Computer – Eine Erklärung für Ahnungslose

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Wie bitte? Ahnungslose? Wo gibt es die denn noch, immerhin leben wir in einer Welt, in der Computer alles dominieren.

Es gibt sie überall. Die meisten Menschen in Deutschland haben von Computern keine Ahnung, so unfassbar das auch klingt. Sie sind davon umgeben, verstehen sie aber nicht, und das führt zu Situationen, wie sie in dem Buch „Generation Doof“ beschrieben werden, wo Leute nicht wissen, „wie man die Rechtschreibprüfung in Word aktiviert, ohne den First-Level-Support anrufen zu müssen“.

Das wiederum provoziert Stossseufzer wie „RTFM“ von Seiten der Kenner und was das bedeutet, kann man im Internet nachlesen – aber die meisten Leute wissen auch nicht, wie man das macht.

Die Folge solcher Ahnungslosigkeit ist es dann, dass Computer als „Wunderkisten“ bezeichnet werden und man ihre Nutzer für eine Art Hexenmeister hält, die alles könnten. Exemplarisch dafür steht der Film „Wargames – Kriegsspiele“ von 1983, in dem ein Teenager von seinem Heim-PC aus in einen Militärcomputer eindringt und einen Nuklearschlag in Gang setzt. So ist bis heute die Sichtweise der Deutschen auf alles, was mit Computern zu tun hat und so verkaufen die Medien das Thema noch immer, zuletzt beim „Drohnen-Hacking“.

Die meisten Leute hätten noch nicht einmal etwas dagegen, für immer so zu denken, denn das Märchen vom bösen Cyberspace ist sehr attraktiv, aber ärgerlicherweise reicht das nicht, denn die Computer von heute sind nicht mehr irgendwo und weit weg, wo man sie ignorieren kann, sondern sie sind zu einer Umweltbedingung geworden wie Wind oder Regen, also muss man etwas über sie wissen oder man wird zum Verlierer.

Hiermit präsentiere ich Ihnen nun die Informationen über das Thema, die meines Erachtens alle haben sollten. Es steht Ihnen jederzeit frei, sie mit eigenem Wissen zu ergänzen – und wenn Sie das schaffen, brauchen Sie mich nicht mehr.

„Computer“ heisst übersetzt „Rechner“ und das ist ein sehr passender Name, denn es begann alles damit, dass Menschen anfingen, sehr viel zu rechnen, bis das Gehirn nicht mehr ausreichte. Man half sich zuerst mit Formeln, die viele Berechnungen nach ein und demselben Muster ermöglichen, dann mit mechanischen Rechenmaschinen, bei denen das Zusammenwirken der Bauteile den einzelnen Schritten einer Formel entsprach, also z.B. so und so viele Umdrehungen eines Zahnrades bedeuteten eine bestimmte Zahl, die Umdrehungen eines anderen ein Plus oder Minus usw.

Diese Maschinen hatten noch keinen Speicher. Man zog einige Hebel, bekam das Ergebnis und musste es von Hand aufschreiben, um dann mit der nächsten Berechnung anzufangen. Ausserdem war die Mechanik damals noch sehr primitiv und deshalb die Herstellung einer Rechenmaschine teuer, weshalb sie immer Einzelstücke waren.

Das blieb so bis ins frühe 19. Jahrhundert und an diesem Punkt begegnen wir einem der bedeutendsten Computerpioniere aller Zeiten: Charles Babbage. Die Technik hatte sich nun so gewaltig verändert wie noch nie, die Dampfmaschine zur Industriellen Revolution geführt – nur die Menschen mit ihren Schwächen und Fehlern waren gleich geblieben. Sollte es nicht möglich sein, dem abzuhelfen?

Zur damaligen Zeit versuchte man dies mit mathematischen Tabellen auf Papier, die den Benutzer von den einzelnen Schritten entlasten sollten, so dass er sich an einer solchen Tabelle entlang automatisch zum richtigen Ergebnis hangeln könnte. Der Witz dabei ist, dass diese Tabellen ja auch von Menschen geschrieben wurden, die ihrerseits Fehler machten, also war das keine Lösung, sondern allenfalls der erste Schritt dorthin.

Babbage erkannte, dass dieses Problem von der Mechanik gelöst werden konnte. Man musste eine Maschine haben, die, einmal dazu gebaut, Berechnungen immer wieder ausführen konnte, ohne sich jemals zu irren. Da aber mit dem Fortschritt auch die Welt als Ganzes komplizierter geworden und daher das Bedürfnis nach Rechenleistung gewaltig gestiegen war, musste eine solche Maschine grösser und aufwändiger werden als alle vorherigen und Babbage ging noch weiter, denn selbst eine solche Maschine konnte nur einen Teil aller mathematischen Möglichkeiten ausnutzen, also entwarf er als Nächstes den „ultimativen Rechner“ mit allen Elementen, die Computer noch heute besitzen, also Ein- und Ausgabe, einen Drucker und – endlich – einen Speicher.

Dieser Entwurf, die „difference engine“, wäre seinerzeit nur mit grossen Mengen an Zahnrädern, Riemen und mechanischen Hebeln zu bauen gewesen, also als tonnenschweres Monstrum und wurde zu Babbages Lebzeiten nicht realisiert; erst im 20. und 21. Jahrhundert schufen Forscher nach den Originalplänen derartige Maschinen.

Diese rein mechanischen, ohne Elektrizität betriebenen Geräte zeigten auch schon auf, was man mit „computing“, also reinem Rechnen, sonst noch anstellen kann. Ada Lovelace, eine Mathematikerin zur Zeit Babbages, die von den Rechenmaschinen so fasziniert war, dass man sie heute als erste Programmiererin der Geschichte bezeichnet, schlug vor, „Tonhöhen und Harmonien auf die sich drehenden Zylinder zu übertragen“ (Michael Nagula), um die Maschine automatisch komponieren zu lassen, was ebenfalls erst im 20. Jahrhundert realisiert wurde.

Der nächste grosse Schritt war die Elektrizität, die ab 1833 die Telegrafie möglich machte, eine so einflussreiche Form der Kommunikation, dass ein moderner Historiker, Tom Sandange, sie als das „viktorianische Internet“ bezeichnet. Niemals zuvor waren Informationen derart schnell übermittelt worden wie jetzt und es wurde noch heftiger, als man auch den mechanischen Rechenmaschinen Elektrizität hinzufügte. Hier ist der Name Hermann Hollerith zu nennen, dessen elektromechanische Rechenmaschinen im Jahre 1890 dafür sorgten, dass eine Volkszählung in den USA 21-mal schneller ablief als die vorherige und deren Ergebnisse per Telegrafie versendet wurden.

Dabei waren die Abläufe im Inneren der Maschinen noch immer die alten, Schaltkreise im heutigen Sinne hatten sie nicht, sondern es wurden lediglich die Bewegungen der einzelnen Teile nun durch elektrischen Strom angetrieben. Für einfachere Aufgaben benutzte man auch weiterhin mechanische Geräte und zwar noch bis in die 1980er Jahre, der Rechenschieber ist ein gutes Beispiel.

Die bisherige Technik war damit an ihre Grenze gestossen, aber die menschliche Gier verlangte nach mehr und immer mehr Maschinenleistung. Was also tun?

Da erkannten einige Forscher, dass man die Elektronik selbst rechnen lassen konnte.

Ein Stromkreis, auch Schaltkreis genannt, funktioniert nach dem Prinzip „Strom an – Strom aus“, weiter nichts. Wenn Sie also zu Hause das Licht einschalten, wird ein Stromkreis geschlossen, die Energie fliesst und es wird hell. Drückt man erneut auf den Schalter, wird der Stromkreis unterbrochen, die Energie fliesst nicht mehr und es wird wieder dunkel.

Mathematisch gesehen, ist „aus“ gleich „Null“ und „an“ gleich „Eins“ und wenn man nun sehr viele solche Schaltkreise zusammenbringt, dann können sie sehr viele Schaltungen sehr schnell ausführen, also die Information „Null oder Eins“ in rasendem Tempo übermitteln.

Das klingt nicht besonders beeindruckend, denn was sollte man schon mit noch so vielen Nullen und Einsen anfangen?

Nun, man kann jedes Zeichen, das Menschen benutzen, also Buchstaben, Zahlen, Farbwerte, Geräusche usw. mathematisch zerlegen, in Zahlen ausdrücken und diese Zahlen als Information verschicken, um es beim Empfänger wieder zusammenzusetzen. Das Telefon macht so etwas, denn es verwandelt menschliche Sprache in elektromagnetische Wellen und dann wieder zurück. Der Clou dabei ist, dass eine Abfolge oder Codierung aus nur acht verschiedenen Nullen und Einsen genügt, um jedes beliebige Zeichen auszudrücken.

Diese Nullen und Einsen nennt man „bits“ und eine Folge aus acht Stück heisst „byte“. Wenn Sie auf ihrem Computer die Taste „A“ drücken, wird ein Stromkreis geschlossen und Sie erzeugen ein Byte an Information, drücken Sie die „3“, ein anderes, tippen Sie „42“, erzeugen Sie zwei Bytes usw.

Diese Informationen, Daten genannt, fliessen in Gestalt von winzigen elektromagnetischen Strömen durch die Maschine zum Zielort, etwa dem Arbeitsspeicher. Dort aber ist sie nur so lange vorrätig, wie Strom fliesst, schaltet man die Maschine aus, sind die Daten weg wie beim Kurzzeitgedächtnis. Klicken Sie jedoch auf das „Speichern“-Symbol in Ihrem Textprogramm, werden die Daten auf die Festplatte übertragen und dort dauerhaft abgelegt, bis man sich bewusst entscheidet, sie wieder zu löschen. Auch Musik, Filme und Spiele gehorchen dem gleichen Prinzip, weil sie alle nur als elektrische Impulse transportiert werden.

Das ist also das ganze Geheimnis: riesige Mengen von sehr kleinen Schaltkreisen, die noch riesigere Mengen von „Strom an“- und „Strom aus“-Schaltungen durchführen.

Um auszudrücken, welche Mengen von Information hier bewegt werden, benutzt man Begriffe wie „Kilobyte“, abgeleitet vom lateinischen Wort für „tausend“, also eintausend Zeichen, „Megabyte“ für eine Million Zeichen, „Gigabyte“ für eine Milliarde, Terabyte, Petabyte, Exabyte, Zettabyte usw., immer das Tausendfache der vorherigen Zahl.

Wenn man sich näher damit beschäftigt, stösst man noch auf die Tatsache, dass es bei Computern nicht genau Tausend sind, sondern 1024, aber das können Sie getrost den Fachleuten überlassen. Es geht hier nur darum, das Prinzip verständlich zu machen.

Diese Verwendung von Elektrizität zum Rechnen an sich und nicht nur zum Antrieb der Maschine macht auch den Unterschied zwischen „analog“ und „digital“ aus. Einen analogen Rechner kann man nicht umprogrammieren, also für verschiedene Aufgaben nacheinander verwenden, sondern nur für das, wofür er einmal gebaut wurde. Ein „Elektronen-Gehirn“ dagegen kann seine gleich bleibenden Schaltkreise nutzen, um völlig verschiedene Dinge zu tun, sei dies Texte schreiben, mathematische Berechnungen ausführen, Bilder, Filme, Musik und wundervolle Spiele sowohl herstellen als auch bearbeiten und benutzen.

Und wie ist das mit dem Internet?

Das Netz entstand in den 1960ern, als J. C. R. Licklider, Paul Baran und einige andere kluge Köpfe an amerikanischen Universitäten auf die Idee kamen, Computer miteinander zu verbinden wie Telefone. Das Telefonnetz war ja schon da und es funktionierte ebenfalls mit elektromagnetischen Wellen, wenn man also die Wellen oder Impulse, die Computer aussenden, über das Telefonnetz übertragen könnte, dann wäre es möglich, Maschinen an verschiedenen Punkten der Erde miteinander zu „vernetzen“; Licklider verfasste dazu bereits 1959 den Artikel „Man-Computer-Symbiosis“.

Die immer wiederkehrende Legende vom Militär, das diese Entwicklung angestossen hätte, stellt die Wahrheit auf den Kopf, denn die Militärs waren viel zu rückständig, um die Potenziale der Computer zu erfassen. Die von Präsident Eisenhower 1957 ins Leben gerufene militärische Forschungsbehörde ARPA, heute DARPA (Defense Advanced Research Projects Ageny), brachte zwar ein paar Leute zusammen, die nicht ganz so vernagelt waren, hatte aber ihre liebe Not, genug Geld zu bekommen, um diese verrückte Idee von einem Netzwerk umsetzen zu können und erst als das System schon lief, sprangen Generale und Politiker auf den Zug auf, wiederum ohne etwas verstanden zu haben.

Das auf diese Weise entstandene „Arpanet“ setzte Maßstäbe – bis es von noch verrückteren Ideen überholt wurde, 1989 wurde es denn auch abgeschaltet, aber die Idee eines Computernetzwerks hatte sich schon weltweit ausgebreitet. 1994 entwickelte Tim Berners-Lee jenes System, das wir heute „Internet“ nennen, nämlich die Benutzeroberfläche des WWW und die Idee der Hyperlinks, mit denen man einzelne Webseiten verbinden kann und die man nur noch anzuklicken braucht, ohne jedesmal eine neue Adresse eintippen zu müssen.

Jetzt endlich wurde das ganze System einfach und konnte auch von Amateuren benutzt werden, Computer in China können nun auf andere Computer aus Südamerika, Europa oder Afrika zugreifen und umgekehrt, eine E-Mail nach Neuseeland ist schneller als ein normaler Brief von München nach Hamburg und Lexikonartikel aus Finnland oder Zeitungsmeldungen aus Spanien kann man an jedem Internetanschluss auf der ganzen Welt lesen. Die Raumfahrer auf der ISS schicken E-Mails aus dem Weltraum und wenn ich einen Rundflug über den Mars machen will, brauche ich mir nur die Videos anzusehen, die unsere Roboter dort aufgenommen haben.

Na schön, sagen Sie, soviel also zu Computern im Allgemeinen. Aber wie ist die Maschine denn nun aufgebaut? Man liest ja von CPUs und Prozessoren, Festplatten, RAM und ROM, Grafikkarten, Soundkarten und allen möglichen anderen Begriffen. Was bedeuten diese Dinge?
- "Daten" sind Informationen in einer Sprache, die der Computer versteht. 

- CPU und Prozessor sind das Selbe, denn CPU bedeutet „Central Processing Unit“, zentrale Arbeitseinheit. Dort werden die Rechenoperationen ausgeführt, die das System zum Leben erwecken.

- RAM ist der Arbeitsspeicher, das Kürzel steht für „Random Access Memory“, Speicher mit schnellem Zugriff. Dort liegen die Daten, mit denen man gerade arbeitet und je mehr Leistung Sie von Ihrem Rechner erwarten, um so wichtiger ist ein grosser Arbeitsspeicher.

- ROM ist die Festplatte, „Read Only Memory“ oder „Nur Lesen-Speicher“ (auch als HDD, „Hard Disk Drive“ bezeichnet), wo alle Programmme liegen, die man gerade nicht braucht. Ruft man ein Programm auf, indem man auf dem Bildschirm das entsprechende Symbol anklickt, wird es in den Arbeitsspeicher geladen und dem Prozessor zur Verfügung gestellt. Grund für dieses Verfahren ist, dass die Festplatte langsamer arbeitet als der Arbeitsspeicher und das System zu langsam wäre, wenn der Prozessor alles von der Platte holen müsste – ungefähr so, als ob Sie für jede Akte, die Sie auf Ihrem Schreibtisch brauchen, immer wieder ins Archiv laufen müssten, anstatt sie bei sich zu behalten, bis Sie damit fertig sind.

- Grafikkarte und Soundkarte sind Bauteile, die, wie ihre Bezeichnung schon sagt, explizit für eine bestimmte Funktion geschaffen wurden. Der Grund ist, dass der Arbeitsspeicher, wenn er alles allein machen müsste, überfordert wäre, also werden bestimmte Aufgaben vom Prozessor an diese Karten geschickt. Vor allem die Grafik ist heute sehr wichtig, da wir ja nicht mehr nur Texte eintippen und lesen, sondern auch mit Bildern arbeiten. Spiele und Videos erfordern noch mehr Leistung, also sollte man beim Kauf auf eine gute Grafikkarte achten und nicht nur auf den Prozessor.

- Ein Programm ist eine Reihe von festgelegten Befehlen, die der Computer lesen und ausführen kann und das wichtigste Programm ist das Betriebssystem, engl. „operating system“ oder abgekürzt OS, das dafür sorgt, dass die Einzelteile des Computers zusammenarbeiten. Wenn Sie einen USB-Stick anschliessen, so registriert das OS diesen Vorgang und sagt dem Laufwerk, was es mit der auf dem Stick vorhandenen Information tun soll, wie ein Mitarbeiter am Empfang, der dem Paketboten das richtige Stockwerk nennt. Auf der selben Ebene sitzt der „Sicherheitsdienst“, d.h., ein Programm zum Schutz gegen Viren und andere Fieslinge, in den „höheren Etagen“ die Programme zum Lesen von Dokumenten, zum Schreiben und Rechnen, zur Bildbearbeitung, Warenwirtschaft usw., je nachdem, welche Arbeit man mit dem betreffenden Gerät macht.
- Zur Leistungsangabe bei Computern werden bisweilen Begriffe wie "MegaFLOPS", "GigaFLOPS" oder bei Supercomputern "TeraFLOPS" verwendet. "FLOPS" bedeutet hier nicht etwa Fehlschläge, sondern steht für "FLoating Operations Per Second", Gleitkommaoperationen pro Sekunde, und ist etwas, das Sie als normaler Nutzer getrost ignorieren können. Wenn Sie es trotzdem wissen wollen, die Wikipedia hat einen eigenen Artikel dazu. 

Dann ist da noch die alte Debatte „Desktop vs. Laptop“, die inzwischen obsolet geworden ist, weil moderne Laptops eine Leistung bringen, die manchen „Stand-PC“ alt aussehen lässt. Es ist also eine Frage der persönlichen Vorlieben, z.B. mit welcher Tastatur man besser zurechtkommt oder, wenn man viel draussen arbeitet, ob der Laptop auch ein mattes Display besitzt, denn bei einem spiegelnden sieht man im Sonnenschein nichts.

Ein Unterschied ist allerdings wichtig: wenn ein Laptop für längere Zeit zu Hause am Stromkabel hängt, sollte man den Akku herausnehmen, sonst wird dieser permanent überladen und schmort durch. Akkus gelten rechtlich als Verschleissteile, haben nur wenige Monate Garantie und ein neuer kostet um die hundert Euro, also achten Sie lieber darauf.

Smartphones und Tablets, um die heute so viel Wind gemacht wird, sind nur verkleinerte Computer, die nach den selben Prinzipien arbeiten, der Hauptunterschied ist die Bedienung über den „Touchscreen“, einen berührungsempfindlichen Bildschirm, anstatt über eine herkömmliche Tastatur. Daran gewöhnt man sich schnell.

Ebenfalls vor dem Kauf muss man die Lebenszeit des Geräts durchdenken. Was kostet die Hotline des Herstellers? Wie lange dauert eine Reparatur? Wie kompliziert ist der Ablauf? Und wenn das Ding in die Werkstatt geht, was tun Sie in dieser Zeit? Womit arbeiten Sie drei Wochen oder vier Wochen lang, wenn Ihr gewohnter Rechner nicht da ist? Haben Sie Ihre Daten gesichert, bevor Sie ihn einschicken? Wenn Sie das nämlich nicht tun, werden Sie diese Daten nie mehr wiedersehen.

Und noch eins: Nur ein Idiot glaubt an die Versprechen der Hersteller oder der Werkstätten. Gehen Sie immer davon aus, dass es schlimmer ist. Immer.

So weit ein allgemeiner Überblick. Die Einzelheiten müssen Sie sich selbst erarbeiten, je nachdem, was Sie brauchen und ich kann Ihnen nur noch einige Websites nennen, die mir geholfen haben:

Für die allgemeine Suche nach Informationen bietet sich die Wikipedia an, ein kostenloses Lexikon mit der Adresse „de.wikipedia.org“

Wenn Sie wissen wollen, wie vom Computer erzeugte Musik mittlerweile klingt, werfen Sie einen Blick auf „www.komponieren.de“

Nicht nur Spass-Videos, sondern auch ernsthafte Dokumentationen und Universitätsvorlesungen gibt es auf „www.youtube.de“

Klassische Literatur fand ich unter anderem auf „www.gasl.org“ und „www.digbib.org“

40'000 Werke der klassischen Malerei stehen gratis auf „www.zeno.org“

Nachrichten rund um das Thema Computer bekommen Sie auf „www.golem.de“