80 %. Deutschland lag mit 77 % an vierter Stelle, Österreich mit 67 % an achter Stelle und nahe dem EU-Durchschnitt von 62 % . In den USA ist in etwa 71 % aller Haushalte ein Computer vorhanden . Nach etwas älteren Zahlen (2005) war in der Schweiz in 77 % der Haushalte mindestens ein PC zu finden .

Deutlich geringer ist die Verbreitung von Personal Computern in Schwellen- und Entwicklungsländern, wo oft deutlich weniger als 10 % der Bevölkerung Zugang zu modernen Technologien und Kommunikationsmitteln haben (siehe dazu Digitale Kluft, 100-Dollar-Laptop).

51 Prozent der in der EU Beschäftigten sitzen mindestens einmal pro Woche am Computer. In Deutschland arbeiteten 2007 61 Prozent aller Arbeitnehmer am Computer. Der Durchschnittswert in den 27 EU-Mitgliedsstaaten lag 2007 bei 50 Prozent.

Ressourcenverbrauch

Einer Studie aus dem Jahr 2003 zufolge braucht man für die Herstellung eines Computers samt 17-Zoll-Röhrenmonitor 240 Liter fossile Brennstoffe. Geht man bei einem Gesamtgewicht des Systems – inklusive Röhrenmonitor – von rund 24 Kilogramm aus, ist das das Zehnfache seines Eigengewichts. Zusätzlich werden rund 22 kg Chemikalien und 1.500 kg Wasser benötigt – in der Summe also rund 1,9 Tonnen Rohstoffe.

Stromverbrauch

Ein einzelner PC in Desktop-Ausführung brauchte über lange Zeit weitgehend konstant um die 50 W an elektrischer Leistung. Dieser Wert hielt sich etwa bis zur Einführung des Intel-Pentium-III-Prozessors Ende der 1990er Jahre. In der Folgezeit stiegen diese Werte rapide auf weit über 100 W alleine für den Prozessor und teilweise über 200 W für den kompletten Rechner an. Eine Trendwende gab es 2004, als der Prozessorhersteller AMD für seinen AMD Athlon 64 erstmals bisher nur bei Notebooks eingesetzte Funktionen zur dynamischen Änderung des Prozessortaktes einsetzte. Durch diese heute in sämtlichen Prozessoren verfügbare Funktion ist der Stromverbrauch zumindest ohne eine dedizierte Grafikkarte und ohne aufwändige Berechnungen wieder auf die traditionellen 50 W gefallen; in einigen speziellen Konstruktionen gar darunter.

Deutliche Abweichungen hiervon ergeben sich jedoch zum einen, wenn der Prozessor tatsächlich ausgelastet wird, und noch wesentlich mehr bei der Verwendung einer dedizierten Grafikkarte, die – auch wenn nur ein normaler Desktop darzustellen ist – bereits zwischen 10 und 80 W benötigt; bei 3D-Berechnungen steigen diese Werte je nach Modell auf bis zu 300 W. Leistungsstarke PCs mit sehr schnellen Prozessoren und mehreren Grafikkarten können so unter Last theoretisch auf weit über 500 W kommen. Die Nennleistungen moderner PC-Netzteile weichen dabei immer mehr von dem tatsächlichen Verbrauch der Rechner ab, so dass um das zwei- bis dreifache überdimensionierte Netzteile den Stromverbrauch zusätzlich erhöhen.

Laptops und Notebooks, die mobil sein sollen und auf Akkubetrieb ausgelegt sind, versuchen, möglichst sparsam mit der elektrischen Energie umzugehen, um möglichst lange Akkulaufzeiten zu erreichen, hier werden je nach Geschwindigkeitsanforderung und Auslastung zwischen ca. 10 W und (z. B. für mobile 3D-Grafik) deutlich über 60 W erreicht. Die Werte sind über die Zeit weitgehend konstant; Verbesserungen bei der Akkutechnik werden hauptsächlich in eine Verkleinerung der Gehäuse und nur zu kleinen Teilen in eine Verlängerung der Laufzeit gesteckt. Auch Industrie-PCs verwenden oft Laptop-Technik, dies jedoch weniger aufgrund des Stromverbrauchs, als um auf bewegliche Teile in Gestalt von Lüftern verzichten zu können und so ihre mechanische Robustheit zu erhöhen.

Die noch kleineren UMPCs oder Netbooks verbrauchen noch weniger Strom, weit unter 10 W, wobei hier erhebliche Zugeständnisse bei Funktionsumfang und Rechenleistung gemacht werden müssen.

Stromsparen in der Praxis

Um gegenwärtig (Stand 2009) seinen PC möglichst sparsam betreiben zu können, empfiehlt sich die Beachtung gewisser Normen der Industrie.

Für Netzteile ist dies die 80-PLUS-Zertifizierung in Bronze, Silber oder Gold, nach der ENERGY-STAR-Richtlinie der US-Umweltbehörde EPA. Einige Mainboards bieten zudem für die PC-Komponenten mit dem höchsten Stromverbrauch eine Energieverwaltung und eine Kontrolle der Lüftersteuerung an. Hier besitzt der Hersteller ASUS mit dem EPU-6-Energiemanagement (das allerdings auch nur z.B. Asus-Grafikkarten unterstützt) eine gewisse Marktführerschaft.

Entsorgung

Personal Computer sind Elektronikkomponenten. Sie werden in Deutschland nach der Elektronikschrottverordnung von den Herstellern über Erfassungsstrukturen zurückgenommen. Besitzer sind verpflichtet, die Geräte getrennt vom Restmüll den Erfassungsstellen zuzuführen. Die Rücknahme ist in Deutschland kostenfrei. Veraltete, noch funktionsfähige PC können auch an Bastler oder Bedürftige weitergegeben werden – z. B. im Rahmen des Projektes linux4afrika. Oft werden alte Geräte auch illegal mit Schiffscontainern in Drittweltländer gebracht, wo sie von Frauen und Kindern „recycelt“ werden. So werden dort mit hoch giftigen und krebserregenden Chemikalien die wertvollen Metalle extrahiert, der Rest landet auf Deponien. Sicherheitsmaßnamen wie Atemschutz und andere Schutzkleidung sowie Umweltschutz allgemein sind dort nicht bekannt, bzw. werden aufgrund des sowieso schon geringen Gewinns sehr stark vernachlässigt.

Literatur

• John Markoff: What the dormouse said. How the 60s Counterculture Shaped the Personal Computer Industry, New York, Viking 2005 ISBN 0-670-03382-0
• Scott Mueller: PC-Hardware Superbibel, mit DVD-ROM. Markt und Technik, April 2005, ISBN 3-8272-6794-3
• Hans Messmer, Klaus Dembowski: PC Hardwarebuch. Aufbau, Funktionsweise, Programmierung. Addison-Wesley, 15. Juni 2003, ISBN 3-8273-2014-3
• Andreas Stiller: Fröhliche Oldies. Der PC feiert seinen 20sten Geburtstag. In: c't. 18. Juni 2001. Heise Zeitschriften Verlag, S. 172 – 177, ISSN 0724-8679
• Roy A. Allan: A Bibliography of the Personal Computer, 2005, Im Internet veröffentlicht 2007 (engl.)

Weblinks

• Frank Patalong (spiegel.de): 25 Jahre IBM-PC – Als die Dose unser Leben veränderte, 9. August 2006