Laptop: Computer im Aktentaschenformat

Laptop: Computer im Aktentaschenformat

 

Laptops oder Notebooks sind Computer, deren Ausstattung mit der eines Personalcomputers (PC) vergleichbar ist, die jedoch dank einer sehr kompakten Bauweise und einer netzunabhängigen Stromversorgung an beliebigen Orten betrieben werden können. Während Prozessoren und Speicherbausteine ähnlich den im PC benutzten ausgeführt werden, sind die verwendeten Bildschirme Flüssigkristalldisplays (LCDs), die sich von den herkömmlichen Kathodenstrahl-Bildschirmen stark unterscheiden. Diese sind sehr platzsparend, haben einen sehr geringen Energieverbrauch und sind darüber hinaus völlig strahlungsfrei — allerdings sind sie deutlich teurer als Kathodenstrahl-Schirme. Unter anderem aus diesem Grund ist auch der Preis eines Laptops erheblich höher als der eines PCs mit gleicher Leistung. Um bei beschränktem Platzangebot trotzdem eine große Zahl von Zusatzkarten nutzen zu können, wurde für tragbare Computer der PCMCIA-Standard entwickelt, der den schnellen Ein- und Ausbau von Modems, Netzwerkkarten oder Zusatzspeichern regelt.

 

Laptops werden heute in Wissenschaft, Technik und Journalismus, vor allem aber in der Wirtschaft im Außendienst, auf Geschäftsreisen und Schulungen eingesetzt. Außerdem fördern sie die Heimarbeit, vor allem in den USA nehmen sich viel beschäftigte Angestellte ihre Arbeit in Form eines Notebooks mit nach Hause.

 

 Einführung

 

Kleinstcomputer, besser bekannt unter den englischen Bezeichnungen Laptop und Notebook, sind fast so alt wie die weiter verbreiteten Personalcomputer (PCs), die mittlerweile in den westlichen Industriestaaten auf fast jedem Schreibtisch zu finden sind. Schon bald nachdem der PC sich durchgesetzt hatte, kam der Wunsch auf, einen tragbaren Computer zu besitzen, etwa um einem Kunden Software vorzuführen oder einfach unabhängig vom Stromnetz arbeiten (oder spielen) zu können. Zunächst half man sich damit, einen kompletten Rechner nebst Monitor und allen externen Komponenten zum Kunden oder zum Einsatzort zu bringen und dort zu montieren.

 

Die ersten echten tragbaren Computer waren Ende der 1980er-Jahre kaum kleiner, geschweige denn leichter als ihre Verwandten für den Schreibtisch. Sie besaßen allerdings einen kleineren, integrierten Flachbildschirm, eine Tastatur, die während des Transports als Monitorabdeckung fungierte, sowie einen Tragegriff. Aus nahe liegenden Gründen nannte man sie scherzhaft »Nähmaschinen«. Da zu dieser Zeit die Computerstandards hinsichtlich Ausstattung und Betriebssystem noch nicht so starr festgelegt waren wie heute, gab es durchaus leistungsfähige tragbare Modelle, die sich allerdings mangels Kompatibilität zu den Schreibtischcomputern (und wegen ihrer Unhandlichkeit) nicht durchsetzen konnten.

 

Eine Zeit lang gab es Minirechner auf dem Markt, die nicht einmal halb so groß waren wie herkömmliche PCs, weil in ihnen jeder Kubikzentimeter des Gehäusevolumens ausgenutzt wurde. Sie konnten beim Kunden an dort vorhandene Peripheriegeräte (zum Beispiel Monitore oder Drucker) angeschlossen werden. Ihr Hauptnachteil war, dass sie eben nur kompakte Tischcomputer waren, die immer eine externe Stromversorgung benötigten. Für die Arbeit unterwegs waren sie weder geeignet noch vorgesehen.

 

Mit der immer stärker werdenden Miniaturisierung der Rechner wurde es schließlich möglich, komplette mobile Rechnersysteme mit eigener Stromversorgung herzustellen, die aufgrund einer starken Gewichtsreduzierung auch tatsächlich »tragbar« waren. Wieder aufladbare Batterien, Akkumulatoren oder kurz Akkus, lieferten Energie für ein mehrstündiges Arbeiten fernab von jeder Stromversorgung. Mit dem PCMCIA wurde ein weitgehend einheitlicher Standard für den Anschluss externer Geräte (zum Beispiel Zusatzspeicher oder Modems) geschaffen, und flache LCD-Bildschirme (Liquid Crystal Display, Flüssigkristallanzeige) sorgten für ein scharfes Bild.

 

 Laptops und Notebooks

 

Die Entwicklung führte schließlich zum Notebook (»Notizbuch«), das kaum noch größer als ein dickes Buch und mit einem Gewicht von nur zwei bis drei Kilogramm auch nicht wesentlich schwerer ist. Notebooks stellen heute den größten Anteil an tragbaren Computern. Der früher für etwas größere Geräte geprägte Begriff Laptop (in Anlehnung an »Desktop«, Schreibtischoberfläche, so viel wie »Schoßoberfläche«, auf dem Schoß) für tragbare Computer wurde auf die Notebooks übertragen, sodass heute die meisten tragbaren Computer als Laptops bezeichnet oder beide Begriffe als Synonyme gebraucht werden.

 

In jüngster Zeit wurden auch »Handheld-Computer« oder »Palmtops« entwickelt (in der Hand gehaltene Rechner, das englische Wort »palm« bedeutet hier Handinnenfläche). Sie sind kaum noch größer als eine Hand, enthalten eine winzige Tastatur (bei vielen empfiehlt sich eine Eingabe mit Kugelschreiber oder Bleistift) und einen kleinen Bildschirm, kommen aber bei weitem nicht an die Leistungsfähigkeit und Vielseitigkeit eines Laptops heran. Allerdings sind sie mit genormten Schnittstellen ausgestattet, sodass während der mobilen Arbeit gespeicherte Daten problemlos auf normale Rechner, etwa im Büro, übertragen werden können. Aufgrund der erwarteten Dezentralisierung der Computerwelt, wonach Daten und Programme an beliebiger Stelle im Internet gespeichert und mit handyähnlichen Kleinstcomputern bearbeitet werden sollen, könnten Palmtops zu den Rechnern der Zukunft werden — es sei denn, man möchte auf die Vorteile eines gut ausgestatteten festen Arbeitsplatzes mit großem Bildschirm und Schreibtisch doch nicht ganz verzichten.

 

 Komponenten

 

Laptops enthalten im Prinzip heute fast alle Bauteile, die auch ein herkömmlicher PC besitzt. Aufgrund der kompakten Bauweise sind allerdings immer noch Abstriche bei der Leistungsfähigkeit hinzunehmen, außerdem muss eine Reihe von Komponenten für den Einbau im Laptop modifiziert werden. Im Wesentlichen enthalten Laptops eine Hauptplatine, das Mainboard, auf der sich der zentrale Prozessor (CPU, central processing unit) des Computers sowie Speicherchips und weitere Komponenten befinden. In Laptops kommen im Wesentlichen dieselben Prozessoren wie in PCs zum Einsatz, allerdings ist es im Laptop wesentlich schwieriger, die Abwärme abzuleiten. Deswegen müssen Laptop-CPUs deutlich weniger Wärme produzieren als normale Prozessoren. Die höheren Herstellungskosten dieser Chips bei geringeren Stückzahlen sind ein Grund für das höhere Preisniveau bei tragbaren Rechnern. Bei manchen besonders billigen Laptops nutzt man normale PC-Prozessoren, deren starke Abwärme oft sehr schnell zu Ausfällen oder zur Zerstörung des Laptops führt.

 

Weiterhin enthält ein Laptop eine Grafikkarte, welche die Ausgabedaten zur Darstellung am Bildschirm vorbereitet. Ein kleiner Lautsprecher ermöglicht die Ausgabe von akustischen Signalen oder sogar das Abspielen von Musikdateien. Notebooks enthalten außer einer Festplatte als Speichermedium zudem ein 3,5-Zoll-Diskettenlaufwerk und ein CD-ROM-Laufwerk, moderne Geräte können auch mit DVD-Laufwerk ausgerüstet werden. Allerdings ist selten Platz für drei verschiedene Laufwerke, bei manchen Notebooks kann man daher ein Laufwerk mit wenigen Handgriffen gegen ein anderes austauschen. Eine kompakte Tastatur dient der Eingabe und ein darin integriertes Zeigegerät (zum Beispiel ein Trackball oder ein Touchpad) ersetzt die Computermaus. Standardisierte Anschlüsse ermöglichen die Ankoppelung von weiteren Geräten, beispielsweise eines großen Monitors, einer Maus und eines Druckers.

 

Soll ein Laptop über das Internet mit dem Basisrechner oder anderen Rechnern kommunizieren können, so benötigt er eine Netzkarte, also eine Platine mit Prozessoren, welche die internen Computerdaten in die »Sprache« des Netzes übersetzen sowie mit Adress- und Kontrollinformationen versehen beziehungsweise diese bei ankommenden Daten korrekt interpretieren. Dazu wird noch ein Modem benötigt, das die codierten Impulse an das Telefonnetz überträgt; dieses wird allerdings meist als externes Zusatzgerät angeschlossen. Mittlerweile gibt es auch Handys, mit denen man sich per Mobilfunk mit dem Internet verbinden kann — womit der Computerarbeitsplatz am Strand einer einsamen Südseeinsel Realität geworden ist.

 

Energie sparen

 

Ein Akku oder mehrere Akkus sichern die Stromversorgung des Aktentaschenrechners, meist für etwa drei Stunden. Aufgrund ihrer Größe füllen sie bis zur Hälfte des Volumens eines Notebooks aus. Auch dessen Preis wird oft von der Akkuausstattung mitbestimmt, denn teure tragbare Computer besitzen zwei bis drei Akkus mit besonders hoher elektrischer Speicherkapazität. Außer durch Erhöhung der Akkuladekapazität bietet sich natürlich auch eine Reduzierung des Stromverbrauchs an. Da man beim Laptop anders als im Büro, wo der Strom ja scheinbar unerschöpflich aus der Steckdose kommt, unnötig verschwendete Energie sofort spürt, werden bei tragbaren Rechnern viele Maßnahme zum Energiesparen angeboten beziehungsweise automatisch durchgeführt. Beispielsweise schalten Sensoren den Rechner bei eingeklapptem Bildschirm automatisch ab, und nicht benötigte Komponenten werden während der Arbeit heruntergefahren, bis sie wieder gebraucht werden. Eine interessante Neuentwicklung ist eine 1998 vorgestellte Brennstoffzelle für Laptops, die eine Betriebsdauer von zehn Stunden ermöglichen soll, aber wohl noch recht weit von der Serienreife entfernt ist.

 

 LCD

 

Um Laptops und Notebooks so kompakt wie möglich zu halten, muss man einen möglichst flachen Monitor einsetzen, der üblicherweise in den Deckel des Laptops integriert ist. Hierzu sind die herkömmlichen Kathodenstrahl-Bildschirme, die nach dem gleichen Prinzip wie ein Fernseher arbeiten, nicht nur aufgrund ihrer Größe völlig ungeeignet. Auch die Implosionsgefahr und die im Inneren herrschenden hohen elektrischen Spannungen schließen einen mobilen Einsatz aus.

 

Der Standardbildschirm für Mobilcomputer sind LCDs (englisch liquid crystal displays, Flüssigkristallanzeigen), deren einfachste Formen man auch in Taschenrechnern und Uhren verwendet. Computermonitore sind allerdings durch die viel größere Zahl von Bildpunkten wesentlich komplexer. Das Grundprinzip dieser Schirme beruht darauf, dass eine spezielle Klasse von organischen Flüssigkeiten, eben die Flüssigkristalle, ihre optischen Eigenschaften bei Anlegen einer elektrischen Spannung verändert, sie wechseln dabei entweder von transparent zu undurchsichtig oder umgekehrt. Dabei wird entweder die Flüssigkristallschicht von hinten beleuchtet, oder sie besitzt einen Spiegel hinter dieser Schicht, der das Raumlicht zurückwirft, sofern die davor liegenden Flüssigkristalle auf »durchlässig« geschaltet sind. Setzt man dazu noch Farbfilter ein, kann man auch Farbbilder von hoher Brillanz und Auflösung darstellen.

 

TN und TFT

 

Der klassische Typ von LCDs sind die TN-Displays (von englisch twisted nematic, verdreht nematisch; nematische Flüssigkristalle sind eine Untergruppe dieser Materialklasse mit speziellen geometrischen Eigenschaften). Da Licht eine elektromagnetische Welle ist, kann man es dazu bringen, nur in einer bestimmten Richtung zu schwingen, man nennt es dann polarisiert. Ungestörte TN-Flüssigkristalle drehen die Schwingungsebene von polarisiertem Licht um einen genau definierten Winkel; wenn man nun durch geeignet gegeneinander verdrehte, Polarisatoren genannte optische Bauteile dafür sorgt, dass nur Licht den Schirm verlässt, dessen Schwingungsebene um genau diesen Winkel verdreht wurde, erhält man den gewünschten schaltbaren Bildschirmpunkt: Sowie man eine Spannung anlegt, verlieren die Flüssigkristalle ihre drehende Wirkung und das Licht kann in diesem Bereich nicht mehr passieren.

 

Ein Nachteil ist, dass die Bildpunkte eine gewisse Schaltzeit benötigen, ein anderer, dass die beschriebenen optischen Eigenschaften nur dann gelten, wenn man direkt von vorne auf den Bildschirm schaut. Diese Probleme wurden durch Weiterentwicklungen angegangen, unter anderem wurden TFT-Monitore (Thin-Film-Transistor, Dünnschichttransistoren) entwickelt. Bei diesen ist an jedem Bildpunkt ein dünner Transistor angebracht, der eine wesentlich genauere und komplexere Steuerung der Pixel ermöglicht.

 

Zwei weitere große Vorteile besitzen LCDs, die sie trotz ihres deutlich höheren Preises auch bei Desktop-Computern immer beliebter machen: Da sie mit einer elektrischen Spannung von 12 Volt (wie eine Spielzeugeisenbahn) auskommen, beträgt ihr Energieverbrauch nur ein Zehntel desjenigen von Kathodenstrahl-Bildschirmen — gerade für Laptops ist dies ein unschätzbarer Vorteil. Und zum anderen sind sie vollkommen strahlungsfrei: Da sie höchstens das Licht einer Glühlampe erzeugen (oder aber gar keine eigene Lichtquelle haben), können sie auch keinerlei hochenergetische Strahlung abgeben; Kathodenstrahlröhren dagegen ähneln vom Aufbau her Röntgenröhren und geben auch, wenn sie nicht überaus sorgfältig abgeschirmt werden, diese gefährliche Strahlung nach außen ab.

 

 PCMCIA

 

Die schmalen Gehäuse der Laptops sind der Grund, dass man in ihnen nur einen Teil der Steckkarten einbauen kann, die in einem PC Platz finden. Um jedoch trotzdem die gleiche Leistungsvielfalt wie beim PC zu erhalten, bot es sich an, eine genormte Schnittstelle zum schnellen Ein- und Ausbau solcher Computerkomponenten zu entwickeln. Sie wurde 1989 in Form des PCMCIA-Standards (Personal Computer Memory Card International Association) von der gleichnamigen Herstellervereinigung festgelegt.

 

Der Name zeigt noch, dass man zunächst einen kompakten auswechselbaren Computerspeicher entwickeln wollte. Aus ihm entstand eine einheitliche Schnittstelle für eine Vielzahl von Bauteilen, insbesondere Modems, Netzwerkkarten und Speichererweiterungen. Für die Karten sind drei verschiedene normierte Größen (Typ I, II und III) festgelegt, eine vierte ist in der Diskussion. Alle PCMCIA-Einschübe besitzen jedoch dieselben 68 Steckverbindungen, über welche sie mit dem Computer Daten austauschen.

 

Typ I bis IV

 

Länge und Breite der Karten sind für alle Typen mit 85,6 auf 54 Millimeter gleich, sie werden wie die exakt gleich großen Scheckkarten mit der kurzen Seite voran eingeschoben. Nur in der Dicke unterscheiden sich die Karten untereinander und von einer Scheckkarte: Typ-I-Karten sind 3,3 Millimeter dick, sie dienen meist als zusätzliche Speicher. Typ-II-Karten sind 5,0 Millimeter dick und werden oft für Modems genutzt, während Typ-III-Karten 10,5 Millimeter dick sind. Sie werden oft als Massenspeicher oder auch Radios ausgeführt.

 

Ein weiterer Typ (Typ IV) soll etwa 18 Millimeter dick sein, ist aber noch nicht exakt definiert. Er soll für externe Festplatten hoher Speicherkapazität vorgesehen sein. Alle diese Karten passen in dieselben Einschubfächer in der Seite eines Notebooks. Diese Schächte sind zumeist so dimensioniert, dass zwei Karten vom Typ I oder II oder eine vom Typ III eingesetzt werden können.

 

Im Inneren der Laptops sorgen Adapter für die physikalische Kontrolle der Karten, diese melden dem Rechner, ob und was für eine Karte eingeschoben ist. Ein spezielles Programm im Betriebssystem, der Cardservice, sammelt die Anschlussdaten aller jemals eingesetzten PCMCIA-Karten (die Interrupts, über die jede Karte eindeutig angesprochen wird, sowie die intern benötigten Speicherbereiche). Er sorgt dafür, dass keine Konflikte zwischen den verschiedenen Schnittstellen und PCMCIA-Karten auftreten. Wird eine Karte eingesetzt, ordnet er dieser Karte entsprechenden Platz zu; wird sie wieder entfernt, so wird auch der Speicherplatz durch dieses Programm wieder freigegeben.

 

 Einsatzbereiche

 

Der Siegeszug des Notebooks wurde sicher nicht durch besonders attraktive Preise verursacht, denn sie sind in der Regel anderthalb- bis zweimal teurer als herkömmliche PCs derselben Leistungsklasse; oder anders gesagt: Ein tragbarer Computer hinkt in der technischen Entwicklung etwa ein Jahr oder mehr hinter einem genauso teuren PC her — dies ist in der Mikroelektronik eine lange Zeit! Der große Vorteil des Notebooks ist der Einsatz von Computern an Orten, an denen man vorher nur mit Schwierigkeiten an einem Rechner arbeiten konnte. Natürlich finden viele Menschen auch an dem geringen Platzbedarf eines Notebooks Gefallen.

 

Laptops ermöglichen die direkte Aufnahme von Messdaten bei Vermessungsarbeiten. Diese Daten können dann direkt vor Ort im Computer ausgewertet oder aber auf einen Zentralrechner überspielt werden. Auch bei naturwissenschaftlichen Messungen im Feld oder bei Expeditionen werden heute fast ausschließlich Laptops eingesetzt. Hier wird der Akku bisweilen durch einen Solarzellengenerator ergänzt, sodass die Batterie nur nachts arbeiten muss. Auch im Weltraum, etwa auf der Raumstation Mir oder im Spaceshuttle, arbeitet man mit Laptops. Schließlich sind tragbare Computer mit Textverarbeitungssoftware für Journalisten ein unentbehrliches Hilfsmittel geworden, mit dem noch während einer Pressekonferenz der Artikel satzfertig gemacht werden kann.

 

Den großen Durchbruch schafften tragbare Computer jedoch durch ihren Einsatz in der Wirtschaft, besonders bei Außendienstmitarbeitern. Sie können mithilfe eines Laptops Präsentationen beim Kunden durchführen, können dabei Bestelldaten aufnehmen und kalkulieren und übers Internet sofort an die Firmenzentrale weitergeben. Schulungen können auf einem Rechner in der Zentrale entwickelt, auf einen Laptop übertragen und vor Ort, mittels eines angeschlossenen Projektors, durchgeführt werden. Schließlich kann man mit ihnen auch auf der täglichen Fahrt zum oder vom Arbeitsplatz beziehungsweise während einer Dienstreise (im ICE gibt es Abteile mit Internetanschluss) noch arbeiten.

 

Man kann natürlich auch den Laptop mit nach Hause nehmen und abends und nachts weiterarbeiten. Besonders in den USA, wo Arbeitszeit und die Art des Arbeitseinsatzes anders bewertet werden als in Deutschland, entstand so eine Klasse von Heim- und Büroarbeitern, die ihren Rechner täglich von ihrer Wohnung zum Büro und zurück tragen.

 

Literatur:

 

Thomas Jungbluth:Notebooks richtig einsetzen. München 1996; mit CD-ROM.

 Peter Kürsteiner: Notebook- und PC-Präsentationen. Power-Tips für Sie und Ihren Auftritt. Wien 1999; mit CD-ROM.

 Fred Maro: Showtime: präsentieren nd. motivieren mit Laptop. Kraftvolle Präsentationen, sichere Kommunikationserfolge. Regensburg 1999.

 Wilfred Lindo: PalmPilot. München 2000.