von nichts zu null

Hallo meine kompetenten Kollegen,

auch wenn ich nun bereits längere Zeit in der IT Branche arbeite, war mir eine Sache nie wirklich klar und ich hoffe Ihr könnt mir evtl. verständlich weiter Helfen.
Und zwar habe ich nie Verstanden, woher die binären 0 & 1 kommen.
Ja, transistoren im CPU, kein Strom & Strom, aber irgendwie fehlt mir da glaube ich noch etwas.

Vielleicht seid ihr ja so nett und könnt mir helfen und meinem Hirn helfen

Schonmal vielen dank

Ein Transistor hat zwei mögliche Betriebszustände: an (1) und aus (0).

das ist mir ich "klar" soweit. Aber woher kommt dann die 0, bzw. 1?
Warum können die Technischen Bauteile den unterschied erkennen, bzw. am Ende daraus weiß der Teufel was alles machen^^
Ich hoffe meine Frage kommt einigermaßen verständlich rüber.

Stell dir einen Transistor wie eine Wasserleitung vor. Wo das Wasser reinkommt, das nennen wir mal Source, wo das Wasser durchfließt, da gibt es ein Gate und dort, wo das Wasser rauskommt, fließt es in den Sink.
Es gibt für das Gate jetzt die zwei Zustände geschlossen (0; es kommt kein Wasser von der Source zum Sink) und den Zustand offen (1; das Wasser fließt).

Durch Verbindungen mehrerer Transistoren und ein Umstellen des Gates lassen sich jetzt einfache logische Verknüpfungen wie Nand erreichen und diese reicht uns auch schon, um alles mögliche darzustellen.

Damit ich jetzt nicht alles von Adam und Eva an erkläre, belasse ich es dabei und bei Detailfragen, melde ich mich gerne wieder.

Ein Transistor hat 2 Eingänge und 1 Ausgang. Kurz gesagt: Er kann Strom durchlassen (leiten) oder nicht. Es ist wie ein steuerbares Ventil. Genauere Beschreibung findet sich hier.

Das ganze wird dann zu Logikgattern verschalten, die eine logische Funktion realisieren, wie z.B. die NAND-Funktion.

Daraus könnte man dann auch schon Flip-Flops bauen, die ein Bit speichern können.

Ein NAND kannst du aus 4 Transistoren bauen, ein Flip-Flop aus 8 Transistoren. Also brauchst du insgesamt 8 Transistoren, um so ein Flip-Flop zu bauen. Das ist dann die einfachste Variante, um ein einzelnes Bit zu speichern.

Es gibt auch eine Möglichkeit, aus einem Kondensator und einem Transistor ein Bit zu speichern (DRAM) oder aus 6 Transistoren (SRAM).

So ein RAM (Arbeitsspeicher) wie im Computer kann nur Bits speichern, allerdings sehr sehr viele davon. Mit den Bits kannst du dann Zahlen darstellen, und mithilfe einer Zeichenkodierung jeder Zahl ein Zeichen zuordnen.

Der Prozessor kann auch Bits speichern, das nennt sich Register. Allerdings nur relativ wenige. Die sind meistens 32 oder 64-Bit breit. Die Daten können dann im Prozessor verarbeitet werden (und, oder, exklusiv oder, verschoben, addiert, subtrahiert, etc.) und wieder zurück in den Speicher geschrieben werden.

Die prinzipielle Funktionsweise von CPU, GPU, RAM, etc.. ist nicht sonderlich komplex. Allerdings ist die Herstellung heutzutage, wo 10 Millionen Transistoren (oder mehr) auf eine Fläche von 1mm² passen, dafür umso komplexer, teurer und aufwändiger.

Ich habe nicht von Ein- und Ausgängen geschrieben, sondern von den Betriebszuständen "an", d.h. es fließt Strom und "aus", d.h. es fließt kein Strom.

also so nebenbei beim arbeiten alles durchlesen, eindenken und verstehen ist nicht so einfach
Ich werde mal heute Abend alles in ruhe durchgehen.
Bis zur meiner nächste Frage aber schon mal ein Danke an euch und ein schönes Wochenende.