Einstieg in das Thema
Was brauchst du als Basiswissen?
Du hast bereits kleine Programme geschrieben. Du kennst Variablen, Rechnungen, Verzweigungen und Schleifen. Du hast das Kapitel "Hardware" bearbeitet, ebenso bist du vertraut mit dem Binär- und dem Hexadezimalsystem.
Worum geht es?
Eine Programmiersprache versteckt viele Einzelheiten des Computers. Ein Prozessor führt dagegen sehr einfache Maschinenbefehle aus. Wir untersuchen an einem Lernmodell des Z80, wie daraus ein Programm wird.
Was ist das Ziel?
Du kannst die Aufgaben von Prozessor, Speicher, Registern und Programmzähler erklären. Du kannst ein kurzes Maschinenprogramm im Einzelschritt verfolgen.
Erarbeitung
Theorie
Checkliste (für die KI oder den Lehrer)
- Maschinensprache als Folge von Zahlen beziehungsweise Bytes
- Z80 als historischer 8-Bit-Prozessor und als überschaubares Lernmodell
- Prozessor und Arbeitsspeicher als getrennte Bereiche
- Register als kleine, schnelle Speicherplätze im Prozessor
- Register A als Akkumulator für viele Rechenoperationen
- Program Counter PC zeigt auf den nächsten Befehl
- Opcode legt die Operation fest; weitere Bytes können Werte enthalten
- Befehlszyklus: holen, entschlüsseln, ausführen
- Hexadezimalzahlen als kurze Schreibweise für Binärzahlen
- HALT beendet ein Programm im Lernapplet
Aufgaben
Zusammenfassung
Was muss man wissen und können?
Ein Prozessor holt Maschinenbefehle aus dem Speicher und führt sie nacheinander aus. Register speichern Werte direkt im Prozessor. Der PC enthält die Adresse des nächsten Befehls. Ein Maschinenbefehl besteht aus einem Opcode und eventuell weiteren Bytes für Werte oder Adressen.
Was können anschließende Themen sein?
Als Nächstes untersuchen wir Register und Arbeitsspeicher genauer. Dabei zeigt sich, wie die aus Programmiersprachen bekannten Variablen auf einfache Speicheroperationen zurückgeführt werden können.