So hier folgt nun der erste Beitrag zum Thema Nerdgrundwissen...
Wir fangen ganz grundlegend mit den Grundlagen an, Nullen und Einsen, Bits und Bytes.
Nullen und Einsen stehen in der Computertechnik für die "kleinste magnetisierbare" Einheit. Tja technisch einwandfrei erklärt, nur weiss keine Sau: WTF, was soll das heissen (ganz ehrlich ich hab mich auch jahrelang damit durchschlagen können, bis irgendso ein freches Arschloch mal gefragt hat was das eigentlich heissen soll...was ging den denn das an....aber bevor ich mich allzusehr echauffiere weiter)!?!??
Nun muss man dazu folgendes Wissen: Prozessoren bestehen aus einer Vielzahl von Transistoren (Damit so ein Prozessor seinen Dienst aufnehmen kann, werden immer sieben Transistoren zu "und/oder-Gattern" zusammengeschaltet. Neun solcher Gatter plus zwei zusätzlicher Transistoren erlauben es dann mathematische Operationen im Zahlenraum bis 15 durchzuführen...nur mal so am Rande, interessiert mich auch nicht wirklich, bezogen auf meine Kontostände würden mathematische Operationen im Zahlenbereich bis 10, zumindest im positiven Bereich, ausreichen....nach unten ist da die Grenze freilich offen).
Die Transistoren bestehen aus drei Siliziumschichten, dabei ist in der Regel die in der Mitte etwas verunreinigt, das wurde ganz gezielt gemacht. Das macht Sinn, denn Silizium ist ein ganz erstaunlicher Stoff, ein sogenannter Halbleiter. (Plastik leitet nie....verdammtes störrisches Plastik und Kupfer leitet immer, macht also eigentlich auch was es will) Will heißen er leitet oder er leitet nicht. Je nachdem welche Bedingungen gelten. Kommt also Strom an unserem fiktiven Transitor an, an der ersten Schicht wohlgemerkt, dann kann er nur weitergeleitet werden, wenn die Schicht in der Mitte auch mit Strom versorgt wird. Dann nämlich ändert sich die Ausrichtung der Siliziumkristalle und erlaubt es, dass der Strom durch den ganzen Transistor fliesst (die Verunreinigung verursacht, dass die Kristalle erstmal in die falsche Richtung gucken).
Dabei steht die "1" für Strom an, die "0" für Strom aus. Soweit so gut....jeder der schon mal an eine Regenrinne gepisst hat, an der ein offenes Kabel lag, weil der Nachbar Strom ausm Keller abgezapft hat, weiss worum es geht. Man merkt förmlich wie die Zustände Strom an, Strom aus in den Lurchi schlagen. Verdammter Wechselstrom...die Phasen wechseln übrigens 50 mal die Sekunde. Da der Wechselstrom hier bei uns mit einer Frequenz von 50 Hertz läuft, aber dazu vielleicht an anderer Stelle mehr....
Langer Rede kurzer Sinn, ein ganz ähnliches Prinzip.
Rechner können nun nur auf Basis dieser Nullen und Einsen arbeiten. Alles, wirklich alles wird wieder in diese Nullen und Einsen umgewandelt. Drückt mal im Editor (oder von mir aus in irgendeinem anderen beliebigen Textverarbeitungsprogramm...mir doch schnuppe!) [Alt]+ 65...dann sollte da ein "A" erscheinen. Achso....65 ist binär 1000001, dazu unten mehr...
Bits abgehandelt.....weiter mit Bytes..
Bytes sind die "kleinste adressierbare" Einheit und bestehen aus genau acht Bit. So ein Byte besteht aus acht Bit, AHA ein schönes Beispiel für Redundanz!!!. Adressierung beschreibt dabei mehrere Vorgänge. Die Adressierung beschreibt wohin mit den Daten, müssen sie ausgelesen werden und gehören diese acht bit vielleicht zu anderen einsamen Bits und ergeben die dann Zusammen was ganz anderes, viel schöneres, größeres, besseres.
Die Adressierung läuft intern über den Systembus, der besteht aus den Komponenten Steuerbus, Adressbus und Datenbus und wird heutzutage ganz gern als Front-Side-Bus-Architektur verwirklicht. Verfluchter Computerkram....der ganze Mist hängt zusammen.
Also früher galt das von Neumann-Schema, auch von-Neumann-Architektur genannt, da gab es einen Systembus und der vermittelte nicht nur zwischen CPU (bestehend aus Rechen- und Steuerwerk), sondern auch zwischen Steuerwerk und Input/Output-Einheit. Front-Side-Bus-Systeme vermitteln nur noch zwischen Prozessor (von mir aus CPU) und Chipsatz der Hauptplatine.
FUCK was der Chipsatz macht???? sauviele Sachen und die tun hier überhaupt nichts zur Sache.....wo war ich......Ach ja Byte....
Acht Bit ein Byte, richtig und nun zu den Sachen die hier in den Artikel eigentlich reingehören:
Wie wird mit Bits gerechnet!!!!! tja Überraschung..MATHEMATIK! Unser aller Nemesis! Vielleicht nicht aller, aber doch zumindest meine....
Folgendes nur ganz kurz....üblicherweise rechnen wir im Zehnersystem
Beispiel: 3572...die erste Zahl beschreibt Tausender, die zweite Hunderter, die dritte Zehner und die letzte Einer. Mathematisch ist das folgendermaßen definiert...ich fang nun mal hinten an...also von rechts nach links
Die einer sind definiert als 2 mal 10 hoch 0...das macht genau 2!
Die hunderter sind definiert als 5 mal 10 hoch 2...und das macht genau 500! Den Rest kann man sich dann denken, denke ich
Nerds und Computer denken im Binär- oder Dualsystem!
Da gelten andere Regeln BABY!
Zunächst mal gibt es nur Nullen und Einsen...viel besser finde ich!
eine Zahl wäre 1101
von links nach rechts stehen die Ziffern für 1 mal 2 hoch 3 (8)
1 mal 2 hoch 2 (4)
0 mal 2 hoch 1 (0)
1 mal 2 hoch 0 (1)
------------------
Das macht unterm Strich dezimal 13..
Das ganze System kann beliebig erweitert werden. Ein Byte geht von 2 hoch 0 bis 2 hoch 7, die größte Darstellbare Zahl ist dann 255...die 0 kann aber auch dargestellt werden...also kann ein Byte genau 256 Werte annehmen...BÄNG!
Binär in Dezimal umwandeln geht also schonmal...wie siehts aus, wenn man Dezimal in Binär umwandeln möchte, so wie eigentlich ständig...
fast genauso...als Beispiel mal die 65 von oben
65 geteilt durch 2 ist 32 mit rest 1 (weil 32 mal 2 64 ergeben!)
32 geteilt durch 2 ist 16 mit rest 0
16 geteilt ruch 2 ist 8 mit rest 0
8 geteilt durch 2 ist 4 mit rest 0
4 geteilt durch 2 ist 2 mit rest 0
2 geteilt durch 2 ist 1 mit rest 0
1 geteilt durch 2 ist 0 mit rest 1
nun muss dieses Ergebnis gekippt werden...das heisst die letzte stelle unten wird die erste stelle der Binärzahl: 1000001....TADA
Das Rechenwerk der CPU kann artithmetische und logische Operationen durchfüren...fangen wir mit den arithmetischen an: Erstmal PLUS und MINUS!
Addieren geht ganz einfach...genau wie im Zehnersystem, mit dem Unterschied, dass der Übertrag schon gebildet werden muss, wenn die Addition eine Zahl ergibt die größer 1 ist
Dabei gelten folgende Regeln:
0 + 0 = 0
0 + 1 = 1
1 + 0 = 1
1 + 1 = 0 und 1 als übertrag
Beispiel
..110 (6)
.+101 (5)
.1 (Übertrag aus der Addition 1 + 1)
-------------
1011....(11) und schon wurde binär addiert!!! Der Wahnsinn!!!
Subtraktionen laufen genauso ab...bzw gelten auch hier die oben aufgestellten Regeln....allerdings sind noch einige Vorbereitungen zu treffen!
1. Das Komplement der Zahl bilden die abgezogen werden soll
2. eine 1 dazuaddieren, an der kleinsten Stelle. Im Zehner, wie im Dualsystem bei den Einern. Ich krieg den Mist unten nicht richtig formatiert...daher stehen die Zahlen etwas durcheinander! Richtige Scheisse...wenns drauf ankommt, machen rechner immer was sie wollen!
3. alles addieren
4. die erste stelle streichen
Das Komplement lässt in der binären Welt recht einfach als Gegenteil der ursprünglichen Zahl bezeichnen...das ist aber etwas unkorrekt. Eigentlich werden die Zahlen gemäß dem Zahlensystem in welchem man sich befindet um die Summe erweitert, die nötig ist um eine Stelle weiter nach vorn zu kommen....
in unserem Beispiel
..110
- 101
------
wird aus 101 also 010
und es wird addiert
..110
.+010 (Komplemt
....1 (1 addieren)
.11 (Überträge der Additionsvorgänge)
--------
.1001 wenn die erste Stelle gestrichen wird, ist das Ergebnis 001 binär und 1 dezimal...und oh Wunder es stimmt!!!!!
ein schnelles Beispiel zur Komplementbildung:
üblicher weg..........Additon mit Komplement
536......................536
-224....................+775 (Jede Ziffer der Urspungszahl wurde bis 9 erweitert,
.............................(würde die Zahl größer, wären wir schon in der nächsten
.............................(Stelle....daher wird im Zehnersystem bis 9 erweitert!)
...........................1.(1 dazu addieren)
--------------------------------
........................1312
312......................312 (erste Stelle streichen, wie oben definiert und Zack!)
Kein Thema....hier geht es, bald, weiter mit den anderen arithmetischen Operationen (mal und geteilt) und den logischen Operationen ("und", "oder" und "nicht-und").
Ach so....was das mit der Komplementbildung soll???....Computer arbeiten, wie oben beschrieben, im Halbleiterverfahren....die können nur addieren...daher wird jede Rechenoperation in eine Addition umgewandelt.....die können gar nicht mal so viel wie man immer denken mag....
Stay tuned
Stebbultros!
<-- mainz!
