Microsoft Windows CE

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Windows CE
Logo: das neue stilisierte Windows-„Fenster“, bestehend aus einem mit Abstandslinien geviertelten Quadrat, die vier Flächen in den Farben Rot, Grün, Blau und Gelb gehalten, vertikale Linien gerade nach rechts geneigt, Horizontallinien als „wehende“ Wellenlinie mit unterstützender 3D-Oberflächenstruktur; rechts daneben im Design ähnlich wie Windows NT 4.0 gehalten der Schriftzug „Windows(R) CE“ (im Fettdruck, serifenlos), über den ersten drei Buchstaben der kleinere Schriftzug „Microsoft (R)“
Basisdaten
Entwickler Microsoft
Aktuelle Version 2013
(Juni 2013)
Abstammung Windows CE
Architekturen ARM, MIPS, x86
Lizenz Microsoft EULA (Closed Source, teilweise Shared Source)
Website Windows Embedded Compact & CE

Windows CE ist eine Betriebssystemlinie von Microsoft und für eingebettete Systeme, Thin Clients und Handhelds vorgesehen.

Die grafische Benutzeroberfläche kann einer von Windows NT gleichen oder an kleine Bildschirme sowie den Einsatzzweck angepasst sein. Eine Win32-API ist auf beiden Plattformen vorhanden, so dass es möglich wäre, Quelltext für beide zugleich zu verfassen.[1] Obwohl Windows CE eine Win32-basierte API enthält, gibt es tiefgreifende Unterschiede[2], die die Portierungen von NT-Software in der Realität meist aufwändig gestalten. Nk.exe ist der Kernel von Windows CE, welcher von Grund auf neu entwickelt wurde und völlig eigenständig ist.[3] Zwischenzeitlich unterstützte das Betriebssystem rund ein Dutzend Prozessorarchitekturen.

Im Unterschied zu Windows NT wurde Windows CE in Hinblick auf Echtzeitfähigkeit entwickelt. Die Echtzeiteigenschaften hängen jedoch von einer Vielzahl von Faktoren ab, die dazu führen, dass die Echtzeitfähigkeit in der Praxis nicht zweifelsfrei vorhanden ist. Zu diesen Faktoren gehören die Eigenschaften der Zielarchitektur, Unterstützung durch Hardware und Treiber sowie vor allem die Schwierigkeit der Verifizierbarkeit von Echtzeitfähigkeit. Echtzeitfähigkeit ist nur für eine sehr stark begrenzte Zahl von Plattformen unter bestimmten Voraussetzungen teilweise anhand heuristischer Methoden überprüft worden, so dass es nicht möglich ist, von allgemeiner Echtzeitfähigkeit im Zusammenhang mit Windows CE zu sprechen.

Die Buchstaben „CE“ sind keine Abkürzung, sondern Andeutung einer Vielzahl von Konstruktionsgrundsätzen wie Kompaktheit, Kompatibilität und Effizienz.[4] Mit Version 6.0 erweiterte Microsoft den Namen zu Windows Embedded CE und mit der Version 7 wurde das System zu Windows Embedded Compact umbenannt, damit es sich einheitlich in die Produktlinie Windows Embedded der Betriebssysteme von Microsoft für eingebettete Systeme einfügt.[5]

Märkte[Bearbeiten]

Obwohl die Ausrichtung von Windows CE auf industrielle Anwendungen wegen seiner Auslegung als Echtzeitbetriebssystem offensichtlich ist, wird es von der Öffentlichkeit eher als Betriebssystem für Mobilgeräte wahrgenommen. In diesem Massengeschäft war die Werbung von Microsoft zur Markteinführung auch am intensivsten.

Speicherprogrammierbare Steuerungen auf der Basis von Windows CE gibt es beispielsweise von Beckhoff und Siemens.[6][7][8]

Thin Clients mit Windows CE gibt es seit 1998.[9]

Betriebssystem[Bearbeiten]

Windows CE wurde speziell für die Verwendung in Klein- und Kleinstcomputern, insbesondere für Industrie-, Automotive- und mobile Geräte, entwickelt. Es stellt die Basis für weitere Betriebssysteme für eingebettete Systeme dar, zum Beispiel Pocket PC oder Windows Mobile. Diese Systeme sind Spezialisierungen und Erweiterungen von Windows CE und sind deshalb mit diesem nicht gleichzusetzen.

Windows CE kann auf unterschiedlichen Plattformen mit verschiedenen Eigenschaften laufen. Ein Entwickler nimmt hierzu den Microsoft Plattform-Builder und stellt sein individuelles Betriebssystem zusammen: mit oder ohne grafischer Oberfläche, Kommandozeile, mit Bluetooth-Unterstützung usw. Die Lizenzkosten pro ausgeliefertem Gerät mit Windows CE schwanken entsprechend zwischen 3 und 16 Dollar. Die für die Entwicklung von Anwendungen für die verschiedenen Windows CE bzw. Windows Mobile Plattformen benötigten Werkzeuge („eMbedded Visual Tools“) und SDKs stellt Microsoft kostenlos zur Verfügung (gilt nur bis CE Version von 2002). Eine wesentlich umfassendere, kostenpflichtige Entwicklungsumgebung ist Microsoft Visual Studio.

Varianten[Bearbeiten]

Windows Mobile for PocketPC, ehemals „Microsoft Pocket PC“, erweitert die Funktionalität von CE um typische Anwendungen für Taschencomputer wie Terminkalender oder Adressverwaltung. Die Benutzeroberfläche orientiert sich dabei an derjenigen von Microsoft Windows, wurde allerdings speziell für die Verwendung auf Taschencomputern angepasst.

Windows Mobile for PocketPC Phone Edition ist eine Variante, die ein im PDA integriertes Telefonie-Modul (wie GSM oder UMTS) unterstützt. Es gibt also zusätzlich eine Empfangsanzeige, die Telefon-Anwendung, eine SMS-/MMS-Erweiterung für die E-Mail-Applikation (die bei normalen PocketPCs via Bluetooth oder IrDA kommuniziert) und diverse zusätzliche Schnittstellen.

Windows Mobile for Smartphones, ehemals „Windows Smartphone“, ist die CE-Variante für Mobiltelefone. Im Gegensatz zu Windows Mobile for PocketPC Phone Edition haben die mit diesem System ausgestatteten Geräte keinen Touchscreen, meist ein kleineres Display und eine Ziffern-Tastatur. Sie ähneln also mehr einem üblichen Mobiltelefon als einem PDA.

Obwohl der Name des Betriebssystems mittlerweile (fast) gleich ist, gibt es erhebliche Unterschiede zwischen Windows Mobile for PocketPC (Phone Edition) und Windows Mobile for Smartphones. Dadurch laufen die meisten Programme, die für die Betriebssystemvariante für Pocket PCs geschrieben wurden, nicht auf Smartphones und umgekehrt. Microsoft ist aber bestrebt, die Systeme wieder langsam zusammenwachsen zu lassen.[10] So gibt es in Windows Mobile 5 beispielsweise die von den Smartphones bekannten Softkeys (zwei Tasten mit im Display angezeigter Funktion) und die Möglichkeit, nur signierte Programme ausführen zu lassen oder vor der Ausführung von unsignierten Anwendungen zu warnen.

Lizenz-, Vertriebs- und Entwicklungsmodell[Bearbeiten]

Windows Embedded CE unterscheidet hinsichtlich seiner Verwendung deutlich von den klassischen Windows-Betriebssystemen. Ein Windows-CE-System lässt sich aus Sicht des Benutzers nicht als Allzwecksystem betrachten, auf dem beliebige Anwendungssoftware installiert werden kann. Es stellt vielmehr eine Komponente eines fertigen Produkts dar. Mit dieser Komponente hat der Anwender im Einzelnen nichts mehr zu tun. Aus diesem Grund bestehen keinerlei Verpflichtungen seitens Microsoft, Erweiterungen und Aktualisierung für Endkunden anzubieten. Allein der Integrator des Betriebssystems ist für die Pflege des Produkts verantwortlich.

Das Vertriebsmodell, das Microsoft bevorzugt, besteht aus einer flachen Hierarchie von Unternehmen. Es gibt zunächst nur eine kleine Zahl von Distributoren, die Entwicklungswerkzeuge bereitstellen und die Lizenzen an Unternehmen verkaufen dürfen. Diese Unternehmen erstellen ein Image für die Hardware, auf der das System laufen soll. Alternativ können sie ein Drittunternehmen beauftragen, das eine vom Unternehmen geschriebene Anwendung für den besonderen Zweck des Produkts integriert. Das Image und die Hardware bilden ein einheitliches System, das als fertiges, in seiner wesentlichen Funktion unveränderliches Produkt an den Kunden ausgeliefert wird.

Windows CE ist aus lizenzrechtlicher Sicht ein Baukasten für ein Betriebssystem. Es gibt keine generische Variante von Windows CE. Jedes produktiv eingesetzte Windows CE ist eine speziell für den jeweiligen Zweck zusammengestellte Version des Systems.

Besondere Verwendung[Bearbeiten]

Für Sega Dreamcast gibt es eine besondere Version von CE, welche das Portieren von Spielen auf die Konsole von einem PC oder einen Laptop vereinfachen soll. Das Betriebssystem wird dabei jeweils von der Spiele-GD geladen, weshalb es mehrere Versionen für die Dreamcast gibt.

Geschichte[Bearbeiten]

Windows CE unterschied noch deutlich zwischen Handheld-PC und einem normalen PDA (zeitweise von Microsoft auch als „Palm PC“ und Palm-Size PC, später Pocket PC bezeichnet).

Handheld-PCs wie einige Modelle aus der Jornada-Reihe von HP waren ein ganzes Stück größer und verfügten über ein deutlich größeres Display, als die nur handflächengroßen PDAs. Hauptunterschied war jedoch eine physisch vorhandene Tastatur, bei PDAs wird diese auf dem Bildschirm eingeblendet (nur wenige Pocket-PC-Modelle verfügen zusätzlich über eine integrierte Tastatur).

Bereits in Windows CE Version 1.0 (1996) war es möglich, rudimentäre Multimedia-Funktionen zu nutzen. Mit Version 2.0 (1998) war es dann möglich, Farbdisplays mit bis zu 65.536 Farben anzusteuern. Von Beginn an setzte Microsoft darauf, diese Geräte auch in Netzwerke einzubinden und viele Erweiterungen zu ermöglichen.

Traditionellerweise teilt sich der Speicher der Geräte in Datenspeicher und Speicher zum Ausführen von Programmen auf. Waren in der ersten Generation noch 8 MiB Gesamt-Speicher üblich, wuchs dieser bereits in der zweiten Generation auf bis zu 128 MiB, der sich im laufenden Betrieb aufteilen ließ.

Mit der Einführung der Version 2002 kamen auch erste Geräte auf den Markt, die reale Auflösungen von 640×480 Pixeln (VGA) auf einem 3,5-Zoll-Display darstellen konnten.

Die Pocket-PC-Plattform wird seit der Version 2002 massiv für den Massenmarkt optimiert. Dazu gehört es auch, viele für den Fachmann sinnvolle Funktionen, wie das Beenden von Anwendungen, Kontrolle über Netzwerk usw. entweder zu unterbinden, verbieten oder hinter „benutzerfreundlichen“ Schichten zu verstecken.

Ebenfalls mit der Version 2002 wurde der „Connection Manager“ eingeführt, der die vollständige Kontrolle über jede Netzwerkverbindung (LAN, DFÜ usw.) übernimmt und vieles automatisieren soll.

Einige der neuen Automatismen arbeiten jedoch nicht im Sinne besonders professioneller Benutzer, können aber trotzdem nicht immer umgangen werden.

Ein Problem der gesamten Pocket PC- und Windows-CE-Familie ist prinzipbedingt, dass sich die Prozessoren der einzelnen Geräte deutlich voneinander unterscheiden, so dass es nicht möglich ist, ein Programm, das für einen CPU-Typ geschrieben wurde, auf einem anderen ausführen zu können. Zwar ist seit der Version 2002 die Pocket-PC-Plattform nur noch als ARM-Variante verfügbar, aber viele alte Programme werden nicht mehr aktualisiert und stehen deshalb teilweise trotzdem nur für MIPS od. Ä. zur Verfügung. Die Ausführung von Anwendungen anderer Windows-CE-Plattformen, wie Handheld-PC auf Pocket PCs, ist ebenfalls – meist aufgrund spezifischer Erweiterungen der jeweiligen Plattform – nicht möglich. Seit Windows CE .NET ist auch die Ausführung von verwalteten Programmen (.NET-Plattform, weitestgehend systemunabhängig) möglich. Dies wird durch das .NET Compact Framework – einer abgespeckten Variante des .NET Frameworks – ermöglicht.

Nachdem Microsoft durch unterschiedliche Namen für ähnliche Windows-CE-Systeme für Verwirrung gesorgt hatte, hat die Firma heute erkannt, dass eine Rückbesinnung auf das alte Namenssystem sinnvoll ist. Windows CE 5.0 hat, neben neuen Schnittstellen und integrierten WLAN-Funktionen, auch erstmals eine Unterstützung von 3D-Grafikchips bekommen.

Eine der wichtigsten Änderungen, die Windows CE 5.0 mitbringt, betrifft den Speicher: Der interne Datenspeicher befindet sich nicht mehr im flüchtigen RAM, sondern als sogenannter Persistent Storage im Flash-ROM, was nun vor Datenverlust schützt, wenn die Akku-Energie aufgebraucht ist. Außerdem lässt das nunmehr modular aufgebaute Betriebssystem im ROM erstmals ein selektives Update zu und muss nicht mehr komplett geflasht (überschrieben) werden, wenn der Hersteller bzw. OEM Bugfixes, Verbesserungen oder Ergänzungen anbieten will.

Versionsübersicht[Bearbeiten]

Version Freigabe[11][12] Änderungen
Windows CE 1.0 November 1996
Windows CE 1.01 Juni 1997
Windows CE 2.0 September 1997 Gliederung in Module, aus denen der Gerätehersteller wählen kann[3]
Windows CE 2.10 März 1998
Windows CE 2.11 Juli 1998
Windows CE 3.0 Februar 2000 Echtzeit mit 256 statt 8 Prioritätsstufen und einstellbarem Quantum[3]
Windows CE .NET 4.0 Oktober 2001
Windows CE .NET 4.1 Juni 2002
Windows CE .NET 4.2 Februar 2003
Windows CE 5.0 Juli 2004
Windows Embedded CE 6.0 September 2006 Neuer Systemkern, bis zu 32.000 Prozesse mit einem Adressraum von jeweils 2 Gigabyte[11]
Windows Embedded CE 6.0 R2 September 2007
Windows Embedded CE 6.0 R3 September 2009
Windows Embedded Compact 7 März 2011
Windows Embedded Compact 2013 Juni 2013

Weblinks[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Ten Tips for Programming for Microsoft Windows CE. Microsoft. Abgerufen am 17. April 2011.
  2. API Considerations. Microsoft. Abgerufen am 2. September 2013.
  3. a b c J. Richling: Betriebssysteme: Windows CE (PDF; 452 kB) Humboldt-Universität zu Berlin. Abgerufen am 17. April 2011.
  4. The Meaning of "CE" in Windows CE. Microsoft. 3. September 2002. Abgerufen am 16. April 2011.
  5. Windows Embedded Compact 7 (Formerly CE). Microsoft. Abgerufen am 17. April 2011.
  6. Beckhoff setzt auf neues Embedded-Betriebssystem von Microsoft – Pressemeldung bei Beckhoff, vom 13. Februar 2007 (Abgerufen am: 6. Juli 2012)
  7. Windows Embedded CE 6.0: Im Praxistest bei Beckhoff Automation – Artikel bei Elektronikpraxis, vom 21. Mai 2007 (Abgerufen am: 6. Juli 2012)
  8. Hans Berger: Automatisieren mit SIMATIC. S. 42. Abgerufen am 17. April 2011.
  9. First CE-based "thin client" ships. CNET. 3. September 1998. Abgerufen am 17. April 2011.
  10. Windows Phone 7: Abkehr vom Windows-CE-Kernel stand von Anfang an fest – Artikel bei Golem.de, vom 4. Juli 2012 (Abgerufen am: 6. Juli 2012)
  11. a b History of Windows Embedded Compact 7 (englisch) – Geschichtsseite bei Microsoft; Stand: 17. April 2011 (Abgerufen am: 6. Juli 2012)
  12. Windows Embedded Compact 7 ab sofort verfügbar – Artikel bei Tom's Hardware, vom 4. März 2011 (Abgerufen am: 6. Juli 2012)