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14.02.1997 - 

PC-Integration/Schnittstellen- und Grafikadapter auf dem Motherboard

Konflikt: Hoher Integrationsgrad versus Zukunftssicherheit

Immer mehr Elemente eines PCs, die bisher als separate Karten einen Erweiterungs-Slot beanspruchten, verschwinden auf dem Motherboard oder gar im Prozessor. In modernen Rechnern finden sich heute kaum noch Standard-Schnittstellen-Karten, und der Grafikadapter wird mittlerweile ebenfalls häufig auf dem Motherboard integriert. Viele Hauptplatinen wurden bereits mit SCSI- oder EIDE-Adapter bestückt, und die ersten Ethernet-Implantationen sind angekündigt. Auch multimediale Elemente wie Sound- und Videoboard oder kommunikative Bauteile wie das Modem werden bald vollständig ins Motherboard integriert sein.

Die Bemühungen der Hersteller zielen in erster Linie auf kompaktere Bauformen. Geringe Abmessungen und Gewichte ermöglichen neue, anspruchsvolle Designformen mit weniger Standfläche. Außerdem sind integrierte Motherboards einfacher im Umgang, denn es müssen weniger Erweiterungskarten installiert werden. Da die anteiligen Produktionskosten integrierter Baugruppen wesentlich niedriger sind als separate Erweiterungskarten, glänzen solche Boards zusätzlich mit einem besseren Preis-Leistungs-Verhältnis.

Doch die Miniaturisierungsversuche haben auch ihre Nachteile. Bei den integrierten Baugruppen handelt es sich immer um Basistechnologie. Schnittstellen oder Grafikkarten, die höheren Ansprüchen genügen sollen, müssen separat installiert werden, was oft genug zu Problemen führt. Ausführliche technische Beschreibungen der auf dem Motherboard untergebrachten Hardware existieren selten.

Bei einem Defekt ist der Austausch des gesamten Motherboards notwendig, oder es muß eine entsprechende Erweiterungskarte installiert und angepaßt werden. Eine Reparatur scheidet vollständig aus: Sie ist teurer als eine Erweiterungskarte und es muß das komplette Motherboard eingeschickt werden. Die Kosten für den Aus- und Einbau sowie für die Ausfallzeit des Rechners sind viel zu hoch. Fällt hingegen einmal eine Erweiterungskarte aus, läßt sie sich im allgemeinen rasch und problemlos auswechseln.

Erweiterungen, die nicht mehr über den Slot eingesteckt werden müssen, sondern bereits auf dem Motherboard eingebaut sind, verschonen den Anwender in erster Linie vor Adreßkonflikten, denn die Baugruppen sind vom Hersteller optimal auf das Motherboard abgestimmt. Eine Umbelegung des I/O-Ports und der IRQ-(Interrupt-Request-) oder DMA-Nummern (Direct Memory Access) durch DIP-Schalter oder per Software ist deshalb nicht mehr vorgesehen. Dies bereitet in Verbindung mit modernen Plug-and-play-Hardware-Erweiterungen, die ebenfalls keine Justierungsmöglichkeiten bieten und sich selbständig einrichten, Schwierigkeiten. Solange die Plug-and-play-Funktionen einwandfrei arbeiten und genügend Ausweichkonfigurationen vorhanden sind, installieren sich zusätzliche Erweiterungskarten meistens richtig. In stark ausgebauten Rechnern (viele belegte Slots) sind die ohnehin nicht immer zuverlässig arbeitenden Plug-and-play-Funktionen jedoch schnell überfordert und belegen einen Adreßbereich (zumindest teilweise) doppelt. Lassen sich die integrierten Baugruppen, wie meist, nicht umkonfigurieren oder stehen nur wenige Ausweichadressen zur Verfügung, ist die Installation einer bestimmten Erweiterung unter Umständen nur durch Ausschalten des integrierten Moduls möglich. Dieses muß dann durch eine manuell anpaßbare Baugruppe ersetzt werden.

Da Integrationsbemühungen auf die Miniaturisierung der Rechnerarchitektur und damit auf das Einsparen von Steckplätzen abzielen, ist die Skalierbarkeit solcher Systeme oft stark begrenzt. Die Möglichkeit, durch die Integration von Bauelementen auf dem Motherboard freie Steckplätze zu schaffen, wird dadurch direkt wieder zunichte gemacht und kleineren Bauformen geopfert.

Bei Installationsproblemen durch Plug-and-play-Karten oder einem Defekt einer integrierten Baugruppe steht im ungünstigsten Fall nicht einmal ein Steckplatz für zusätzliche Erweiterungen bereit, da die wenigen Slots belegt sind. Erschwerend kommt auch die Tatsache hinzu, daß Hersteller von Motherboards integrierte Baugruppen oft nur ungenügend dokumentieren und keine Lösungsvorschläge für den Problemfall bieten. Servicedienstleister müssen deshalb nicht selten die Hotline der Hersteller bemühen, um spezielle Konfigurationsdaten zu erfahren.

Bei den scheinbar kostenlos mit dem Motherboard gelieferten Grafikkarten, Schnittstellen-Adaptern und Modems handelt es sich immer um Minimallösungen. Integrierte Grafikadapter schaffen meist nur 1280 x 1024 Pixel (oder weniger) bei unergonomischen Bildwiederholfrequenzen oder niedriger Farbtiefe. 512 KB bis 1 MB Grafik-RAM sind das Maximum. SCSI-Adapter liefern meist nur interne Schnittstellen. Externe SCSI-Buchsen und -Software sind nur bei separaten SCSI-Karten zu finden. Und auch bei den neuen integrierten Ethernet-Adaptern wird es sich kaum um Highspeed-Modelle handeln.

Der Ausfall einer integrierten Baugruppe nach der Garantiezeit erfordert die Anschaffung und Anpassung einer neuen Erweiterungskarte und ist sehr ärgerlich. Ein besonderes Problem stellt allerdings auch schon ein entsprechender Defekt innerhalb der Garantiezeit dar. Das komplette Motherboard muß ausgetauscht werden. Ist der Lieferant nicht zu einer Vorauslieferung bereit, steht der Rechner, bis das neue oder reparierte Board zurück ist, nicht zur Verfügung. Weil es kostengünstiger ist, wird deshalb häufig auf die Garantie verzichtet und statt dessen eine Erweiterungskarte installiert.

Trotz der Probleme und Schwierigkeiten, die integrierte Architekturen verursachen können, haben sie auch klare Pluspunkte vorzuweisen. Kleine Arbeitsplatzrechner finden auch auf engstem Raum Platz und halten den Schreibtisch frei. Außerdem sind durch elegantere Designs für repräsentative Unternehmensbereiche (Point of Sale, Empfang, Messe, Kundenbetreuung etc.) möglich. Wird auf kleinere oder extravagante Bauformen verzichtet, können auf dem Motherboard integrierte Baugruppen Erweiterungssteckplätze einsparen. Die freibleibenden Slots sind dann für zusätzliche Funktionen einsetzbar. Bei alledem lassen sich solche Motherboards auch noch preiswerter produzieren. Die Demontagezeiten, ein maßgeblicher Faktor für effizientes, kostengünstiges Recycling, sind kürzer, und auch die Anzahl der verwendeten Materialien läßt sich bei integrierten Lösungen leichter beeinflussen.

Auch die Erweiterungskarten sollen in Zukunft vermehrt verschiedene Aufgaben gleichzeitig bewältigen können. Ob Grafikkarte kombiniert mit Soundboard, Fernsehkarte mit Radio und MIDI-Schnittstelle (Musical Instruments Digital Interface) oder Modem mit integriertem ISDN-Adapter: An Multifunktionskarten gibt es schon heute eine große Auswahl. Für sie gelten die gleichen Spielregeln wie für integrierte Baugruppen. Sie sparen Kosten, Platz und Erweiterungssteckplätze, und zumindest die beiden auf dem Board vereinten Peripherien vertragen sich bestens. Adreßkonflikte und Kompatibilitätsprobleme sind ausgeschlossen. Dafür sind auch Multifunktionskarten problematisch bei Defekten. Fällt eine Funktion einer Karte aus, ist eine Reparatur meist zu teuer. Es muß entweder eine neue Kombikarte gekauft oder ein zusätzliches Erweiterungsboard eingesetzt werden. Letzteres führt allerdings den Sinn einer Multifunktionslösung ad absurdum.

Auch für sie gilt: Erfüllt werden meist nur Basisbedürfnisse. Anspruchsvolle, schnelle Grafik, leistungsfähige aktive ISDN-Adapter oder gute Modems sind nur als Einzellösung zu haben.

Fazit: Überall dort, wo an integrierte Baugruppen nur standardmäßige Anforderungen gestellt werden, das System trotz Integration ausreichend skalierbar ist und im Falle eines Defekts auch ein zeitweiser Totalausfall des Systems überbrückbar ist (zum Beispiel durch ein komplettes Ersatzgerät), sind auch integrierte Lösungen vertretbar.

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Integration spart Kosten und Platz, Erweiterungssteckplätze sorgen für eine gewisse Flexibilität; Adreßkonflikte sowie Kompatibilitätsprobleme entfallen so gut wie ganz. Doch gibt es auch Nachteile zu bedenken: Werden vom Rechner höhere Leistungsfähigkeit und Wartungsfreundlichkeit verlangt, sind Systeme mit weniger hohem Integrationsgrad auch im Hinblick auf technologische Veränderungen im Unternehmen effektiver.

Vom AT-Board zum LPX-Format

Das ursprüngliche AT-Board war 305 mal 350 Millimeter groß und verfügte noch nicht einmal über integrierte serielle und parallele Schnittstellen. Das Baby-AT-Format (BAT) schrumpfte auf 222 mal 330 Millimeter. Einige unterboten dieses Format sogar und verringerten die Ausmaße auf 220 mal 250 Millimeter. Um die Rechnerausmaße weiter zu verkleinern, werden nun Erweiterungskarten in die Hauptplatine integriert beziehungsweise einer Karte mehrere Funktionen zugeordnet. Neue Formfaktoren für Motherboards wie ATX oder LPX verbannen Kühltürme und Lüfter von der Hauptplatine. LPX legt die Erweiterungskarten parallel zum Motherboard und ermöglicht so ultraflache Bauformen.

*Michael Funk ...