Alles zu Komponenten & Peripheriegeräte: PC-Hardware verständlich erklärt

Ein Computer braucht weitaus mehr als ein Betriebssystem wie Windows 10: die Computerhardware darf nicht fehlen. Ohne richtige Hardware kann ein Computer nicht richtig funktionieren. Doch welche Hardwarekomponenten gibt es? Was sind Peripheriegeräte? Welche Komponenten bzw. Geräte sind essenziell, damit ein Computer funktionieren kann? 

Jedes Computersystem besteht aus der Hardware und Software. Unter dem Oberbegriff Hardware versteht man alle Komponenten eines Computers, die physisch fassbar sind. Dabei handelt es sich um elektronische und mechanische Bauteile. Software hingegen sind programmierte und nicht physisch greifbare Elemente, die einen Computer erst zum Laufen bringen.

Hardware und Software können nicht ohne einander funktionieren und müssen aufeinander abgestimmt werden. 

Der Begriff „Hardware“ ist ein Oberbegriff. Dabei wird die Hardware in mehrere Gruppen unterteilt:

• Rechnerarchitektur
• Massenspeicher
• Erweiterungskarten
• Gehäuse, Netzteil (evtl. Akku) und Lüftung
• Peripherie

Oftmals werden die Rechnerarchitektur, Massenspeicher, Erweiterungskarten, das Gehäuse, Netzteil und die Lüftung unter dem Begriff Hardwarekomponenten bzw. Mikrocomputer zusammengefasst. In diesem Artikel verwenden wir uns dieser Zusammenfassung der Hardwarekomponenten und der Unterteilung der Hardware in lediglich zwei Gruppen (Hardwarekomponenten und Peripherie) annehmen.

Hardwarekomponenten beinhalten die zentralen, elektrischen Bauteile eines Computers, die für die Datenverarbeitung zuständig sind. Als wichtigste Komponente gilt hier das Mainboard, auch Hauptplatine genannt. 

Hardwarekomponenten gehören nach dem EVA-Prinzip (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe) zur Verarbeitungshardware. Die Verarbeitungshardware wird durch das BIOS, das Betriebssystem und mittels Treiber gesteuert.

Folgende Bauteile eines Computers gehören zu der Gruppe der Hardwarekomponenten. Sie sind, im Gegensatz zu den Peripheriegeräten, essenziell für die Datenverarbeitung und das Funktionieren eines Computers. Deshalb werden sie auch als Mikrocomputer bezeichnet.

• Rechnerarchitektur: Mainboard (Hauptplatine) mit Chipsatz, CPU (Prozessor bzw. Zentraleinheit), RAM etc.
• Massenspeicher: Laufwerke und Speicher
• Erweiterungskarten: Grafikkarte, Soundkarte, Netzwerkkarte etc.
• Gehäuse
• Netzteil und Akku (bei Laptops und Notebooks)
• Lüftung

Das Mainboard (oder auch Motherboard) ist die Hauptplatine, sozusagen der Kern und das Zentrum Ihres Rechners. Auf ihm befinden sich die sogenannten Onboard-Elemente wie Prozessorsockel, die Steckplätze für den Arbeitsspeicher (RAM), der BIOS-Chip sowie Schnittstellenbausteine und Kartensteckplätze für etwaige Erweiterungen. Elemente, die nicht direkt auf dem Mainboard Platz finden, fallen nicht unter die Onboard-Kategorie und werden per Kabel angeschlossen. 

Die Hauptaufgabe des Mainboards besteht prinzipiell darin, für ein reibungsloses Zusammenarbeiten der Komponenten zu sorgen. Es wird deshalb in der Regel als Erstes in einen neuen PC eingebaut. Sein Aufbau legt fest, über welche Funktionen Ihr Gerät verfügt. Aufschluss darüber geben die auf der Rückseite Ihres PCs zu findenden Anschlüsse. Sie führen direkt auf das Mainboard.

Da nicht alle PCs dieser Welt dieselben Aufgaben erledigen müssen, existieren unterschiedliche Mainboard-Typen. So findet etwa ein Büro-PC mit einem standardisierten Modell sein Auskommen, während Gaming-PCs ein weitaus differenzierters und leistungsfähigeres Mainboard benötigen, um das Maximum aus den neuesten Spielen herauszuholen. Diese Unterschiede schlagen sich wiederum im Preis nieder.

Die Grafikkarte ist in Ihrem Computer für die visuelle Ausgabe zuständig. Die Grafikkarte erhält die relevanten Daten vom Prozessor und wandelt sie so um, dass sie auf dem Bildschirm ausgegeben werden können. 

Die Karten befinden sich entweder auf dem Mainboard Ihres Computers oder werden als Erweiterung mit der Hauptplatine verbunden. Die Technik ist soweit fortgeschritten, dass für die grafische Darstellung notwendige Komponenten im  Hauptprozessor des Computers integriert sind. Die standardmäßig vorhandenen Grafikkarten erfüllen die Wünsche und Anforderungen durchschnittlicher User vollends. Für Spiele-PCs allerdings ist eine Grafikkarten-Aufrüstung definitiv ratsam.

Da nun eben Grafikkarte nicht gleich Grafikkarte ist, gilt es beim Neukauf einige Dinge zu beachten.

• Das Herzstück Ihrer Grafikkarte und somit die wichtigste Komponente ist der Grafikprozessor. Er übernimmt den Großteil der Grafikberechnung und entlastet somit den Hauptprozessor des Computers.
• Wichtig ist weiter, über welche Taktrate und Speichergröße die Grafikkarte verfügt.
• Basics wie das Kühlsystem und Stromverbrauch sollten ebenfalls beachtet werden.

Der Grafikkartenmarkt ist hart umkämpft. Was heute modern ist, kann morgen schon wieder Schnee von gestern sein. Sind Sie bereit, für eine wirklich gute Karte auch Geld in die Hand zu nehmen, empfiehlt sich die Beratung beim Spezialisten. Der Grundsatz "schneller = besser" ist zwar nicht falsch, allzu weit kommen Sie damit aber nicht.

Bei einem Laufwerk handelt es sich um ein Gerät, welches den Schreib- oder Lesezugriff auf ein elektronisches Speichermedium ermöglicht. Je nach Funktions- und Verbindungsweise wird unterschieden zwischen...

• Laufwerken ohne Wechselmedien (Festplatte)
• Laufwerken mit Wechselmedien (CD, DVD)
• Internen Laufwerken (im Computer eingebaut)
• Externen Laufwerken (von außen mit dem Computer verbunden)

Im Unterschied zu Datenträgern mit Speicherchips (beispielsweise USB-Sticks oder SD-Karten) ist bei Laufwerken ein mechanischer Vorgang notwendig, um die Daten auslesen zu können. So werden CDs und DVDs etwa per Laser ausgelesen. Bei einer Festplatte werden mittels Magnetisierung Daten auf einer Magnetscheibe gespeichert. Der Kopf des Schreib-Lese-Arm übernimmt die Speicherung und das Auslesen. Beide Vorgänge laufen berührungslos ab.

Laufwerke werden unter Windows üblicherweise mit einem einzelnen Buchstaben benannt. Die Hauptfestplatte erhält dabei im Regelfall den Buchstaben "C". Das heute nicht mehr gebräuchliche Diskettenlaufwerk trug die Bezeichnung "A".

Das Festplattenlaufwerk (Englisch: hard disk drive - HDD), oder umgangssprachlich Festplatte, ist der Informationsspeicher Ihres Computers. Hier werden dauerhaft sämtliche Dateien abgelegt, die Sie erstellen. Seien das nun Office-Dokumente, Urlaubsfotos oder die Lieblingsmusik.

Ein Festplattenlaufwerk setzt sich aus folgenden Einzelteilen zusammen:

• Magnetscheibe (rotierbar; der eigentliche Datenträger, meist mehrere vorhanden)
• Achse (auch Spindel genannt; darauf ist die Scheibe montiert)
• Elektromotor (als Antrieb der Achse)
• Schreib-Lese-Köpfe (beweglich; sitzen auf der Aktorachse)
• Lager (für Spindel und Aktorachse)
• Antrieb für Aktorachse
• Steuerelektronik für Motoren
• DSP (Digitaler Signalprozessor; regelt die Verwaltung und Bedienung)
• ROM- und RAM-Speicher
• Schnittstelle (zur Kommunikation mit dem System)
• Gehäuse

Wichtigstes Merkmal einer Festplatte ist ihre Speicherkapazität. Je höher diese ist, desto mehr Daten können gespeichert werden. Sie ergibt sich aus der Anzahl der verfügbaren Datenblöcke, multipliziert mit deren Größe. Die Kapazität der ersten Festplatten wurde noch in Megabyte angegeben. 1997 folgten die ersten Gigabyte-Platten. Seit ca. 2008 sind Platten im Terrabyte-Bereich erhältlich.

Um Daten auf dem Datenträger zu speichern, wird dessen Oberfläche (berührungslos) magnetisiert. Dadurch entsteht eine der zu speichernden Information entsprechende Struktur. Sollen die Daten abgerufen werden, wird eben jene Magnetisierung (berührungslos) abgetastet.

Die physische Größe der Festplatte wird traditionell in Zoll angegeben. Als Grundlage dienen die Ausmaße der Magnetscheibe, nicht jene des Gehäuses.

Unsere PCs und Laptops können mit dem Netz-Wechselstrom aus der Steckdose nur wenig anfangen. Für ihren Betrieb braucht es die niedrigere Gleichspannung. Die Aufgaben der Transformation, Gleichrichtung und Siebung übernimmt das Netzteil. Beim PC findet sich dieses im Gehäuse wieder. Laptops verfügen über eine externe Variante.

Um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten, gehören Kurzschlussschutz sowie Überspannungs- und Überlastungsschutz zum Standard. Ab einer Leistungsaufnahme von 75 Watt ist außerdem mindestens eine passive Leistungsfaktorkorrektur vorgeschrieben.

Die Lebensdauer von Netzteilen wird besonders durch Verschleißerscheinungen begrenzt. So sind Lüfter für einen Dauerbetrieb von knapp unter sechs Jahren konzipiert. Die verbauten Elektrolytkondensatoren trocknen mit den Jahren aus, verwendete Wärmeleitpasten weisen beispielsweise die Tendenz auf, zu verharzen.

Im Gegensatz zu PCs verfügen Laptops neben dem Netzteil zusätzlich über einen Lithium-Ionen-Akku. Durch ihn wird das mobile Arbeiten mit diesen Geräten erst möglich. Aber auch dieser hält nicht ewig. Die durchschnittliche Lebensdauer liegt bei ungefähr zwei Jahren. Um die zu übertreffen, wird empfohlen, den Akku öfter zu laden. Auch dann, wenn er noch nicht ganz leer ist.

Peripheriegeräte sind Hardwareteile, die nach dem EVA-Prinzip der Eingabe und Ausgabe dienlich sind. Diese werden in der Regel über Schnittstellen (z. B. USB-Port) angeschlossen. Moderne PC-Systeme und Peripheriegeräte können mittlerweile auch via Bluetooth kabellos miteinander funktionieren. 

Peripheriegeräte werden nach ihrer Funktionalität in drei Gruppen unterteilt:

• Eingabegeräte
• Ausgabegeräte
• Externe Speicher

Geräte, die für die Eingabe von Daten verwendet werden, nennt man Eingabegeräte. Sie sind soszuagen die Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine. Durch sie gelingt es uns, Gedanken, Ideen und Informationen zu digitalisieren, manifestieren und abszuspeichern. Mithilfe einer entsprechenden Software können die zugeführten Daten im Computer bzw. in Computerprogrammen verarbeitet werden.

Die Eingabe kann dabei auf unterschiedliche Arten geschehen. Beispielsweise über Finger und Hände (Tastatur, Maus, Spielecontroller etc.) oder die Stimme (Mikrofon), um nur einige wenige zu nennen.

Beispiele für Eingabegeräte sind:

• Tastatur
• Maus
• Grafik-Tablet
• Joystick
• Mikrofon
• Headset (auch Ausgabegerät)
• Scanner
• Track Ball
• Lichtstift
• Digitalkamera
• Smartphone
• Barcodeleser
• QR-Code-Leser

Der Status der Tastatur hat sich, wie oben erwähnt, im Laufe der Zeit drastisch verändert. Heute ist sie ohne Frage das Eingabegerät Nummer eins. Wird eine Taste gedrückt oder losgelassen, sendet der Tastatur-Controller einen entsprechenden Code zum Computer, derin einen Befehl/eine Aktion umgewandelt wird. Die Tastatur liefert also nicht das Zeichen selbst, sondern lediglich den dazugehörigen Code.

Neben der Tastatur ist die Maus wohl das essenziellste Eingabegerät. Die mit der Maus ausgeführten Bewegungen werden von Sensoren in digitale Signale umgewandelt und an den Computer übermittelt. Der erste Prototyp wurde übrigens 1963, gefertigt erst 1968 konnte das fertige Gerät der Öffentlichkeit präsentiert werden. 

Ein Appart, an den man nicht sofort denkt, wenn das Wort Eingabegeräte fällt, ist der Scanner. Die Funktionsweise ist im Grunde aber nicht anders als bei Tastatur und Maus. Analoge Impulse (in dem Fall Fotos, Schriftstücke etc.) werden in digitale Signale umgewandelt. Eine enorme Erleichterung bei Archivierungsarbeiten.

Einzig die zugrunde liegende Technik ist eine andere. Beim Scannvorgang wird, grob ausgedrückt, ein Foto des zu scannenden Objekts geschossen. In unzähligen kleinen Schritten. Eine Leuchtstofflampe sorgt im Zusammenspiel mit abertausenden von lichtempfindlichen Zellen dafür, dass aus der analogen Vorlage eine digitale Datei wird.

Die Webcam als Eingabegerät

Besprechungen und Konferenzen ins Internet zu verlagern erfreut sich ebenso immer größerer Beliebtheit, wie die Videotelefonie. Liegt der größte Vorteil im ersten Fall in der Zeitersparnis, ist es im zweiten Fall einfach schöner, sein Gegenüber nicht nur zu hören, sondern auch zu sehen. Neben dem Mikrofon ist ein weiteres Eingabegerät dafür unverzichtbar. Die Webcam. Auch hier gilt das gleiche Prinzip wie weiter oben. Analoge Vorlage wird zu digitalem Signal. Eine Webcam ermöglicht außerdem bei bestimmten Programmen die Steuerung durch Gesten.

Geräte, die für die Ausgabe von Daten aus einem Computer zuständig sind, werden Ausgabegeräte genannt. Die in Computerprogrammen verarbeiteten Daten werden für die Ausgabe an die entsprechende Software des Ausgabegeräts weitergeleitet. Dort werden sie für eine optimale Ausgabe vorbereitet und somit der Außenwelt zugänglich gemacht. Folgende vier großen Kateogrien können dabei unterschieden werden:

• flüchtig-sichtbare Ausgabe (Bildschirm)
• permament-sichtbare Ausgabe (Drucker)
• hörbare Ausgabe (Lautsprecher)
• fühlbare Ausgabe (Brailliezeile)

Beispiele für Ausgabegeräte sind:

• Monitor bzw. Bildschirm
• Lautsprecher
• Headset (auch Eingabegerät)
• Drucker
• Plotter
• Beamer
• Projektor
• Belichter

Ohne Bildschirm geht nichts

Das bekannteste Ausgabegerät in der EDV ist der Bildschirm. Der dient, technisch gesprochen, der Sichtbarmachung variabler Informationen. Er verfügt über keine beweglichen Teile und kann sowohl als eigenes Gerät, als auch als Teil eines größeren Apparates auftreten. Die Größenangabe erfolgt in Zoll und richtet sich nach der Bildschirmdiagonale.

Zu Beginn des Heimcomputerzeitalters setzten die Hersteller zunächst auf vorhandene Geräte: Und zwar Fernseher. Die Signale dort waren allerdings standardisiert, während es in der IT-Branche konstanten Fortschritt gab. Daraus folgten unterschiedliche Entwicklungsgeschwindigkeiten von TV-Geräten und Bildschirmen. Seit einigen Jahren nähern sich die Geräte allerdings wieder an.

Drucker oder Multifunktionsgerät?

Noch vor dem Bildschirm war der Drucker einst das wichtigste Ausgabegerät. Die Visualisierung der ausgegebenen Daten erfolgte auf Endlospapier. Seither hat sich viel getan. Der klassische, über ledigliche eine Funktion verfügende Drucker gehört heute schon beinahe der Vergangenheit an. Die Multifunktionsgeräte haben ihm den Rang abgelaufen.

Ein Multifunktionsgerät vereint die Funktionen mehrerer, ansonsten separat anzuschaffender Geräte wie beispielsweise Drucker, Scanner, Kopierer oder Fax. Durch die Kombination in nur einem Gerät entsteht im Vergleich zu Einzelaparaten ein nicht zu übersehender finanzieller Vorteil.

Was sind Audiogeräte für den Computer?

Unter Audiogeräten versteht man all jene Aparate, die grundsätzlich zur Hörbarmachung von Informationen fähig sind. Der Computer selbst kann, bis auf wenige, rudimentäre Signale, keine Geräusche von sich geben. Er benötigt Soundkarte und Audio-Ausgabegerät. Zu den klassischen Audiogeräten zählen Boxen und Kopfhörer.

In den letzten Jahren kam es mehr und mehr zu einer Verschmelzung von Audioeingabe- und Audioausgabegeräten. Gemeint sind die berühmten Smart-Speaker, die per Spracheingabe gesteuert werden und dem User per Sprachausgabe antworten.

Externe Speicher

Bei einem externen Speichermedium handelt es sich um permanente, d. h. nicht flüchtige, Speichermedien. Diese dienen der Aufnahme, Verwahrung und Abgabe von Daten und Informationen. Externe Speicher bzw. Speicherwerke sind nicht auf dem Mainboard verbaut, sondern außerhalb diesem, aber müssen nicht zwangsläufig außerhalb des Computers liegen. Bei externen Speichermedien bzw. Speicherwerken wird zwischen vier Arten unterschieden:

• Magnetische Speicher (Diskette, Festplatte)
• Optische Speicher (CD/DVD)
• Magneto-optische Speicher (magneto-optische Platte)
• Flash Speicher (USB-Stick)

Als Faustregel gilt, dass ein Computer ohne Peripheriegeräte funktionieren kann. Diese dienen letzendlich nur einer einfacheren Benutzung des Computers. Zudem sind gewisse PC-Funktionen ohne Peripherie nicht verwendbar. Auf diesem Feld hat sich in den letzten Jahren enorm viel getan, die Auswahl an unterschiedlichen Peripheriegeräten ist enorm.

Grundsätzlich kann man sagen, dass alle Hardwarekomponenten wichtige Bestandteile für einen Computer sind. Es werden sowohl die Rechnerarchitektur, Massenspeicher, Erweiterungskarten, das Gehäuse, Netzteil und die Lüftung benötigt, um einen reibungslosen Funktionsbetrieb eines Computers zu ermöglichen.

Bezüglich der Peripherie sind wohl eine Tastatur und Maus für die Eingabe von Daten bzw. Informationen ausschlaggebend, wobei in Bezug auf die Ausgabe ein Bildschirm sowie Lautsprecher unerlässlich sind. Bezüglich der Verwahrung von Daten sind Speichermedien nicht wegzudenken.

Hardwarekomponenten und Peripheriegeräte eines Computers auslesen

Wenn Sie wissen möchten, welche Hardware in Ihrem Computer verbaut oder angeschlossen ist, müssen Sie diese auslesen. Da es sich aber auch um greifbare Komponenten handelt, können Sie sich die physischen Hardwareteile auch einfach ansehen. Das Auslesen mittels Software liefert Ihnen lediglich zusätzliche Detailinformationen. 

Um die Hardware auszulesen, können Sie das in Windows über die Systeminformationen oder auch über eine zusätzliche Software auslesen. Auch der Geräte-Manager liefert erste Informationen zur Hardware. Diese sind jedoch selten detailreich. 

Hardware über Software auslesen

Sie können die Hardwarekomponenten und Peripheriegeräte auch über eine zusätzliche Software auslesen lassen. Bekannte Auslesesoftware wären beispielsweise CPU-Z und HWiNFO32.

Ein Computer ist nichts ohne seine Hardware. Funktionieren kann ein Computer zwar nicht ohne die Hardwarekomponenten, die den Mikrocomputer bilden, aber bedienen lässt er sich nicht ohne entsprechende Peripheriegeräte, die auch wichtiger Bestandteil eines funktionierenden Computers sind. Hardwarekomponenten siedeln sich nach dem EVA-Prinzip in der Datenverarbeitung an. Peripheriegeräte hingegen sind für die Eingabe und Ausgabe von Daten bzw. Informationen zuständig. Über die Systeminformationen bei Windows können die verbauten Hardwarekomponenten bzw. angeschlossenen Peripheriegeräte schnell und einfach ausgelesen werden, sodass auch Sie wissen, welche Hardware Ihr Computer besitzt.