Zeitung Heute : Auf Sand und Strom gebaut

Der grundsätzliche Aufbau eines Computers hat sich seit 60 Jahren kaum verändert

Heiko Schwarzburger

Was haben moderne Computer und Lysergsäurediäthylamid gemeinsam? Sie zaubern irre Bilder ins Hirn. Aber elektronische Halluzinogene gelten nicht als Betäubungsmittel, denn sie bestehen aus einem besonders sauberen Stoff: nur Strom und reine Mathematik; knochentrockene Algorithmen, hübsch komponiert aus den Werten 0 und 1 (siehe Kasten). Millionen von Transistoren, eng gedrängt auf kleinstem Raum, lassen gigantische Explosionen aus der Kiste flimmern, schicken ganze Raumflotten auf den Flug durch die Galaxis, begleitet von berauschendem Surround Sound. Statt Mathe und Physik zu pauken, hocken die Cyberkids vor den Bildschirmen, an den Joystick gefesselt, als hätten sie tatsächlich LSD eingeworfen.

Computer sind auf Strom und Sand gebaut: Die Transistoren bestehen in der Regel aus Silizium, das beispielsweise in Quarzsand vorkommt. Kern jedes Computers ist der Hauptprozessor, sozusagen die Chefetage, bei der alle Informationsfäden zusammenlaufen. Er steuert die angeschlossenen Baugruppen wie Speicher, Drucker, Monitor, Laufwerke oder Zusatzgeräte. Möglicherweise wird er dabei von speziellen Steuerprozessoren auf den Grafikkarten oder an der Festplatte unterstützt. Alles zusammen bezeichnet man als Hardware: als die Bauteile, die man tatsächlich anfassen kann – vorausgesetzt, der Netzstecker ist gezogen.

Die Hardware im Computer stellt auch den Speicher bereit, in dem Daten wie in den Schubladen eines Schreibtischs abgelegt werden, um sie bei Bedarf abzurufen und neu hinzuschreiben. Ein Speicher besteht aus unzähligen durchnummerierten Zellen, die jede nur eine einzige Information aufnehmen können: Ja oder Nein, Eins oder Null.

Damit man den Computer auch ausschalten kann, gibt es permanente Speicher, auf denen die Daten dauerhaft liegen. Sie nutzen den Magnetismus von eisenhaltigen Materialien aus, etwa für Festplatten oder Speicher-Sticks. Auf CD-Rom oder DVD werden die Daten mit Hilfe von Lasern in dünne Schichten eingraviert, ähnlich der guten alten Schallplatte. Ein Lesekopf fährt die Datenspuren ab, liest die Informationen aus und übergibt sie dem Prozessor. Zur schnellen Verarbeitung von Daten nutzen die Prozessoren den flüchtigen Speicher, auch Arbeitsspeicher genannt. Das ist eine emsige Vermittlungsstelle für millionenfaches Ja oder Nein aus den Transistoren, umgesetzt in Buchstaben und Zahlen, Sound und bunte Bilder.

Gesteuert werden all die Baugruppen und Prozessoren durch die Software. Doch über allem steht der Nutzer, der Mensch. Besser gesagt, er hockt, mit gekrümmtem Buckel über der Tastatur oder der digitalen Maus. Doch keine Panik, in wenigen Jahrzehnten werden die Computer nur noch durch Sprache und Blickkontakt gesteuert.

Die unterste Ebene der Software ist das Betriebssystem, das die grundsätzliche Verknüpfung der Leiterplatten und Geräte steuert. Das Betriebssystem nutzt den Maschinencode, eine Abfolge von Zahlen, die der Computer tatsächlich versteht, unterteilt in Bits von Ja-Nein-Zuständen. Mehrere Bits (Buchstaben) werden zu Bytes (Worten) kombiniert.

Über dem Betriebssystem liegen die Programme, die das mathematische Modell des Computers für verschiedene Aufgaben umwandeln und nutzen: als Spiel, zur Verarbeitung von Texten und Bildern, als Routenplaner, als Zugang zum Internet oder als Programm zur Berechnung der Einkommenssteuer. Moderne Computer sind in der Lage, komplexe Aufgaben in Unteraufgaben zu zerlegen, um sie gleichzeitig abzuarbeiten. Die spröde Mathematik verschwindet hinter farblich optimierten Benutzeroberflächen. Die Programme werden wie die Daten im Speicher des Computers abgelegt, wo sie der Hauptprozessor ausliest und abarbeitet. Dieses Grundprinzip ist seit Erfindung des Computers unverändert, obwohl die Relais des Konrad Zuse längst durch immer leistungsfähigere Mikrochips abgelöst wurden und die grün blinkenden Monitore knallbunten Flachbildschirmen wichen.

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