Wie funktionieren Daten?
Irgendwie geht das nicht in meinen Kopf.
Aber das ist ja nicht vom Himmel gefallen, irgendwelche Menschen müssen das ja so hergestellt haben, dass es so funktioniert. Also man hat ein Stück Metall und da nimmt man dann Veränderungen vor. Und die führen dann dazu, dass sowas wie ein Taschenrechner oder Computer oder Handy oder was auch immer funktioniert. Aber wie funktioniert das. Also wie kann ein Mensch irgendwas an dieser Metallplatte verändern, sodass am Ende da dann was rauskommt.
Also einfach nur die Grundmechanik, nicht wie Transistoren oder Mikrochips oder so funktionieren, weil ich verstehe schon die Grundmechanik nicht. Es hat ja mit ner Übersetzung von Zahlen in Darstellungen zu tun, die nur aus einsen und nullen besteht. Aber wie kann das Metall überhaupt wissen, was genau das ist? Also das es jetzt irgendeine Zahlenkombination (von der ich nichtmal weiß wie die zustande kommt, also wie sage ich jetzt dem Metall, du sollst mit ner Zahlenkombination genau das machen?)
3 Antworten
Das hat nichts mit Metallen zu tun.
Daten sind das, was der Mensch definiert.
Nimmt man eine Steintafel und Ritzt da was rein, dann hat man Daten auf eine Tafel geschrieben. Wie die interpretiert werden, das hängt vom Menschen ab. Das kann ein Bild sein, ein Text oder Zahlen.
Das selbe auf Papier - auch kein Metall im Spiel. Da kann man Bilder drauf malen, Texte drauf schreiben, Zahlen drauf schreiben und sogar Musik (als Noten) "abspeichern".
Der erste Schritt war dann Musik mit Noppen auf einer Trommel zu speichern. Die Noppen haben beim vorbeilaufen eine Metallzunge angehoben und "flitschen" gelassen. Das erzeugt dann einen Ton. Macht man mehrere unterschiedlich lange Metallzungen nebeneinander, kann man Melodien spielen. Das kennt man heute noch als "Spieluhr".
Dann hat man Papier verwendet mit Löchern drin die dann ein Klavier oder anderes Instrument gesteuert hat. Das erste dürften orgenpfeifen gewesen sein. Das Papier blockiert entweder die Luft zur Pfeife oder wenn da ein Loch drin ist geht die Luft durch. Der nächste Schritt war dann die Luft nicht in eine Pfeife zu leiten sondern in einen Balg der sich aufbläst und eine Taste an einem Klavier drückt.
So hat man vor weit über hundert Jahren "Musikdaten" gespeichert. Ziemlich identisch ist heute noch MIDI, statt Papier wird die Musik dann als Kette von Zahlen repräsentiert.
Dann ist Jemand drauf gekommen, das gelochte Papier für automatische Webstühle zu verwenden. Es gab bereits Webstühle die ohne Menschen einen Stoff weben konnten, aber ohne Muster drin. Für Stoffe mit Mustern brauchte man also immer noch den Menschen und der war viel langsamer als die maschinell betriebenen Webstühle. Damit waren Muster also extrem teuer und nur sehr reichen Leuten vorbehalten. Durch ein gelochtes Papier gesteuert konnte ein Webstuhl dann wiederkehrende Muster in Rekordzeit weben. plötzlich war bunte Kleidung auch für ärmere Menschen möglich.
Auch die Bahn nutze Lochkarten und zwar Fahrkarten. Damit Diebe keine Fahrkarten klauen konnten wurden da Felder in der Karte gelocht wie "Männlich/Weiblich", "Groß/Klein", "Dick/Dünn", "Gepflegt/ungepflegt", usw.
So konnte dann ein schmuddeliger kleiner Dieb nicht die Fahrkarte eines großen reichen Dicken verwenden.
Das mit dem Webstuhl und den Fahrkarten kannte ein gewisser Herman Hollerith
https://de.wikipedia.org/wiki/Herman_Hollerith
Der hat dann für die Volkszählung der USA ein System gebaut wo Daten der Einwohner in Papier gepiekst wurden. So konnten dann statistische Daten wie "Einwanderer", "M/W", "Hautfarbe", "Altersbereich", "verheiratet", "Anzahl Kinder" usw. erfasst werden. Mit der sogenannten Hollerithmaschine konnte man das dann recht schnell auswerten. Zählwerke haben dann gezählt on bestimmte Löcher auf den Karten drauf waren oder nicht. So konnte man dann prozentual ausrechnen wie wie viele Männer und Frauen es gab usw.
Im 2. Weltkrieg wurde dann ein modifiziertes Hollerith System das logische Verknüpfungen herstellen konnte und das auch noch unglaublich schnell erfunden. Das ist der Colossus der durch statistische Analysen von verschlüsselten Fernschreiber-Lochstreifen den Code der deutschen Funkfernschreiber knacken konnte. Deswegen haben die Bomber im 2.WK nicht nur Propagandazettel sondern auch viele Seitenschneider abgeworfen damit der Widerstand Telefonleitungen zerstören konnte und die Wehrmacht dann auf verschlüsselten Funk ausweichen musste. Und den knackte der Colossus ungefähr ab D-Day ziemlich sofort.
Und das verarbeiten von Lochstreifen durch logische Verknüpfungen führte dann zum Computer.
Der Lochstreifen wurde dann später durch Magnetbänder und schließlich durch magnetische Scheiben, also Festplatten und Disketten ersetzt. Und die wiederum sind dann dem Flash Speicher, also der SSD und USB-Sticks gewichen.
Datenfernübertragung gab es schon sehr lange, die ersten richtigen Computer hatten das bereits. Denn Bildschirme und Tastaturen wie man die heute kennt gab es noch nicht. Stattdessen hat man Fernschreiber verwendet. Und die konnten dann auch per Telefonleitung mit einem Computer verbunden werden, denn dafür waren Fernschreiber (zum Telegramme per Telegraphenleitung oder Telefonleitung verschicken) ja da.
Es hat sich über die letzten 100 Jahre also nicht so viel verändert, nur stark verbessert - und das in sehr kleinen Schritten! Die Leistungsfähigkeit ist dabei dann exponentiell gewachsen.
Genau so wie Du das mit den Lichtschaltern in der Wohnung machen kannst.
Schaltest Du einen in einem Zimmer an, hast Du Die Information "Ein Zimmer hell". Schaltest Du noch einen in einem anderen Zimmer an, hast Du die Information "Zwei Zimmer hell" und so weiter.
Der ENIAC "Computer" hat das mit zehn Leitungen die ein oder aus geschaltet werden können genau so gemacht. Jede Ziffer einer Dezimalzahl konnte so durch eine von zehn Leitungen dargestellt werden. Tatsächlich hat der auch Glühbirnen an gemacht um die Ziffern anzuzeigen.
Statt im Dezimalsytem 0-9 kann man auch im Binärsystem rechnen 0-1. Das funktioniert alles genau so. So wie beim Dezimalsystem nach der 9 eine 10 kommt, kommt beim Binärsystem nach der 1 eine Eins-Null. Die "Eins-Null" bedeutet dann im Dezimalsystem "2". Eine "Eins-Eins" bedeutet dann 3. Dann braucht man wieder eine Stelle mehr, 100 was dann "4" ist.
Der allererste frei programmierbare Computer (ENIAC kam später und war nicht frei programmierbar) war der Z3 von Konrad Zuse. Der verwendete Relais statt "Lichtschalter". Relais konnten sich gegenseitig an und aus schalten und so jeweils eine "0" oder eine "1", also die Ziffern des Binärsystems darstellen.
Der ENIAC arbeitete zwar "rückständig" im Dezimalsystem, benutze aber statt Relais Radioröhren die viel schneller umschalten konnten. Damit konnte der richtig schnell rechnen, allerdings brauchte man Tage und Wochen zum Umstöpseln der Komponenten, im Gegensatz zum Z3 konnte man nicht programmieren sondern den nur für eine einzige Aufgabe gleichzeitig umbauen.
Der Colossus war gar kein Computer, arbeitete aber digital mit Röhren und ein findiger Telefontechniker hat herausgefunden wie man die Röhren besonders schnell und viel zuverlässiger schalten lassen kann.
Und aus der Technik des Colossus mit der Binärlogik des Z3 kamen dann die ersten "richtigen Computer" im heutigen Sinne zustande.
Röhren wurden dann einfach durch Transistoren ersetzt die das selbe machen, nur dabei viel weniger Platz und Strom brauchten, dann wurden dutzende Transistoren auf einem Chip zusammen gefasst. Das machte das ganze noch mal viel kleiner und stromsparender und gleichzeitig viel schneller.
Und aus dutzenden Transistoren wurden hunderte, aus hunderten dann tausende. Das war dann die Zeit um 1977, man konnte dann eine ganze CPU in einem Chip herstellen statt hunderter Chips miteinander verbinden zu müssen um eine CPU zu erhalten (zum Beispiel bei der PDP-11).
Die bald folgende Motorola 68000 CPU hieß so, weil die 68 Tausend Transistoren enthielt. Die war sogar schon 16-bit, konnte also ohne mehrere Schritte zu brauchen recht große Zahlen (bis 65535) verarbeiten.
Darauf folgte dann der x86 des PC, zuerst auch nur mit 16-bit (Mitte 1980er), dann 32-bit (etwa 1995) und heute haben wir 64-bit.
Dem Metall kann man garnichts beibringen.
Aber du kannst teile des Metalls magnetisieren.
Immer da wo das Magnetfeld von Nord auf Südausrichtung wechselt (Magnetisierungswechsel) kannst du eine 1 erzeugen, da dort ein Impuls ausgelöst werden kann.
Dazu musst du das Metall gleichmäßig bewegen und an einer Kupferspule vorbeiführen.
Der Magnetisierungswechsel löst in der Spule einen kurzen Spannungsimpuls aus - die 1 wurde gelesen.
Die 0 ist komplizierter, da dort nichts ist.
Lösung - du erzeugst aus gleichmäßig angeordneten 1en einen Takt. Kommt zwischen den Takten nichts, dann ist es eine 0 und kommt zwischen den Takten etwas, dann steht dort eine 1.
Ich suche mal ein cooles Video, wie sowas damals begann. Da hatte mein Lieblingsyoutuber mal seinen Kumpel zu Besuch.
Habs gefunden. Dauert eine Dreiviertelstunde, ist es aber echt wert.
https://m.youtube.com/watch?v=O4A-vXZTAyc&list=PLwa_XfY-IOcXyX2zD402eRMSfI0zEpy2t&pp=iAQB
ja aber das bringt mich nicht weiter weil ich den grundlegenden mechanismus nicht verstehe. Wie ich gelesen habe war der Z3 der erste computer. und ich verstehe schon nicht was genau da passiert bzw. wie er zustande gekommen ist.
Richtig gesehen wurden am Anfang die rein mechanischen Vorgänge in den ersten Rechenmaschinen (Staffelwalzen, Register, ...) nur elektrisch kopiert (Zählröhren, Relais).
Da haben die Beiden noch einige Videos dazu gemacht.
Solltest du das tatsächlich nicht begreifen können (da fehlt dir vielleicht der Sinn dafür), dann tröste dich damit, dass man nicht wissen muss, wie etwas funktioniert, nur um es bedienen zu können.
Das gesamte Computersystem hat ja nicht ein Mensch allein entwickelt. Es hat sich über viele Jahre aus verschiedensten Ideen von tausenden Menschen weiterentwickelt. Wie eine technische Evolution.
Falls du Englisch verstehst kann ich die Videoserie "Crash course computer science" empfehlen. Die gibt es auf Youtube und erklärt alles von Transistoren zu logic gates, cpu Datenstrukturen und Programmiersprachen.
also mit der lochkarte verstehe ich ja noch. da wurde ein zettel papier hergestellt und dann wurden jeweils löcher dareinmacht. und dann kam ein gerät und hat mit fühlern da gefühlt wo keine löcher waren. und dann ging wurde ein signal von denen weitergeleitet und ein zeiger bewegte sich weiter. dann konnte man am ende sehen wo die ganzen zeiger standen.
aber ich verstehe immer noch nicht das grundprinzip. ich habe jetzt elektrizität. und wie bekomme ich daraus jetzt informationen? ja ein schaltkreis kann an und aus sein. aber was bringt mir das? das ist ja noch keine information. und außerdem wie bringe ich den schaltkreis dazu an oder aus zu sein wenn strom fließt? und was bringt mir das dann wieder? schon das alles verstehe ich nicht.