Wie Computer funktionieren
Ein Computer speichert alles, von Fotos bis zu Programmen, als Muster aus 0 und 1 und verarbeitet sie mit winzigen Schaltern. Sechs Einheiten bauen von unten nach oben auf: Binärzahlen, Bytes und Text, Logikgatter, Addieren mit Gattern, der Holen-Dekodieren-Ausführen-Zyklus der CPU und der Speicher. Du kannst Bits umschalten, Gatter verdrahten, zusehen, wie Überträge durch ein Addierwerk wandern, und einen kleinen Computer Phase für Phase durch sein Programm schicken.
Fortschritt
- 1Bits und BinärzahlenAcht Schalter können 256 verschiedene Muster zeigen, genug für jede Zahl von 0 bis 255.
- 2Bytes, Hexadezimal und TextDer Buchstabe A wird als 65 gespeichert, also 01000001. In UTF-8 braucht eine koreanische Silbe wie U+D55C drei Bytes.
- 3LogikgatterIntels erster Mikroprozessor, der 4004 von 1971, enthielt 2300 Transistoren. Sie waren zu Gattern verdrahtet, und aus Gattern besteht ein Prozessor ganz und gar.
- 4Wie Gatter Zahlen addierenEin XOR- und ein AND-Gatter reichen, um zwei Bits zu addieren. Häng vier Volladdierer hintereinander, und du kannst zwei beliebige Zahlen von 0 bis 15 addieren.
- 5Was eine CPU machtEin 3-GHz-Prozessor tickt 3 Milliarden Mal pro Sekunde, alle drei Zehntel einer Nanosekunde einmal.
- 6Arbeitsspeicher und MassenspeicherMit 32-Bit-Adressen kann ein Prozessor 4 294 967 296 Bytes ansprechen, genau 4 GiB. Schalte den Strom ab, und der RAM vergisst alles.
Quellen zu diesem Kurs (9)
- (checked 2026-10-17; reordered 2026-10-19: standards first, then official documentation, then the teaching model and calculations, history sources last)
- Standards: NIST, "Prefixes for binary multiples" (physics.nist.gov/cuu/Units/binary.html: IEC approved kibi, mebi, gibi in December 1998; 1 B = 8 bit; 1 MiB = 1 048 576 B; 1 MB = 1 000 000 B; 1 GiB = 1 073 741 824 B; historical note: memory makers usually mean 2²⁰ bytes by megabyte, storage makers 1 000 000, and the "1.44 MB" diskette uses a megabyte of 1 024 000 bytes)
- IETF RFC 20 "ASCII format for Network Interchange" (1969, 7-bit codes, A = 65, a = 97, 0 = 48)
- IETF RFC 3629 "UTF-8, a transformation format of ISO 10646" (2003: 1 to 4 octets per character, ASCII unchanged, code points up to U+10FFFF, U+0800 to U+FFFF take three octets, "the first octet of a multi-octet sequence indicates the number of octets", example U+D55C U+AD6D U+C5B4 = ED 95 9C EA B5 AD EC 96 B4)
- Official documentation: MDN Web Docs, "<color>" (hexadecimal colour notation #RRGGBB)
- Intel, "Intel Chips" timeline poster (2012: Intel 4004 of 1971 with 2,300 transistors; 2nd generation Core 2010 with 1.16 billion)
- Claude E. Shannon, "A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits", Transactions of the AIEE vol. 57 (1938)
- abstract of his MIT master's thesis. Computer History Museum, The Silicon Engine, "1947: Invention of the Point-Contact Transistor" (Bardeen and Brattain, December 1947, germanium)
- John von Neumann, "First Draft of a Report on the EDVAC" (30 June 1945, Moore School, reprinted in IEEE Annals of the History of Computing 15:4, 1993).
Abgerufen: 2026-10-17