Die physische Funktionsweise eines Computers von der Pike auf verstehen

[Dexter1997]

Hallo Freunde,

Ich möchte lernen, wie ein moderner Computer funktioniert und mir hierzu bis zu den untersten Stufen das benötigte Wissen aneignen.
Bevor ich jedoch aufgrund von Unerfahrenheit unproduktiv oder etwas falsches/unnötiges lerne, frage ich euch,

1. Welche wissenschaftlichen Grundlagen ich erlernen muß, die der Computertechnik zu Grunde liegen,

2. Welche Literatur empfehlenswert ist, um mir benötigtes Wissen von unten nach oben hin anzueignen

Ich danke für alle Antworten!

 

[Whiterose]

Der Punkt 1 ist ganz klar. Elektronik und Digitaltechnik zusätzlich wäre noch
Mathematisch das Binärsystem für die Grundlagen wichtig.

Zu Punkt 2 http://www.amazon.de/Technische-Inf..._UL160_SR106,160_&refRID=13S982GHEZ6H6KZFW5HC

 

[Autokiller677]

Quantenmechanik, Elektrodynamik, Festkörperphysik, also ein halbes Physik-Bachelor Studium. Dann kommt man mal in die Richtung, dass man einen Transistor wirklich verstehen kann.

Dazu dann Informationstheorie um den Übergang Physik -> Informatik zu schaffen. Hier habe ich weniger Ahnung, sollte aber auch einiges sein.

Bis du dann wirklich alles verstanden hast und bei moderner Programmierung angekommen bist, vergehen wohl Minimum 10 Jahre.

Wenn du wie mein Vorgänger schreibt rangehst, wirst du wahrscheinlich viel von den physikalischen Grundlagen etc. überspringen, kommst aber schneller voran. Das ist auch der Weg, den Elektrotechniker etc. gehen, da man halt zügig vorankommen will und manche Sachen dann einfach als gegeben annimmt.

 

[Aduasen]

Grundstudium Informatik

Die Frage ist am Ende auch, ob Du das Ganze eher technisch oder eher logisch verstehen willst.

Also eher von der Entwicklerseite oder von der elektrotechnischen Seite.

 

[Pitt_G.]

unterste Stufe...ein Computer ist wie die Post,er verteilt informationenn von einer Adresse zur nächsten.

Fast wie ein Router, nur der Computer erstellt aus den Informationen die er bekommt neue Informationen

 

[Samurai76]

@Pitt_G.:Nein, das ist schon sehr weit zusammengefasst, dein Prinzip.

Eher passt da schon eine riesige Anzahl an Transistoren. Inzwischen in jedem IC Millionenfach und in µ-Controllern sind es inzwischen Milliarden. Die nächst höhere Stufe wäre meiner Meinung nach die tausendfache Aneinanderreihung von Logikgattern (AND, OR, NOT, XOR etc.). Damit kannst du dann Funktionen aufbauen (Controller, Speicher, Bus, Bustreiber etc). Mit diesen Funktionsblöcken kannst du dann anfangen, deinen ersten Computer zusammenzubauen. Es ist meiner Meinung nach auch nicht erforderlich, das Physikalische Wirkprinzip eines Transistors (egal, welche Technik) zu verstehen, sondern nur das reine Arbeitsprinzip. Der TE möchte ja keinen µ-Controller entwickeln, sondern in nur bei der Arbeit verstehen.

 

[Autokiller677]

Es ist meiner Meinung nach auch nicht erforderlich, das Physikalische Wirkprinzip eines Transistors (egal, welche Technik) zu verstehen, sondern nur das reine Arbeitsprinzip. Der TE möchte ja keinen µ-Controller entwickeln, sondern in nur bei der Arbeit verstehen.

Kommt halt drauf an, wie der TE "von der Pike auf" und "Grundlagen, die der Computertechnik zu Grunde liegen" versteht. Ich verstehe das als die Physik dahinter, nicht nur "Spannung da dran, dann ist 1, sonst 0" (überspitzt gesagt).

 

[cruse]

es reicht wenn du grob weisst wie der rechner arbeitet, was hex ist und wie es grob funzt.
wie er startet, wie die Reihenfolge ist usw
lernt man normalerweise im Informatik unterricht, aber wir wissen ja alle wie hier jahrzentelang geschludert wurde. in einigen schulen gibt's guten info unterricht - in anderen gar keinen.

es würde zu sehr ins Detail gehen, wenn du dich mit Quantenphysik beschäftigst ^^

fang mit kleinen, einfachen Sachen an und steiger dich dann ins Detail rein. bzw fang halt mit dem groben ablauf an. du musst nicht alles wissen - du solltest aber wissen wie und wo du es nachlesen kannst

die anliegende Spannung usw ist relativ. früher warns 5V und mehr, heute sinds 1,x Volt. Etwas grobe Elektrotechnik ist nicht schlecht, da reicht aber anfängerwissen. schaltungsaufbau usw. muss man nicht unbedingt können - außer man interessiert sich für sowas im Detail (schaltungsaufbau, microsteuerungen, sps )
sowas geht aber schon Richtung elektrikerausbildung oder sogar Studium. ein informatikstudium bringt glaub ich nix, hab selber keins, aber viele die's studiert haben/wollten waren enttäuscht.

 

[wirelessy]

Ich werf mal den interessanten alten Thread hier rein: https://www.computerbase.de/forum/threads/alles-ueber-computer-lernen.1550053/

 

[Dexter1997]

Ja, ich meine tatsächlich von der untersten Stufe an, sozusagen einen mechanischen Computer (da erkennt man noch jedes einzelne Funktionsteil) wie die Zuse Z1 zur Z3 bis hin zum vollkommenen, vor allem technischen aber auch theoretischen Wissen, so daß ich einen modernen Computer einen einzigen Schalter ausreißen kann und wüßte, was das bewirkt (mir ist klar, daß man dazu Wunderhände bräuchte, ist also sinnbildlich gemeint). Daß das ein Mammut-Projekt wird, was vielleicht ein Jahr reine Lernzeit in Anspruch nimmt, ist mir klar, aber von Jahr zu Jahr interessiere ich mich brennender für Rechner.

Vielen Dank für die Links, ich schaue sie mir mal an

 

[Autokiller677]

Wenn du wirklich jeden Schalter verstehen willst kommst du mit einem Jahr nicht weit. Da brauchst du eher ein einige Jahrzehnte für.

Allerdings wärst du damit auf der Welt absolut einzigartig und sicher ein gefragter Mann (oder Frau).

 

[RR.B.]

Es gab da mal eine interessante Dokumentation über Konrad Zuse, bzgl. seiner Rechenmaschinen
"Warum solle er im Kopf rechnen, wie ein Knecht, wenn man auch eine Maschine entwickeln könne"; oder wie genau er sie im hohen Alter noch kannte: Wenn etwas nicht passte ließ er sich das Problem schildern und wusste sofort genau wo und was klemmte. Ich schätze in diesem Umfang die Anlage zu kennen ist unmöglich.

Zusätzlich gab es auch eine "Sendung mit der Maus" zu dem Thema, wie ein Computer funktioniert. Natürlich auf einem Niveau gehalten, dass Kinder es verstehen, aber durchaus interessant einmal gesehen zu haben.

Als Hinweis noch wäre die "Von-Neumann-Architektur" zu nennen.

Grundlegend würd ich das Modell "Strom An /Strom aus" nicht sofort verwerfen, denn darauf basiert das ganze ja. Ob es nun mechanische Stellglieder, elektrische Relais oder Transistoren sind, es rechnet ja alles binär.