Flipflop

Unter Flipflop denken wir einen Schuh, der beim Gehen leise unter unseren Fűßen knallt. Das Geräusch, das dabei im Takt entsteht, hört sich wie ein „Flip“… und „Flop“- Laut an. Ähnlich wie in der Schuhmode ist der Flipflop in der Digitaltechnik ein Zustand, bei dem ein Fuß seinen Laufimpuls an einen Transportgegenstand weitergibt. In diesem Falle ist der Transportgegenstand kein Schuh, sondern der Impuls wird an einen elektrischen Transistor weitergegeben. Das ist ein ganz winziges Metallteilchen, dass den Zustand „An“ (Flip) oder „Aus“ (Flop) speichern kann. Und die dafűr benötigte Energie entstammt nicht den Laufimpuls der Muskeln unseres Fußes, sondern aus dem Strom aus der Steckdose. Der Strom steuert sämtliche Vorgänge in den Mikrochips, mit denen der Computer reichlich bestückt ist. Ohne Chips kein Computer, denn es gäbe keine Speichermöglichkeiten.

Dieser Flip-Flop-Transistor bildet das Fundament des Computers. Ohne diesen Flipflop-Mechanismus würden viele Prozesse still stehen. Wahrscheinlich könnten wir einen Laptop noch nicht mal hochfahren.

Den Flip-Flop-Transistor nennt man fachsprachlich auch „bistabile Kippstufe“, weil der Transistor immer zwischen zwei Zuständen hin- und herkippt. Er kippt zwischen den simplen Zuständen „der Strom fließt“ (An) und „der Strom fließt nicht“ (Aus).  Wenn wir mit den Flipflops laufen, speichern diese nicht, wieviele Schritte wir gelaufen sind. Wir sehen höchstens Abnutzungserscheinungen an der Schuhsohle. Flip-Flop-Transistoren hingegen speichern jeden Schritt. Denn anhand der Schrittreihenfolge kann man erkennen, welche Informationen (An = 1, Aus = 0) in den Transistoren gespeichert worden sind.

Zur Erinnerung: Jede noch so kleinste Information auf dem Computer wird mit Nullen und Einsen abgespeichert, das primitive, aber sehr effektive Alphabet sämtlicher (sic!) Digitalisierungsprozesse.

Wenn der winzige Transistor auf der Chipkarte diese Binärzahlen einprägen soll, gibt ihm der Taktgenerator den Befehl in Stromimpulsen durch.

Fűr die Ziffer 0 bestimmt der Taktgenerator den Zustand „aus“. Für die Ziffer 1 hingegen  im Kontrast der Zustand „an“. Wenn der Taktgenerator also in einem Takt keinen Strom auf dem Chip durchfließen lässt, so weiß der Transistor, beispielweise das er die Ziffer Null speichern soll.  Das sind enorm viele elektrische Pfeile in einem Bruchteil einer Sekunde: An, An, Aus, An….oder: Flip, Flip, Flop, Flip.

Wird der Computer heruntergefahren und möchte man in einer späteren Sitzung auf gespeicherte Daten zurűckgreifen, so tastet der Prozessor dieses eingeprägte An-Aus-Muster der Transistorenkette auf dem Chip ab und stellt die Informationen zur Verfűgung.

 

 

Taktgenerator

Computer funktionieren wie nach musikalischen Partituren. Sie arbeiten immer nach einem Takt. Der Arbeitsrythmus in dem die elektrischen Signale verarbeitet nennt sich Takt, genauso wie das Metronom den Takt fűr Musikern vorgibt, die Instrumente spielen. Das Metronom im Inneren des Computers nennt sich Taktgenerator. Der Taktgenerator gibt die unvorstellbar hohe Taktfrequenz vor. Das kann bis zu mehreren Milliarden Takte in der Sekunde sein.

Die Taktfrequenz wird in Megahertz gemessen. Je schneller die Taktfrequenz, desto höher die Leistung eines Prozessors, denn das bedeutet er kann mehr Impulse pro Sekunde verarbeiten. Das bedeutet z.B. wenn man ein Programm zum Ausfűhren öffnet wird, poppt das sofort auf dem Bildschirm auf.

Der Taktgenerator gibt die  Buslinien vor, die Stromimpulse, die signalisieren welche Bits sich der Computer speichern soll.

Überhitzt der Prozessor wegen zu vielen Stromimpulsen, so entscheidet dieser eigenständig, die Busse nicht mehr zu empfangen. Das der Prozessor auf einmal  beispielsweise nur jeden zweiten Takt annimmt, nennt man throttling, die automatische Drosselung seiner Leistung. Wenn ein Prozessor throttelt, hat man ihn mit Takten überfordert.

 

Binärcode: Text

Wie wird eine Worddatei – die nur einen Text mit Buchstaben enthält- gespeichert?

Jeder Buchstabe wird in mehrere  Zahlen umgewandelt. Da jede Information im Computer nur in 0 oder 1 gespeichert werden kann, werden die Buchstaben auch nur mit einer bestimmten Abfolge von 0 und 1 gespeichert.

Geheimsprache Binärcode

Ein A lautet in Binärcode übersetzt: 01000001.

Ein F lautet in Binärcode übersetzt : 01000001

Ein E bedeutet in Binärcode übersetzt: 01000101

Wenn man in seine Worddatei also das Wort „AFFE“ in Großbuchstaben (sic!) eingetippt hat, dann wird das ROM-Speicher nicht mit Buchstaben abgespeichert, sondern mit der entsprechenden Zahlenfolge von 0 und 1 für jeden Buchstaben.

01000001 01000001 01000001 01000101

A                   F                      F                     E