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Verbindung nach draußen: Monitore, Netze, Peripherie

27.03.2015 | 13:25 Uhr |

USB, Thunderbolt, Firewire, Display-Port, Ethernet, HDMI, Airport. Die Lis­te der Schnittstellen, über die der Mac kommuniziert, ist lang. Diesmal beleuchten wir Klassiker wie Firewire und digitale Monitorschnittstellen

Wer erinnert sich noch an SCSI? Oder RS232? Localtalk? Niemand mehr? Nun ja, das liegt auch schon einige Computer-Generationen zurück. Schnittstellen veralten genauso wie CPUs und Speichertechnologien – vielleicht nicht ganz so schnell. Einige Klassiker aus dem Bereich sind auch anderthalb Jahrzehnte nach der Einführung noch aktuell. Beispiel: Firewire.

Firewire – der ausrangierte Port

Firewire ist Apples Bezeichnung für den Standard 1394 des Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). Apple war maßgeblich an der Entwicklung des Standards beteiligt, der erste Mac mit einem Firewire-Anschluss war der blau-weiße Power Mac G3 von 1999 . Wie USB ist Firewire ein serieller Anschluss, war aber mit 400 MBit/s in der ersten Ausführung (Firewire 400) deutlich schneller als das damals verfügbare USB 1.1 (12 MBit/s) und diente so als schneller Anschluss für Massenspeicher sowie für Audio- und Videogeräte. Insbesondere die Möglichkeit von Firewire, Daten mit einer festen Bandbreite zu übertragen (isochron), beispielsweise von einer digitalen Kamera auf den Rechner oder auf eine Festplatte, machte den Standard bei Videokameras populär. Sony adaptierte ihn beispielsweise unter der Bezeichnung iLink, verwendete aber einen eigenen Anschluss, der auf die Pins für die Stromversorgung verzichtete, die im normalen Firewire-Anschluss vorhanden sind. Die Stromversorgung kann zwischen 8 und 30 Volt und maximal 1,5 Ampère bereitstellen. So hatten beispielsweise die ersten iPod-Modelle einen Firewire-400-Anschluss, da dieser sowohl ausreichend Geschwindigkeit für die Datenübertragung als auch genügend Strom für das Aufladen lieferte. Auch für externe 2,5-Zoll-Festplatten reicht die Stromversorgung über Firewire aus. Zudem lassen sich Firewire-Geräte hintereinander anschließen (Daisy Chain), da sich das Signal durchschleifen lässt ( Bus-Topologie ), die Kabellänge zwischen den Geräten darf bis zu 4,5 Meter betragen. Trotz der nominell niedrigeren Geschwindigkeit von 400 MBit/s gegenüber 480 MBit/s von USB 2.0 ist Firewire 400 in der Praxis etwas schneller als USB 2.0. Deutlich übertroffen wurde USB 2.0 von Firewire 800 mit 800 MBit/s, das abwärts kompatibel zu Firewire 400 ist, aber einen anderen Stecker verwendet. Apple verbaute diesen Anschluss ab 2006 im iMac, Mac Pro und Macbook Pro, der Mac Mini bekam ihn erst 2009.

Beim neuen Mac Mini hat Apple den Firewire-Port durch einen weiteren Thunderbolt-Anschluss ersetzt.
Vergrößern Beim neuen Mac Mini hat Apple den Firewire-Port durch einen weiteren Thunderbolt-Anschluss ersetzt.
© Apple

Mit dem deutlich schnelleren USB 3.0 und mit Thunderbolt ist die Geschichte von Firewire bei Apple jedoch beendet. Nur noch das Macbook Pro ohne Retina-Bildschirm hat noch einen solchen Anschluss. Mit einem Adapter von Thunderbolt auf Firewire lassen sich die Firewire-Geräte aber zumeist ohne Einschränkung weiter verwenden. Das ist wichtig, denn in einigen Bereichen, beispielsweise bei Audio-Interfaces und digitalen Mischpulten wird Firewire nach wie vor wegen der niedrigen Latenz gerne verwendet.

Lokales und weltweites Netz

Um mit anderen Rechnern zu kommunizieren, benötigt der Mac einen Netzwerkanschluss. Über diesen können die Rechner Daten im lokalen Netz (LAN) austauschen. Auch andere Geräte wie Drucker und Netzfestplatten lassen sich in das Netz integrieren und stehen dann allen Macs im Netz zur Verfügung. Der Netzwerkanschluss stellt außerdem die Verbindung zum Internet her. Die meisten Macs haben sogar zwei Anschlüsse: Einen Ethernet-Port und ein WLAN-Modul für die drahtlose Vernetzung. Bei den mobilen Rechnern verzichtet Apple inzwischen auf den Ethernet-Anschluss, ausgenommen das 13 Zoll Macbook ohne Retina-Display. Mithilfe eines Thunderbolt- oder USB-Adapters lässt sich aber weiterhin auch eine kabelgebundene Verbindung auf Macs einrichten, die keinen Ethernet-Port mehr haben.

Das Macbook Pro ohne Retina-Display (unten) ist der einzige Laptop von Apple, der noch einen integrierten Ethernet-Anschluss hat.
Vergrößern Das Macbook Pro ohne Retina-Display (unten) ist der einzige Laptop von Apple, der noch einen integrierten Ethernet-Anschluss hat.

Die für das drahtlose lokale Netz (WLAN) verwendete Technologie hat das Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) unter der Bezeichnung 802.11 standardisiert. Der Standard hat im Laufe der Zeit etliche Überarbeitungen und Erweiterungen erfahren, die unter anderem die Geschwindigkeit sowie die unterstützten Frequenzen betreffen. Der erste in der Praxis verwendete Standard war 802.11b mit einer Datenrate von 11 MBit/s, die verwendete Frequenz war das 2,4-GHz-Band. Und der erste Mac mit WLAN-Anschluss, den Apple mit Airport bezeichnete, war 1999 das bunte iBook, das Steve Jobs mithilfe eines Hula-Hoop-Reifens auf der Bühne vorführte, um zu zeigen, dass es keine drahtgebundene Verbindung zum Internet gab .

Mit Ausnahme des Macbook Pro ohne Retina-Bildschirm funken alle aktuellen Macs nach dem Standard 802.11 ac, der ihnen bis zu 1,3 GBit/s im 5-GHz-Frequenzband ermöglicht. Die älteren Standards a/b/g/n und das Frequenzband mit 2,4 GHz werden von den WLAN-Chips ebenfalls unterstützt, wobei auf dieser Frequenz die Maximalgeschwindigkeit bei 450 MBit/s liegt. Der tatsächliche Durchsatz über Airport ist aber nicht nur abhängig vom unterstützten Standard, sondern auch von der Anzahl der in die Geräte (Mac und Basisstation) eingebauten Antennen sowie von den örtlichen Gegebenheiten und der Entfernung zur Basisstation. Die Praxiswerte betragen meist deutlich weniger als die theoretische Maximalgeschwindigkeit.

Beim WLAN funken aktuelle Macs mit Ausnahme des Macbook Pro ohne Retina-Display nach dem neuesten Standard 802.11 ac.
Vergrößern Beim WLAN funken aktuelle Macs mit Ausnahme des Macbook Pro ohne Retina-Display nach dem neuesten Standard 802.11 ac.
© AVM

Die Ursprünge von Ethernet liegen in den 70er Jahren des vergangenen Jahrhunderts, 1985 wurde die Technologie mit der Bezeichnung 802.3 vom IEEE standardisiert. Die meisten heutzutage verwendeten Ethernet-Kabel bestehen aus vier Aderpaaren, die jeweils miteinander verdrillt sind (Twisted Pair), für die Anschlüsse werden RJ45-Stecker und Buchsen verwendet. Die Qualität der Kabel wird durch standardisierte Kategorien (CAT) festgelegt, am gebräuchlichsten sind momentan CAT 5e und CAT 6. Die maximale zulässige Länge der Kabel zwischen zwei Geräten beträgt 100 Meter. Der Standard 802.3 wird ständig weiter entwickelt, wobei sich auch der mögliche Datendurchsatz mit der Zeit erhöht hat. Alle aktuellen Macs mit Ethernet-Anschluss unterstützen den Standard 1000Base-T (Gigabit-Ethernet), bei dem theoretisch 1 GBit/s übertragen werden kann. Neuere Versionen des Standards erlauben auch Geschwindigkeiten von 10 GBit/s.

Bildschirme anschließen

Um Monitore an aktuelle Macs anzuschließen, bieten diese zwei Optionen: Thunderbolt und HDMI. Mindestens einen Thunderbolt-Anschluss hat jeder aktuelle Mac, an den sich Bildschirme mit Display-Port-Eingang direkt anschließen lassen. HDMI gibt es dagegen nur beim Mac Pro, dem Mac Mini und dem Macbook Pro mit Retina-Display. Über Adapter kann man aber am Thunderbolt-Anschluss auch Bildschirme über HDMI, DVI oder VGA anschließen, und es gibt auch einen HDMI-auf-DVI-Adapter, sodass man für alle Fälle gerüstet ist.

Anschluss

Maximale Auflösung bei 60 Hertz

DVI

1920 × 1200 Pixel

DVI Dual Link

2560 × 1600 Pixel

Display Port 1.1

2560 × 1600 Pixel

Display Port 1.2

3840 x 2160 Pixel

Display Port 1.3

5120 × 2880 Pixel

HDMI 1.4

1920 × 1200 Pixel

HDMI 2.0

4096 x 2160 Pixel

DVI (Digital Visual Interface) ist der älteste Standard und kann trotz seines Namens auch analoge Signale übertragen, wenn DVI-I-Anschlüsse verwendet werden. DVI-D-Anschlüsse übertragen dagegen nur digitale Signale. Die maximal unterstützte Display-Auflösung an einem Anschluss liegt 1920 mal 1200 Pixel, für höhere Auflösungen bis maximal 2560 mal 1600 Pixel benötigt man Dual-Link-Anschlüsse.

4K-Monitore wie hier der Eizo EV 3237 kann man momentan nur am Mac Pro und am iMac mit Retina-Display betreiben.
Vergrößern 4K-Monitore wie hier der Eizo EV 3237 kann man momentan nur am Mac Pro und am iMac mit Retina-Display betreiben.
© Eizo

Display-Port

Während es weiterhin Bildschirme gibt, die DVI-Anschlüsse haben, ist diese Technologie bei Apple schon lange Geschichte und wurde ab 2008 durch Display-Port abgelöst. Dieser von der Video Electronics Standards Association (VESA) entwickelte, offene und lizenzfreie Standard soll DVI langfristig ersetzen und erlaubt höhere Monitor­auflösungen als DVI. Display-Port 1.1a unterstützt Auflösungen mit bis zu 2560 mal 1600 Pixel, Version 1.2 mit bis zu 3840 mal 2160 Pixel (4K). Die 4K-Ausgabe über Display-Port ist momentan aber dem Mac Pro und dem iMac mit Retina-Bildschirm vorbehalten. Die anderen iMacs, der Mac Mini und die Macbooks unterstützen über Display-Port nur eine maximale Auflösung von 2560 mal 1600 Pixel, wobei sich am Mac Mini und am Retina-Macbook zwei dieser Bildschirme gleichzeitig betreiben lassen.Die Ende 2014 verabschiedete Version 1.3 von Display-Port wird auch 5K-Monitore unterstützen. Apple hat zum Display-Port-Standard den Mini-Display-Port-Anschluss beigetragen, der ab 2008 in die Macs eingebaut und inzwischen in den Standard 1.2 aufgenommen wurde. Da Mini-Display-Port und Thunderbolt mechanisch identisch sind und Thunderbolt auch das Display-Port-Signal überträgt, werden bei den aktuellen Macs die Monitore am Thunderbolt-Port angeschlossen. Ende 2014 hat die VESA den „DisplayPort Alternate Mode“ spezifiziert. Damit werden sich Display-Port-Monitore auch über den neuen USB-Anschluss Typ C betreiben lassen.

HDMI

Das High-Definition-Multimedia-Interface (HDMI) wurde entwickelt, um hochauflösendes Video sowie Audiosignale auf hochauflösende Fernseher (HDTV) und Monitore zu übertragen. Bestandteil des Standards ist zudem High-Bandwidth-Digital-Content-Protection (HDCP) , um verschlüsselte Inhalte ( DVD, Bluray ) abzuspielen. HDMI ist aber kein offener Standard, sondern die Hersteller müssen Lizenzen von der HDMI Licensing LLC erwerben. Mac Pro, Mac Mini und das Retina-Macbook Pro können über HDMI eine Auflösung von 1920 mal 1080 Pixel (Full HD) mit einer Bildwiederholrate von 60 Hz ausgeben. 3840 mal 2160 Pixel lassen sich mit 30 Hz und 4096 mal 2160 Pixel mit 24 Hz darstellen, was für die Bildschirmarbeit zu niedrig ist, für Filme aber in den meisten Fällen ausreicht. Das entspricht dem HDMI-Standard 1.4. Die neueste HDMI-Version 2.0 unterstützt die Darstellung von bis zu 4096 mal 2160 Pixel in 60 Hz.

Am HDMI-Anschluss des Retina-Macbook lassen sich Monitore nur bis zur Full-HD-Auflösung (1920 x 1080 Pixel) mit 60 Hertz betreiben.
Vergrößern Am HDMI-Anschluss des Retina-Macbook lassen sich Monitore nur bis zur Full-HD-Auflösung (1920 x 1080 Pixel) mit 60 Hertz betreiben.
© Apple

iPod, iPhone und iPad

Während der Ur-iPod einen Firewire-Anschluss hatte, kam das im April 2003 erschienene Modell (iPod 2G) mit dem 30poligen Dock Connector auf den Markt. Dieser von Apple entwickelte Anschluss bot mehr Flexibilität als Firewire, da man am anderen Ende des Kabels entweder einen USB-Stecker oder einen Firewire-Stecker anbringen konnte. Vor allem die USB-Option war wichtig, da sie den iPod kompatibel mit der Windows-Welt machte, denn PCs verfügten in der Regel nicht über einen Firewire-Anschluss, jedoch über USB-Ports. Zudem konnte der Dock Connector außer der Datenübertragung und dem Laden des Akkus noch etliche andere Tricks: Da er über 30 Pins verfügt, lassen sich unter anderem auch Audio und analoges Video (Composite und S-Video) mithilfe entsprechender Kabel oder Docks auf andere Geräte übertragen. Auch die ersten Modelle des iPhone und des iPad stattete Apple mit diesem Anschluss aus, und es entwickelte sich eine ganze Industrie von Dock-kompatiblen Geräten. Der Anschluss änderte sich äußerlich nicht, bei den Pins gab es hingegen die eine oder andere Veränderung. So fiel zwischenzeitlich die Unterstützung von Firewire weg, die dafür vorgesehenen Pins waren dann funktionslos.

Der Lightning-Anschluss liefert genug Strom, um auch den großen Akku eines iPad aufzuladen.
Vergrößern Der Lightning-Anschluss liefert genug Strom, um auch den großen Akku eines iPad aufzuladen.
© Apple

Im September 2012 hatte der Dock Connector mit dem Erscheinen des iPhone 5 nach knapp zehn Jahren ausgedient. Apple führte mit diesem Modell den Lightning-Anschluss ein, und auch das iPad 4 und der iPod Touch bekamen den neuen Anschluss. Dieser hat acht Pins, ist deutlich kleiner als der Dock Connector und passt darum besser in dünnere Geräte. Die acht Pins reichen aber aus, da außer dem schon zuvor beim Dock Connector weggefallen Firewire auch alle analogen Funktionen bei Lightning weggelassen werden. Der Anschluss überträgt ausschließlich digital. Im Vergleich zu einem Micro-USB-Anschluss kann über die Lightning-Verbindung mehr Strom zur Verfügung gestellt werden, sodass sich auch das iPad über diesen Anschluss laden lässt. Das iPad-Ladegerät stellt 12 Watt zur Verfügung, während Micro-USB momentan maximal 9 Watt erlaubt. Darüber hinaus ist der Lightning-Anschluss mechanisch stabiler als der Micro-USB-Anschluss, und die Stecker müssen nicht wie bei Micro USB in einer bestimmten Ausrichtung eingesteckt werden. Zukünftig wird es nicht nur Kabel, Docks und Lautsprecher mit Lightning-Anschluss geben, sondern auch andere Gerätekategorien. Neu angekündigt sind beispielsweise Kopfhörer mit Geräuschunterdrückung von den Herstellern JBL und Philips . Da die Kopfhörer über den Lightning-Anschluss mit Strom versorgt werden, brauchen sie keine Akkus mehr und können somit leichter und kompakter gebaut werden.

Ausblick

Computer-Schnittstellen haben sich über die Jahrzehnte hinweg stetig verändert und weiterentwickelt. Dieser Fluss ist sicher nicht anzuhalten und bleibt selbst mit USB 3 Typ C, Lightning und Thunderbolt nicht stehen. Es bleibt spannend zu sehen, was die Hersteller sich ausdenken werden, um immer mehr Daten in immer kürzerer Zeit von einem Gerät zum anderen zu übertragen.

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