[Datenschleuder] [46]    Wie funktioniert ein Computer?

Hardware-Einführung: Wie funktioniert ein Computer? ReferentInnen: Barbara (b.thoens@bionic.zer.de) Vorweg ist folgendes zu sagen, ein Computer reagiert lediglich auf zwei Signale, Strom AN bzw. Strom AUS. Das Binäre Zahlensystem ist, im Gegensatz zu dem für uns vertrautem Dezimalsystem, dafür am besten geeignet. Denn im Binären Zahlensystem werden alle Zahlen nur durch Nullen und Einsen dargestellt. Der Computer bearbeitet nun alle Nullen mit Strom AUS und die Einsen mit Strom AN. Das klingt vieleicht ein wenig abstrakt, läßt sich aber recht leicht erklären: Im Dezimalsystem wird jede Zahl durch eine Addition von verschieden häufig vorkommenden Zehnerpotenzen gebildet. So läßt sich die Dezimalzahl 23 auch folgendermaßen darstellen: 2*101 + 3*100 Mit der Darstellung einer Zahl im Dualsystem verhält es sich genauso, nur daß nicht Zehnerpotenzen, sondern Zweierpotenzen addiert werden. Die Zahl 23 (dezimal) sieht binär also so aus: 1*24 (=16) + 0*23 (=0) + 1*22 (=4) + 1*21 (=2) + 1*20 (=1) =10111 Jede dieser Einsen und Nullen bezeichnet man als Bit, d.h. ein Bit hat entweder den Wert Eins (Strom) oder Null (kein Strom). Die CPU (Central-Processing-Unit oder Zentrale Recheneinheit) kann immer eine Folge von 8 Bit (oder 1 Byte) entweder als Zahl, Befehl oder ASCII-Code erkennen. Der ASCII-Code ist eine standardisierte Verschlüsselung aller auf der Tastatur vorhandenen Zeichen (a-z, A-Z), Ziffern, Sonderzeichen und Funktionstasten (z.B. SHIFT, ALT, STRG etc.) in eine Zahl zwischen 0 und 255 oder binär 00000000 bis 11111111. Aus dem Zusammenhang von mehreren Bytes erkennt eine CPU dann was sie zu tun hat. Damit ein Computer richtig funktionieren kann, müssen alle Bausteine mit einander kommunizieren, sprich Daten austauschen können. Dies geschieht über den Bus. Ein Bus ist nichts anderes als ein Leitungsbündel, das alle Bausteine eines Computers miteinander verbindet. Die älteren Computer hatten 8-Bit-Busse, d.h. daß gleichzeitig maximal 8 Bit Transportiert werden können. Die neueren Computer haben 16-Bit- oder auch 32-Bit-Busse. Je mehr Bits gleichzeitig verschickt werden, desto schneller ist ein Computer im Endeffekt. Eine weitere wichtige Aussage über die Geschwindigkeit eines Rechners macht die Geschwindigkeit, mit der die CPU getaktet ist. Die Taktgeschwindigkeit einer CPU gibt die Anzahl der Befehle an, die die CPU in einer Sekunde abarbeiten kann. Die Taktfrequenz hat deswegen eine so große Aussagekraft über die Geschwindigkeit eines Computers, weil jeder Befehl, den eine CPU ausführt, eine gewisse Anzahl von Taktzyklen benötigt, um ausgeführt zu werden. Die Zeit, die die CPU für einen Taktzyklus benötigt, resultiert aus dem Kehrwert seiner Taktfrequenz. Daraus folgt, daß ein Taktzyklus bei einer mit 66MHz getakteten CPU etwa 150ns dauert. Autor: sp

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