Physisch besteht ein Rechner aus diversen Komponenten: Der Prozessor führt Instruktionen aus, die er aus dem Seicher lädt. Die Grafikkarte verarbeitet Vektorbefehle und sendet einen Datenstrom an den Bildschirm.
Folgende Programme erlauben Einblick in die vorhandene Hardware:
lscpu(8)lspci(8)lsblk(8)lsusb(8)lshw(8)dmidecode(8)Grundsätzlich unterscheidet man beim Befehlssatz einer CPU zwischen RISC- und CISC-Architketur. Die gängigen Prozessoren stammen aus den Häusern Intel und AMD.
| Jahr | Hersteller | Prozessor | Befehlssatz | Besonderheiten |
| 1985 | Intel | 80386 | i386 | MMU mit 32 Bit Adressraum |
| 1990 | Intel | 80486 | i486 | Integrierter Level 1 Cache |
| 1993 | Intel | Pentium | i585 | Superskalare Architektur |
| 1997 | Intel | Pentium II | i686 | Integrierter Level 2 Cache |
| 1999 | AMD | Athlon | i686 | 1 GHz Takt |
| 2001 | Intel | Itanium | ia64 | 64 Bit Serverprozessor für Parallalverarbeitung |
| 2003 | AMD | Athlon 64 | amd64 | 64 Bit Befehlssatz |
| 2006 | Intel | Core | amd64 | SMP mit bis zu 4 Kernen und Hyperthreading |
| 2011 | AMD | Fusion | amd64 | Verschmelzung von Prozessor und Grafikeinheit |
| 2012 | ARM | ARM11 | armv6k | Einplatinencomputer Raspberry Pi |
| 2017 | AMD | Ryzen | amd64 |
Seit 2021 verkauft Intel die 11. Generation (Rocket Lake) der Core-Serie. Diese Prozessoren enthalten allesamt Erweiterungen für 64 Bit, MMX und SSE. Den höheren Klassen sind Vektorerweiterungen, Verschlüsselung und Virtualisierung vorbehalten. Sie unterscheiden sich in folgenden Kriterien:
| Klasse | Modell | Kerne | L3-Cache | Turbo | HT | Vektor | Crypto | Virtualisierung |
| Celeron | G39xx | 2 | 2 M | |||||
| Pentium | G4xxx | 2 | 3 M | VT, EPT* | ||||
| i3 | 7xxx | 2 | 4 M | AVX | AES | VT, EPT* | ||
| i5 | 7xxx | 4 | 6 M | ja | AVX2 | AES | VT, EPT | |
| i7 | 7xxx | 4 | 8 M | ja | ja | AVX2 | AES | VT, EPT |
| Xeon E3 | 15xx | 4–12 | 8 M | ja | ja | AVX2 | AES | VT, EPT |
Beispiel: Intel Core i7 7700 K
| Core | |
| Atom |
| E3 | Server, Xeon |
| i7 | HT, Turbo |
| i5 | HT, Turbo |
| i3 | |
| Pentium | |
| Celeron |
| 11xxx | 14nm | Rocket Lake |
| 10xxx | " | Comet Lake |
| 8xxx | " | Coffee Lake |
| 7xxx | " | Kaby Lake |
| 6xxx | " | Skylake |
| 5xxx | " | Broadwell |
| 4xxx | 22nm | Haswell |
| 3xxx | " | Ivy Bridge |
| 2xxx | 32nm | Sandy Bridge |
| 5xx | " | Clarkdale |
| 8xx | 45nm | Lynnfield |
| 9xx | " | Bloomfield |
| K | Desktop, Unlocked |
| C | Desktop, LGA 1150 |
| R | Desktop, BGA 1364 |
| S | Desktop, Performance optimized |
| T | Desktop, Power optimized |
| MX | Mobile, Extreme Edition |
| HQ | Mobile, High Performance Graphics |
| MQ | Mobile, High Performance Graphics |
| M | Mobile |
| U | Mobile, Ultra Low Power |
| Y | Mobile, Extremely Low Power |
Das flüchtige
RAM
vergisst
alle Daten, sobald die Stromversorgung unterbrochen wird.
Moderne Speichermodule übertragen Signale sowohl auf der steigenden
als auch an der fallenden Flanke (double data rate).
Die Datenrate ergibt sich also aus der Anzahl der übertragenen Bits
pro Takt multipliziert mit Zwei.
| Jahr | Speichertyp | Pins | Modulgröße (Megabyte) |
Speichertakt (Megahertz) |
Durchsatz (Megabyte/s) |
| 1980 | FPM SIMM | 30 | 0,25–16 | ||
| 1995 | EDO SIMM | 72 | 1–128 | ||
| 1997 | SDR DIMM | 168 | 16–512 | 66–166 | |
| 1999 | RDRAM RIMM | 184 | … | 266–600 | |
| 2000 | DDR SDRAM | 184 | 256–1024 | 100–200 | 200–400 |
| 2003 | DDR2 | 240 | 256–4096 | 100–266 | 400-1060 |
| 2007 | DDR3 | 240 | 512–8192 | 100–266 | 800–2125 |
| 2014 | DDR4 | 288 | 4096–32768 | 200–400 | 1600–3200 |
| 2020 | DDR5 | 288 | 200–525 | 3200–8400 |
Man unterscheidet folgende Varianten, jeweils mit oder ohne Fehlerkorrektur (ECC):
Erweiterungskarten und Steuergeräte werden per PCI mit dem Chipsatz der Hauptplatine verbunden.
| Jahr | Version | Varianten | Takt (MHz) | Durchsatz (Megabyte/s) |
| 1981 | AT | 8 Bit | 4.77 | 4 |
| 1983 | ISA | 16 Bit | 6–8 | 16 |
| 1987 | MCA | 32 Bit | 10 | 40 |
| 1988 | EISA | 32 Bit | 8.33 | 33 |
| 1992 | VLB | 32 Bit | 33/40/50 | 60–100 |
| 1993 | PCI 2.0 | 32/64 Bit | 120 | |
| 1997 | AGP 1.0 | x1–x2 | 250–500 | |
| 1999 | AGP 2.0 | x1–x4 | 500–1000 | |
| 2002 | PCI 2.3 | 500 | ||
| 2003 | AGP 3.0 | x4–x8 | 1000–2000 |
Moderne Rechner verfügen nur noch über einen PCI-Express Bus. Dieser erlaubt Punkt-zu-Punkt Verbindungen auf bis zu 16 Lanes.
| Jahr | Version | Transfer (GT/s) | Durchsatz (Megabyte/s/Lane) |
| 2004 | 1.0 | 2.5 | 250 |
| 2008 | 2.0 | 5 | 500 |
| 2011 | 3.0 | 8 | 985 |
| 2017 | 4.0 | 16 | 1969 |
| 2019 | 5.0 | 32 | 3938 |
| 2021 | 6.0 | 64 | 7529 |
Hochgezüchtete Grafikkarten brauchen einen PEG-Slot, was letztendlich ein PCI-Express-Slot mit höherer Spannungsversorgung ist.
Auf Festplatten gespeicherte Daten bleiben dauerhaft erhalten. Per SATA angeschlossene Geräte unterstützen Hotplugging, also das an- und abschließend während des Betriebs. Steuergeräte, die das AHCI unterstützen, brauchen auch keine individuellen Treiber mehr.
| Jahr | Standard | Name | Megabyte/s | Anschluss | Erweiterungen |
| 1989 | ATA-1 | 8.3 | 40-polig | Single Word DMA | |
| 1994 | ATA-2 | 16.6 | " | Multi Word DMA | |
| 1996 | ATA-3 | " | " | SMART | |
| 1997 | ATA-4 | 33.3 | " | ATAPI, HPA | |
| 1999 | ATA-5 | 66.6 | 80-polig | ||
| 2000 | ATA-6 | 100 | " | LBA-48, AAM | |
| 2001 | ATA-7 | 133 | " | UDMA-6 | |
| 2002 | SATA-1 | 1.5G | 150 | 7-polig | Hotplugging |
| 2004 | SATA-2 | 3G | 300 | " | NCQ |
| 2008 | SATA-3 | 6G | 600 | " | Power Management |
| 2011 | SATA-3.1 | 600 | mSATA | Queued Trim, USM | |
| 2013 | SATA-3.2 | Express | 2000 | M.2 | Dev Sleep |
| 2016 | SATA-3.3 | Power Disable, SMR | |||
| 2018 | SATA-3.4 | Temperature Monitoring |
SSDs teilen den Flash-Speicher in Ebenen auf, von der jede wiederum Blöcke zwischen 256 Kilobyte und 4 Megabyte enthält. Jeder Block umfasst 128 oder 256 Seiten mit jeweils 2 bis 16 Kilobyte. Seiten können beliebig oft gelesen aber nur einmal geschrieben werden. Das Löschen von Daten funktioniert nur blockweise. Sogenannte Wear-Leveling-Algorithmen sorgen für eine gleichmäßige Beanspruchung des Speichers und verlängern so dessen Lebenszeit. Schnelle Laufwerke werden nicht mehr per SATA sondern per NVM Express direkt an den PCI-Bus angeschlossen.
HDDs speichern Daten mit Hilfe von Schreib-/Leseköpfen auf rotierenden Magnetscheiben. Früher wurden einzelne Blöcke über das CHS-Schema adressiert. Heute kommt nur noch LBA mit Blockgrößen von 512 oder 2048 Oktetten vor. Physisch wurde der Datenträger ursprünglich längs der Spur magnetisiert (LMR). Moderne Platten zeichnen die Daten senkrecht auf (PMR). Für Datensicherung und Langzeitarchivierung gibt es die neue Schindeltechnik (SMR). Für unterschiedliche Einsatzgebiete hat sich folgende Farbkodierung etabliert:
| Farbcode | Einsatzgebiet | Optimierung |
| Red | NAS, RAID | Dauerbetrieb und geringe Leistungsaufnahme |
| Green | Datensicherung | Lange Lebensdauer und geringe Leistungsaufnahme |
| Blue | Desktop-PC | Ausgewogene Werte und häufige Start-Stop-Zyklen |
| Black | Workstation | Maximale Leistung |
In den frühen 90er Jahren revolutionierte die CD-ROM mit der für damalige Verhältnisse riesigen Speicherkapazität die Nutzung von PCs für Multimedia, also das Abspielen von Musik und Videos. Später wurden Filme auf DVD und BD vertrieben. Heute nutzt man optische Speichermedien bestenfalls noch zur Langzeit-Archivierung.
| Jahr | Medium | Beschreibbar | Dateisystem | Kapazität (GB) |
| 1991 | CD-ROM | - | ISO9660 | 0.7 |
| 1992 | CD-R | 1× | " | " |
| 1996 | CD-RW | 1000× | " | " |
| 1995 | DVD-ROM | - | " | 4.7 |
| 1996 | DVD±R | 1× | " | " |
| 1996 | DVD±RW | 1000× | " | " |
| 1997 | DVD-RAM | 100000× | UDF | " |
| 2002 | BD | - | " | 25/50 |
| BD-R | 1× | " | 25/50/100 | |
| 2006 | BD-RE | 1000× | " | 25/50 |
| 2010 | BDXL | - | " | 128/256/512 |
| 2015 | AD | 1× | " | 300/500/1000 |
CF-Karten findet man hauptsächlich noch in professionallen Digitalkameras.
| Jahr | Version | Maße (mm) | Megabyte/s | Kapazität (GB) |
| 1994 | CompactFlash 1.0 | 36,4 × 42,8 × 5 | 8 | 128 |
| 2003 | CompactFlash 2.0 | " | 16 | |
| 2004 | CompactFlash 3.0 | " | 66 | |
| 2006 | CompactFlash 4.0 | " | 133 | |
| 2010 | CompactFlash 5.0 / CFast 1.0 | " | 133/300 | |
| 2012 | CompactFlash 6.0 / CFast 2.0 | " | 167/600 | 512 |
SD-Karten werden als Speichermedien in Mobiltelefonen, Musikabspielgeräten, Digitalkameras, Tablets und Einplatinencomputern eingesetzt und meistens mit dem Dateisystem FAT32 oder neuerdings exFAT formatiert. Es gibt 3 Bauformen. Allerdings werden kaum noch miniSD-Karten hergestellt und in Mobiltelefonen werden hauptsächlich microSD-Karten verwendet.
| Jahr | Version | Bauform | Maße (mm) | Megabyte/s | Kapazität (GB) |
| 2001 | SDSC | 32 × 24 × 2,1 | 2 | < 2 | |
| 2006 | SDHC | miniSD | 21 × 20 × 1,4 | 12½ | 2–32 |
| 2009 | SDXC UHS-I | microSD | 11 × 15 × 1,0 | 104 | |
| 2013 | SDXC UHS-II | " | " | 312 | |
| 2017 | SDXC UHS-III | " | " | 624 | > 32 |
| 2019 | SDUC | " | " | 985 | > 2000 |
Eine GPU unterstützt den Prozesser bei der Darstellung von zwei- und dreidimensionalen Grafik-Primitiven auf dem Bildschirm. Folgende Parameter bestimmen die Darstellung:
Die benötigte Datenrate ergibt sich aus dem Produkt von Auflösung, Farbtiefe und Bildwiederholrate. Um beispielsweise 1920 × 1200 Pixel mit 3 Oktetten RGB-Echtfarben bei 60 Bildern pro Sekunde darzustellen, muss die Datenrate mindestens 395 Megabyte pro Sekunde betragen.
| Name | D-SUB | DVI-D | HDMI | DisplayPort | Thunderbolt |
| Stecker | |
|
|
|
|
Bei den Anschlüssen unterscheidet man:
| Jahr | Name | Maximale Auflösung | Megabyte/s | Protokoll |
| 1987 | D-SUB HD15 | 1280 × 1024 | analog | |
| 1999 | DVI-D | 1920 × 1200 / single 2560 × 1600 / dual |
465 | TMDS |
| 2003 | HDMI 1.0 | 1920 × 1200 | 165 × 3 | TMDS |
| 2004 | HDMI 1.1 | 1920 × 1200 | 165 × 3 | |
| 2005 | HDMI 1.2 | 1920 × 1200 | 165 × 3 | |
| 2006 | DisplayPort 1.0 | 2048 × 1280 | 160 × 4 | LVDS |
| 2006 | HDMI 1.3 | 2560 × 1600 | 340 × 3 | CEC |
| 2007 | DisplayPort 1.1 | 2560 × 1600 | 270 × 4 | HDCP |
| 2009 | HDMI 1.4 | 3840 × 2160 @ 30fps | 340 × 3 | ARC |
| 2010 | DisplayPort 1.2 | 4096 × 2560 | 540 × 4 | MST |
| 2013 | HDMI 2.0 | 3840 × 2160 | 600 × 3 | |
| 2014 | DisplayPort 1.3 | 5120 × 2880 7680 × 4320 |
810 × 4 | 4:2:0 |
| 2015 | Thunderbolt 3 | 4096 × 2160 × 2 | 540 × 8 | DP 1.2 |
| 2016 | DisplayPort 1.4 | 5120 × 2880 7680 × 4320 |
810 × 4 | HDR 10 DSC 1.2 |
| 2017 | HDMI 2.1 | 10328 × 7760 | 1333 × 4 | DSC 1.2 |
| 2020 | Thunderbolt 4 |
Die optimale Diagonale für die Arbeit mit maximierten Fenstern auf virtuellen Desktops liegt bei 24". Typische Auflösungen sind:
| Jahr | Name | Auflösung | Seiten- verhältnis |
Diagonale bei 100 PPI |
Megapixel |
| 1953 | NTSC | 720 × 480 | 3:2 | 8'' | |
| 1960 | PAL | 720 × 576 | 4:3 | 9'' | |
| 1981 | CGA | 320 × 200 | 16:10 | 4'' | |
| 1981 | MDA | 720 × 350 | 2:1 | 8'' | |
| 1982 | HGC | 720 × 348 | 2:1 | 8'' | |
| 1984 | EGA | 640 × 350 | 4:3 | 8'' | |
| 1987 | VGA | 640 × 480 | 4:3 | 8'' | 0,3 |
| 1988 | SVGA | 800 × 600 | 4:3 | 10'' | 0,5 |
| 1990 | XGA | 1024 × 768 | 4:3 | 13'' | 0,8 |
| EDTV | 1280 × 720 | 16:9 | 14'' | 0,9 | |
| WXGA | 1366 × 768 | 5:3 | 15'' | 1,0 | |
| SXGA | 1280 × 1024 | 5:4 | 16'' | 1,3 | |
| SXGA+ | 1400 × 1050 | 4:3 | 17'' | 1,5 | |
| WSXGA | 1680 × 1050 | 16:10 | 20'' | 1,8 | |
| UXGA | 1600 × 1200 | 4:3 | 20'' | 1,9 | |
| 2005 | HD | 1920 × 1080 | 16:9 | 22'' | 2,1 |
| WUXGA | 1920 × 1200 | 16:10 | 23'' | 2,3 | |
| WQHD | 2560 × 1440 | 16:9 | 28'' | 3,7 | |
| WQXGA | 2560 × 1600 | 16:10 | 30'' | 4,1 | |
| QSXGA | 2560 × 2048 | 5:4 | 32'' | 5,2 | |
| QHD+ | 3200 × 1800 | 16:9 | 36'' | 5,8 | |
| QUXGA | 3200 × 2400 | 4:3 | 40'' | 7,7 | |
| 2012 | 4K UHD | 3840 × 2160 | 16:9 | 43'' | 8,3 |
| 2001¹ | WQUXGA | 3840 × 2400 | 16:10 | 45'' | 9,2 |
| 2014 | 5K (Retina) | 5120 × 2880 | 16:9 | 58'' | 14,7 |
| 2015 | 8K UHD | 7680 × 4320 | 16:9 | 87'' | 33,1 |
| 2017 | 10K | 10328 × 7760 | 4:3 | 80 |
Danach richtet sich auch die Form des Bildschirms: Vom Rechteck bis zum Quadrat.
Soundkarten wandeln digitale PCM-Daten in analoge Signale für Lautsprecher um (DAC) und digitalisieren analoge Signale von Mikrophonen (ADC). Abtastraten jenseits 44 KHz und Auflösungen jenseits 16 Bit sind physiologisch sinnlos, da das menschliche Ohr maximal Frequenzen zwischen 20Hz und 20KHz wahrnimmt und die Dynamik den Bereich bis an die Schmerzgrenze abdeckt.
| Jahr | Name | Kanäle | Sampling | Auflösung | Beschreibung |
| 1986 | I²S | 2 | 44.1 kHz | 16 Bit | Stereo CD-Qualität |
| 1996 | AC'97 | 2 | 48 kHz | 16 Bit | Analoger CD-Anschluss |
| 1998 | AC'97 2.1 | 6 | 48 kHz | 16 Bit | 5.1 Surround-Sound |
| 2000 | AC'97 2.2 | 6 | 48 kHz | 20 Bit | Optionaler S/PDIF Ausgang |
| AC'97 2.3 | 6 | 48 kHz | 20 Bit | Jack Sensing | |
| 2004 | HDA | 8 | 192 kHz | 32 Bit | 7.1 Surround-Sound |
An den USB werden vor allem HIDs wie Tastatur, Maus, Joystick angeschlossen. Mit wachsender Geschwindigkeit eignet er sich auch für Massenspeicher und mit Thunderbolt neuerdings auch für Bildschirme.
| Jahr | Version | Steuergerät | Stecker | Verwendung | Variante | Logo | Megabyte/s | |
| 1995 | 1.0 | UHCI | Std A |  |
Tastatur & Maus | LowSpeed |  |
0,15 |
| OHCI | FullSpeed | 1 | ||||||
| Std B |  |
Drucker & Scanner | ||||||
| 1998 | 1.1 | |||||||
| 2000 | 2.0 | EHCI | Mini A |  |
HiSpeed | 40 | ||
| Mini B |  |
Mobiltelefon | ||||||
| Micro A |  |
|||||||
| Micro B |  |
Smartphone | ||||||
| 2008 | 3.0 | xHCI | Micro B |  |
Externe Platte | SuperSpeed |  |
300 |
| 2014 | 3.1 | Typ C | |
SuperSpeed+ |  |
900 | ||
| Display | Thunderbolt |  |
1212 | |||||
| 2019 | 3.2 | Gen 2x2 | 1800 | |||||
| 2019 | 4.0 | Gen 3x2 | 3600 |
Das ACPI definiert folgende Zustände, um beim Betrieb den Stromverbrauch zu drosseln:
| Global | Sleep | Zustand | CPU | RAM | Beschreibung |
| G0 | S0 | Working | An | An | System ist in Betrieb |
| G1 | S1 | Sleep | Stop | An | Prozessor-Caches wurden geleert |
| S2 | Sleep | Aus | An | ||
| S3 | Standby | Aus | Low | Speicherinhalt wird aufrechterhalten | |
| S4 | Hibernate | Aus | Aus | Speicherinhalt wurde auf Platte gesichert | |
| G2 | S5 | Soft Off | Aus | Aus | Heruntergefahren und ausgeschaltet |
| G3 | Mechanical Off | Aus | Aus | Stromzufuhr physisch getrennt |
