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--- ef:schaltungen [2025/03/11 13:15] – [Funktionsweise eines modernen Computers] lehmannr
+++ ef:schaltungen [2025/03/11 13:31] (aktuell) – [Erste elektronische Computer] lehmannr
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-Es dauerte bis ins Jahr 1938 als Konrad Zuse die erste mechanische Rechenmaschine Z1 baute, die auf binären Zahlen basiert. Relativ schnell erkannte Zuse, dass es viel effizienter sein könnte, wenn man die mechanischen Vorgänge durch elektromagnetische ersetzen würde. Er entwickelte die Z3, die als erster Computer gilt. In diesen Pioniertagen wurden für binäre Symbole Relais oder Elektronenröhren eingesetzt. Erst viel später wurden Transistoren verwendet, die heute zu Milliarden in den Computerchips stecken.
+Es dauerte bis ins Jahr 1939 als Konrad Zuse die erste mechanische Rechenmaschine Z1 baute, die auf binären Zahlen basiert (siehe unten).
 ====== Funktionsweise eines modernen Computers ======
-Die ersten mechanischen Rechner verwendeten vor allem Zahnräder, Nocken und Wellen, um Berechnungen durch clevere Anordnung bzw. Bauweise durchzuführen, doch 1937 entwickelte der deutsche Bauingenieur Konrad Zuse die sogenannte Z1, eine mechanische Rechenmaschine, welche mit mechanischen Schaltgliedern funktionierte und mit einem Staubsaugermotor angetrieben wurde. Sie hatte schon viele Komponenten, welche einen modernen Computer ausmachen (Ein- Ausgabewerk, Rechenwerk, Speicherwerk, Programmwerk über Lochkarten).
+Die ersten mechanischen Rechner verwendeten vor allem Zahnräder, Nocken und Wellen, um Berechnungen durch clevere Anordnung bzw. Bauweise durchzuführen, doch 1937 entwickelte der deutsche Bauingenieur Konrad Zuse die sogenannte Z1, eine Rechenmaschine, welche mit mechanischen Schaltgliedern funktionierte und mit einem Staubsaugermotor angetrieben wurde. Sie hatte schon viele Komponenten, welche einen modernen Computer ausmachen (Ein- Ausgabewerk, Rechenwerk, Speicherwerk, Programmwerk über Lochkarten). Zudem hatte Zuse erkannt, dass es viel einfacher und effizienter war, wenn der Rechner im Binärsystem arbeitet, da man dadurch nur Komponenten benötigt, welche zwei Zustände haben (EIN/AUS bzw. 1/0).
+Im Jahre 1941 präsentierte Zuse die Z3, die als erster Digitaler Computer angesehen wird. Die Schalter wurden durch Relais implementiert.
-Im Jahre 1941 präsentierte Zuse die Z3, die als erster Digitaler Computer angesehen wird. Die Schalter wurden durch Relais implementiert. Als Grundbaustein dient ein "Schalter", der zwei Zustände hat (AN/AUS, bzw. 1/0). Die ersten mechanischen Rechner verwendeten vor allem Zahnräder, Nocken und Wellen, um Berechnungen durch clevere Anordnung durchzuführen, doch der deutsche Bauingenieur Konrad Zuse entwickelte 1941 einen mechanischen Rechner, der  bei den ersten mechanischen Computern bestanden diese "Schalter" aus Relais
 ===== Erste elektronische Computer =====
-Die ersten elektronischen Computer (z.B. Colossus 1943 oder ENIAC 1945) bestan
+Die Entwicklung des Computers geht dann mit Entwicklung der "Schalter" einher, die jeweils für eine 1 oder eine 0 verwendet wurden. Waren es zunächst (wie bei der Z3 von Zuse) noch halbmechanische Relais, so wurden diese später durch Elektronenröhren ersetzt, die deutlich schneller arbeiteten, beispielsweise im ENIAC (1946). Röhren hatten jedoch einen hohen Energieverbrauch und waren störanfällig. In den 1950er Jahren revolutionierte der Transistor die Computertechnik: Er war kleiner, effizienter und zuverlässiger. Mit der Entwicklung integrierter Schaltkreise in den 1960ern begann schließlich das Zeitalter der modernen Computer. In heutigen Computern sind Milliarden von Transistoren eingebaut.
+Ein Computer funktioniert auf tiefster Ebene durch Milliarden von **Transistoren**, die als winzige Schalter elektrische Signale steuern. Diese Transistoren bilden **logische Gatter** wie **UND, ODER und NICHT**, die grundlegende Rechenoperationen ermöglichen.
+Besonders wichtig ist das **NAND-Gatter**, da es allein ausreicht, um alle anderen logischen Funktionen zu realisieren. Durch die Kombination vieler NAND-Gatter entstehen komplexe Schaltungen wie **Addierer, Speicherzellen und Prozessoren**.
+Die **ALU (Arithmetic Logic Unit)** führt Berechnungen durch, während der **Speicher** Daten hält. Ein **Taktgeber (Clock)** gibt den Rhythmus vor, sodass der Computer Befehle Schritt für Schritt verarbeitet. So entstehen aus einfachen Transistoren leistungsfähige Systeme, die Programme ausführen und Daten verarbeiten. 🚀