Schnittstellen: Überblick über Computer-Anschlüsse

Computer-Schnittstellen sind Anschlussmöglichkeiten für die Verbindung externer Geräte mit der zentralen Platine, dem sogenannten Main- oder Motherboard, des Computers und werden häufig auch als Interfaces bezeichnet.

Das Wichtigste zusammen­gefasst

  • Schnittstellen ermöglichen die Datenübertragung zwischen Rechnern und externen Geräten!
  • Unterschieden werden dabei serielle und parallele Schnittstellen. Parallele Schnittstellen übertragen Daten wesentlich schneller als serielle!
  • Typische Schnittstellen sind beispielsweise USB, HDMI, Thunderbolt oder die drahtlose Bluetooth-Technologie!

Inhalts­verzeich­nis

    Schnittstellen ermöglichen Datenüber­tragung zwischen Rechner und externen Geräten

    Hauptaufgabe der Schnittstellen ist die Datenübertragung zwischen der Zentraleinheit und den einzelnen peripheren Geräten. Schnittstellen sind somit zentrale Übergabepunkte für die Anpassung von Steuer-, Video- und Audiodaten. Darüber hinaus erfolgt auch eine Überprüfung der Daten auf formale Richtigkeit. Computer-Schnittstellen werden im Allgemeinen über die Charakteristika Busbreite, Busgeschwindigkeit und Busprotokoll definiert. Die Busbreite gibt Auskunft über die Anzahl der Leitungen, über die Binärzahlen übermittelt werden. Die Busgeschwindigkeit ist diejenige Geschwindigkeit, mit der die Daten je Sekunde durch die Schnittstelle fließen. Und das Busprotokoll beinhaltet die Codierung der binären Daten. Zu den bekanntesten Schnittstellen zählen im PC-Bereich die Anschlüsse für Maus, Tastatur und Drucker. Daneben haben sich in den vergangenen Jahrzehnten jedoch noch eine Reihe weiterer Schnittstellen durchgesetzt.

    Serielle und parallele Schnittstellen

    Grundsätzlich wird im Hinblick auf Computer-Schnittstellen zwischen parallelen und seriellen Schnittstellen unterschieden. Bei parallelen Schnittstellen erfolgt die Übertragung der Datenbit gleichzeitig, also nebeneinander, über parallele Leitungen. Die Übertragungsraten sind bei parallelen Schnittstellen deutlich höher, da die Bits gleichzeitig und nicht nacheinander übermittelt werden. Diese Schnittstellen wurden angesichts der hohen Übertragungsraten für reine Ausgabegeräte, wie etwa Scanner und Drucker, bereits sehr früh eingesetzt. Seit der Verbreitung von USB-Schnittstellen spielen parallele Schnittstellen nur noch eine untergeordnete Rolle. Bei seriellen Schnittstellen erfolgt die Datenübertragung über eine einzige Leitung in Serie, also zeitlich nacheinander. Serielle Schnittstellen sind entweder 9- oder 25-polig. Ältere Rechner verfügen in der Regel über eine oder mehrere serielle Schnittstellen, die auch als V.24-Schnittstelle oder im Englischen als COM-Port bezeichnet werden. Der wohl bekannteste Standard für serielle Stecker und Buchsen ist der RS 232. Zwar ist diese Form der Datenübertragung vergleichsweise langsam, allerdings besteht bei seriellen Schnittstellen die Möglichkeit, Überwachungs- und Überprüfungssoftware zu integrieren. Serielle Schnittstellen wurden angesichts ihrer geringen Übertragungsraten vorrangig für Modems und Mäuse verwendet, da hierfür keine hohe Bandbreite erforderlich ist. Mittlerweile finden serielle Schnittstellen jedoch kaum noch Verwendung.

    USB: serielles Bussystem zum Anschluss externer Geräte

    USB, kurz für Universal Serial Bus, ist ein von Microsoft und Intel auf den Markt gebrachtes serielles Bussystem, das der Verbindung von Rechnern und externen Geräten, wie beispielsweise Drucker, Tastatur, Monitor, Computermaus oder externe Festplatte, dient. Bevor USB-Schnittstellen eingeführt wurden, gab es für den Anschluss von Peripheriegeräten und Zubehör an den Heimcomputer eine Reihe von unterschiedlichen Schnittstellenarten mit verschiedenen Steckern. Im Laufe der Zeit wurden alle diese Schnittstellentypen durch USB-Schnittstellen ersetzt, was erhebliche Vereinfachungen für die User mit sich brachte. Allerdings wurde dieser Vorteil aufgrund der Vielzahl an verschiedenen USB-Buchsen und Steckern zumindest teilweise wieder relativiert. Geräte und Speichermedien, die mit USB ausgestattet sind, können während des laufenden Betriebs mit dem Computer verbunden werden. In diesem Zusammenhang wird auch von Hot-Swapping gesprochen. Zudem werden die angeschlossenen Geräte und deren Charakteristika automatisch erkannt, spezielle Einstellungen sind in der Regel nicht erforderlich. Die erste Generation der USB-Schnittstellen wurde bereits im Jahr 1996 eingeführt, war mit seinen geringen Übertragungsraten von 12 Mbit/s allerdings zu langsam für die Übertragung von Videodaten oder den Anschluss von externen Laufwerken. Im Jahr 2000 wurde dann die bis heute am weitesten verbreitete Variante USB 2.0 spezifiziert. Diese USB-Schnittstellen können dank der deutlich höheren Übertragungsraten von 480 Mbit/s auch in diesem Bereich mit Firewire-Schnittstellen mithalten. Mit der neuesten Generation USB 3.0, die seit 2008 auf dem Markt ist, können Daten im SuperSpeedModus mit einer maximalen Datenübertragungsrate von 4.000 Mbit/s übermittelt werden.

    PS/2: Computer-Schnittstellen für Maus und Tastatur

    Vor der Einführung von USB-Schnittstellen wurden Tastaturen und Computer-Mäuse über sogenannte PS/2-Schnittstellen an den Computer angeschlossen. Hierbei handelt es sich um serielle Schnittstellen. Das Kürzel PS/2 ist auf die Markteinführung eines gleichnamigen Personal Computers der Firma IBM zurückzuführen. Dieser Computer verfügte erstmals über die PS/2-Schnittstelle für den Anschluss der Tastatur, der Anschluss der Maus erfolgte noch über eine serielle Schnittstelle. Spätere Computer verfügten dann über eine zweite PS/2-Schnittstelle für die Maus. Aufgrund der weiten Verbreitung von USB-Schnittstellen haben neuere Computer meist nur noch einen oder gar keinen PS/2-Anschluss mehr. Dennoch ist die Nachfrage nach PS/2-Schnittstellen noch immer vergleichsweise hoch. Denn USB-Anschlüsse übertragen von der Tastatur zum Computer immer sechs Befehle gemeinsam. Wird jedoch besonders schnell getippt, ist das oft zu wenig. Bei PS/2-Schnittstellen erfolgt die Übertragung der Tastaturanschläge kontinuierlich, die Latenz ist somit deutlich geringer. Darüber hinaus ist auch der Sicherheitsaspekt von PS/2 interessant. Derartige Anschlüsse können nur für Maus oder Tastatur genutzt werden, während über USB-Ports alle möglichen Peripheriegeräte angeschlossen werden können und somit die Gefahr einer lokalen Manipulation besteht. Der Nachteil von PS/2-Schnittstellen ist darin zu sehen, dass sie im laufenden Betrieb nicht ausgesteckt werden können, ohne dass es zu einem Absturz kommt oder ein stehendes System provoziert wird. Die Anschlüsse für Tastatur und Maus sind zwar mechanisch identisch, verfügen allerdings über eine unterschiedliche Belegung. Die Stecker und Buchsen sind daher farblich markiert, um eine Verwechslung zu vermeiden. Violett steht für die Tastatur und grün für die Computermaus.

    Thunderbolt: Schnittstelle mit hohen Übertragungs­raten

    Bei Thunderbolt handelt es sich um eine von Apple und Intel gemeinsam auf den Markt gebrachte Schnittstelle zwischen Computern, Peripheriegeräten, Monitoren und Unterhaltungselektronik wie Festplatten oder Videokameras. Angesichts der sehr hohen Übertragungsraten verfügt Thunderbolt über ein immenses Entwicklungspotenzial und könnte für USB-Schnittstellen ernste Konkurrenz werden. In technischer Hinsicht ist Thunderbolt eine Mischung aus einer auf PCI Express basierenden Schnittstelle und einem DisplayPort. Nachteilig an diesen Schnittstellen ist einerseits das umständliche Design, andererseits die mangelnde Kompatibilität zu älteren USB-Schnittstellen.

    Bluetooth: Funkvernetzung von elektronischen Geräten

    Bluetooth ist eine international standardisierte Schnittstelle zur Datenübertragung via Kurzstreckenfunk. Per Bluetooth können zwischen elektronischen Geräten Daten übertragen und Sprache oder Musik ausgetauscht werden, ohne dass eine Kabelverbindung vonnöten ist. Kleine Geräte wie PDAs oder Handys , aber auch Zusatzgeräte wie Scanner und Drucker und selbst Computer können über eine Bluetooth-Schnittstelle miteinander kommunizieren. Darüber hinaus können auch andere Geräte via Bluetooth gesteuert werden. Die bekannteste Einsatzmöglichkeit von Bluetooth ist die Freisprecheinrichtung im Auto oder die Freisprechfunktion am Mobiltelefon per Headset. Der Bluetooth-Standard nutzt für die Übertragung den Frequenzbereich 2,4 GHz-ISM, der weltweit für jeden frei zugänglich ist, aber auch von anderen Funkstandards genutzt wird, sodass die Gefahr gegenseitiger Störungen besteht. Vor allem WLAN-Verbindungen können durch Bluetooth gestört werden. Theoretisch ist mit Bluetooth eine Reichweite von bis zu 100 Metern möglich, allerdings sind hierfür spezielle Verstärker erforderlich. Die gängigen Bluetooth-Adapter funktionieren hingegen nur in einem Umkreis von bis zu zehn Metern verlässlich. Die Datenübertragung erfolgt bei Bluetooth-Schnittstellen über einen asynchronen und mehrere synchrone Datenkanäle. Während synchrone Kanäle speziell auf Sprachübertragungen ausgerichtet sind und in beide Richtungen 64 kBit/s übertragen, überträgt der asynchrone Kanal mit höchstens 721 kBit/s in die eine und 57,6 kBit/s in die andere Richtung.

    Firewire ermöglicht sehr hohe Datenüber­tragungs­raten

    Bei Firewire handelt es sich grundsätzlich um eine IEEE1394-Schnittstelle. Der Markenname Firewire wurde von Apple geprägt. Bei Sony heißt diese Schnittstelle hingegen iLink. Obwohl Firewire mit 400 Mbit/s (FireWire 400) oder 800 Mbit/s (Firewire 800) sehr hohe Datenübertragungsraten ermöglicht, hat sich diese Schnittstelle allerdings nicht flächendeckend verbreitet. Grund hierfür sind die hohen Kosten, die sich nur bei wirklich hohen Übertragungsraten lohnen. Das ist vor allem dann der Fall, wenn es um die Einbindung externer Festplatten oder den Anschluss von Videokameras im Videobereich geht.

    VGA: Analoger Monitoranschluss

    Unter einer VGA-Schnittstelle, kurz für Video Graphics Array, ist der analoge Monitoranschluss am Rechner zu verstehen. Aber auch viele Flachbildfernseher und Videoprojektoren verfügen über einen VGA-Anschluss. Darüber hinaus wird die Ausgabe von hoch auflösendem HD-Fernsehen von einigen Grafikkarten über einen VGA-Stecker unterstützt.

    Ethernet: Datenüber­tragungs­standard für lokale Netzwerke

    Als Ethernet wird ein Standard zur Datenübertragung für lokale Netzwerke, kurz LAN für Local Area Network, bezeichnet. Verschiedene Computer können mithilfe von Ethernet-Kabeln miteinander verbunden werden. Üblicherweise wird diese Verkabelung auch dann eingesetzt, wenn der Zugang zum Internet über einen Netzwerkrouter bereitgestellt wird. Als Standardstecker hat sich der Stecker RJ45 etabliert, weshalb häufig auch von Ethernet RJ45 gesprochen wird. Die Übertragungsraten lagen beim Ethernet anfangs bei lediglich 10 Mbit/s. Nach der Ablösung durch Fast Ethernet sind jedoch Datenübertragungsraten von 100 Mbit/s möglich. Gigabit Ethernet bietet inzwischen gar Übertagungsraten von 10.000 Mbit/s. Wichtig bei der Nutzung von Ethernet ist die Verwendung der richtigen Kabel, da diese je nach Datenübertragungsrate verschieden spezifiziert sind.

    HDMI und DVI: Schnittstellen für die Übertragung hochauflösender Audio- und Videodateien

    Die Abkürzung HDMI steht für High Definition Multimedia Interface, eine seit 2003 existierende Computer-Schnittstelle zur verlustfreien Übertragung von digital gespeicherten Ton- und Bildsignalen. DVI-Schnittstellen (Digital Video Interface) werden für die digitale Übertragung von Bilddateien von einer Grafikkarte zum Monitor oder einem Videoprojektor genutzt. Über eine DVI-I-Schnittstelle können zudem analoge Videosignale entsprechend der VGA-Norm übermittelt werden, während ein DVI-D-Anschluss nur digitale Daten übertragen kann. Die Datenübertragungsraten von HDMI 1.2 bzw. DVI sind mit 3,96 Gbit/s bzw. 7,92 Gbit/s besonders hoch. HDMI-Schnittstellen haben sich daher vor allem im Heimvideobereich und in der Unterhaltungselektronik durchgesetzt und bisherige Multimedia-Schnittstellen mit deutlich niedrigeren Datenübertragungsraten wie SDI, UDI und DVI-D abgelöst. HDMI-Schnittstellen kommen immer dann zum Einsatz, wenn hochauflösende Bildquellen, beispielsweise Blue-ray-Spieler, an HD-Geräte angeschlossen werden.

    Audio-Schnittstellen: Line In, Line-Out und Mic-In

    In der Audiotechnik sind eine Reihe verschiedener Schnittstellen für den Anschluss von digitalen und analogen Audiogeräten und -komponenten bekannt. Grundsätzlich geht es bei den Audioschnittstellen um die eigentlichen Schnittstellen, die Übertragungsmedien und die eingesetzten Stecker. Zu den analogen Audioverbindungen zählen die Universal-Schnittstellen Line-Out als Ausgang für Aktivboxen und Aktiv-Lautsprecher sowie Line-In als optionaler Aufnahmeeingang. Darüber hinaus gehört auch Mic-In, die vor allem in der Konsumelektronik verwendete Schnittstelle für den Mikrofoneingang, zu den analogen Audio-Schnittstellen. An die Universal-Schnittstelle können CD-Player, Verstärker, Fernseher , DVD-Player und weitere Audio-Komponenten angeschlossen werden.

    SSD-Schnittstellen: Anschluss von SSD-Speichern

    Bei SSD-Schnittstellen handelt es sich um Steckverbindungen, die eine Verbindung von SSDs mit der Hauptplatine, dem Motherboard, des Computers ermöglichen. SSDs, kurz für Solid State Drive, sind Massenspeicher, die grundsätzlich mit einer Festplatte verglichen werden können. Allerdings verzichten SSDs im Unterschied zur Festplatte auf bewegliche Teile. Als Speichermedium kommt bei SSD ein Flash-Speicher, beispielsweise NAND-Flash, zum Einsatz.

    Kunden-Bewertungen

    • 5 / 5
      Darstellungen sehr übersichtlich. Wechsel hat ganz leicht funktioniert. Jederzeit gerne wieder.
    • 2 / 5
      der anbieter hat sich auch an tag 4 noch nicht gemeldet
    • 5 / 5
      sehr übersichtlich; der Wechsel klappte sehr schnell
    • 4 / 5
      Prompte und schnelle Barbeitung

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