Funktionsweise eines Rechners:
Zur Beschreibung der Funktion eines modernen Rechners ist es wichtig, zwischen zwei verschiedenen Ebenen zu unterscheiden: der Hardware-Ebene und der Software-Ebene.
Die Hardware ist alles, was man anfassen kann: Teile der Hardware sind beispielsweise die Transistoren und Stromleitungen, die oft auf winzigen Mikrochips integriert sind. Die Hardware eines Rechners kann verändert werden, indem neue Komponenten in das System eingesteckt oder von ihm entfernt werden.
Die Software ist die Programmierung der Hardware. Sie ist variabel und kann jederzeit auch durch den Rechner selbst angepasst werden.
Die Hardware eines Rechners besteht aus vielen einzelnen Komponenten, welche jeweils unterschiedliche Aufgaben übernehmen.
In der Regel übernimmt die CPU (Central Processing Unit) als zentrale Recheneinheit die Steuerung aller anderen Komponenten. In ihr finden auch die Berechnungen statt, die für die Ausführung der Programme notwendig sind. Moderne CPUs haben meistens mehrere Prozessorkerne und können somit auch mehrere Aufgaben parallel zueinander durchführen.
Andere Hardwarekomponenten sind für das Laden und Speichern von Daten zuständig. Unterschieden wird dabei zwischen dem Arbeitsspeicher und dem Massenspeicher. Der Arbeitsspeicher enthält solche Daten, die für die Ausführung der Programme gerade relevant sind, während der Massenspeicher Daten enthält, die langfristig gespeichert werden sollen.
Eine weitere Klasse von Hardwarekomponenten ist für die Kommunikation mit der äußeren Welt zuständig. Manche dieser Komponenten generieren Output. Dazu zählen zum Beispiel Bildschirme und Lautsprecher. Andere nehmen Input entgegen. Dazu zählen neben Maus, Tastatur und Touchscreen auch Kameras und Mikrofone. Die Netzwerkschnittstelle ist für die Kommunikation mit dem Internet zuständig.
Damit ein PC, ein Smartphone oder ein anderes technisches Gerät wie zum Beispiel eine Smartwatch funktioniert, muss darauf eine Software installiert sein, welche die einzelnen Hardwarekomponenten betreibt und die Arbeit aller auf dem System laufenden Programme koordiniert.
Eine solche Software nennt man Betriebssystem. Für Desktop-Computer und Laptops gibt es neben den kommerziellen Betriebssystemen Windows und macOS auch viele Open-Source-Alternativen. Dazu zählen zum Beispiel Linux-Betriebssysteme wie Debian, Fedora und openSUSE. Für Smartphones dominieren die Betriebssysteme Android und IOS.