Grundsätzliches zu gehärteter Rechnertechnik informativ aufgearbeitet
Die Internetseiten der Hersteller liefern eine Vielzahl von Informationen, welche für
den täglichen Betrieb der Geräte als grundlegend zu bezeichnen sind. Handbuch und
Datenblatt sagen einiges über die Verwendbarkeit und das Leistungsspektrum der
Hardware aus. Im Folgenden gehen wir auf offensichtliche Unterschiede ein.
Gehäusebau – Material und Grundkonstruktionen >>
Als Werkstoff dienen in der Regel Aluminium-Magnesium-Legierungen, die zumeist im
Druckguss-Verfahren zum Rohgehäuse verarbeitet werden. Die Endbearbeitung erfolgt
zur Anpassung der Maße oder zur Veränderungen von Details mit spanenden Verfahren.
vs.
Kunststoffe im Gehäusebau, erstellt im Spritzgussverfahren. Die Gründe für die Nutzung
sind zahlreich. Konstruktive Vorteile finden wir bedingt bei der Elastizität der Werkstoffe.
Auch gelingt über die Verwendung von Kunststoffen bisweilen Gewichtsersparnis. In den
meisten Fällen zählt allerdings der gravierendste Vorteil – niedrige Produktionskosten.
vs.
Gehäuse und Anbauteile aus Aluminium oder Kunststoff, Herstellung aus Vollmaterial.
Diese Fertigungsart ermöglicht durch den Einsatz moderner Maschinen die an sich perfekte
Formgebung, bei durchdachter Konstruktion. Unter Beachtung der Materialfähigkeiten
ist das optimale Verhältnis von Haltbarkeit, Funktionalität und Gewicht gut zu erreichen.
Im Ergebnis technisch kaum zu überbieten drücken jedoch im Vergleich mit Gussverfahren
verständlicherweise recht hohe Herstellungskosten.
Das Zusammenfügen von Gehäusen wird technisch wie folgt umgesetzt:
Verbund geschraubt, geklammert, verstiftet, geklebt, formschluss-gedichtet
Kühlung der Hardware >>
Ein durchdachtes Gehäuse ist die Grundlage für ein gutes Temperaturmanagement.
Entstehende Wärme muss gezielt aus dem Gerät abgeleitet werden, um gleichmäßige
Rechnerleistung zu gewährleisten. Die zur Kühlung notwendigen Wärmeabgabepunkte
finden Sie in der Regel im Handbuch zur Hardware unter Inbetriebnahme oder unter
Vorsichtsmaßnahmen näher beschrieben.
. aktiv gekühlt (Gehäuse-Kühlung über Lüfter, direkter Luft- Volumenaustausch, 1*)
. passiv gekühlt (ohne Lüfter, Bauteil-Kühlung ausschließlich über Gehäuseflächen, 2*)
. aktiv gekühlt II (Kühlung über gekapselten Lüfter mit Lüftungskanal/ Wärmetauscher, 2*)
. 1* schlechte Schutzeigenschaften gegen Schmutz und Fremdkörper
. 2* abgeschlossenes Gerätegehäuse, gedichtet gegen Schmutz und Fremdkörper
Oben genannte Kühlungstypen haben diverse Vor- und Nachteile. Sie unterscheiden sich
stark im dem zu betreibenden technischen Aufwand und im physikalischen Wirkungsgrad.
Letzteres bestimmt die Einsatzmöglichkeiten und Systemkompatibilität. Rein auf Leistung
getrimmte Rechnersysteme produzieren mehr Abwärme als solche, die mit dem Ziel eines
besonderen Temperatur-Leistungsverhältnisses entwickelt wurden, beispielsweise Produkte
der Baureihen Ultra-Low Voltage oder spezielle Mobile-Prozessoren aus den Hause Intel.
Entstehende Wärme muss effektiv von allen Bauteilen abgeleitet werden – wie geht das??
Voraussetzung ist ein Temperaturgefälle, eine kühlere Umgebungstemperatur.
Der einfachste Weg wird mit dem Austausch der im Gerät befindlichen Luft beschritten.
Ein Lüfter saugt die warme Luft aus dem Gerätegehäuse und zieht durch den enstehenden
Unterdruck Umgebungsluft in das Gerätegehäuse ein. Unterstützt wird der Kühlfluss
über einige im Gehäuse befindlichen Löcher und Lüftungsschlitze. Technisch einfach gelöst
stößt dieser Kühlungstyp bei Verdecken oder Verstopfen der Lüftungslöcher und Schlitze
an seine Grenzen. Angesaugter Staub, Flusen, Tierhaare sind vom Lufteintritt fernzuhalten,
regelmäßig zu entfernen. Auch außen am Gehäuse anliegende Gegenstände sind hinderlich.
Ausschließlich passive Kühlung erfolgt am Mainboard über klar definierte Übergabepunkte.
Der Temperaturfluss geht vom Halbleiter über Vollmaterial, Wärmeleitkörper, Leit-Pads oder
Wärmeleitpasten an die großflächigen Gehäusebauteile.
Aktive Kühlung mit gekapseltem Lüfterkanal vereint die beiden vorgenannten Bauformen,
im Grunde eine `lüftergestützte passive Kühlung`. Die angesaugte Umgebungsluft streift
über einen abgeschlossenen Luftkanal einen Kühlkörper und sorgt so für stetigen Durchsatz
an der Kühlfläche.
Grundkonfiguration Hardware – Bestückung des Mainboards, BIOS/ UEFI >>
Die Konfiguration eines Geräts ergibt sich aus der technischen Beschreibung bzw. aus
den technischen Daten des Datenblatts. Zu bemerken sind bei Hardware-Vergleichen große
Abweichungen bei den Ausstattungen, bedingt durch den angedachten Einsatzzweck, nötige
Zuverlässigkeit und technische und/ oder rechtliche Vorschriften bzw. Vorgaben.
Der Anteil an Sondergeräten, speziell hergestellt und konfiguriert für den einzelnen Kunden,
ist recht hoch. Die Vielzahl der Nutzer bewegt sich in den Bereichen Industrie, Militär und
Behörde. Die in diesen Kreisen üblichen Vorgaben und Standards haben direkten Einfluss
auf den Entwicklungsprozess der Hardware und die nachfolgende Serienproduktion dieser
Gerätschaften.
Ausgewählt und verwendet werden Bauteile, welche über längeren Zeitraum getestet und
geprüft wurden. Aus Testergebnissen ergibt sich schlussendlich die mögliche Verwendung.
Die selektierten Bauteile müssen nicht nur technisch gut abschneiden. Darüber hinaus wird
eine langfristige Lieferfähigkeit vorausgesetzt – üblicherweise bis zu 10 Jahren, basierend auf
der Zusicherung `Bill Of Material`(BOM).
In Kombination der verwendeten Hardware und angedachtem Betriebssystem wird die Wahl
zwischen BIOS, UEFI oder einer Kombination aus beiden Systemen getroffen.
Optionale Hardware-Komponenten >>
Schnittstellen wie WLan, Bluetooth, Mobil-Funkmodul, GPS sind für den Konsumermarkt
heute selbstverständlich und auch nicht wegzudenken. Gegensätzlich gestaltet sich die
Situation beim Verkauf gehärteter Rechnertechnik. Nach wie vor entscheidet der Einsatz
über Umfang und Art der Ausstattung, so zum Beispiel kundenspezifische Lösungen:
. Industrie-Steckverbinder
. militärische System-Anschlüsse
. Anschlüsse für Sondermodule wie Funk, Netzwerk, Datenspeicher
. Display-Ausführungen als Monochrom, Sunlight Readable, Optical Bonding, Night Vision
. beleuchtete Tastaturen als Chiclet, Gummi-Silikon (Salt and Fog), Night Vision Backlight
. interner Bordnetzadapter
. Überspannungsschutz
. praktizierter Gehäuseschutz gem. Standards IP54 bis IP68
Gerätebeschreibungen zu entnehmen sind gehärtete Rechner ohnehin nach besonderen
Kriterien entwickelt. Grundlegend zu bezeichnende Mil.- und Industrie-Standards finden
sich in Datenblättern und Handbüchern wieder. Darüber hinaus haben einige Anwendungen
höhere Anforderungen, welche technische Besonderheiten erfordern, so zum Beispiel
. Hardware für den Einsatz in Ex-Schutzbereichen
. Geräte mit Zulassung für den Einsatz in der Medizintechnik
. Rechnertechnik für die Nutzung in der Luft- und Raumfahrt
. Kernkomponenten für militärische Anwendung
. Einsatzmittel für den Bereich `BOS`
. KFz-Einbauten gem. gültiger KFz-Direktive, Berücksichtigung der Sicherheit am Arbeitsplatz
Welches Betriebssystem für welches Gerät, OS-Voraussetzungen >>
Der Schritt zur Verwendung eines Betriebssystems geschieht aus zahlreichen Motivationen,
welche wir hier nicht behandeln wollen. Sicher ist, dass die möglichen Betriebssysteme in
einer direkten Abhängigkeit zu Hardware und BIOS/ UEFI stehen.
Gerätespezifische Treiber finden Sie auf den Support-Seiten von uns gestützter Hersteller,
Panasonic, roda computer und Getac – Direktlink über die FAQ unseres Info-Blogs.