Wie genau funktioniert das mit den nullen und einsen im Computer?

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6 Antworten

Wir haben 10 Ziffern und können damit z. B. den Erdumfang mühelos "präziser" notieren als wir ihn messen können. ("präziser" heißt hier natürlich nicht "genauer" im Sinne der Begrifflichkeit von: http://www.kowoma.de/gps/zusatzerklaerungen/Praezision.htm ) Mit nur 2 Ziffern kann man genauso gut alle Zahlen darstellen, wir sind nur nicht so daran gewohnt. Aber 2 Ziffern haben den Vorteil, dass man technisch sehr leicht zwischen "an" und "aus" unterscheiden kann - zwischen mehreren Abstufungen ist das deutlich schwieriger. Zur Zahlendarstellung selbst siehe https://de.wikipedia.org/wiki/Dualsystem und https://de.wikipedia.org/wiki/IEEE_754 .

Wenn du dir ein Bild auf dem Bildschirm anschaust, siehst du, dass es sich aus einzelnen Bildpunkten ("Pixeln") zusammensetzt. Jede Farbe wird durch eine Zahl dargestellt, und wir brauchen nur noch eine Liste, in der für jeden Bildpunkt die zugehörige Farbe steht (und noch Breite und Höhe des Bildes, damit es nicht zu Verzerrungen kommt).

Es gibt noch andere Arten, Bilder darzustellen, aber dazu liest du bitte woanders weiter bei den Stichworten "Bildformate" und "Grafikformate". Bekannt ist JPEG und etwas weniger bekannt SVG.

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Ein Prozessor funktioniert im wesentlichen so:

Er hat eine lange Liste mit Befehlen, die er von oben nach unten abarbeitet, es sei denn, er stößt auf einen Sprungbefehl (mach bei Befehl 10482 auf der Liste weiter / mach 12 Befehle weiter oben weiter) oder einen bedingten Sprungbefehl (wenn das Ergebnis der letzten Berechnung kleiner als 0 ist, mach 8 Befehle weiter oben weiter).

Die meisten Befehle weisen den Prozessor an, Daten (also Zahlen) hin- und herzuschieben und kleine Berechnungen (+, -) durchzuführen. Für kompliziertere Dinge wie mal und geteilt durch hat er meistens einen Hilfsprozessor an der Seite.

Für näheres siehe Stichwort "Mikroprozessor".

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Früher hat der Prozessor der "Grafikkarte" zu jedem Bildpunkt gesagt, welche Farbe er haben soll, und die Grafikkarte hat daraus ein Fernsehsignal gemacht. Heute kann so eine Grafikkarte sehr viel mehr Berechnungen selbst übernehmen, der Prozessor beschreibt ihr einmal ein Objekt und sagt dann nur noch, wo das Objekt gerade steht; den Rest macht die Grafikkarte.

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Wie man aus so einem winzigen Signal im Prozessor einen hellen Lichtpunkt macht, das geht genauso, wie man aus einem winzigen Signal im Mikrofon eine deutlich sichtbare Membranbewegung am Großlautsprecher macht - mit Verstärkerstufen. Das ist wieder eine eigene Technik.

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Für weitere Einzelheiten stell besser einzelne Fragen zu stärker eingegrenzten Themen.

ein Computer besteht aus Millionen kleinster Schalter. Steht so ein Schalter auf "aus", dann hat er den Zustand Null ( also die 0 ) , steht er auf "ein", dann ist das die 1 . Jeder einzelne Schalter wird dann auch logisch als Bit ( die kleinste Einheit, vergleichbar mit 1 €cent ) gewertet. 8 als Einheit zusammengefasster Bit's sind dann 1 Byte ( so wie 100 €cent 1 € sind). 

Im Computer werden immer 8 oder 16 oder 32 oder 64 oder ... solcher Bit (Schalter)  zusammengefasst. Man spricht in diesem Zusammenhang von einen 8 Bit oder ... oder 64 Bit Computer ( Prozessor ).

So eine Aufreihung von Schaltern (die Schalter werden in der Digitaltechnik als FlipFlops bezeichnet ) werden auch mit Register oder Speicherzellen bezeichnet.

Nun kann man  8 Bit auch Kombinationen bilden:

0000 0000
0000 0001
0000 0010
0000 0011
.......

1111 1110
1111 1111

Jeder Kombination kann man eine bestimmte Bedeutung zuordnen.
So werden z. B. Buchstaben Kombination zugeordent:
A => 0100 0001
B => 0100 0010
C =< 0100 0011

usw.

Nimm einfach mal ein Blatt kariertes Papier und fülle Kästchen so aus dass ein A entsteht. 
Im Prozessor und in der Grafikkarte lassen sich solche "Schalterwerte" wie für das A in genau die von dir vorgenommene Zeichnung umrechnen und  damit werden die Pixel des Monitors zum leuchten gebracht.

Wie ein Prozessor rechnet? So wie man Buchstaben und Zahlen solche Bits oder Bytes zuordnet, kann man auch Befehle wie addiere, subtrahiere, verschiebe ...  zuordnen. Daraus werden dann Programme zusammen gestellt, die eben auch das A in Pixel umrechnen und die in Form von hell oder dunkel darstellen.

Relativ einfach.
Stell dir das wie beim Morsen vor. Kurz & Lang, An & Aus.

Beim Morsen macht die Kombination aus kurzen und langen Signalen, übersetzt anhang einer Tabelle = Buchstaben, Worte, Sätze.

Beim PC ist das auch so. Kombinationen von An & Aus, in einer festen Länge, geben Buchstabe oder einfach anders übersetzt, Farben.

Das Morsen ist ein sehr schönes Erklärungsbeispiel

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das lässt sich genau so wenig in ein paar sätzen erklären, wie die konstruktionspläne eines jumbojets.

aber so kurz: nullen und einsen, bzw. die elektrischen zustände "strom oder magnet an" und dito "aus" sind die "bits", aus 8, 16 oder mehr bits werden "bytes", mit denen man alles mögliche digitalisieren, bzw. darstellen kann. und das kann man eben mit einem elektrischen, bzw. eletronischen system verarbeiten.


Du redest hier von zwei unterschiedlichen Dingen.

Das eine läuft sozusagen im Vordergrund und das andere im Hintergrund.

Das System was du meinst mit 0 und 1, nennt sich Binär. Es ist eine einfach Logik mit der sich viele komplizierte Dinge rechnen lassen. 0 steht für aus od. falsch und 1 für ein od. wahr.

Nehmen wir ein einfaches Beispiel. Den Taschenrechner (auch eine Art Computer): Der Input sind die Tasten 0-9, wird die Taste 5 gedrückt wird dadurch die 0 welche die Zahl 5 repräsentiert auf eine 1 gesetzt. (VEREINFACHTE VERSION!). Diese 1 gibt wiederum ein Signal an den Output in diesem Fall den Bildschirm des Taschenrechners welche dann eine 5 ausgibt.

Die grafische Oberfläche steht fast in keiner Relation mit den mathematischen Berechnungen.

Da ist eine Logik dahinter, die solche Kombinationen aus 1 und 0 interpretiert und nacheinander abarbeitet.

Studiere doch Informatik, wenn dich so etwas interessiert.

Schau dir doch auch das 2er/Binärsystem an und was sich damit alles abbilden lässt.

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