Hardware

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Der Titel dieses Artikels ist mehrdeutig. Weitere Bedeutungen sind unter Hardware (Begriffsklärung) aufgeführt.

Hardware [ˈhɑːdwɛː] ist der Oberbegriff für die maschinentechnische Ausrüstung eines Systems z. B. eines Computersystems.
Es muss sich aber nicht ausschließlich auf Systeme mit einem Prozessor beziehen. Es können auch elektromechanische Geräte wie beispielsweise ein Treppenhauslichtautomat sein.

Vor allem einfachere Systeme können direkt in Hardware implementiert werden. Die Funktion dieser Systeme ist also fix durch die Hardware vorgegeben. Vor allem komplexere Hardwaresysteme enthalten aber meist auch programmierbare Elemente, vor allem Prozessoren. Diese führen einen Strom von Instruktionen aus, der geändert werden kann. Somit kann auch die Funktion des Hardwaresystemes angepasst werden. Der Instruktionsstrom und damit verbundene Daten werden als Software bezeichnet. Vor allem bei weniger komplexen Geräten wird sie auch Firmware genannt, wobei Firmware meist auch Initialisierungsdaten für andere Hardwarekomponenten enthält.

[Bearbeiten] Computer-Hardware

Zur Computer-Hardware gehören die Datenverarbeitungsgeräte als ganzes, und alle ihre Baugruppen (Komponenten: Prozessor, Arbeitsspeicher usw.) und Peripheriegeräte. Vereinfacht gesagt gehört alles, was angefasst werden kann, zur Hardware. Computer-Hardware ist ausschließlich mit entsprechender Software benutzbar.

Software bezeichnet im Gegensatz dazu Programme und Daten, die man nicht anfassen kann.
Die Datenträger, auf denen sich die Software befindet, z. B. Diskette, CD/DVD/BR-D/HD-DVD, RAM, Flash-Speicher, Festplatte usw., sind dagegen Hardware.

Mainboard

Eine mögliche Realisierung bzw. Aufteilung der Hardware ist die 1945 vorgestellte Von-Neumann-Architektur. Sie unterscheidet abstrakt zwischen Steuerwerk, Rechenwerk ALU, Speicherwerk und Eingabe-/Ausgabewerk (Peripheriegerät). Heutzutage ist eine solche Aufteilung zum Verständnis der Struktur eines Rechners immer noch sinnvoll und notwendig, obwohl mittlerweile bei modernen Prozessoren viele Funktionen in einem Hardwarechip integriert sind, etwa:

Steuerwerk zur ALU und zur Befehlskodierung gleich mehrere Male zur Parallelverarbeitung;
Steuerwerk MMU zur Speicherverwaltung;
der Cache als Teil des Speicherwerks,
die Steuerung für ein Bus-System, das interne und externe Komponenten miteinander verbindet.

Bei sogenannten embedded Prozessoren für z. B. PDA findet man im gleichen Gehäuse noch ein Ein-/Ausgabewerk in Form serieller Schnittstellen (z. B. USB), digitalem I/O (Input/Ouput) z. B. für Lämpchen und analogem I/O für z. B. einen Touch-Screen.

Zur Computer-Hardware gehören:

PC-Komponenten:
Netzteil, Gehäuse, Lüfter
- Die Grundbestandteile der Rechnerarchitektur wie Platine, welche im allgemeinen Sprachgebrauch Motherboard oder Mainboard genannt wird. Dort befindet sich ein Chipsatz für IO; ein Prozessor und Speicherbausteine.
Speicherwerke:
- Arbeitsspeicher (RAM)
- Speichermedien / Laufwerke (Festplatte, Flashspeicher, CD-ROM-Laufwerk, DVD-Laufwerk, Zip-Laufwerk, Jaz-Laufwerk, …)
Peripheriegeräte:
- Erweiterungskarten (Grafikkarte, Soundkarte, PhysX-Karte, Netzwerkkarte, TV-Karte, ISDN-Karte, USB-Karte, …)
- Ausgabegeräte (Drucker, Bildschirm, Beamer, Lautsprecher, …)
- Eingabegeräte (Tastatur, Maus, Joystick, …)
- Einlesegeräte (verschiedene Arten von Scannern, Mikrofone, Kartenlesegeräte, …)

Alle diese Peripheriegeräte und Baugruppen eines Computers sind großteils mit logischen Schaltungen aufgebaut.

Die Hardware eines Computers wird von der Firmware (z.B. BIOS oder EFI) und der Software (u.A. Betriebssystem und den dazugehörigen Treibern) gesteuert und verwaltet.

Häufig ist Hardware mit einer FCC-Nummer versehen, die eine eindeutige Identifizierung des Herstellers erlaubt.

Ursprünglich kommt der Begriff Firmware aus dem Bereich programmierbarer Logik. In den 1980er Jahren wurden logische Funktionen wie z. B. Adressdekodierung mit einzeln erhältlichen Bausteinen festverdrahtet realisiert. (UND-Gatter, Oder-Gatter, Inverter, Flip-Flops, usw.) Mit zunehmender Komplexität wurden programmierbare Bausteine wie z. B. PLDs eingesetzt. Dieses hat den Vorteil, flexibel auf neu gefundene Fehler durch Neuprogrammierung reagieren zu können, anstatt Teile auslöten zu müssen. Trotz der Programmierung der Hardware mit softwareähnlichen Hochsprachen (z. B. Abel, VHDL, usw.) spricht man von Firmware, die man meistens der Hardware oder der Mikroelektronik zuordnet.