Sprechen wie die Nerds: Was ist ein Einplatinencomputer

Computer Platine

Ein Computersystem, welches alle elektronisches Komponenten auf einer einzelnen Leiterplatte beinhaltet und dennoch betrieben werden kann, wird als Einplatinencomputer bezeichnet. Im Normalfall ist lediglich das Netzteil nicht auf der Leiterplatte enthalten und wird separat angebracht. Anwendung findet das Computersystem sowohl in der Industrie als auch im Bereich der elektronisch gesteuerten Gebrauchsgegenstände. Viele moderne Smartphones sowie Tabletcomputer erhalten ebenso die eingebetteten Computersysteme, werden jedoch von der Allgemeinheit nicht mit dem einer einzelnen Leiterplatte in Verbindung gebracht.

Hintergründe und Anwendung

Streng genommen verfügten bereits die meisten Heimcomputer der 1980er Jahre über ein Computersystem, deren Komponenten auf einer einzigen Leiterplatte gelagert waren. Diese Computer, wie etwa der Sinclair ZX81 oder der Atari ST wurden jedoch nur selten Single-Board-Computer (SBC) betitelt.

In der heutigen Industrie werden die Single-Board-Computer zumeist in der Mess-, Steuer- und Regelungstechnik verwendet. Dies bietet der Industrie einen erheblichen Vorteil etwa im Vergleich zu speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS). Einerseits können Steuerungsabläufe durch eine simple Programmmodifizierung verändert werden, zusätzlich ergeben sich preisliche Vorteile.

Neben dem Einsatz in der Industrie finden die oft auch als “eingebettete Systeme” bezeichneten Single-Board-Computer eine wichtige Anwendung für elektronisch gesteuerte Gebrauchsgegenstände. Dazu gehören Haushaltsgeräte, Unterhaltungselektronik, Medizintechnik sowie Kraftfahrzeuge und WLAN-Router. Heute finden die Computersysteme zumeist ihren Einsatz in angepassten Varianten, wie etwa dem Linux-Betriebssystem. Insbesondere seit 2012 erfreuen sie sich wieder zunehmender Beliebtheit. Der Computer Raspberry Pi liegt etwa bereits bei über 5 Millionen verkauften Exemplaren. Genutzt wird der Computer dabei vorrangig als Heim-Server oder als Rechner an Schulen.

Aufbau der Single-Board-Computer

Die Bestandteile des Single-Board-Computer sind neben dem Prozessor, mindestens ein Taktgenerator, ein Festspeicher (ROM) sowie eine Reset-Logik und zusätzlich sogenannte Ein- und Ausgabebaugruppen. Die einfachsten Ablaufsteuerungen sind bereits mit dieser Mindestausstattung realisierbar. Je komplexer die Abläufe werden, desto mehr zusätzliche Komponenten werden der Leiterplatte hinzugefügt. Häufig werden diese etwa um RAM zur Ablage von Zwischenergebnissen, oder für veränderliche Parameter um einen Flash-Speicher erweitert.

Geschichte

Erstmalig auf den Markt kamen die Computer mit einer einzigen Leiterplatte, Ende der 1970er Jahre. Mit der Verbreitung der Mikroprozessoren deckten sie vorrangig den Bedarf an preiswerten Entwicklungssystemen ab. Zusätzlich waren sie bereits bei der Entwicklung ebenso für den Einsatz in Produktivumgebungen konzipiert worden.

Mit der andauernden Entwicklung der Mikrocontroller, welche etwa immer mehr Funktionen in einem einzelnen Chip vereinten, erweiterten sich die Anwendungsmöglichkeiten der Single-Board-Computer zusätzlich. Heute findet man sie in unzähligen elektronischen Geräten des täglichen Gebrauchs, als auch im industriellen Bedarf vor. Etwa in Fernbedienungen, Heizungssteuerungen oder Waschmaschinen. Die kleinen Rechner entwickeln sich dabei zu immer größerer Leistungsfähigkeit.