Mini-PCs / Spezial-PCs

Mini PCs – kleine und leistungsstarke Allrounder für viele Anwendungen

Für viele Aufgaben wie für Heimbüro-Anwendungen, für das Arbeiten im Internet, als Media-PC oder Haussteuerung benötigt man heute keinen großen, stromfressenden und teuren PC mit Hochleistungs-CPU-/Grafik und meist ungenutztem Raum für Erweiterungen.

Die kleinen Vertreter in der Computer- und Netzwerktechnik sind die Mini PCs oder Mini Computer. Sie erledigen viele dieser Aufgaben preiswerter und mit weit weniger Aufwand sowie Platz- und Strombedarf. So bilden sie etwa die technische Basis für Smart-TV-Anwendungen – mit einer kleinen Android-Box (Android-Mini-PC) kann man jedes Fernsehgerät zum Smart-TV machen.

Wie funktioniert ein Mini-PC?

Dank leistungsstarker Mikrocomputertechnik, basierend meist auf Mehrkern-RISC-Prozessoren mit ARM-Architektur, sehr kompakten Grafik-Engines, kompakten Speichern und intelligenten Datenverarbeitungsalgorithmen, können diese PCs extrem kompakt ausfallen.

RISC-Prozessoren weisen u. a. gegenüber den leistungsstarken CPUs wie Intel Core X oder AMD Athlon einen reduzierten Befehlssatz auf und benötigen deshalb weniger Hardwareaufwand im Rechenwerk (ALU) und der Speicherverwaltung (MMU). Zudem brauchen sie keine herkömmliche Coprozessortechnik und weniger Rechenspeicher. Meist sind die Grafik-Engines (GPU) als Einheit mit der CPU zu einer Einheit zusammengefasst und können so extrem kompakt verbaut werden.

Kleine Rechner werden mit ebenfalls integriertem SRAM und Flash-Speicher betrieben. Diese Speicher sind extern durch extrem kompakte Flash-Speicher und kompakte LPDDR-SRAM-Speicher ergänzbar. Zusätzlich ist eine Speicheraufrüstung im Flash-Bereich durch externe Speicher wie SSDs, USB-Sticks oder Speicherkarten möglich.

Meist benötigen die Rechner auch dank ausgefeilter Wärmeableittechnik keinen störenden aktiven Lüfter. Als Netzteile dienen hier auch keine großen, laut belüfteten PC-Netzteile, sondern kompakte Schaltnetzteile in Steckernetzteil-Ausführung.

Die große Stärke kompakter Betriebssysteme

Die meisten Mini PCs arbeiten nicht mit den „großen” und viele Hardware-Ressourcen erfordernden Betriebssystemen wie MS Windows oder MacOS. Stattdessen arbeiten sie mit schlanken Betriebssystemen wie Linux und viele Linux-Derivate, Android oder speziellen OS-Versionen von Apple.

Für die Nutzung rudimentärer bzw. spezieller Windows-Anwendungen gibt es auch für diese Rechner abgespeckte Windows-Systemversionen von Windows CE bis zum „kleinen” Windows 1.

Insbesondere Linux (Mini-Linux-PC) und Android werden immer beliebter, da viele Anwendungen heute eher browser- und webbasiert arbeiten. Hier ist eine gute Internet-Anbindung wichtiger als hohe Systemtakte oder riesige Speicherausstattungen.

Viele Wege ins Umfeld

Dank zahlreicher universeller Schnittstellen, insbesondere USB 3 bzw. Thunderbolt, lassen sich die kleinen Rechner vor allem mit externen Massenspeichern sehr weitreichend mit PC-Zubehör erweitern. Leistungsstarke HDMI-Schnittstellen sowie ebenso leistungsstarke Video-Codecs erlauben eine hochwertige Bildausgabe auch auf großen Monitoren, Fernsehgeräten oder Beamern.

Der wichtigste Anschluss ins Umfeld ist bei diesen Rechnern die Gigabit-Netzwerkschnittstelle als LAN oder WLAN.

Die Bedienung erfolgt entweder herkömmlich per USB/Bluetooth mit Tastatur und Maus oder per Bluetooth mit spezieller Fernbedienung bzw. Bluetooth-Mini-Tastatur mit integriertem Touchpad. Auch die Anbindung an bzw. Zusammenarbeit mit Touchscreens machen die Mini PCs einfach. Vielfach sind die Mini PCs sogar direkt in die Touch-Monitore integriert (Touch-PC).

Mini PC selbst bauen

Mini-PCs werden nicht nur als Komplettgeräte angeboten, sondern man kann sie auch einfach selbst bauen. Als Basis dienen dabei so genannte Single Board Computerplatinen (SBC) wie der wohl bekannteste – der Raspberry Pi. Dieser Raspberry Pi Mini PC arbeitet auf ARM-Cortex-Basis, ist extrem leistungsstark und inzwischen in vierter Generation erhältlich.

Hier finden aber auch andere kompakte SBC-Architekturen wie die Atmel-AVR-Basis (z. B. beim Arduino) oder die sehr beliebten ESP-Plattformen des Herstellers Espressif ihre Anwendung. Einige dieser Rechnerplattformen wie z. B. Arduino arbeiten ohne eigenes Betriebssystem. Sie müssen daher nur mit geeignet kompilierten Anwendungsprogrammen programmiert werden.

Unterstützt werden diese Rechnerplattformen durch einfach beherrschbare Programm-Entwicklungssysteme (IDE), die auf viele vorgefertigte Programmbausteine (Libraries) für jede denkbare Peripherie zurückgreifen. Daher und auch dank einer vereinfachten Programmiersprache entlasten sie so den Anwender von vielen Routineaufgaben. Integrierte Automatik-Compiler und Verifikationsalgorithmen vereinfachen die Arbeit weiter, sodass sich der Programmierer rein auf das Anwendungsprogramm konzentrieren kann.

Die SBC-Plattformen enthalten auf kleinem Raum die gesamte Hardware inklusive Grafikverarbeitung, Speicher und Peripherie-Anpassung wie z. B. USB-Konverter. So benötigen sie nur noch ein Gehäuse, ein externes Netzteil und ggf. einen zusätzlichen Massenspeicher, um zu einem kompakten Mini-PC zusammengebaut zu werden.

Beliebte Anwendungen sind hier typische Maker-Projekte, Multimedia-Anwendungen (für die es komplette freie und auf die Anwendung zugeschnittene Betriebssysteme gibt) und Steuerrechner.

Typischer Rechner dieser Art sind z. B. die Linux-basierte CCU des Homematic-Hausautomationssystems, die RaspberryMatic-Plattform und andere Hausautomationssysteme.