Das Geheimnis der Computer

3. Nullen und Einsen

Im vorangegangenen Kapitel hast du gelesen, dass Computer nur mit zwei Zahlen arbeiten: Mit der Null und der Eins. Jetzt geht es darum, wieso das so ist und wie das geht.
Wenn man etwas Neues erfindet, muss man immer ganz einfach beginnen. Bei Computern war das auch nicht anders und in diesem Buch wollen wir es auch so halten! Stell dir also vor, du wolltest eine Rechenmaschine erfinden und müsstest ihr - damit sie rechnen kann - erst mal die Ziffern beibringen und ihr sagen was welche Ziffer bedeutet.

Ziffern nennt man die Zeichen, mit denen man Zahlen schreibt. Bei uns gibt es also die Ziffern 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 mit deren Hilfe man z.B. die Zahl Hundertvierundfünfzig so schreibt: 154

Um deiner Rechenmaschine die Ziffern beizubringen, müsstest du etwas erfinden, das die Ziffern darstellt. Dabei könntest du zum Beispiel auf die Idee kommen, Drähte in der Form der Ziffern 1, 2, 3, usw. zu biegen, und sie in den Computer einzubauen. Und dann? Es ist schwer vorzustellen, dass eine Maschine diese gebogenen Drähte entsprechend ihrer Bedeutung 1, 2, 3, usw. verarbeiten, also z.B. damit rechnen kann.
Also könntest du dir als nächstes überlegen, noch einfacher anzufangen: Was bedeutet eine Zahl überhaupt? Sie gibt dir Antwort auf die Frage: "Wie viel...?" Mit Hilfe einer Zahl kannst du also zum Beispiel angeben, wie viele Bücher in deinem Regal stehen. Stell dir vor, dich fragt jemand: "Wie viele Bücher stehen in deinem Regal?" Du würdest hingehen, sie zählen und zum Beispiel antworten: "Neun!" Ein kleines Kind, das gerade erst sprechen kann, könnte diese Antwort aber nicht geben! Die Frage ist zu schwierig, weil es noch nicht zählen kann. Welche einfachere Frage zu dem Bücherregal könntest du dir vorstellen, die auch ein ganz kleines Kind beantworten kann?
Wie wäre es mit: "Stehen in dem Regal Bücher?"
Auf diese Frage gibt es nur die Antworten ja oder nein. Einfacher geht es nicht! Das ist die kleinste Menge an Information, die man sich überhaupt vorstellen kann: Die Unterscheidung zwischen zwei Möglichkeiten wie

• es ist etwas da oder es ist nichts da
• etwas ist wahr oder falsch
• etwas ist eingeschaltet oder ausgeschaltet
• ja oder nein

Diese kleinste mögliche Informationsmenge, die Unterscheidung zwischen zwei Zuständen, nennt man auch ein Bit.

Zurück zu unserem einfachsten Computer: Wie können wir nun diese zwei "Ziffern" (etwas ist da oder eben nicht) in der Maschine darstellen? Hast du eine Idee?
Wir könnten zum Beispiel eine Lampe einbauen, die wir entweder ein- oder ausschalten können, oder ein Loch mit einem Deckel versehen, der entweder auf oder zu ist, oder einen Magneten, der seinen Nordpol oben oder unten hat, oder, oder, oder.