Wie funktioniert ein Computer genau?

[Nocta]

Hey.
Es interessiert mich schon seit Jahren, wie so ein Teil wie ein Computer überhaupt funktioniert.
Allgemeines Wissen über Computer habe ich genug nach einigen Jahren Programmiererfahrung und es geht mir auch nicht darum, welche Hardwarekomponenten was machen etc.

Es geht mir vielmehr um die grundlegendsten, physikalischen Dinge. Wie kann man solche Schaltungen etc. bauen?
Durch den Physik-Leistungskurs werde ich denke ich genug Grundlagen haben, um sowas nachvollziehen zu können.
Hat vielleicht jemand einen guten Link?

Ich will es so weit verstehen, dass ich rein theoretisch mit genügend Zeit und den passenden Materialien selbst einen minimal funktionsfähigen Computer nachbauen könnte.
Gibt es vielleicht auch Programme, mit denen man sowas simulieren kann, um das besser zu verstehen?

Ich danke euch schon mal für die Hilfe 🙂

 

[Double]

Versuchs mal mit Digital Simulator. Also grob gesagt besteht ja ein Computer aus vielen Flipflops und Logikgattern und Speicherzellen, DRAM.

 

[Nocta]

Okay danke schon mal für den Hinweis 🙂

Also grob gesagt besteht ja ein Computer aus vielen Flipflops und Logikgattern und Speicherzellen, DRAM.

Joa, so grob weiß ich das dann auch noch.
Aber ich will es ja wie gesagt noch ein bisschen genauer wissen, nämlich wie diese einzelnen Dinger genau funktionieren 🙂

Falls die neuere Technik in dem Bereich wesentlich komplizierter ist als zB vor 10-20 Jahren, dann reicht mir auch etwas älteres, die Grundprinzipien sollten ja gleich sein.

Im Prinzip will ich das ganze so gundlegend verstehen, dass ich theoretisch mit nem Lötkolben was zusammenbasteln könnte. Das hab ich nicht vor - deshalb theoretisch - aber ich will das eben verstehen 😀

Das ist wie wenn man nicht weiß wie ein Kühlschrank funktioniert ... Dann denkt man sich doch auch jedes mal: Warum ist das kühl, wie funktioniert das?
Na ja, zumindest ich.

Und genau so will ich wissen: Wie kann man mit ein bisschen Strom und ein bisschen Metall so komplizierte Geräte bauen?

 

[der_eismann]

Naja, Metall und Strom sind wohl fast zweitrangig, das Wichtigste ist das Silizium in den Chips.

Ich denke mit der Funktionsweise eines (modernen) Computers übernimmt man sich schnell etwas, das sag ich dir als Physik Student 😀
Vielleicht befasst du dich etwas mit den ersten Computern (bspw.

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) und schaust, was du daraus lernen kannst. Komplett erklären kann dir das von uns vermutlich kaum jemand, aber ich lass mich gern vom Gegenteil überzeugen!

 

[Double]

Versuch dir nen kleinen Taschenrechner zusammenzubauen, mit einigen Logikgattern. Das ist doch schon ein kleiner PC. Oder willst du mehr machen?

 

[BitGNU]

Detaillierte Grundlagen moderner Rechnerarchitektur füllen schnell mal ein 1000- seitiges Buch. Sowas wirst du wohl auf keiner Webseite finden. Schau dich mal bei Amazon um. Ich hoffe du hast keine Angst vor Mathematik, da kommt nicht ein unerheblicher Teil boolsche Algebra auf dich zu 🙂

 

[Nocta]

Naja, Metall und Strom sind wohl fast zweitrangig, das Wichtigste ist das Silizium in den Chips.

Na ja, ist ja auch ein Halbmetall 😉 Ich denke man versteht, wie ich das gemeint habe.

Ich denke mit der Funktionsweise eines (modernen) Computers übernimmt man sich schnell etwas, das sag ich dir als Physik Student

Ja das wohl auf jeden Fall. Ich will nur die Grundlagen verstehen. Ich weiß nicht, wie ich das treffend formulieren soll 😀

Sagen wir mal ich befinde mich in einem Raum, in dem mir alle benötigten Materialien inklusive Lötkolben etc. zu Verfügung stehen. Aber noch nichts vorgefertigt. Weder irgendwelche vorgefertigten Schaltungen, noch sonst was.
Dann will ich theoretisch in der Lage sein können, da irgendwas zusammenzulöten. Von mir aus erst mal "nur" ein Taschenrechner oder sowas in der Richtung.

Es geht also einfach um das Verständnis, wie die Physik solche Dinge wie Computer zulässt.
Ich kann in einer Programmiersprache zum Beispiel irgendwelche if-Abfragen formulieren, aber ich kann mir nicht vorstellen, wie sowas mit ein paar Materialien + Strom zustande kommt.

Von daher brauche ich erst mal auch kein detailliertes Wissen über moderne Rechnerarchitektur, auch wenn ich das interessant fände .. 😉

 

[BitGNU]

Ich würde mir an deiner Stelle Schaltpläne und Baupläne für Hobbybastler suchen. Das mit den entsprechenden Komponenten nachbauen, die Logik dahinter nachvollziehen, eventuell das ganze dann versuchen zu erweitern. Macht mehr Sinn. Andersrum wird es wahrscheinlich zu komplex, da du dir da viel mehr Knowhow anlesen musst um da überhaupt etwas planen zu können. Um die Mathematik kommst du dann auch nicht drum herum.

Wenn du hingegen wirklich wissen willst wie 'die Physik soetwas wie Computer zu lassen kann", könntest du dich mit dem Schaltungsentwurf von Chips bzw. eines CMOS Chips beschäftigen. Da haste dann natürlich auch wieder boolsche Algebra, ohne geht es eben nicht, aber du kannst selbst kleinere Schaltungen planen und in VLSI Design Tools umsetzen und ausprobieren.

 

[Nocta]

Mit Mathematik komme ich gut klar, so lange das ganze halbwegs nachvollziehbar gestaltet ist 🙂

Hat vielleicht jemand noch ein paar gute Links? Ansonsten wühl ich mich mal selbst durch Google, aber man kann selbst nicht immer direkt unterscheiden, welche Seite gut und welche schlecht ist.