Funktionsprinzip des Computers

Computer (erste Definition): Computer sind Informationsverarbeitende Systeme

Grundsätzliches Prinzip

Das Herz eines Computers bildet die Zentraleinheit (Prozessor und Arbeitsspeicher) Der Prozessor besteht aus dem Steuerwerk und dem Rechenwerk.

Die Grundlage für die Verarbeitung von Informationen mit Hilfe des Computers bildet das Binärsystem (Dualsystem)

Im Rechenwerk werden die Daten, die aus dem Arbeitsspeicher gelesen werden, nach den vorgeschriebenen Rechenregeln miteinander verknüpft.
Im Arbeitsspeicher werden sowohl die Daten als auch die Programme in Speicherzellen (binär codiert) abgelegt.
Jede Speicherzelle des Arbeitsspeichers besitzt dabei eine eigene Adresse. Die einzelnen Adressen werden vom Steuerwerk mit Steuersignalen (Einschreiben, Ausschreiben, Löschen) angesprochen. Alle Informationen des Arbeitsspeichers (RAM = random access memory) gehen beim Ausschalten wieder verloren.
Das Steuerwerk überwacht und steuert einerseits die Zusammenarbeit von Rechenwerk und Arbeitsspeicher und regelt gleichzeitig auch den Datenaustausch mit der Peripherie (Tastatur, Monitor, Drucker).
Das Betriebssystem des Computers legt dabei fest, nach welchen Regeln dies geschehen soll.
Die notwendigen Verbindungsleitungen (z.b. zwischen Steuerwerk, Rechenwerk und Arbeitsspeicher) werden als Bussystem bezeichnet.

Beispiel für eine Binärcodierung: Die Zahl 3 im Dezimalsystem lautet 11 im Binärsystem

Beispiel: 3 + 2 = ?

Wie in dem angegebenen Beispiel lassen sich auch die kompliziertesten Berechnungen durchführen

Dieser (stark modifizierte) Abschnitt basiert auf „Wie funktioniert das - Technik“

Am Beispiel der einfachen Aufgabe 3 + 2 = demonstrieren wir die grundsätzlichen Zusammenhänge und wichtigsten Bestandteile des Computers.

Beim Drücken der Taste „3“ wird in der Tastatur ein Signal ausgelöst, das über eine Codetabelle dem Arbeitsspeicher mitteilt, dass die Zahl 3=0011 eingegeben wurde. In der Codetabelle wird jeder Taste (+,3) bzw. Tastenkombination die zugehörige Binärdarstellung zugeordnet, d.h. in diesem Beispiel: 3 = 0011, und in den internen Arbeitsspeicher (RAM) weitergeleitet. Der Arbeitsspeicher gibt die Dualzahl 0011 an das Rechenwerk weiter. Genauso gelangen die codierten Darstellungen für den Befehl „+“ in das Steuerwerk und die Zahl 2 in das Rechenwerk. Das Steuerwerk veranlaßt nun das Rechenwerk, die beiden Dualzahlen zu addieren und das Ergebnis 0101 wieder in den Arbeitsspeicher zurückzuschreiben. Mit Hilfe der Codetabelle wird nun das binäre Rechenergebnis wieder in Signale umgewandelt, die auf den Ausgabegeräten (hier d. Monitor) die Zahl 5 erscheinen lassen.