Der Von-Neumann-Rechner
Fast alle heutigen Computer folgen dem Von-Neumann-Prinzip: Programme und Daten liegen im selben Speicher.
Das lernst du heute
- Ich kenne die Bausteine des Von-Neumann-Rechners.
- Ich kann ihre Aufgaben erklären.
- Ich weiß, dass Programme und Daten im selben Speicher liegen.
Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst diese Lektion: Die Teile eines Computers
Der Von-Neumann-Rechner ist ein Modell für den Aufbau eines Computers. Er besteht aus Rechenwerk, Steuerwerk, Speicher, Ein- und Ausgabe und einem Verbindungssystem, dem Bus. Rechenwerk und Steuerwerk bilden zusammen den Prozessor. Das Rechenwerk führt Rechnungen aus. Das Steuerwerk holt die Befehle und steuert den Ablauf. Der Speicher besteht aus nummerierten Zellen. Die Nummer einer Zelle heißt Adresse. Wichtig: Programme und Daten liegen im selben Speicher, beide sind binär codiert. Befehle werden nacheinander ausgeführt.
| Baustein | Aufgabe |
|---|---|
| Rechenwerk | führt Rechnungen aus |
| Steuerwerk | holt Befehle und steuert den Ablauf |
| Speicher | enthält Programme und Daten in Zellen mit Adressen |
| Ein-/Ausgabe | Verbindung zur Außenwelt |
| Bus | transportiert Adressen, Daten und Steuersignale |
Die Bausteine zuordnen
- Aufgabe: eine Zahl addieren. Das macht das Rechenwerk.
- Aufgabe: den nächsten Befehl holen. Das macht das Steuerwerk.
- Aufgabe: Programm und Daten aufbewahren. Das macht der Speicher.
- Aufgabe: eine Taste lesen. Das gehört zur Eingabe.
Ich verstehe das noch nicht
Such dir aus, was dir hilft.
Noch einfacher erklärt
Rechenwerk rechnet.
Steuerwerk steuert.
Speicher merkt sich alles.
Ein Beispiel
Eine Küche: Der Koch schneidet und mischt (Rechenwerk). Die Küchenchefin liest im Rezept nach und sagt, was als Nächstes kommt (Steuerwerk). Der Schrank hält Zutaten und Rezept bereit (Speicher).
Schritt für Schritt
Wir ordnen zu: Wer holt den nächsten Befehl?
- Der Befehl liegt im Speicher.
- Jemand muss ihn holen und steuern.
- Das ist die Aufgabe des Steuerwerks.
- Das Rechenwerk führt ihn danach aus.
Mit einem Bild erklärt
| Prozessor | Rechenwerk, Steuerwerk |
|---|---|
| Speicher | Zellen mit Adressen |
| Ein-/Ausgabe | Tastatur, Bildschirm |
Zur Grundlage zurück
- Die Teile eines Computers – Du kennst die Teile eines Computers.
Jetzt zusammen
Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.
Zeig mir den ersten Schritt
Wer rechnet: das Rechenwerk oder das Steuerwerk?
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Lösung: Das Rechenwerk
Jetzt du
Jetzt probierst du es allein.
Zeig mir den ersten Schritt
Das ist das Besondere am Von-Neumann-Modell.
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Lösung: Im selben Speicher
Tipp: Merke dir zuerst: Prozessor = Rechenwerk + Steuerwerk.
Merksatz: Von-Neumann: Programme und Daten im gleichen Speicher, Befehle nacheinander, alles binär.
Typischer Fehler: Viele denken, Programme und Daten lägen an getrennten Orten. Im Von-Neumann-Modell liegen sie im selben Speicher.
Mini-Quiz
5 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.
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Lösung: Rechenwerk und Steuerwerk
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Lösung: Die Nummer einer Speicherzelle
Frage 3 Ein Speicher hat 16 Zellen und beginnt bei Adresse 0. Wie lautet die letzte Adresse?
Zeig mir den ersten Schritt
Die erste Zelle hat die Adresse 0.
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Lösung: 15
Von 0 bis 15 sind es 16 Zellen.
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Lösung: Stimmt nicht
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Lösung: Er transportiert Adressen, Daten und Steuersignale
Geschafft
Der Von-Neumann-Rechner hat Rechenwerk, Steuerwerk, Speicher, Ein- und Ausgabe und Bus. Programme und Daten liegen im selben Speicher.
Kannst du das schon?
Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.
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