Funktionsweise eines Rechners

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Wie funktioniert eigentlich ein Computer? Heutige Computer sind sehr komplizierte Geräte und ein Einzelner hat kaum eine Chance, jedes Detail eines modernen Rechners zu verstehen. Das heißt aber nicht, dass wir es gar nicht erst versuchen, die Funktionsweise eines Rechners zu verstehen. Die Funktionsprinzipien sind recht einfach und lassen sich mit einem Modellrechner gut erschließen. Dafür stehen hier zwei Teilkapitel zur Verfügung, die beide die Funktionsweise eines Rechners erläutern, jedoch unter Verwendung von zwei unterschiedlichen Modellrechnern, die beide sehr stark vereinfachte Modelle von echten Rechnern darstellen. Um die Funktionsweise eines Rechners im Prinzip zu vestehen, genügt es, eines der beiden Teilkapitel zum Bonsai- oder zum JOHNNY-Modellrechner zu betrachten.

Ein erster Einblick kann durch das Öffnen eines Rechners gewonnen werden, einen tieferen Einblick in die Funktionsweise der technischen Bausteine liefert das Kapitel zur Digitaltechnik.

Grundelemente eines Rechners

Dieses Teilkapitel dient als praktischer Einstieg vor der Analyse mithilfe der Modellrechner oder der Beschäftigung mit der Digitaltechnik.

Bonsai-Modellrechner

In diesem Teilkapitel wird zunächst das anschauliche Modell eines "Murmelrechners" betrachtet, an dem man viele Aspekte von Rechnerarchitektur spielerisch verdeutlichen kann. Auf einem sehr ähnlichen Modell baut der so genannte Bonsai-Modellrechner auf, um den es dann im folgenden geht.

JOHNNY-Modellrechner

Dieses Teilkapitel verwendet direkt von Anfang an den Simulator JOHNNY, um die Funktionsweise eines Rechners schrittweise zu erläutern.

Programmübersetzung

Rechner "verstehen" nur Befehle einer vorgegebenen maschinennahen Assemblersprache. Programmierer arbeiten in der Regel aber in einer höheren Programmiersprache wie etwa Python. Ziel dieses Abschnitts ist es, diesen Übersetzungsprozess in einfachen Fällen transparent zu machen.

Digitaltechnik

Die beiden Modellrechner Bonsai und JOHNNY zeigen die Funktionsweise eines Rechners als recht abstraktes Modell. Einen tieferen Einblick in die Art und Weise, wie ein Rechner aus sehr sehr einfachen Teilen aufgebaut ist, gibt das Teilkapitel Digitaltechnik.
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