Kein Hexenwerk: Wie ein Computer funktioniert

Keller Bits und Bytes Baujahr 1703

Strom an, Strom aus

Ganz unten gibt es nur Schalter: Strom an oder aus, 1 oder 0.

1 von 4 Stell die Zahl 2 ein.

Jeder Schalter, der an ist, zählt so viel, wie über ihm steht. Zusammengezählt ergibt das eine Zahl.

Zusammen: 64 + 1 = 65

Und Text? Für jedes Zeichen gibt es eine feste Nummer, festgelegt in der Tabelle ASCII – auch für das Leerzeichen und die Ziffern. In ASCII ist die 65 das Zeichen „A“.

Warum 1, 2, 4, 8 … 128?

Jeder neue Schalter verdoppelt die Möglichkeiten – deshalb zählt er doppelt so viel wie sein Nachbar.

Jede Gabel im Baum ist ein Schalter: links aus, rechts an. Jeder Weg vom Stamm zu einer Spitze ist eine Zahl.

1 Schalter: 2 Möglichkeiten – aus oder an
2 Schalter: 4 Möglichkeiten
3 Schalter: 8 Möglichkeiten
4 Schalter: 16 Möglichkeiten
5 Schalter: 32 Möglichkeiten
8 Schalter: 256 Möglichkeiten – ein Byte
16 Schalter: 65.536 Möglichkeiten
32 Schalter: 4.294.967.296 Möglichkeiten

Mehr wissen

Schreibt man für an eine 1 und für aus eine 0, wird aus einer Reihe von Schaltern eine Zahl – und aus der Zahl ein Zeichen, sobald man sich auf eine Tabelle einigt. ASCII ist so eine Tabelle; sie kennt 128 Zeichen, genug für Englisch. Für ä, é und alle anderen Schriften der Welt gibt es heute Unicode, die große Fortsetzung: Darin hat das ä die Nummer 228.

1703 beschrieb Gottfried Wilhelm Leibniz das Rechnen mit nur zwei Ziffern, 0 und 1. 1941 rechnete Konrad Zuses Z3 so, der erste funktionierende, frei programmierbare Computer – mit über 2.000 Relais, also Schaltern, die Strom schalten.

Fachbegriffe

Bit: ein Schalter: 0 oder 1
Byte: acht Bits, genug für ein Zeichen in ASCII
Binärzahl: eine Zahl aus Nullen und Einsen
ASCII, Unicode: die Tabellen, die festlegen, welche Nummer welches Zeichen ist

Quellen, geprüft am 7. Oktober 2026:

Erdgeschoss Logikgatter Baujahr 1937

Schalter, die schalten

Im Erdgeschoss arbeiten Schalter zusammen, wie man es aus dem Alltag kennt.

1 von 4

Lampe an der Steckdosenleiste

Das Licht geht nur an, wenn die Leiste und die Lampe eingeschaltet sind: UND.

Mach das Licht an.

in Reihe = UND

Licht an

Die Punkte in der Leitung sind Elektronen: Strom fließt nur, wenn der Kreis geschlossen ist.

Licht im Auto

Das Licht geht an, wenn eine der Türen offen ist: ODER.

Mach das Licht an.

nebeneinander = ODER

Licht an

Licht im Flur

Das Licht brennt, wenn genau einer der beiden Schalter umgelegt ist: ENTWEDER–ODER.

Mach das Licht an.

Wechselschaltung = ENTWEDER–ODER

Licht an

Jetzt wird gerechnet

Zusammen können zwei dieser Schaltungen rechnen: UND zeigt den Übertrag, ENTWEDER–ODER die Einerstelle.

Rechne 1 + 1.

1 UND 1

Übertrag1

1 ENTWEDER–ODER 1

Einer0

1 + 1 = 2 In Schalter-Schrift: 10

Mehr wissen

Viele solcher Schaltungen hintereinander zählen auch große Zahlen zusammen; der Prozessor in einem Handy hat Milliarden Schalter.

1937 zeigte Claude Shannon in seiner Abschlussarbeit am MIT, dass Schalter Logik rechnen können – mit UND, ODER und NICHT.

Fachbegriffe

Logikgatter: eine Schaltung wie UND, ODER oder NICHT
AND, OR, XOR: die englischen Namen von UND, ODER und ENTWEDER–ODER
Halbaddierer: die Schaltung, die zwei Bits zusammenzählt
Transistor: der elektronische Schalter, aus dem heute alles gebaut ist

Quellen, geprüft am 7. Oktober 2026:

1. Stock Prozessor Baujahr 1948

Der Angestellte mit den Zetteln

Der Prozessor arbeitet Zettel ab wie ein fleißiger Angestellter: einen nach dem anderen, ohne zu verstehen, wozu.

Reich die Zettel einzeln an. Das Programm rechnet 3 + 4.

Das Programm

Übertrag auf 0 setzen CLC
Nimm die Zahl 3 in die Hand LDA #3
Zähle 4 dazu ADC #4
Lege das Ergebnis in Fach 20 STA $20
Fertig BRK

In der Hand: 7
Übertrag: 0
Fach 20: 7

Fertig. In Fach 20 liegt jetzt die 7.

Mehr wissen

Auch die Zettel sind nur Zahlen: Für den Prozessor ist „LDA #3“ die Zahlenfolge A9 03. Programm und Daten liegen im selben Speicher – das war die Idee von 1948.

So sah Maschinensprache auf einem Apple II von 1977 aus. Sein Prozessor, ein 6502, hatte rund 3.500 Schalter. Heutige Handy-Prozessoren haben Milliarden und arbeiten Milliarden Zettel pro Sekunde ab.

1948 lief in Manchester zum ersten Mal ein Programm, das im Speicher des Computers selbst stand – so arbeiten Computer bis heute.

Fachbegriffe

Prozessor (CPU): der Angestellte
Maschinencode, Befehl: die Zettel
Assembler: die Kurzschrift auf den Zetteln: LDA, ADC, STA
Register, Akkumulator: die Hand
Arbeitsspeicher (RAM), Adresse: die Fächer und ihre Nummern
Carry-Flag: der Merkzettel für den Übertrag

Quellen, geprüft am 7. Oktober 2026:

2. Stock Betriebssystem Baujahr 1956

Die Hausverwaltung

Das Betriebssystem – Windows, Android oder iOS – verwaltet das Haus und verwahrt die Schlüssel für Kamera, Kontakte und Standort.

Apps klopfen an und bitten um Schlüssel. Entscheide selbst.

1 von 4

Die Videoanruf-App möchte die Kamera benutzen.

Erlauben: Passt: Ohne Kamera kein Videoanruf.

Ablehnen: Geht auch: Dann sieht man Dich im Anruf nicht. Du kannst es später in den Einstellungen ändern.
Die Taschenlampen-App möchte Deine Kontakte lesen.

Erlauben: Eine Taschenlampe braucht Deine Kontakte nicht. Diesen Schlüssel besser nicht herausgeben – in den Einstellungen kannst Du ihn zurücknehmen.

Ablehnen: Gut so: Eine Taschenlampe braucht Deine Kontakte nicht.
Die Wetter-App möchte wissen, wo Du bist.

Erlauben: Kann sinnvoll sein – für das Wetter vor Ort. Oft reicht „nur während der Nutzung“.

Ablehnen: Geht auch: Dann gibst Du Deinen Ort selbst ein.
Ein Anrufer bittet Dich, ein Programm zu installieren, damit er Dir helfen kann.

Installieren: Das wäre der Generalschlüssel: Mit einem Fernwartungsprogramm sieht und steuert der Anrufer alles, was Du auch kannst. Seriöse Firmen rufen so nicht an – Auflegen ist hier immer richtig.

Auflegen: Richtig. Wer unaufgefordert anruft und Fernwartung will, hilft nicht.

Schlüsselbrett

Kamera in Deiner Hand
Kontakte in Deiner Hand
Standort in Deiner Hand

Mehr wissen

Programme bekommen nur die Schlüssel, die Du herausgibst, und jede Erlaubnis lässt sich in den Einstellungen zurücknehmen.

1956 entstand für den Großrechner IBM 704 eines der ersten Betriebssysteme, GM-NAA I/O.

Fachbegriffe

Betriebssystem: die Hausverwaltung: Windows, macOS, Android, iOS
App, Programm: ein Mieter im Haus
Berechtigung: ein Schlüssel für Kamera, Kontakte oder Standort
Fernwartung, Fernzugriff: der Generalschlüssel für Fremde

Quellen, geprüft am 7. Oktober 2026:

1956 – GM-NAA I/O

3. Stock Programmiersprache Baujahr 1957

Der Übersetzer

Fachleute schreiben Programme in einer Sprache, die fast wie Englisch aussieht. Ein Übersetzer, der Compiler, macht daraus die Zettel.

Ändere die Zahlen: Aus einer Zeile werden vier Zettel.

Programmtext

ergebnis = 3 + 4

3

4

Daraus macht der Übersetzer:

CLC Übertrag auf 0 setzen
LDA #3 Nimm die Zahl 3 in die Hand
ADC #4 Zähle 4 dazu
STA ergebnis Lege das Ergebnis ins Fach „ergebnis“

Ergebnis: 7

Mehr wissen

Große Programme bestehen aus Millionen solcher Zeilen. Kein Mensch kennt sie alle, und weil Menschen sie schreiben, haben Programme Fehler.

1957 wurde der erste Übersetzer für FORTRAN ausgeliefert, eine Programmiersprache für Formeln. Heute schreibt kaum noch jemand die Zettel von Hand.

Fachbegriffe

Programmiersprache: die Sprache der Fachleute, etwa Python, Java oder C#
Quelltext: der Programmtext, den Menschen schreiben
Compiler: der Übersetzer
Variable: ein Fach mit Namen, etwa „ergebnis“
Bug, Update: ein Fehler im Programm und seine Reparatur

Quellen, geprüft am 7. Oktober 2026:

1957 – FORTRAN

4. Stock Internet und E-Mail Baujahr 1969

Post zwischen Computern

Computer schicken sich Nachrichten wie Briefe, E-Mails zum Beispiel. Unterwegs prüft niemand, wer sie geschrieben hat.

Schreib als Absender, was Du willst, und schick den Brief ab.

Absender

Bitte bestätigen Sie Ihre Kontodaten.

Der Brief reist in vier Paketen, jedes auf eigenem Weg.

Im Postfach des Empfängers

Von: Ihre Bank <service@bank.example>

Bitte bestätigen Sie Ihre Kontodaten.

Mehr wissen

Unterwegs wird jede Nachricht in kleine Pakete zerlegt und über viele Verteilzentren weitergereicht. Jedes schaut nur auf die Anschrift und reicht weiter.

So funktioniert E-Mail seit 1982: Der Absender ist eine Textzeile, die der Schreiber selbst ausfüllt. Inzwischen fangen Prüfverfahren viele Fälschungen ab – aber nicht alle, und den angezeigten Namen kann jeder frei wählen.

Eine Ausnahme sind digital signierte E-Mails (S/MIME oder PGP): Beim Öffnen prüft das Mailprogramm, ob die Unterschrift zum Absender passt und die Nachricht unverändert ist.

1969 schickte ein Computer in Los Angeles die erste Nachricht über das ARPANET, den Vorläufer des Internets. Gemeint war „LOGIN“, an kam „LO“ – dann stürzte das System ab.

Fachbegriffe

Internet: das Netz der Verteilzentren
Datenpaket: ein Teil des Briefs
Router: ein Verteilzentrum
IP-Adresse: die Hausnummer eines Computers
E-Mail, Absender (From): der Brief und sein Absender, den jeder frei beschreiben kann
SPF, DKIM, DMARC: die Prüfverfahren für Absender

Quellen, geprüft am 7. Oktober 2026:

5. Stock Web und Browser Baujahr 1991

Das Schaufenster

Eine Webseite ist ein Bauplan aus Text, den Dein Browser malt. In Deinen Computer schauen kann sie nicht.

Schau hinter die Warnung – und schreib eine eigene.

Nachgebaut, kein echter Alarm

https://hilfe-sofort.example

WARNUNG!

Ihr Computer ist mit 5 Viren infiziert.

Rufen Sie sofort den Support an!

<div class="alarm">
  <p class="head">WARNUNG!</p>
  <p>Ihr Computer ist mit 5 Viren infiziert.</p>
  <p>Rufen Sie sofort den Support an!</p>
</div>

Text der Warnung

Mehr wissen

Mehr ist es nicht: ein paar Zeilen Text, die Dein Browser malt. Ob sie stimmen, prüft niemand.

Eine Webseite kann nicht nachsehen, ob auf Deinem Computer Viren sind. Sie kann nur so tun – mit großer Schrift, roter Farbe und Zeitdruck.

1991 wurde das World Wide Web für alle geöffnet. Seitdem malen Browser Seiten, die ihnen andere Computer schicken.

Fachbegriffe

Browser: das Programm, das die Seiten malt: Chrome, Edge, Safari, Firefox
HTML: der Bauplan einer Webseite
Adresse (URL), Domain: daran erkennt man, wem das Schaufenster gehört
Pop-up: ein Fenster, das die Seite selbst malt

Quellen, geprüft am 7. Oktober 2026:

1991 – World Wide Web

Dach Künstliche Intelligenz Baujahr 2017

Das nächste Wort

Auch KI ist ein Programm. Es rechnet aus, welches Wort wahrscheinlich als Nächstes kommt – wie die Wortvorschläge Deines Handys, nur viel größer.

Bau einen Satz aus den Vorschlägen.

Ich komme heute

Vorschläge

etwas später 46 %
nicht 23 %
gern vorbei 11 %
andere Wörter: 20 %

Die Prozentzahlen hier sind ausgedacht, um das Prinzip zu zeigen – echte Wahrscheinlichkeiten zeigt „Der Würfel im Kopf“.

Mehr wissen

Weil sie wählt, was wahrscheinlich klingt, schreibt eine KI fehlerfrei und überzeugend – auch dann, wenn etwas nicht stimmt. Und weil auch eine Stimme nur aus Zahlen besteht, kann sie Stimmen nachahmen.

2017 erschien die Bauweise, auf der heutige Sprachprogramme wie ChatGPT, Claude oder Copilot beruhen. Das Dach wird gerade noch ausgebaut.

Fachbegriffe

Künstliche Intelligenz (KI): Programme, die aus Beispielen lernen
Sprachmodell (LLM): die KI, die das nächste Wort wählt
Token: ein Wort oder Wortteil, mit dem sie rechnet
Training: das Lernen aus riesigen Textmengen
Halluzination: ein überzeugend klingender, falscher Satz
Stimmklon, Deepfake: eine nachgemachte Stimme oder ein nachgemachtes Bild

Quellen, geprüft am 7. Oktober 2026:

2017 – Attention Is All You Need