Hardware

Unter Hardware versteht man alle physikalischen (mechanische und elektronische Bauteile) Bestandteile eines Computers oder eines am Computer betriebenen Gerätes.                                                         
Siehe auch:    Software   Festplatte   Computer   Grafikkarte   Drucker   Peripherie   Mainboard   Platinen   Maus   Riser-Karte

  HAL

Hardware Abstraction Layer. Exkurs: HAL 9000 war auch der Computer der Jupiter-Mission in dem Film von Stanley Kubrick "2001: Odyssee im Weltraum". Und zwar resultierte HAL als Abkürzung für Heuristics and Algorithms.  Einer Legende nach handelt es sich bei HAL um einen Buchstabenshift, jeweils eins im Alphabet nach vorne aus IBM. Dies ist jedoch reiner Zufall! Die Romanvorlage von 2001 - A Space Odyssey stammt von Arthur C. Clarke (1917 - 2008).   

HAL (Hardware Abstraktions Schicht/Hardware Abstraction Layer)  ist eine Schnittstelle, welche es ermöglicht, dass Software-Komponenten nicht auf die Spezifikationen der Hardware Rücksicht nehmen müssen.  Eine Hardware-abstrahierende Schicht wird von den Virtualisierungstechnologien  verwendet, um Betriebssysteme vom direkten Hardwarezugriff zu trennen. Damit kann man Gastsystemen eine komplette Hardware vorgaukeln.                                             
Siehe auch:    Virtualisierung   Schnittstelle   Java   Vanderpool   Xen   IBM   

  Virtualisierung

Virtualisierung ist eine Technologie zur Aufteilung von Hardware- und Softwareressourcen eines Rechners. Es wird eine abstrahierende, logische Schicht zwischen Hardware und Anwendung eingeführt. Dabei wird der Anwendung vorgegaukelt, dass sie einen  kompletten Rechner bzw. ein komplettes System für sich allein zur Verfügung hat. Die Aufteilung der Ressourcen übernimmt das Wirtsystem, welches mehrere Gastsysteme beherbergen kann. 

I. Softwarevirtualisierung
Die Softwarevirtualisierung kann mit verschiedenen Methoden arbeiten:

1. Betriebssystemvirtualisierung mittels OS-Container:
Anwendungen werden Betriebssystemcontainer zur  Verfügung gestellt, die Teilmengen des Wirtsystems sind. Die Gastanwendungen arbeiten also innerhalb der geschlossenen Container, ohne dass ein neues Betriebssystem gestartet werden oder ein weiterer Kernel geladen werden muss.  Problematisch ist jedoch, dass aus den Containern keine ggf. benötigte weitere Treiber oder andere Kernel geladen werden können.

2. Virtualisierung durch Virtual Machine Monitor (VMM):
Der Virtual Machine Monitor (VMM)  gaukelt dem jeweiligen Gastsystem einen kompletten eigenen Rechner vor und verteilt die Hardwareressourcen intelligent durch Hardware Emulation, Hardware Virtualisierung oder durch Virtualisierung mittels eines Hypervisors.  Dadurch können die Gastsysteme ihren eigenen Kernel laufen lassen und es sind keine grossen Änderungen an den Betriebssystemen notwendig. Der Hypervisor "überwacht" die Virtualisierung und ist oft ein Synonym für den Virtual Machine Monitor.  Beispiele sind VMware Workstation und Microsoft Virtual PC.

3. Paravirtualisierung:
Es wird ein Wirtsystem virtuell neu gestartet (z. B. ein Xen-Kernel),  welches die Gastsysteme beherbergt und mittels Hypervisor die Ressourcen der Hardware kontrolliert.

4. Bei der Hardware Emulation wird einem Betriebssystem, welches auf einen anderen Prozessor ausgelegt ist,  die komplette Hardware simuliert. Beispiel ist Bochs.

II. Hardware Virtualisierung
Bei der Hardware Virtualisierung wird einem Gastbetriebssystem ein Teil der Hardware als  virtuelle Hardware geliehen, so dass es in isolierter Umgebung laufen kann. Dabei muss es aber auf denselben Prozessortyp ausgelegt sein. Beispiele sind VMware, Intel Virtualization Technology (Vanderpool) oder AMD Pacifica. Die Hardware Virtualisierung  wird auch als Native Virtualization oder Full Virtualization bezeichnet. Ausserdem kann man noch eine Virtualisierung auf der physischen Hardware-Ebene betreiben: z. B. Partitioning (Splitten von Hardware-Ressourcen wie z. B. HDD-Speicher).                                   
Siehe auch:    Vanderpool   Xen   Kernel   Betriebssysteme   Linux   Emulator   WINE   HAL   Hypervisor   Fedora-Core

  X-Org-Server

Der X.Org-Server liefert die Grundlage für die Benutzeroberfläche von Unix/BSD/Linux Systemen. Als Vorlage diente das Pre-Release von XFree86, der freien Open-Source-Implementation des X-Window-Systems. Der X.Org Server dient zum Ansteuern der  Hardware sowie als Basis für das X-Window System. Der X.Org-Server kommuniziert direkt mit dem Kernel des Betriebssystems und steuert Eingabegeräte wie Maus und Tastatur sowie Ausgabegeräte. Er kann den Kernel aber auch umgehen, beispielsweise um die  Grafikkarte anzusteuern. Mit Hilfe von GLX (OpenGL Extension to the X Window System) wird eine Verbindung zwischen OpenGL und dem X-Window System unterstützt. Die Direct Rendering Infrastructure (DRI) ermöglicht dann den Zugriff eines Clients  auf die Grafikhardware eines Servers, der auf demselben Rechner läuft unter Umgehung der Treiber und 3D-Beschleunigung; der Client hat direkten Zugriff auf die OpenGL Grafik.  Die X.Org-Konfigurationsdateien sind meistens im Verzeichnis /etc/X11 zu finden. Der X-Org Server wird in der Datei xorg.conf konfiguriert. Man kann dort Grafikkarte, Monitor, Tastatur, Maus und mehr konfigurieren. Für Newbies gibt es ein Front-End,  um die Einstellungen vorzunehmen, manche Distributionen verfügen auch über eine eigenständige Geräteerkennung. Der X-Org Server wird mit vielen Treibern ausgeliefert.                                               
Siehe auch:    X-Window-System   Unix   Linux   Server   Fedora-Core   Treiber   Grafikkarte   Front-End   Kernel   BSD

  Treiber

Treiber werden für alle an der EDV-Anlage angeschlossenen Hardware benötigt. Von den Herstellern der Hardware werden Computerdateien erzeugt, die die Kommunikation zwischen der Hardware und dem Betriebssystem des Computers ermöglichen.  Die Treiber werden meist mit dem Gerät ausgeliefert. Es gibt z. B. Treiber für Drucker oder Treiber für CD-Laufwerke.  Zu vielen Hardware-Modellen gehören verschiedene Treiberversionen, die jeweils mit unterschiedlichen Betriebssystemen kompatibel sind. Auf den Websites vieler Hardwarehersteller stehen Treiber zum Herunterladen zur Verfügung.                                                     
Siehe auch:    Betriebssysteme   Ini-Datei   Drucker   Win-ini-und-System-ini-Datei   

  Konfiguration

Die Zusammenschaltung der Hardware in Verbindung mit der Systemsoftware bezeichnet man als Konfiguration.                                                         
Siehe auch:    Hardware   Software   Systemsoftware   

  S-ATA

S-ATA (Serial Advanced Technology Attachment) ist eine schnelle serielle Datenverbindung, für beispielsweise Massenspeicher. Bei S-ATA handelt es sich um eine Weiterentwicklung der ATA-Spezifikation.  Um die Übertragungsleistung zu verbessern, ging man von einem parallelen Busdesign (ATA) zu einem  Bit-seriellen Busdesign (S-ATA) über. Daten werden seriell übertragen, also Bit für Bit. Bei den alten ATA-Standards wurden sie in 16-Bit-Worten übertragen. Die Vorteile von S-ATA gegenüber ATA sind neben der Performance-Steigerung eine vereinfachte  Kabelführung (dünnes Kabel, kleine Stecker, Kabellänge: bis 1 m statt 40 cm bei ATA) sowie eine höhere Datentransferrate von 150 MB/s.                                                   
Siehe auch:    ATA   ATAPI   S-ATA-II   NCQ   SCSI   Fibre-Channel   Festplatte   NAS   NDAS   

  PCMCIA

Personal Computer Memory Card International Association (Internationale Vereinigung für Computer-Speicherkarten). Auch PCMCIA-Karten oder PC-Cards. PCMCIA ist eine 1989 gegründete Organisation von über 400 Firmen  (Microsoft, Nicon, Intel, 3Com, Sony, AMD, Compaq, Toshiba etc.) aus der Soft- und Hardwarebranche mit dem Ziel, für Zusatzkarten in mobilen Rechnern, wie z. B. in Notebooks einen allgemein akzeptierten Schnittstellenstandard zu schaffen.  PCMCIA-Karten haben 68 Buchsenkontakte, sehr kleine Abmessungen von Länge X Breite X Höhe: 85,6 X 54 X (3,3 bis 10,5 mm). Es gibt derzeit Miniaturfestplatten, Netzwerkkarten, Fax/Modem, diverse Speicherkarten etc., - alles in Scheckkartengrösse.  Als Nachfolger der PCMCIA Karte gilt die EXPRESSCARD. Sie ist kleiner und hat sowohl eine USB 2.0 als auch eine PCI-Express Schnittstelle. Der Stromverbrauch ist geringer.                                                   
Siehe auch:    PCI   PCI-Express   USB   Festplatte   Netzwerkkarte   Bus   


  Es wurden weitere Begriffe gefunden:


  Force-Feedback-Joystick

Der normale Joystick ist ein Eingabegerät zur Steuerung von Spielen. Die Bewegungen des Steuerknüppels werden dabei entweder über Mikroschalter (digitaler Joystick)  oder über Potentiometer (Drehwiderstände beim analogen Joystick) in entsprechende Bewegungsbefehle umgesetzt. Beim Rüttel- oder Kraft-Rückkopplungs-Joystick werden abhängig vom Spielgeschehen am Bildschirm Effekte an den Spieler zurückgegeben.  Fahren Sie z. B. bei einer Autorennen-Simulation über eine holprige Straße würde dieser Joystick anhaltend rütteln, um die Spielesituation so realistisch wie möglich zu machen.  Der Force Feedback Joystick ist daher ein Eingabe- und Ausgabegerät. Joysticks werden am Gameport oder an der USB-Schnittstelle angeschlossen.                                                   
Siehe auch:    Egoshooter   

  Adressbus

Ein Adressbus regelt den Adressenverkehr zwischen unterschiedlichen Elementen eines Computers, beispielsweise zwischen dem Prozessor und dem RAM. Der adressierbare Speicher hängt von der "Breite" des Busses (Anzahl der Verbindungsleitungen) ab:  Bei X Adressleitungen kann der Adressbus 2 hoch X Speicherstellen adressieren. Der Adressbus ist unidirektional; er funktioniert nur in einer Richtung. Die Ansteuerung übernimmt der Busmaster (oft die CPU oder DMA-fähige Einheiten).                                                       
Siehe auch:    Bus   Steuerbus   Datenbus   Bus-Mastering   DMA   Adressierung   

  Alt-Gr-Taste

Alt-Gr-Taste: engl.: Alternate Group (oder Alternate German/Alternativ German). Alt-Gr erschliesst die dritte Tastaturbelegung auf der Computertastatur. Dazu gehören deutsche Sonderzeichen wie beispielsweise geschweifte und eckige Klammer,  das Slash-Zeichen und der Klammeraffe '@', auch AT-Zeichen genannt.                                                       
Siehe auch:    Alt-Taste   Hotkey   Umschalt-Taste   Enter-Taste   Entfernen-Taste   Tabulator-Taste   ESC-Taste   Leertaste   AT-Zeichen   Windows-Taste

  Alt-Taste

Alt-Taste: Alternate = verändern (im Deutschen auch Alternativ für Auswahl). Diese Taste erlaubt auf einer Computertastatur in Verbindung mit anderen Tasten erweiterte Eingaben.                                                         
Siehe auch:    Alt-Gr-Taste   Steuerzeichen   Hotkey   Umschalt-Taste   Entfernen-Taste   Leertaste   

  ALU

Arithmetic Logic Unit. Die ALU ist Bestandteil der CPU, welche Rechenaufgaben erledigt, wie beispielsweise Addition, Subtraktion, Negation und logische Verknüpfungen (NOT (Negation), AND, XOR (Exklusives Oder, Kontravalenz), OR,  CMP (Compare, Vergleich).  Weiterhin beherrscht die ALU Rechts- und Linksverschiebungen (Rechtsshift, Linksshift, Arithmetischer Shift Rechts (ASR), Arithmetischer Shift Links (ASL), LSL (Logic Shift Left), LSR (Logic Shift Right),  Linksrotation (ROL, Rotate Left), Rechtsrotation (ROR, Rotate Right) sowie Registermanipulationen und Veränderungen von Bits (Bit setzen, Bit löschen, Bit testen).  Weitere ALU- Befehlssätze sind: Decimal Adjust: Decimal Adjust After Addition (Korrektur des Ergebnisses einer Addition zweier BCD-Zahlen (Binary Coded Decimal): dadurch werden Rechenfehler nachträglich korrigierbar.  Decimal Adjust After Subtraction: Korrektur des Ergebnisses einer Subtraktion zweier BCD-Zahlen.  ALUs verknüpfen typischerweise zwei Bit-Werte gleicher Ordnung: 32-Bit-ALU oder 64-Bit ALU sind heute am häufigsten (8-Bit-ALU, 16-Bit ALU werden noch häufig in der CNC-Steuerung verwendet). Ein Prozessor mit einer 32-Bit-ALU wird dann als  32-Bit Prozessor bezeichnet.  Im Statusregister (Condition Code Register) sind Statusbits vorhanden, die den Zustand der ALU angeben: Überlaufbit (Overflow Bit), Übertragsbit (Carry Bit), Negativbit (um ein Ergebnis als Negativ zu kennzeichnen),  Nullbit (gesetzt, wenn das Ergbnis eine Null ist). Weiterhin gibt es das Half-Carry-Bit (Übertrag zwischen einem niederwertigen und einem höherwertigen Halbbyte wird angegeben),  Paritätsbit (gerade Parität (Even Parity) oder ungerade Parität (Odd Parity))  des Akkumulatorregisters wird angezeigt. Im Akkumulatorregister werden die Rechenergebnisse der ALU gespeichert.                                   
Siehe auch:    CPU   Register   Steuerbus   Datenbus   Rechenwerk   FPU   Pentium-4   Core-2-Duo   Cell   PowerPC

  ATA

ATA-Schnittstellen
Advanced Technology Attachment. ATA wird synonym verwendet für IDE (Integrated Disc Electronics, Integrated Drive Electronics, Integrated Device Electronics), wobei IDE  den ganzen Bereich von Hardware-Schnittstellen von Laufwerken bezeichnet. Es handelt sich um einen Schnittstellenstandard für Festplatten. Dieser Standard wurde von der ANSI (American National Standards Institute) gesetzt.  Ultra-ATA entspricht Ultra-DMA (Ultra-Direct Memory Access). Mit ULTRA-DMA wird die IDE-Schnittstelle beschleunigt. Die Übertragungsgeschwindigkeiten liegen bei ULTRA-DMA/33, Ultra-DMA/66 und ULTRA-DMA/100 bei 33, 66 bzw 100 MB/s.  Im Unterschied zu den Vorgängerstandards, der ST506-Schnittstelle von Seagate mit den Aufzeichnungsverfahren MFM (Modified Frequency Modulation) und RLL (Run Length Limited)  sowie Enhanced Small Disk Interface (ESDI)  befindet sich ein Teil der Controller-Elektronik auf dem Peripheriegerät. Dies kann beispielsweise die Festplatte sein. Daher leitet sich die Bezeichnung IDE ab. Eine Verbesserung dieses Standards ist  Enhanced-IDE (EIDE). Dies entspricht ATA-2. EIDE bedeutet, dass der Festplatten-Controller 4 Kanäle (anstatt 2) unterstützt. Massgebend bei der Entwicklung von EIDE war die Firma Western-Digital, welche die ATA-Spezifikation um proprietäre  Ansätze erweiterte. Auch das BIOS wurde um einige Funktionen aufgewertet. Neue Funktionen und Eigenschaften von EIDE waren: Erweiterung der ATA-Schnittstelle um einen zweiten Kanal an dem dann zwei weitere Laufwerke  angeschlossen werden können, insgesamt vier Laufwerke sind dann anschliessbar. Weiterhin höhere Speicherkapazitäten und Datentransferraten. Weitere Laufwerke wie CD-ROM Laufwerke oder Streamer können über das ATAPI-Protokoll  angeschlossen werden.  ATAPI (Advanced Technology Attachment with Packet Interface) stellt eine Ausbaustufe des ATA-Protokolls dar, um SCSI-Befehle durch den Packet-Befehl des ATA-Protokolls ausführen zu können.  Die Bezeichnung Parallel ATA (P-ATA) wurde von der Industrie eingeführt um alle ATA-Varianten von S-ATA abzugrenzen.  Die ATA-Spezifikationen wurden immer weiter entwickelt, die ATA-Schnittstelle ist jedoch abwärtskompatibel. Eine ATA-I Festplatte kann demnach z.B. an einem UltraDMA/66-Controller zum Betrieb gebracht werden.

Funktionsweise von ATA 
Bei ATA erfolgt die Kommunikation zwischen CPU und Festplatte über mehrere 8-Bit-Register. Diese Register dienen der Adressierung, Steuerung und Kommandoübertragung. Das Datenregister verfügt mit 16-Bit über eine breitere  Anbindung. Das Datenregister kann von der CPU die Daten so schneller empfangen. Dadurch können Datenpakete zwischen dem Hauptspeicher und der HDD gesendet und empfangen werden. Der unmittelbare Vorgang der Datenübertragung kann dann starten: es wird der  entsprechende Sektor der HDD identifiziert. Dies erfolgt über die jeweiligen Register der Sektornummer, Zylindernummer und des Laufwerkes.  Die Übertragung der Kommandos erfolgt über das Kommandoregister, wobei der Datenaustausch zwischen Controller und HDD durch das Datenregister erfolgt. Danach werden die Daten in den Cache der HDD übertragen.  Ein Dekodierer übernimmt die korrekte Adressermittlung woraufhin die Schreib/Lese-Köpfe entsprechend in Stellung gebracht werden.  Bei der ATA-Spezifikation hat man es mit zwei Registerblöcken (AT-Task File) zu tun: der Steuerregisterblock und der Kommandoregisterblock.  Um die jeweiligen Register anzusteuern gibt es fünf verschiedene Signale. Die Auswahl zwischen den Blöcken erfolgt über die Adress-Signale CS1 und CS0.  Über die Signale DA0, DA1 und DA2 wird entschieden, welches der Register aktiv ist.  Die ATA-Spezifikation nutzt viele Register um ihre Aufgabe zu erfüllen: darunter sind das Statusregister mit dem Laufwerksstatus nach dem letzten Kommando, das Laufwerkregister mit der Laufwerksnummer (Master/Slave-Prinzip) und der Kopfnummer (Head), ein  Kommando- und Fehlerregister, das Daten- und das Steuerregister, ein Register für Zylindernummer (Cylinder, Cyl), Sektornummer (Sec) und Sektorzahl.             
Siehe auch:    DMA   Ultra-DMA   S-ATA   S-ATA-II   SCSI   ATAPI   RAID   NCQ   Festplatte   Interrupt-Request