Frage:Was macht ein Logik-Gatter

[Otto Fisch]

Hallo,

Ich habe vor kurzem den Thread Mechanische Logik-Gatter gesehen.
Da gab es zumindest für mich, kompliziert aussende Modelle dessen Funkionen ich nicht wirklich verstanden habe.
Egal ob mit Zahnrädern, mit Schnüren oder mit hebeln.
Nur das hab ich verstanden, das wenn man z.b. hier dreht bewegt es sich da und dort,
wenn mann hier gedreht hat (ich weiß nicht immer wo man dreht,zieht oder rückt).
Kurz ich versteh die Funktion von einem Logik-Gatter nicht.

Viele grüße
Götz

[steffalk]

Tach auch!

Das ist leicht erklärt: Du hast ein oder mehrere Eingangssignale (z.B. Strom an/aus, Druckluft/Abluft am Ventil, Achse nach rechts oder links verdreht). Du willst darauf irgend eine Operation anwenden, z.B. Negieren: Strom an am Eingang => Strom aus am Ausgang, und umgekehrt. Oder Du willst am Ausgang das Signal haben, wenn *beide* Eingänge (Und-Verknüpfung) oder *mindestens einer* (Oder-Verknüpfung) oder *genau einer* (exklusives Oder, XOR) das Signal führen.

Bei den mechanischen Modellen kann das sein: Und-Verknüpfung: Ausgangsachse steht nach rechts verdreht, wenn *beide* Eingangs Achsen nach rechts verdreht sind. Oder Hebel gekippt, Strom drauf, Druckluft drauf, was auch immer.

Mehr brauchst Du nicht, um auch die größten Computer zu bauen. Nur sind da halt ganz viele davon drin.

Gruß,
Stefan

[geometer]

Hallo Götz,

Stefan hat ja schon Deine Frage beantwortet.

Ich möchte zusätzlich noch eine andere Frage beantworten: Wozu ist ein Logikgatter gut / notwendig?

Unsere heutigen Computer können die unterschiedlichsten Aufgaben erledigen. Diese Fähigkeit entsteht durch das Zusammenspiel von Milliarden kleiner Komponenten, meist Logikgatter. Man stellt die unterschiedlichsten Dinge aus ihnen her, zum Beispiel den Computerspeicher und das Rechenwerk. Der Erfolg der Logikgatter hat zwei Ursachen: 1.) Die Funktion eines einzelnen Gatters ist super einfach. 2.) Durch das Zusammenspiel vieler Gatter kann man unglaublich komplexe Funktionen bekommen.

Damit das Zusammenspiel funktioniert, muss man das Interfacing zwischen den Gattern sehr gut gestalten. Da steckt die Haupt-Arbeit drin! Die logischen Funktionen sind dagegen eher einfach. Ich meine mich zu erinneren, dass auch Computer gebaut wurden, in denen andere sogenannte Zustandsmaschinen als Grundelemente ihren Dienst taten und die logischen Funktionen ersetzten (aber natürlich im Verbund erzeugen können).

Wenn Dich interessiert, wie Computer grundlegend funktionieren, empfehle ich Dir das sensationelle Computerspiel "Turing complete". Einer meiner Söhne hat darin gerade mit 12 Jahren seinen 5. Prozessor gebaut. Das ist einfach nur cool!


Übrigens: Es gibt so viele Videos, die ausführlich erklären, was ein Logikgatter ist, dass ich darauf in meinem Video verzichtet habe.

[geometer]

Und wenn Du Dich fragst, warum zum Beispiel ich mechanische Logikgatter baue...

1.) eigene Freude
2.) Erzeugen neuer Lernmittel

Elektronik besteht aus lauter Black Boxes. Du kannst nicht sehen, hören oder fühlen, was vor sich geht. Immer brauchst Du dazu Hilfsmittel wie LEDs, Multimeter, ... Bei der Mechanik kannst Du alle Vorgänge sehen, hören und begreifen.

[Otto Fisch]

Hallo,

als erstes, danke für die schnelle Antwort.

Wenn ich es richtig verstanden habe, dreht man hier (Input) dann setzen sich die anderen Kurbeln in Bewegung,
und das worauf die zeigen (1 oder 0) ist dann das Output.
Und dass was beim Computer das Programm ist sind die Verbindungen zwischen Input und Output.

Jetzt bleiben bei mir noch zwei fragen offen, eine habe ich vergessen zu stellen ?
Die erste Frage ist: was bedeuten NAND, NOR, XOR oder OR.

Meine zweit frage ist:

Einer meiner Söhne hat gerade mit 12 Jahren seinen 5. Prozessor gebaut. Das ist einfach nur cool

Ist ein Logik-Gatter ein Prozessor?

Viele Grüße
Götz

[geometer]

Wenn ich es richtig verstanden habe, dreht man hier (Input) dann setzen sich die anderen Kurbeln in Bewegung,
und das worauf die zeigen (1 oder 0) ist dann das Output.

Ja.

Jetzt bleiben bei mir noch zwei fragen offen, eine habe ich vergessen zu stellen ?
Die erste Frage ist: was bedeuten NAND, NOR, XOR oder OR.

Das sind logische Operationen. Lies Dir dazu vielleicht einmal den zugehörigen Wikipedia-Artikel durch oder gib den Begriff Logikgatter in YouTube ein.

Ist ein Logik-Gatter ein Prozessor?

Nein. Ein Prozessor ist die Zentrale eines Computers, in der koordiniert und gearbeitet wird.

Auch hier empfehle ich Dir ein Technikbuch oder eine der vielen leicht zu findenen hochwertigen Quellen im Netz.

[geometer]

Per PN wurde ich völlig zurecht darauf aufmerksam gemacht, dass in der Realität Speicher und Prozessoren nicht wirklich aus Logikgattern aufgebaut werden. Das wäre in der Tat absurd viel zu teuer und würde vor allem beim Speicher viel zu viel Leistung ziehen. Die heutigen Anforderungen an den Speicher sind enorm: Irrsinnige Datenmengen bei höchster Geschwindigkeit und minimalem Energieverbrauch. Da muss man soweit wie möglich reduzieren. Wenn das tatsächlich mit Flipflops aus Logikgattern realisieren würde, ... gute Nacht.

Aber theoretisch geht das eben alles nur mit Logikgattern und man lernt dabei das Zusammenspiel der Komponenten kennen. Das ist der Ansatz eines inzwischen doch recht berühmten und vielfach gecoverten Kurses "From NAND to Tetris", an dem sich auch das oben erwähnte Spiel "Turing Complete" orientiert.

Hier ein Link : https://turingcomplete.game/

Ich kenne kein lehrreicheres Computerspiel.

[Edit]: Mein Sohn hat mal ein kurzes Bildschirmvideo eines seiner Bauwerke gemacht:

https://math-meets-machines.de/Turing.mp4

Alle makroskopischen Objekte wie ALU usw. hat er zuvor aus NANDs zusammengebaut. Beim ersten "Bauwerk" sieht man rechts den Datenbus, rechts oben die ALU, die man nachher noch einmal im Detail sieht, zwischen ALU und Programme die Befehlsdekodierung und -steuerung. Später ist noch ein 7-Segment-Dekoder irgendwo zu sehen.

[steffalk]

Tach auch!

Kurz noch zur Frage, was die Begriffe bedeuten:

AND = und = Ausgang ist dann "an", wenn *alle* Eingänge "an" sind.

OR = oder = Ausgang ist dann "an", wenn *mindestens einer* der Eingänge "an" ist

NOT = nicht = Ausgang ist dann und nur dann "an", wenn der Eingang nicht "an" (sondern "aus") ist

NAND = AND mit NOT hintendran: Ausgang ist dann "AUS", wenn *alle* Eingänge "an" sind.

NOR = OR mit NOT hintendran: Ausgang ist dann "AUS", wenn *mindestens einer* der Eingänge "an" ist

Und XOR = exklusives Oder = Ausgang ist dann "an", wenn *genau einer von beiden* Eingängen "an" ist (bei einem Gatter mit zwei Eingängen)

Gruß,
Stefan

[Karl]

Hallo,
Stefan schrieb:

Und XOR = exklusives Oder = Ausgang ist dann "an", wenn *genau einer von beiden* Eingängen "an" ist (bei einem Gatter mit zwei Eingängen)

Dann noch das "Sahnehäubchen", einige Worte von Stefan geklaut:
XNOR = exclusives "X-NOT-OR" bzw. "X-Nicht-Oder" = Ausgang ist dann "AN" wenn ganz genau BEIDE Eingänge "AN" sind ODER BEIDE Eingänge "AUS" sind.

[fishfriend]

Hallo...
Wenn jemand noch mal was ganz anderes dazu machen möchte:
Die Logik gibt es auch mit Pneumatik.
Viel Spaß beim Basteln
Mit freundlichen Grüßen
Holger

[slusi]

Computing – im weitesten Sinne – mechanisch, visuell und sogar haptisch erlebbar zu machen, wird derzeit von verschiedener Seite und auf verschiedene Weise angestrebt und umgesetzt. Den Goldstandard an Durchdachtheit und Originalität bilden dabei meines Erachtens noch immer die Bücher und Modelle von Thomas Püttmann. Weitere Ansätze:
https://upperstory.com/de/turingtumble/
https://hutter-trade.com/sortiment/prod ... -von-huch/
https://www.fh-muenster.de/gud/Alvis-pro.php
Hat hier schon jemand mit den beiden erstgenannten Produkten Erfahrungen gesammelt?

[fishfriend]

Hallo...
Interessante Ideen.

Hmmm, ich kannte bislang keinen der Links.
Man sollte die Leute der FH Münster zu ft-Modellschau in Münster einladen.
Ich sprech die mal an...

Die Variante der Kugelbahn in der zweiten Ebene mit den Zahnrädern, könnte man auch in den ft Bahnen einzusetzen.
Mit freundlichen Grüßen
Holger

[Speerwerfer]

Hat hier schon jemand mit den beiden erstgenannten Produkten Erfahrungen gesammelt?

Ich war einer der Backer bei Kickstarter von TouringTumble. Ich hab das Set hier liegen, aber noch nicht viel damit gemacht. Geniale Idee und tolle Umsetzung. Wer einen 3D Drucker hat, kann sich die Elemente auch selber drucken.

Es gibt noch ein zweites Projekt von denen:https://upperstory.com/de
https://upperstory.com/de/spintronics/

Ist auch über Kickstarter finanziert worden und liegt auch hier und wartet darauf bespielt zu werden.