Technische Informatik

Kerngebiet und Bedeutung

Technische Informatik (englisch computer engineering) ist ein Hauptgebiet der Informatik und zugleich eine Ingenieurwissenschaft. Sie befasst sich mit Architektur, Entwurf, Realisierung, Bewertung und Betrieb von Rechner-, Kommunikations- und eingebetteten Systemen. Dabei betrachtet sie sowohl die Hardware als auch die systemnahe Software, also Software, die eng mit der technischen Funktionsweise eines Systems verbunden ist.

Die technische Informatik ist wichtig, weil sie die Grundlage vieler moderner Computersysteme bildet: von Mikroprozessoren und Speicherkomponenten bis zu Bussystemen, Rechnernetzen und eingebetteten Systemen. Sie wird oft als Schnittstelle zwischen Informatik und Elektrotechnik beschrieben.

Grundlagen und Abgrenzung

Die Wurzeln der technischen Informatik liegen in der Elektrotechnik, besonders in der Digitaltechnik, außerdem in der Logik und der diskreten Mathematik. Digitaltechnik beschäftigt sich mit Schaltungen und Systemen, die digitale Signale verarbeiten. In der Schalttechnik lassen sich die Grundlagen der technischen Informatik kaum von der Digitaltechnik trennen.

Gleichzeitig gibt es fließende Übergänge zur Praktischen Informatik. Ein Grund dafür ist, dass grundsätzlich jeder Algorithmus nicht nur als Software, sondern potenziell auch durch feste oder rekonfigurierbare Schaltungen umgesetzt werden kann. Rekonfigurierbare Schaltungen sind Schaltungen, deren Funktion nachträglich verändert werden kann, zum Beispiel bei einem FPGA-Board. Eine Umsetzung in Hardware kann Geschwindigkeitsvorteile bringen. Allerdings sind konkreten Schaltungen schon aus Kostengründen deutlich engere Grenzen gesetzt. Trotzdem wird allgemein versucht, die Grenze zugunsten immer umfangreicherer Hardware-Verarbeitung zu verschieben.

Forschung und Entwicklung

Viele Teile der technischen Informatik sind stark durch industrielle Forschung und Entwicklung geprägt. Wegen der Größe des Marktes übersteigt die praktische Umsetzung in vielen Bereichen die rein akademischen Möglichkeiten deutlich. Fortschritte bei Mikroprozessoren, Speicherkomponenten, Bussystemen und anderen wichtigen Teilbereichen werden daher heute oft in der Industrie erreicht.

Wichtige Innovationen entstehen dabei unter anderem durch neue Produktionsverfahren. Auch neuartige Architekturen und deren Bewertung spielen eine zentrale Rolle. Architektur meint hier den grundlegenden Aufbau und die Organisation eines technischen Systems, zum Beispiel eines Rechners oder Prozessors.

Wichtige Schwerpunkte

Zu den Schwerpunkten der technischen Informatik gehören Automatisierungstechnik, Echtzeitsysteme und eingebettete Systeme. Automatisierungstechnik befasst sich mit technischen Systemen, die Abläufe selbstständig steuern oder regeln. Echtzeitsysteme sind Systeme, bei denen Ergebnisse innerhalb vorgegebener Zeitgrenzen bereitstehen müssen. Eingebettete Systeme sind Computersysteme, die in größere technische Geräte integriert sind.

Weitere Schwerpunkte sind Hardware- und Systembeschreibungssprachen, Hardware-Software-Co-Design, Netzwerktechnik beziehungsweise Rechnernetze, Rechnerarchitektur, Regelungstechnik, Sensorik, Signal- und Bildverarbeitung, Systemmodellierung sowie Zuverlässigkeit, Fehlertoleranz und Fehlerdiagnose. Diese Themen zeigen, dass technische Informatik sowohl den Aufbau von Hardware als auch das Zusammenspiel mit Software, Kommunikation, Steuerung und Ausfallsicherheit behandelt.