Wie speichert der Computer alles?
Dein Computer kennt nur zwei Zustände: 0 und 1. Strom fließt – oder nicht. Und doch kann er Texte schreiben, Fotos zeigen und Musik abspielen. Wie geht das? Alles eine Frage der richtigen Zahlen.
🧭 So funktioniert diese Folge
Diese Folge ist ein Ausflug in die Welt hinter dem Bildschirm. Kein Pi nötig – alles läuft direkt hier im Browser.
Bits & Binärzahlen
Du lernst: Wie ein Computer mit nur 0 und 1 trotzdem alle Zahlen darstellen kann.
Ein Bit ist die kleinste Informationseinheit im Computer. Es hat genau zwei mögliche Werte: 0 oder 1. Stell dir eine Lampe vor – entweder sie leuchtet oder sie leuchtet nicht.
Mit einem einzelnen Bit kann man nur zwei Dinge ausdrücken. Aber was, wenn man größere Zahlen braucht? Dann nimmt man mehrere Bits zusammen. Jede Stelle hat dabei einen festen Wert – immer die doppelte der Stelle rechts daneben:
| Stelle | 8 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Wert | 128 | 64 | 32 | 16 | 8 | 4 | 2 | 1 |
| Beispiel | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
32 + 8 + 2 = 42 → 00101010 in Binär
Das nennt man das Binärsystem – ein Zahlensystem mit nur zwei Ziffern (0 und 1), statt den üblichen zehn (0–9). Wir Menschen benutzen das Zehnersystem, Computer das Zweiersystem.
Klicke die richtigen Bits an – wenn die Dezimalzahl unten auf 42 springt, hast du es geschafft!
🎯 Mission
- Dezimalwert 42 mit den Bits darstellen
🧠 Schnell-Check: Was ergibt Binär 00000011 in Dezimal?
Bytes – 8 Bits zusammen
Du lernst: Was ein Byte ist und wie Computer Datenmengen messen.
Ein einzelnes Bit reicht für mehr als 0 und 1 nicht weit. Deshalb fasst man 8 Bits zu einem Byte zusammen. Mit 8 Bits kann man Zahlen von 0 bis 255 darstellen – das sind 2 × 2 × 2 × 2 × 2 × 2 × 2 × 2 = 256 verschiedene Werte.
Alles, was dein Computer speichert – Texte, Fotos, Musik, Programme – besteht aus Bytes. Jedes Byte ist eine Zahl zwischen 0 und 255. Der Computer weiß durch den Datei-Typ, was diese Zahlen bedeuten.
Im Dezimalsystem wäre 1 000 praktisch. Aber Computer arbeiten im Zweiersystem, und 210 = 1 024 ist die nächste „runde" Zahl im Binärsystem. Deshalb ist 1 KB genau 1 024 Byte – nicht 1 000.
🧠 Schnell-Check: Wie viele verschiedene Werte kann 1 Byte darstellen?
Text als Zahlen – ASCII
Du lernst: Wie Computer Buchstaben und Zeichen als Zahlen speichern.
Ein Computer kennt nur Zahlen. Aber wie speichert er dann den Buchstaben „A"? Ganz einfach: Man einigt sich auf eine Tabelle, die jedem Zeichen eine Zahl zuordnet. Die bekannteste heißt ASCII (sprich: „Aski").
Das bedeutet: Wenn du „Hi!" tippst, speichert der Computer in Wirklichkeit die Bytes 72, 105, 33 – nichts anderes.
Du kannst in Python direkt mit ASCII-Codes arbeiten:
ord("A") → gibt 65 zurückchr(65) → gibt "A" zurückProbiere es im Thonny-Terminal aus!
Gib deinen Vornamen ein und sieh, welche Zahlen dahinterstecken! (Bis zu 12 Zeichen)
🧠 Schnell-Check: Welchen ASCII-Code hat der Buchstabe B?
Bilder als Zahlen – Pixel & RGB
Du lernst: Warum ein Bild eigentlich eine riesige Zahlentabelle ist.
Ein Foto auf deinem Pi ist keine Magie. Es ist ein Raster aus winzigen Farbpunkten – Pixeln. Jeder Pixel hat genau eine Farbe, und jede Farbe ist aus drei Zahlen zusammengesetzt: Rot, Grün und Blau – kurz RGB.
Rot: R=255, G=0, B=0 · Grün: R=0, G=255, B=0 · Gelb: R=255, G=255, B=0 · Weiß: R=255, G=255, B=255
Unten siehst du ein 8×8-Pixel-Bild. Klicke auf einen Pixel, um seine RGB-Werte zu sehen.
🎯 Mission
- Einen dunklen Pixel anklicken
- Einen gelben Pixel anklicken
Auch Musik ist nur Zahlen. Ein Mikrofon misst tausende Male pro Sekunde, wie stark die Luft schwingt – das nennt man einen Sample. Eine CD-Qualität speichert 44 100 Samples pro Sekunde, jeder als 16-Bit-Zahl. 3 Minuten Musik = über 15 Millionen Zahlen.
🧠 Schnell-Check: Was ist die Farbe eines Pixels mit R=0, G=0, B=0?
Glossar – neue Wörter aus Folge 11
Diese Begriffe kommen zu deinem Wissen aus den vorherigen Folgen dazu.
- Bit
- Die kleinste Informationseinheit im Computer. Hat genau zwei Zustände: 0 (aus) oder 1 (an).
- Binärsystem
- Ein Zahlensystem mit nur zwei Ziffern (0 und 1). Computer benutzen es, weil elektronische Schaltkreise zwei Zustände haben.
- Byte
- 8 Bits zusammen. Kann Zahlen von 0 bis 255 darstellen. Die Grundeinheit für Dateigrößen.
- ASCII
- Eine Tabelle, die jedem Zeichen (Buchstaben, Ziffern, Sonderzeichen) eine Zahl zuordnet. A=65, a=97, Leerzeichen=32.
- Pixel
- Der kleinste Farbpunkt in einem digitalen Bild. Ein Foto besteht aus Millionen von Pixeln.
- RGB
- Rot-Grün-Blau. Jeder Pixel hat drei Zahlen (je 0–255) für den Rot-, Grün- und Blau-Anteil seiner Farbe.
- Sample
- Eine einzelne Messung der Lautstärke bei der digitalen Aufzeichnung von Ton. Eine CD speichert 44 100 Samples pro Sekunde.
Das hast du in Folge 11 gelernt
Alles auf einen Blick.
Du weißt jetzt, was sich hinter dem Bildschirm verbirgt:
- … Bits sind die kleinsten Bausteine – nur 0 oder 1, wie ein Lichtschalter.
- … Im Binärsystem zählt man mit Zweierpotenzen – jede Stelle ist doppelt so viel wie die rechts daneben.
- … 8 Bits = 1 Byte – damit lassen sich Zahlen von 0 bis 255 darstellen.
- … Jedes Zeichen hat laut ASCII eine Zahl – „Hallo" sind in Wirklichkeit fünf Zahlen.
- … Jeder Pixel hat RGB-Werte – ein Bild ist eine riesige Tabelle von Zahlendrilllingen.
- … Und Musik? Auch nur Zahlen – viele, viele Zahlen pro Sekunde.
Im Computer ist alles eine Zahl. Buchstaben, Farben, Töne – alles. Das klingt fast unglaublich, aber genau das macht Computer so mächtig: Sie brauchen nur eine Sache wirklich gut zu können, und der Rest folgt daraus.
Bonus-Quiz
Freiwillig! Teste, wie viel du dir aus Folge 11 gemerkt hast.
Diese Fragen sind freiwillig – du kannst auch direkt weitergehen. Kein Druck!
🧠 Was bedeutet 00001111 in Dezimal?
🧠 Ein Foto hat 10 Pixel Breite und 10 Pixel Höhe. Wie viele Bytes braucht es (ohne Komprimierung)?
🧠 Welche RGB-Kombination ergibt Gelb?
Was kommt als Nächstes?
Ein Blick auf Folge 12.
Dein Ratespiel kennt jetzt schon drei Versionen. In Folge 12 bekommt es eine vierte – und diesmal kommen die Listen aus Folge 9 zum Einsatz: Das Programm merkt sich alle deine Tipps einer Runde, gibt sie am Ende aus, und du kannst mehrere Runden spielen und danach eine Rundenübersicht sehen.
Es ist kein neuer Stoff – du wendest an, was du schon kannst. Genau das macht gute Programmierer aus. 🎮