2 Wie funktionieren Computer überhaupt?
Die meisten Menschen wissen heutzutage mehr oder weniger gut, wie man einen Computer bedient, zumindest die gängigen Programme wie Office, E‐Mail-Clients oder Browser. Aber was der Computer in seinem Innern eigentlich macht, ist vielen unbekannt.
Wer programmieren möchte, sollte sich davon zumindest einmal ein Bild machen.
Innenleben eines PCs
Hast du mal einen Computer von innen gesehen? Er ist eigentlich recht übersichtlich aufgebaut. Meistens besteht er aus einer Hauptplatine (dem Mainboard), auf dem sich der Prozessor-Chip, der RAM-Speicher sowie diverse Ein- und Ausgänge befinden. Oft ist noch ein zusätzlicher Prozessor für die Grafikberechnung (Grafikkarte) draufgesteckt. An das Mainboard angeschlossen sind ein Stromanschluss mit Netzteil, eine oder mehrere Festplatten, vielleicht auch noch ein weiteres Laufwerk für CDs oder DVDs – und von außen verbunden sind zusätzlich ein Bildschirm, eine Tastatur und eine Maus. Das sind schon die Grundbestandteile, mit denen man alles machen kann, was ein Computer eben so macht.
Tablets und Smartphones sind natürlich ebenfalls vollständige Computer. Bei ihnen ist alles kleiner und kompakt ins Gehäuse gepresst, aber auch sie haben einen Prozessor, RAM-Speicher, Grafikchips, einen Akku als Stromversorgung und so etwas wie eine Festplatte. Weil sie einen Touch-Bildschirm haben, benötigen sie keine Maus und Tastatur.
Was machen diese einzelnen Teile denn eigentlich?
Nun, der eigentliche »Computer« ist der Prozessor, auch CPU genannt (Central Processing Unit). Computer heißt »Rechner« – und das »Rechnen« ist die Hauptaufgabe des Prozessors: Er berechnet und verarbeitet die Daten, die er bekommt. Er kann in ungeheurer Geschwindigkeit Werte addieren, subtrahieren, multiplizieren, dividieren, austauschen und abändern – und außerdem kann er die Zahlen und Zeichen, mit denen er umgeht, jederzeit sehr schnell in Zwischenspeicher schieben oder von dort wieder hervorholen. Sehr schnell heißt: Millionen bis Milliarden Mal in jeder Sekunde!
Der RAM-Speicher ist hierbei der schnelle Zwischenspeicher des Computers. In ihm ist Platz für Millionen von Werten, die extrem schnell darin gespeichert und wieder geladen werden können – aber meist nur, solange der Computer an ist. Beim Ausschalten ist ein gewöhnlicher RAM-Speicher wieder leer.
Stell dir den Prozessor also vereinfacht vor wie einen unvorstellbar schnellen Büroarbeiter, der an seinem Schreibtisch sitzt und eine gigantische Menge Schubladen um sich herum stehen hat, aus denen er jederzeit gezielt Zettel mit Texten und Zahlen hervorholt, diese am Schreibtisch nach einer genauen Vorschrift bearbeitet, berechnet, verändert und dann anschließend wieder in dieselben oder andere Schubladen packt. (Manches, was sicher für später aufbewahrt werden soll, kommt auch in den Panzerschrank in der Ecke). Am Schluss hat er aus all den einzelnen Vorgängen das Endergebnis berechnet und wirft es in den Ausgabeschlitz, sodass alle es sehen können.
Der Büroarbeiter ist dabei der Prozessor, die vielen Schubladen sind der RAM-Speicher (oder auch die Festplatte, das wäre der Panzerschrank in der Ecke), der Ausgabeschlitz ist der Grafikchip mit angeschlossenem Bildschirm, auf dem das Ergebnis erscheint. So kannst du dir das Innenleben des Computers auf einfache Weise vorstellen.