Tiny Johnny
Tutorial

Johnny in 14 Missionen

Wir bauen Johnny Bauteil für Bauteil zusammen. Jede Mission beginnt mit einer Leitfrage und endet damit, dass du sie beantworten kannst. Am Ende steht die große Frage:

„Woher weiß der Computer eigentlich, was er tun soll?“

Mit Mission 1 starten →Erst die Von-Neumann-Grundlagen

Speicher & Busse

Wo liegen die Zahlen und wie kommen sie zur CPU?

  1. 1Der Speicher1000 durchnummerierte Zellen – Adresse und Inhalt unterscheiden.Wo liegen eigentlich die Zahlen, mit denen ein Computer arbeitet?+ Speicher
  2. 2Der AdressbusWie die CPU eine von 1000 Zellen auswählt.Wie wählt die CPU aus, mit welcher der 1000 Speicherzellen sie arbeiten will?+ Adressbus
  3. 3Der DatenbusLesen und Schreiben – die ersten beiden Mikrobefehle.Wie kommt eine Zahl aus dem Speicher heraus – und wieder hinein?+ Datenbus

Die CPU rechnet

Register und Rechenwerk – noch bist du das Steuerwerk.

  1. 4Der AkkumulatorEin Register in der CPU merkt sich die Zahl, mit der gerade gearbeitet wird.Wo merkt sich die CPU eine Zahl, mit der sie gerade arbeitet?+ Akkumulator
  2. 5Das Rechenwerkplus und minus – und du bist das Steuerwerk.Wie rechnet die CPU eigentlich?

Das Programm im Speicher

Befehle, Mikroprogramm und der Von-Neumann-Zyklus.

  1. 6Befehle sind ZahlenOpcode und Adresse – das Befehlsregister.Wie kann eine Zahl im Speicher der CPU sagen, was sie tun soll?+ Befehlsregister
  2. 7Das MikroprogrammJeder Befehl hat ein „Rezept“ aus Mikrobefehlen.Woher weiß die CPU, welche Mikrobefehle zu einem Befehl gehören?+ Mikroprogramm
  3. 8Programmzähler & FETCHDer Von-Neumann-Zyklus – Johnny arbeitet ein Programm selbstständig ab.Woher weiß die CPU, welcher Befehl als Nächstes dran ist?+ Programmzähler

Programmieren

Eigene Programme mit Sprüngen und Entscheidungen.

  1. 9Selbst programmierenBefehle eingeben, ausführen, verändern.Wie schreibe ich ein Programm, das Johnny selbstständig ausführt?
  2. 10SprüngeJMP verändert den Programmzähler – Schleifen entstehen.Wie kann ein Programm etwas wiederholen?
  3. 11Entscheidungen mit TSTDie einzige Bedingung von Johnny – und ihre Tücken.Wie kann ein Programm selbst entscheiden, ob es weitermacht oder aufhört?

Von Neumann verstehen

Befehle vs. Daten und das Steuerwerk im Detail.

  1. 12Befehle oder Daten?Der Kern der Von-Neumann-Idee – mit allen Chancen und Risiken.Was passiert, wenn die CPU Daten für Befehle hält – und umgekehrt?
  2. 13Du bist das SteuerwerkInterpretations- und Ausführungsphase Takt für Takt.Was genau tut das Steuerwerk in jedem einzelnen Takt?

Vertiefung

Eigene Befehle erfinden und der Bonsai-Computer.

  1. 14Neue Befehle erfindenMikrocode aufnehmen und der Bonsai-Modus.Kann man einer CPU neue Befehle beibringen – oder mit weniger Befehlen auskommen?