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Computer - auch Rechner genannt - sind universell verwendbare Geräte zur automatischen Verarbeitung von Daten. Der Begriff Computer leitet sich aus dem
Lateinischen ,,computare`` ab, was übersetzt ,,berechnen`` bedeutet. Computer können jedoch nicht nur zum Rechnen eingesetzt werden, sondern eignen sich auch
zur Erledigung bzw. Unterstützung anderer Aufgaben und Tätigkeiten wie zur Textverarbeitung, Bilderkennung, Maschinensteuerung und vielem mehr.
Computersysteme setzen sich zusammen aus physikalischen Geräten (Hardware) sowie Programmen, die auf der Hardware ausgeführt werden (Software).
Zur Hardware gehören dabei der Computer an sich - auch Zentraleinheit genannt - sowie periphere Geräte zur Dateneingabe (Tastatur, Maus, Scanner, Lichtgriffel), Datenausgabe (Bildschirm, Drucker, Sound) und dauerhaften Datenspeicherung (Magnetplattenspeicher[Festplatte], Diskettenlaufwerke, CD-ROM-Laufwerke).
Bei der Software wird unterschieden zwischen der System- und Anwendungssoftware . Programme, die zur Steuerung und Verwaltung des Computers notwendig sind oder häufig erforderliche Dienstleistungen erbringen wie Compiler oder Editoren , gehören zur Systemsoftware, auch Betriebssystem genannt, während Programme zur Lösung spezieller Benutzerprobleme.
Computer sind nicht alle identisch aufgebaut. Fast allen liegt jedoch die sogenannte Von-Neumann-Rechnerarchitektur zugrunde. Sie basiert auf einem Vorschlag von John von Neumann aus dem Jahre 1946. Nach diesem Vorschlag, der sich am biologischen Vorbild der menschlichen Informationsverarbeitung orientiert, bestehen Computer aus fünf Funktionseinheiten:
. Steuerwerk
. Rechenwerk
. Speicher
. Eingabewerk
. Ausgabewerk
Die Funktionseinheiten sind dabei miteinander verbunden.
2.1 Speicher
Der Speicher - auch Hauptspeicher genannt - ist die Rechnerkomponente zum Aufbewahren von auszuführenden Programmen und Daten, die bei der Ausführung benötigt bzw. berechnet werden. Speicher setzen sich aus vielen einzelnen Speicherelementen zusammen, die jeweils in der Lage sind, verschiedene Zustände anzunehmen. Heute werden fast ausschließlich sogenannte binäre Speicher mit zwei Zuständen 1 und 0 (Strom, kein Strom) eingesetzt. Ein Speicherelement speichert dann genau ein sogenanntes Bit . Um im Speicher abgelegt werden zu können, müssen Ihre Computerprogramme und die anfallenden Daten immer in eine Folge von Nullen und Einsen übersetzt werden. Darum müssen Sie sich jedoch nicht selbst kümmern. Diese Aufgabe übernehmen bereitgestellte Hilfsprogramme für Sie.
Der Ort im Speicher, an dem ein bestimmtes Datum abgelegt wird, wird seine Adresse genannt. Den Vorgang, den genauen Speicherplatz eines Datums zu finden und den Wert des gespeicherten Datums abzufragen oder zu verändern, wird als Zugriff bezeichnet.
2.2 Rechenwerk
Das Rechenwerk ist die Rechnerkomponente zum Ausführen von Operationen auf Daten. Dabei werden arithmetische und logische (boolesche) Operationen unterstützt. Arithmetische Operationen sind bspw. die Addition und Subtraktion von Zahlen, logische Operationen wie die Konjunktion.
Das Rechenwerk besitzt verschiedene Einheiten - sogenannte Register - zum Zwischenspeichern der Operanden.
2.3 Eingabe- und Ausgabewerk
Eingabe- und Ausgabewerk bilden die Schnittstelle des Computers nach außen. Das Eingabewerk ist für die Eingabe von Daten bspw. über die Tastatur oder die Maus zuständig. Das Ausgabewerk steuert die Ausgabe von Daten bspw. auf den Bildschirm oder den Drucker. Über die Eingabe- und Ausgabewerke wird auch der Zugriff auf den Hintergrundspeicher geregelt, auf dem der Programmcode und die ausführbaren Programme dauerhaft gespeichert werden.
2.4 Steuerwerk
Das Steuerwerk kann als das ,,Herz`` eines Computers bezeichnet werden. Es ist für die Gesamtsteuerung, d.h. die Koordination der anderen Komponenten zuständig. So teilt es bspw. dem Eingabewerk mit, an welche Adresse im Speicher bestimmte Eingabedaten ablegt werden sollen, und informiert das Ausgabewerk darüber, bei welcher Adresse auszugebende Daten im Speicher zu finden sind.
Die Hauptaufgabe des Steuerwerks besteht in der Bearbeitung von Befehlen (Anweisungen) des auszuführenden Programms. Es holt dazu den aktuell zu bearbeitenden Befehl aus dem Speicher und interpretiert ihn. Handelt es sich bspw. um einen Additionsbefehl, dann organisiert das Steuerwerk zunächst das Laden der zwei Operanden aus dem Speicher in die Register des Rechenwerks. Anschließend teilt es dem Rechenwerk den Befehl mit und sorgt schließlich dafür, dass das berechnete Ergebnis an einer geeigneten Stelle im Speicher abgelegt wird.
Steuerwerk und Rechenwerk werden auch unter der bekannteren Bezeichnung Prozessor zusammengefasst.
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