imported>SchmiAlf: /* Geschichte der professionellen Anwendung */ WP-Link auf Heizungsregler

2025-12-19T15:59:59Z

Geschichte der professionellen Anwendung: WP-Link auf Heizungsregler

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{{Quellen}}
[[Datei:LC80.jpg|miniatur|Einplatinencomputer [[LC80]] mit einem Klon des [[Zilog Z80]], [[Kombinat Mikroelektronik Erfurt]] 1982]]

Ein '''Einplatinencomputer''', oft [[Englische Sprache|engl.]] ''single-board computer'' (SBC), ist ein [[Computer]]system, bei dem sämtliche zum Betrieb nötigen elektronischen Komponenten auf einer einzigen [[Leiterplatte]] zusammengefasst sind. Typischerweise ist das [[Netzteil]] als einzige Komponente separat untergebracht. Sie werden in vielen Anwendungsgebieten eingesetzt – z. B. in der Industrie, in elektronisch gesteuerten [[Gebrauchsgegenstand|Gebrauchsgegenständen]] und im Privat- und Hobbybereich.

== Grundlagen ==
Geräte wie der [[KIM-1]], der [[Microprofessor I]] und der [[Apple I]] bildeten ab Mitte der 1970er-Jahre eine der Vorstufen der späteren [[Heimcomputer]] und [[Personal Computer]]. Sie wurden oft von Computerenthusiasten und [[Hacker]]n gebaut und verwendet, später ging ihre Verbreitung bei Privatnutzern stark zurück. Konstruktiv gesehen können auch die meisten Heimcomputer der 1980er wie der [[Sinclair ZX81]], der [[Commodore 64]] oder der [[Atari ST]] als Einplatinencomputer angesehen werden, wurden jedoch in der Regel nicht so bezeichnet.

Einplatinencomputer werden in der Industrie vorwiegend in der [[Messung|Mess]]-, [[Steuerungstechnik|Steuer]]- und [[Regelungstechnik]] (MSR) eingesetzt. Sie ersetzen in vielen Bereichen festverdrahtete Steuerungen, da Änderungen der Steuerungsabläufe einfach durch Modifizierung des [[Computerprogramm|Programms]] realisiert werden können, gleichzeitig sind sie preisgünstiger als aufwendige [[speicherprogrammierbare Steuerung]]en (SPS). Eine wichtige Anwendung sind auch sogenannte [[Embedded System|Eingebettete Systeme]] in elektronisch gesteuerten Gebrauchsgegenständen wie zum Beispiel [[Haushaltsgerät]]en, Kraftfahrzeugen, [[WLAN-Router]]n, Geräten der [[Unterhaltungselektronik]] oder auch der [[Medizintechnik]]. Dabei kommen heute häufig angepasste Varianten des [[Linux]]-Betriebssystems zum Einsatz (etwa [[Embedded Linux]]).

Seit etwa 2012 haben Einplatinencomputer wieder zunehmend Verbreitung im Privatbereich gefunden, vor allem der [[Raspberry Pi]] mit 5 Millionen verkauften Exemplaren (Stand Februar 2015). Sie werden zum Beispiel als preisgünstiges [[Mediacenter]], Heim-[[Server]], als Schulrechner oder als Experimentiergerät unter Linux (z. B. [[Android (Betriebssystem)|Android]]) eingesetzt.

== Aufbau ==
Ein Einplatinencomputer besteht mindestens aus dem eigentlichen [[Prozessor]], einem [[Taktsignal|Taktgenerator]], einer [[Reset]]-Logik, einem Festspeicher ([[Festwertspeicher|ROM]]) für das Programm und Ein- bzw. Ausgabebaugruppen. Mit dieser Ausstattung lassen sich bereits einfache Ablaufsteuerungen realisieren. Für komplexere Aufgaben werden weitere Komponenten erforderlich, vornehmlich [[Arbeitsspeicher|RAM]], um Zwischenergebnisse ablegen oder Unterprogramme ausführen zu können, und [[EEPROM]]- oder [[Flash-Speicher]] für veränderliche Parameter, die einen Stromausfall überstehen müssen.

Sehr häufig werden Einplatinencomputer mit Überwachungsschaltungen ([[Stromausfall#Einteilung|Stromausfall-Erkennung]], [[Watchdog]]) versehen, die den Rechner im Falle eines unerwarteten Fehlers im Programm oder in der Stromversorgung in einen definierten Ausgangszustand zurücksetzen.

Weiterhin können Einplatinencomputer mit [[Analog-Digital-Umsetzer|Analog-Digital-Wandlern]], Zählerbausteinen, Kommunikationsschnittstellen und anderen speziellen Schaltungen an die jeweilige Anwendung angepasst werden.

== Geschichte der professionellen Anwendung ==
[[Datei:Kim-1-computer.jpg|miniatur|KIM-1, ein Entwicklungs- und Lehrsystem aus dem Jahr 1975]]

Einplatinencomputer kamen Ende der 1970er-Jahre mit der zunehmenden Verbreitung von [[Mikroprozessor]]en auf den Markt. Sie deckten zunächst den Bedarf an preiswerten [[Entwicklungssystem]]en ab, waren aber von Beginn an auch dafür konzipiert, in [[Produktivumgebung]]en eingesetzt zu werden. Sie werden in der Industrie vorwiegend in der [[Messung|Mess]]-, [[Steuerungstechnik|Steuer]]- und [[Regelungstechnik]] (MSR) eingesetzt. Sie können dort in vielen Bereichen [[festverdrahtete Steuerung]]en vorteilhaft ersetzen, da Änderungen der Steuerungsabläufe in den meisten Fällen durch einfachen Austausch des [[Computerprogramm|Programms]] realisiert werden können. Gleichzeitig sind sie wesentlich billiger als [[speicherprogrammierbare Steuerung]]en (SPS) und können daher wirtschaftlich in Bereichen eingesetzt werden, für die eine große SPS überdimensioniert wäre.

Mit der fortschreitenden Entwicklung der [[Mikrocontroller]], die neben dem eigentlichen Prozessorkern immer mehr Funktionen in einem Chip vereinigten, erweiterte sich auch das Anwendungsspektrum. Heute stecken die Abkömmlinge der Einplatinencomputer in Waschmaschinen, [[Automatikgetriebe]]n, [[Fernbedienung]]en, [[Heizungsregler|Heizungsregelungen]] und unzähligen anderen Geräten des täglichen und industriellen Bedarfs. Dabei entwickelten sich die kleinen Rechner sowohl zu immer größerer Leistungsfähigkeit, auch mit 16-Bit- und 32-Bit-Prozessoren, als auch in Richtung winziger Minimalsysteme mit nur wenigen, einfachen Funktionen ([[BASIC Stamp|BASIC-Briefmarke]]).

== Varianten und Bauformen ==

Sehr viele [[Heimcomputer]], wie z. B der [[Commodore 64|C64]] oder der [[Sinclair ZX81]], sind aus konstruktiver Sicht ebenfalls Einplatinencomputer mit integrierter Videoausgabe, ergänzt durch Tastatur, weitere Bedienungselemente, Anschlüsse für [[Peripheriegerät]]e und meistens irgendeine Form von [[Massenspeicher]] – ohne diese Erweiterungen sind sie jedoch nicht sinnvoll einsetzbar. Ebenso enthalten auch moderne [[Smartphone]]s und [[Tabletcomputer]] in ein Gehäuse eingebaute Einplatinencomputer – meist auf Basis der ARM-Mikroprozessoren – werden jedoch ebenfalls nicht so bezeichnet.

=== 6502-Einplatinenrechner ===
[[Datei:EMUF.jpg|mini|Einplatinencomputer EMUF mit 6502-Prozessor]]

In der frühen Computerentwicklung auf Basis von Mikroprozessoren waren die [[MOS Technology 6502|6502-CPU]] und deren Derivate sehr verbreitet, so zum Beispiel die Modelle [[Apple I]], [[KIM-1]], [[SYM-1]] und [[AIM-65]].

Ein Bausatz auf Basis der 6502-CPU wurde im Mai 1980 vom Elektor-Verlag als [[Junior-Computer]] vorgestellt und entwickelte sich mit mehreren tausend Exemplaren in Europa zu einem beliebten Selbstbaucomputer. Entwickelt wurde der Junior-Computer bei Elektor von Loys Nachtmann, der später als Redakteur zur Zeitschrift ''[[Chip (Zeitschrift)|Chip]]'' wechselte.

Weitere Beispiele sind der Selbstbaucomputer [[Cobold]], der 1981 von der Zeitschrift ''MC'' präsentierte [[EMUF]] und der 1984 in der ''[[c’t]]'' vorgestellte [[CEPAC-65]], der sich als universeller Steuercomputer eignete.

=== 8085-Einplatinenrechner ===
Einplatinenrechner gab es auch mit dem [[Intel 8085|Intel-8085]]-Prozessor, zum Beispiel der Experimentiercomputer [[ECB85]] von Siemens, der 1979 auf den Markt kam.

=== SC/MP-Einplatinenrechner ===
Ein früher Selbstbaucomputer wurde vom Elektor-Verlag im Juni 1977 (G 3078EX) auf der Basis des SC/MP (Typ I) veröffentlicht. Ein weiterer Bausatz wurde seitens des Elektronikherstellers und Lehrmaterialanbieters [[Christiani-Verlag]] aus Konstanz als SC/MP-Lehrcomputer 1978 auf den Markt gebracht.

=== Z80-Einplatinenrechner ===
[[Datei:Mpf-I.jpg|mini|[[Microprofessor I]]]]

Als einer der ersten in Deutschland verfügbaren Einplatinenrechner kam 1977 der [[Nascom]] 1 auf Basis der [[Zilog Z80|Zilog-Z80]]-CPU auf den Markt. Die ersten Computer des englischen Herstellers [[Sinclair Research]], der [[Sinclair ZX80]] und der [[Sinclair ZX81|ZX81]] sowie die [[ZX Spectrum|ZX-Spectrum]]-Serie, waren ebenfalls Einplatinenrechner. Auf der Basis von Z80-kompatiblen CPUs wurden weitere Einplatinencomputer (sog. SBC) realisiert, so u. a. der [[NDR-Klein-Computer]] aus dem Jahre 1984 von Rolf-Dieter Klein sowie der Euro-Z80 (Elektor-Verlag) aus dem Jahre 1989. Auch der Z80-[[EMUF]] (Einplatinen-Mikrocomputer für universelle Festwertprogramm-Anwendung) ist ein verbreiteter Einplatinentyp im Selbstbau gewesen. Da Zilogs Z80-Prozessor auch heute noch verfügbar ist, werden aktuell wieder neue Systeme mit Taktraten von 20 MHz entwickelt.

=== Heutige Einplatinenrechner ===
[[Datei:RaspberryPi.jpg|mini|[[Raspberry Pi]] mit [[ARM-Architektur|ARM-Prozessor]], von dem bis Februar 2015 rund 5 Millionen Stück verkauft wurden.]]
Bis in die 1990er-Jahre wurden [[8-Bit-Architektur|8-Bit]]-Einplatinencomputer, z. B. mit [[Intel 8085|Intel-8085]]-Prozessor, [[Intel MCS-51|Intel-MCS-51]]-[[Mikrocontroller]]n und ihren Nachfolgern, zu Mess-Steuer-Regel-Zwecken (MSR) eingesetzt. Heute werden Einplatinenrechner mit leistungsfähigeren Mikrocontrollern bestückt und decken den unterschiedlichen Bedarf für Haushalts-, Industrie-, Automobil- und Militärzwecke als [[Eingebettetes System]] ab. Der Trend geht dazu, immer mehr Funktionen (Standardschnittstellen, A/D-Wandler usw., bis hin zu kompletten WLAN-Funktionen inkl. TCP/IP-Stack) des Einplatinencomputers direkt auf demselben [[Integrierter Schaltkreis|Chip]] wie die CPU zu integrieren (siehe [[System-on-a-Chip]]). Dadurch kann bei steigender Funktionalität der Stückpreis dieser Rechner gesenkt werden.

Zu den bekannten aktuellen Einplatinenrechnern für Endnutzer zählen [[Arduino-Plattform|Arduino]], [[BeagleBoard]], [[Citronics]], [[Cubieboard]], [[Ethernut]], [[PandaBoard]], [[Raspberry Pi]], [[Tinkerforge]], [[Banana Pi]], [[pcDuino]], [[Lattepanda]], [[Orange Pi]], [[ODROID]], [[NanoPC]], [[HummingBoard]] und der für Bildungszwecke konzipierte [[BBC micro:bit]]. Solche Rechner werden etwa als Musik-[[Streaming-Client]], [[Home Theater Personal Computer|Media Center]], [[Thin Client]] oder [[Server]], als Steuerungsplatine in einem [[Quadrocopter]], als [[Wetterstation]], [[UKW]]-[[Rundfunksender|Radiosender]] oder als Steuereinheit für dedizierte [[Bitcoin]]-Mining-Hardware verwendet.<ref name="BitcoinMiner">{{Internetquelle | url= http://www.piksa.info/blog/2013/06/15/wie-mein-raspberry-pi-meinen-sonnenstrom-zu-bitcoins-macht/ | titel= Blog von Peter Piksa, Wie mein Raspberry Pi meinen Sonnenstrom zu Bitcoins macht | zugriff= 2013-10-04 | offline= ja | archiv-url= https://web.archive.org/web/20131004230837/http://www.piksa.info/blog/2013/06/15/wie-mein-raspberry-pi-meinen-sonnenstrom-zu-bitcoins-macht/ | archiv-datum= 2013-10-04}}</ref> Vereinzelt werben Hersteller dabei mit der [[Kreislaufwirtschaft|Wiederverwendung]] von Komponenten wie [[Smartphone]]-Platinen.<ref>{{Internetquelle |url=https://citronics.eu/ |titel=Citronics, meet the world’s first Circular Microcomputers |sprache=en-GB |abruf=2025-07-07}}</ref>

== Siehe auch ==
* [[Plug Computer]]
* [[HDMI-Stick]]
* [[Embedded-PC]]

== Weblinks ==
{{Commonscat|Single-board computers}}

== Einzelnachweise ==
<references />
[[Kategorie:Digitaltechnik]]
[[Kategorie:Computer]]
[[Kategorie:Einplatinencomputer| ]]
[[Kategorie:Rechnerarchitektur]]

Einplatinencomputer - Versionsgeschichte

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