Was ist Hardware? Das Wichtigste in Kürze (2023)

Was ist Hardware?

Ihr Computersystem besteht aus Hardware und Software. Aber was Hardware ist, ist nicht in allen Fällen eindeutig. Sind Ihre CPU und Ihr Grafikprozessor Hardware? Was ist mit dem Stromkabel? In diesem Artikel werden wir uns eingehend mit diesem Thema beschäftigen und einige häufige Missverständnisse ausräumen.

Zusammenfassung

• Hardware bezieht sich auf die physischen Komponenten eines Computersystems, einschließlich Mikroprozessoren, Speichermodulen, Ein-/Ausgabegeräten und Datenspeichern, die gemeinsam Rechenprozesse und Datentransfer ermöglichen.
• Im Gegensatz zu Software sind Hardwarekomponenten greifbar und haben definierte physikalische Eigenschaften. Sie bilden den Rahmen für alle Rechenaktivitäten, von der einfachen Datenspeicherung bis zur Verarbeitung komplexer Algorithmen.
• Leistung, Zuverlässigkeit und Kapazität der Hardware wirken sich direkt auf die Fähigkeiten eines Computersystems aus. Sie beeinflussen die Geschwindigkeit, die Datenspeicherung und die Fähigkeit, bestimmte Softwareprogramme auszuführen, so dass die Qualität und Wartung der Hardware für einen optimalen Computerbetrieb entscheidend ist.

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Wie wird Computer-Hardware definiert?

Jedes Stück Computerhardware ist ein physisches Objekt. Sie kann aus verschiedenen Materialien bestehen, bestimmte Abmessungen oder Formen haben und einer Vielzahl von Zwecken dienen. Solange sie jedoch greifbar und ein Teil Ihres Computersystems ist, gilt sie als Hardware.

Um die Frage aus der Einleitung zu beantworten: Ihre Zentraleinheit (CPU), Ihre Grafikkarte (GPU) und Ihr Stromkabel fallen alle unter Hardware.

Hardware kann auch als direktes Gegenstück zu allem betrachtet werden, was als Software gilt. Software ist per Definition immateriell – sie hat keine physische Komponente und existiert nur als digitale Daten. Der Begriff bezieht sich auf Ihr Betriebssystem, Ihren Internetbrowser und sogar auf das Popup-Fenster “Neue Hardware gefunden”, das erscheint, wenn ein neues Gerät an den Computer angeschlossen wird.

Natürlich gehen Computerhardware und Software Hand in Hand. Keiner kann seine Funktion ohne den anderen erfüllen.

Es ist offensichtlich, dass nicht alle Hardwarekomponenten gleich sind. Niemand würde sagen, dass eine Computermaus und eine Grafikkarte in irgendeiner Weise ähnlich sind. Das liegt daran, dass es verschiedene Arten von Hardware gibt, je nachdem, wo sie eingesetzt wird und welchen Zweck sie erfüllt.

Hardware-Typen nach Standort

Die Klassifizierung nach Standort ist relativ einfach. Je nachdem, ob sie im oder außerhalb des Computergehäuses untergebracht sind, können Hardwarekomponenten intern oder extern sein.

Aber bevor wir uns näher mit der Erklärung von Hardwaretypen befassen, gibt es eine interessante Frage zum Computergehäuse. Es ist zweifelsohne Hardware, fällt aber in keine der genannten Kategorien.

Computergehäuse (oder Türme) sind eine eigene Hardware-Kategorie. Da andere Teile durch ihre Position relativ zum Gehäuse definiert sind, kann das Gehäuse selbst weder intern noch extern sein. In manchen Fällen wird ein Computergehäuse mit PC-Komponenten darin als “PC-Hardware” bezeichnet.

Kehren wir zu den anderen Hardwarekomponenten zurück und schauen wir uns an, wie die einzelnen Computerteile definiert sind.

Interne Hardware

Die internen Hardwareteile eines Computers werden oft einfach als “Komponenten” bezeichnet. Sie befinden sich im Inneren des Gehäuses und umfassen:

• Hauptplatine
• Zentrale Recheneinheit (CPU)
• RAM (Computerspeicher)
• Interne Festplatten wie HDDs und SSDs
• Laufwerke – CD, DVD, Blu-ray und das längst ausgestorbene Floppy-Laufwerk
• Grafikkarte (GPU)
• Tonverarbeitungskarte
• Stromversorgungseinheit
• Netzwerk- und Modemeinheiten
• Kühlgebläse und Kühlkörper

Externe Hardware (in Desktop-Computern)

Externe Komponenten befinden sich z.B. außerhalb des Computergehäuses:

• Monitor
• Tastatur
• Maus
• Redner
• Drucker
• Scanner
• Joysticks, Gamepads und andere Gaming-Controller
• Mikrofon
• Headset
• USB-Stick
• Externe Varianten von internen Komponenten wie Speichergeräten oder Festplattenlaufwerken

Die beiden grundlegenden Unterteilungen der Computerhardware haben Untergruppen, die darauf basieren, was die einzelnen Komponenten oder Peripheriegeräte tun. Es ist erwähnenswert, dass sich diese Untergruppen bei modernen Builds teilweise überschneiden.

Interne Komponententypen nach Verwendung

Interne Computer-Hardware ist das, was die Verarbeitungs- und Speicherleistung eines Computers bereitstellt. Wenn von Hardware-Upgrades die Rede ist, fallen diese in zwei Hauptkategorien:

• Verarbeitung
• Speicher und Speicherung

Verarbeitung von Komponenten

Zu den internen Verarbeitungskomponenten gehören das Motherboard, die Zentraleinheit, Sound- und Grafikkarten sowie Netzwerkkarten oder Modems.

Hauptplatine

Die Hauptplatine ist die wichtigste Verbindung zwischen allen anderen Hardwarekomponenten. Es handelt sich um eine Leiterplatte, über die Informationen zu und von anderen wichtigen Einheiten weitergeleitet werden, damit diese ihre Funktion korrekt ausführen können.

Nehmen wir zum Beispiel an, Sie haben ein Spiel auf einer internen Festplatte installiert. Damit Sie das Spiel spielen können, müssen die relevanten elektronischen Daten in den Arbeitsspeicher gezogen und von der CPU verarbeitet werden. Außerdem muss das Spiel auf Ihre Eingaben reagieren, unabhängig davon, ob Sie einen Controller oder eine Tastatur und Maus verwenden. Und schließlich muss das Spielgeschehen in Echtzeit über Ihren Monitor und Ihre Lautsprecher wiedergegeben werden.

Die Hauptplatine macht all dies möglich, indem sie die verschiedenen Komponenten miteinander verbindet und sie zusammenarbeiten lässt. Es ist das wichtigste Hardware-Gerät in Ihrem Computer.

Zentrale Recheneinheit (CPU)

In Ermangelung einer besseren Analogie ist die CPU das Gehirn Ihres Computers. Es ist ein winziger Chip mit enormer Leistung, der eingehende und ausgehende Befehle verarbeitet.

Lassen Sie uns diesen letzten Teil anhand eines Beispiels etwas verständlicher formulieren.

Ein Benutzer beschließt, ein Dokument in seinem Textverarbeitungsprogramm zu öffnen. Er findet den Ordner und klickt auf das Dokumentensymbol, und schon erscheint die Seite auf dem Bildschirm. Dies ist zwar eine einfache Aktion, aber sie wird nur durch die CPU ermöglicht, die ständig im Hintergrund arbeitet.

Wenn der Benutzer auf das Softwaresymbol klickt, wird der Befehl von der Hardware akzeptiert, die die Hauptplatine anweist, ihn in den CPU-Speichercache zu laden. Von dort aus übernimmt die CPU die Ausführung des so genannten Befehlszyklus.

Dieser Zyklus besteht aus drei Phasen: Abrufen, Dekodieren und Ausführen. Im Wesentlichen holt die CPU den Befehl aus dem RAM, dekodiert, was geschehen soll, und führt dann die entsprechenden Aktionen aus.

CPUs sind wirklich stumpf und sie arbeiten nur in Maschinensprache (1en und 0en). Sie führen verschiedene arithmetische und logische Operationen an der Eingabe durch und leiten die Ausgabe weiter, ständig. Die Liste dieser Operationen ist vom Hersteller voreingestellt. Das Betriebssystem und die zugrundeliegende Software sind dafür verantwortlich, dass die CPU optimal genutzt wird. Sie schlüsseln auch komplexe Anweisungen in die grundlegenden Befehle auf, die die CPU versteht.

Dieser Prozess findet bei allem statt, was Ihr Computer tut, von der Ausführung komplexer Computerprogramme über die Aktualisierung der Uhr bis hin zum Scrollen der Maus.

Grafikkarte (GPU)

Der Zweck einer Grafik- oder Videokarte ist dem der CPU sehr ähnlich. Während die CPU jedoch jede Aufgabe verarbeitet, ist die GPU auf die Grafik spezialisiert.

Hier ist es wichtig, eine wichtige Unterscheidung zu treffen. Die Begriffe “Grafikkarte”, “Videokarte” und “GPU” werden in der Regel synonym verwendet, bedeuten aber eigentlich nicht dasselbe. Die Grafikkarte ist so etwas wie die Hauptplatine, während die GPU die eigentliche Verarbeitungseinheit ist.

Separate Grafikprozessoren wurden ursprünglich für das 3D-Rendering entwickelt. Im Laufe der Zeit wurden diese Einheiten immer weiter entwickelt und vielseitiger. Der Hauptunterschied zwischen einer GPU und einer CPU besteht darin, dass GPUs spezialisierter sind und über Tausende von Kernen verfügen. Jeder Kern ist einzeln langsamer als der CPU-Kern, aber zusammen können sie die ihnen zugedachte Aufgabe schneller erledigen.

Soundkarte

Ähnlich wie die Grafikkomponente ist diese Hardware für einen einzigen Zweck bestimmt: die Verarbeitung von Ton. Dies ist eine etwas komplexere Aufgabe, als es den Anschein hat, und genau aus diesem Grund ist eine spezielle Hardware erforderlich.

Wann immer ein Ton auf Ihrem Computer abgespielt wird, muss das System die Sounddatei auf der Grundlage eines bestimmten Auslösers abrufen. Befehlen Sie dem Rechner beispielsweise, sich herunterzufahren, und er wird den bekannten Sound abspielen.

Natürlich kann die Klangwiedergabe sehr viel komplexer sein als Systemklänge. Stellen Sie sich nur einmal die Verarbeitung vor, die stattfinden muss, damit Musiksoftware effizient funktioniert. Dieses Beispiel ist genau der Grund, warum Soundprozessorkarten zu einem festen Bestandteil Ihres Computers geworden sind.

Netzwerkkarte und Modem

Die netzwerkbezogenen Hardwarekomponenten verarbeiten die Daten, die über das an den Computer angeschlossene Netzwerkkabel ein- und ausgehen.

Diese Komponenten verfügen nicht über die gleiche Verarbeitungsleistung wie andere Hardware auf dieser Liste. Stattdessen beschränken sich die meisten ihrer Aufgaben auf die Weiterleitung von Informationen nach bestimmten Protokollen. Sie stellen eine Verbindung zwischen Ihrem Internetdienstanbieter und Ihrem Computer dar.

Speicher und Speicherung

Arbeitsspeicher und Speicher werden in drei Kategorien unterteilt: primär, sekundär und tertiär. Diese Einteilung erfolgt danach, wie schnell die CPU auf die gespeicherten Daten zugreifen kann.

Primärer Speicher

Der Primärspeicher wird in der Regel als “Speicher” bezeichnet, während andere Arten einfach als “Speicher” bezeichnet werden.

Wenn wir von Arbeitsspeicher sprechen, beziehen wir uns auf die Komponenten, die Daten speichern, die für die ordnungsgemäße Ausführung von Anwendungen erforderlich sind. Dies sind insbesondere der CPU-Cache und der Arbeitsspeicher.

Der Cache-Speicher ist ein temporärer Datenspeicher für die CPU. Er speichert Informationen, die die Verarbeitungseinheit benötigt, um ihre Aufgaben in der Warteschlange auszuführen. Aus diesem Grund ist der Cache-Speicher oft in den Prozessor integriert oder in unmittelbarer Nähe auf der Hauptplatine untergebracht.

Der RAM (Random Access Memory) ist viel umfangreicher als der Cache. Er speichert alle Daten, die für die Ausführung von Programmen benötigt werden, weshalb bestimmte Anwendungen große Mengen an RAM benötigen.

Die Unterschiede zwischen RAM und CPU-Cache liegen in der Größe und Geschwindigkeit. Der CPU-Cache ist um Größenordnungen schneller als RAM, so dass er mit der Geschwindigkeit der CPU mithalten kann. Dies bedeutet jedoch, dass bei der Größe Abstriche gemacht werden müssen. Der CPU-Cache wird von der Hauptplatine in Stücken aus dem und in den RAM geladen, um den Ressourcenverbrauch zu verringern.

RAM-Upgrades sind möglich, da jedes moderne Motherboard mindestens einen Erweiterungssteckplatz für diesen Speichertyp enthält.

Der Speicher wird nicht dauerhaft gespeichert. Stattdessen handelt es sich im Gegensatz zu Speichergeräten um eine temporäre Ressource.

Sekundärer Speicher

Der sekundäre Speicher bietet keinen direkten CPU-Zugriff. Wenn Dateien aus diesem Speicher verwendet werden müssen, werden sie stattdessen in den Arbeitsspeicher, d.h. den primären Speicher, gezogen.

Zu dieser Kategorie gehören die Speichergeräte, die wir wahrscheinlich am besten kennen, wie Festplattenlaufwerke und Solid State Drives. Festplattenlaufwerke (HDDs) bestehen aus magnetisch beschichteten Metallplattern und Armen zum Lesen und Schreiben von Daten. All dies ist in einem luftdichten Gehäuse untergebracht.

Ein Solid State Drive hingegen hat keine beweglichen Teile. Stattdessen verwenden SSDs ein anderes System – ihr Speicher ist ähnlich aufgebaut wie ein RAM-Speicher oder ein USB-Stick.

Alle sekundären Speichermedien zeichnen sich dadurch aus, dass sie die darauf gespeicherten Daten auch im ausgeschalteten Zustand beibehalten.

Tertiärspeicher

Der Tertiärspeicher ist noch einen Schritt weiter von der direkten CPU-Nutzung entfernt. Ein Speichergerät dieser Gruppe hat keinen direkten Kontakt mit dem Prozessor und hängt von einem Mechanismus zum Laden der Speichermedien ab.

Einfach ausgedrückt, sind Tertiärspeicher Geräte, die geöffnet und mit bestimmten Medien geladen werden müssen. Ein Beispiel wäre eine CD-ROM, eine DVD oder eine Blu-ray-Einheit.

Andere Komponenten

Neben den Komponenten, die für den Computer verwendet werden, erfüllen bestimmte Teile der Hardware wichtige Funktionen für den Zustand des gesamten Systems. Dabei handelt es sich in erster Linie um Netzteile, Kühleinheiten und andere Elektronik.

Das Netzteil versorgt den Computer mit ausreichend Strom und kann empfindliche physikalische Komponenten vor Überlastung schützen. Einige Typen von Netzteilen sind mit Sicherungen ausgestattet, die den Rest des Geräts widerstandsfähiger gegen Überspannungen machen.

Wenn wir über Kühleinheiten sprechen, denken wir an den primären Lüfter, der im Computergehäuse installiert ist. Dieser Lüfter reguliert die Gesamttemperatur im Inneren des Gehäuses.

Die Funktion des Lüfters ist entscheidend, um eine Überhitzung zu verhindern, zumal einige Komponenten sehr hohe Temperaturen erreichen können. Grafikkarten und CPUs sind besonders anfällig für Überhitzung. Diese Hardware-Geräte haben zwar ihre eigenen Kühlkörper und Lüfter, aber diese drücken die heiße Luft nicht ganz aus dem Gehäuse heraus. Das ist die Aufgabe des Hauptlüfters.

Externe Gerätetypen nach Verwendung

Wenn die Meldung “Neue Computerhardware gefunden” auftaucht, liegt das meist an einer externen Hardware. Dies sind die physischen Teile Ihres Computers, die am häufigsten verändert werden – die Peripheriegeräte.

Externe Hardware wird weitgehend in Eingabe- und Ausgabegeräte unterteilt. Schon der Name macht deutlich, was jede Kategorie tut.

Eingabegeräte

Eingabegeräte werden verwendet, um Benutzerbefehle an die internen Verarbeitungseinheiten zu senden. Die meisten Menschen denken nicht so darüber, aber jedes Mal, wenn Sie einen Buchstaben tippen oder auf eine Schaltfläche klicken, geben Sie einen Befehl an Ihren Computer ab.

Sie sind wahrscheinlich mit den gängigsten Eingabegeräten vertraut:

• Tastatur
• Maus
• Spiel-Controller
• Mikrofon

Aber vielleicht haben Sie nicht daran gedacht, dass ein USB-Speicherstick ein Eingabegerät ist. Doch genau das ist er. Wenn diese Speichermedien an USB-Ports angeschlossen sind, werden sie in der Regel verwendet, um auf die darauf gespeicherten Daten zuzugreifen.

Weitere Hardwarekomponenten, die externe Eingabegeräte darstellen, sind externe Speicherlaufwerke und Scanner.

Ausgabegeräte

Ein Ausgabegerät ist ein externes Stück Computerhardware, das Ihnen ein Systemfeedback gibt. Dazu gehören alle externen Geräte, die Desktop-Computer zur Anzeige von Bildern oder zur Wiedergabe von Tönen verwenden. Das Folgende könnte als gutes Beispiel für ein Ausgabegerät dienen:

• Computerbildschirm
• Redner
• Kopfhörer
• Drucker

Was ist mit Laptop-Computern?

Laptops unterscheiden sich insofern von Desktop-Computern, als die meisten ihrer Hardwarekomponenten als intern gelten.

Da es sich bei einem Laptop um ein komplettes Gehäuse handelt, ist Hardware wie der Bildschirm oder die Tastatur technisch gesehen intern. Die einzigen Hardwarekomponenten, die bei einem Laptop extern sein könnten, sind Geräte, die über USB oder andere Anschlüsse angeschlossen sind.

Obwohl Laptops im Vergleich zu Desktop-PCs viel kompakter gebaut sind, macht das ein Hardware-Upgrade nicht unmöglich. Ein Teil wie das Netzteil kann leicht ausgetauscht werden, aber auch andere Einheiten wie Arbeitsspeicher und Speicher können aufgerüstet werden.

Hardware Beispiele

Beispiele für Computer-Hardware sind:

• Interne Computerhardware wie die Festplatte, der Prozessor oder die Grafikkarte.
• Externe Computerhardware, wie Monitor, Tastatur und Maus.
• Weniger verbreitete externe Hardwarekomponenten wie USV-Batterien.

Wie Sie online sicher bleiben:

• Verwenden Sie sichere Passwörter: Verwenden Sie für jedes Konto ein einzigartiges und komplexes Passwort. Ein Passwort-Manager kann Ihnen dabei helfen, diese zu erstellen und zu speichern. Aktivieren Sie außerdem die Zwei-Faktor-Authentifizierung (2FA), wann immer sie verfügbar ist.
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