1.3 Programme steuern Computer
Wenn Sie einen Rechner kaufen, erwerben Sie in der Regel auch Programme, die andere Personen für Sie geschrieben haben. Diese Programme sind dafür zuständig, dass Ihr Rechner nach dem Einschalten in einen bestimmten Zustand „hochfährt“ und Ihnen eine einfach zu bedienende Benutzungsoberfläche anbietet.
Die Mehrzahl heutiger Rechner entspricht in ihrem Aufbau immer noch der von Neumann-Rechnerarchitektur (Abb. 1.3-1), die Sie ja im Kurs „Informationstechnische Grundlagen“ schon kennen gelernt haben.
Abb. 1.3-1:
von Neumann-Architektur
Gemäß dieser Architektur besteht ein Rechner aus einem Speicher, der Daten und Instruktionen verwaltet, einer Zentralrecheneinheit oder CPU (engl. central processing unit) und einer Ein-Ausgabeeinheit. Instruktionen werden eine nach der anderen aus dem Speicher in die CPU geladen und ausgeführt. Bei der Ausführung von Instruktionen werden auch Daten aus dem Speicher in die CPU eingelesen und durch logische oder arithmetische Operationen verändert. Die Ergebnisse dieser Verarbeitung werden in den Speicher zurück geschrieben.
Die Ausführung solcher Instruktionen bewirkt also eine Veränderung des ZustandsZustandsveränderung der Maschine, der im Wesentlichen durch den Speicherinhalt, Registerwerte und den Wert des Instruktionszählers dargestellt wird.
Auch auf der Webseite der Fa. Intel können Sie sich anhand einer interaktiven Animation noch einmal die Arbeitsweise eines Mikroprozessors vor Augen führen.
Die im Rechner verarbeiteten Instruktionen orientieren sich begrifflich an den Möglichkeiten der Maschine und werden daher als Maschinensprachen bezeichnet. Im Kurs „Informationstechnische Grundlagen“ lernten Sie bereits maschinennahe Programmierkonstrukte kennen.
Jede Maschinensprache ist jedoch für menschliche Leser schwer zu interpretieren. Deshalb wurden relativ rasch so genannte höhere Programmiersprachen entwickelt, um komplexe Anwendungen leichter programmieren zu können. Um Programme, die in einer höheren Programmiersprache geschrieben wurden, ausführen zu können, müssen die Programme in Maschinensprache übersetzt werden. Abb. 1.3-2 veranschaulicht diesen Prozess.
Abb. 1.3-2:
Sprachübersetzung
