Wie ein Computer funktioniert
Wie ein Computer funktioniert ist eine kostenlose interaktive Simulation aus dem StudyFi Lab. Sie läuft direkt im Browser, ohne Anmeldung und ohne Installation.
Binärzahlen und eine kleine CPU, die Befehle ausführt
Experimente
Binärzahlen
Ein Computer speichert Zahlen als Bits, 0 und 1. Jedes Bit hat einen Stellenwert — eine Zweierpotenz: 128, 64, … 2, 1 —, und die Zahl ist die Summe der Stellenwerte der gesetzten Bits. Hexadezimal fasst je 4 Bits zu einer Ziffer 0–F zusammen, oktal je 3 Bits. Im Zweierkomplement hat das oberste Bit den negativen Wert −128, daher bedeutet 11111111 −1.
Probier das: Setze alle 8 Bits (255), schalte dann auf Zweierkomplement um und sieh zu, wie aus 255 −1 wird.
Binäre Addition
Addiert wird Spalte für Spalte von rechts, wie auf Papier, nur gilt 1 + 1 = 10: Man schreibt 0 und überträgt 1 in die nächste Spalte. Fällt ein Übertrag aus dem 8. Bit heraus, passt das Ergebnis nicht in 8 Bits — ein Überlauf. Ein Computer rechnet a − b als a + (b invertiert) + 1, addiert also das Zweierkomplement.
Probier das: Stelle 200 + 100 ein und gehe schrittweise durch: Links fällt ein Übertrag heraus, das Ergebnis ist nur 44. Probiere dann die Subtraktion 5 − 12.
Ein winziger Prozessor
Programm und Daten liegen im selben RAM. Die CPU wiederholt drei Schritte: Fetch — das Byte an der Adresse im Befehlszähler PC ins Befehlsregister IR holen und PC erhöhen; Decode — das Steuerwerk erkennt den Befehl; Execute — ihn ausführen, z. B. A ← A + B. Die oberen 4 Bits eines Bytes sind der Opcode, die unteren 4 eine Adresse oder Zahl. JZ springt nur, wenn das Flag Z = 1 ist (das letzte Ergebnis war null).
Probier das: Starte das Programm „Multiplizieren“, ändere dann Zelle 14 von 4 auf 5 und prüfe, dass die Ausgabe bei 15 endet.
Häufige Fragen
Was ist Wie ein Computer funktioniert?
Wie ein Computer funktioniert ist eine kostenlose interaktive Simulation aus dem StudyFi Lab. Sie läuft direkt im Browser, ohne Anmeldung und ohne Installation. Binärzahlen und eine kleine CPU, die Befehle ausführt
Ist Wie ein Computer funktioniert kostenlos?
Ja. Wie ein Computer funktioniert ist komplett kostenlos. Es läuft im Browser auf Computer, Tablet und Handy, und du brauchst kein Konto.
Was kann ich in Wie ein Computer funktioniert entdecken?
Binärzahlen, Binäre Addition, Ein winziger Prozessor.
Was zeigt das Experiment „Binärzahlen“?
Ein Computer speichert Zahlen als Bits, 0 und 1. Jedes Bit hat einen Stellenwert — eine Zweierpotenz: 128, 64, … 2, 1 —, und die Zahl ist die Summe der Stellenwerte der gesetzten Bits. Hexadezimal fasst je 4 Bits zu einer Ziffer 0–F zusammen, oktal je 3 Bits. Im Zweierkomplement hat das oberste Bit den negativen Wert −128, daher bedeutet 11111111 −1.
Was zeigt das Experiment „Binäre Addition“?
Addiert wird Spalte für Spalte von rechts, wie auf Papier, nur gilt 1 + 1 = 10: Man schreibt 0 und überträgt 1 in die nächste Spalte. Fällt ein Übertrag aus dem 8. Bit heraus, passt das Ergebnis nicht in 8 Bits — ein Überlauf. Ein Computer rechnet a − b als a + (b invertiert) + 1, addiert also das Zweierkomplement.
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