Lernpfad Know-How-Computer

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Lernpfad Know-How-Computer - Informatik zum Anfassen und Begreifen

KHC mit einem Maschinenenprogramm auf Notizzettel

• Der Know-How-Computer ist ein Klassiker aus der Rubrik "Informatik ohne Strom". Für seine Hardware reichen ein Blatt Papier, ein Stift und ein paar Streichhölzer aus.
• Die Programmiersprache dieses Computers besteht aus lediglich fünf einfachen Befehlen. Trotzdem kann man erstaunlich viele Berechnungen damit durchführen, wenn man diese Befehle nur geschickt genug in einem Maschinenprogramm miteinander kombiniert.
• Wie das konkret funktioniert, erfährst du in diesem Lernpfad Schritt für Schritt. Für den Einstieg gibt es kleine Einführungsaufgaben und interaktive Übungen. Später folgen auch anspruchsvollere Aufgaben, die schon etwas mehr Programmierlogik erfordern, aber auch den Spaß am Knobeln erhöhen. Hier kommen dann auch "Programmier-Werkszeuge" wie Programmablaufpläne und Assembler ins Spiel. Zu allen Aufgaben gibt es - zunächst versteckte - Lösungen.
• Und wer sich dafür interessiert, um was es - über das Programmieren hinaus - sonst noch so in der Fachwissenschaft Informatik geht, der erhält in den hinteren Kapiteln einen kleinen Einblick. Sie sind so eine Art "Schnupperkurs" in das Fach Informatik. Da geht es um Themen wie die Von-Neumann-Rechnerarchitektur, die Grammatik formaler Sprachen, Parser und endliche Automaten - immer anschaulich erklärt am Beispiel des Know-How-Computers.

Kapitelübersicht

1. Lernpfad Know-How-Computer - Startseite
2. KHC - Aufbau und Betriebsanleitung - Wir basteln uns einen Papiercomputer
3. Programmieren in der KHC-Maschinensprache - erste Schritte Teil 1 - Unser erstes KHC-Programm
4. Programmieren in der KHC-Maschinensprache - erste Schritte Teil 2 - Wir programmieren eine Schleife
5. KHC Programmieraufgaben Teil 1 - Einfache Übungsaufgaben für Einsteiger
6. Know-How-Assembler - Assembler macht das Programmieren leichter
7. KHC Programmieraufgaben Teil 2 - Anspruchsvollere Aufgaben
8. Der KHC als Von-Neumann-Rechner - die Von-Neumann-Rechnerarchitektur, der Von-Neumann-Zyklus und das Mikroprogramm-Konzept am Beispiel der KHC-Maschinensprache
9. Know-How-Assembler - Grammatik einer formalen Sprache - Die Grammatik einer formalen Sprache am Beispiel Know-How-Assembler
10. KHA-Parser als Endlicher Automat - Ein Parser als Endlicher Automat am Beispiel Know-How-Assembler
11. Anhang - mit Dokumenten in Großdruck und Braillebeschriftung zum Download

Der Know-How-Computer - Wie alles angefangen hat...

Der Know-How-Computer (KHC), der manchmal auch WDR-Papiercomputer genannt wird, ist ein sehr einfaches Computermodell, das im Jahr 1983 von Wolfgang Back und Ulrich Rohde entwickelt, in der Fernsehsendung WDR Computerclub vorgestellt und in den Computerzeitschriften PC-Magazin und mc veröffentlicht wurde. Weitere Infos zum KHC und verschiedenen Adaptionen findet man auf der Wikipedia-Seite de.wikipedia.org/wiki/Know-how-Computer. Die in diesem Lernpfad verwendete Version des Know-How-Computers unterscheidet sich geringfügig von der Originalausgabe.

Zum theoretischen und didaktischen Hintergrund des Know-How-Computers schreiben seine Erfinder:

Was der Know-how-Computer soll und was er kann

"Der Know-how-Computer ist ein enger Verwandter der Turing-Maschine, die Alan M. Turing zur Erforschung der Grundlagen der Computerei entworfen hatte. Das Schöne am Know-how-Computer ist, daß er auf dem altbekannten Rechnen mit den natürlichen Zahlen 1, 2, 3, ... basiert. Und genauso, wie man sich zum Beispiel einen Bruch, etwa 5/6 aus den beiden natürlichen Zahlen 5 und 6 in geeigneter Anordnung zusammenbauen kann, ist es auch beim Know-how-Computer möglich, die Werte in zwei aufeinander folgenden Datenregistern zum Beispiel als Zähler und Nenner eines Bruches zu interpretieren. Ehrenwörtlich sei hier an dieser Stelle versichert, daß man die gesamten Rechenvorgänge auf das Rechnen mit natürlichen Zahlen zurückführen kann, daß also der Know-how-Computer ein universeller Computer ist, der nur in seiner Schnelligkeit hinter den Konkurrenzmodellen zurücksteht. Am besten erfühlen Sie das, indem Sie den Know-how-Computer immer wieder anders programmieren. ... Sie müssen es nur versuchen: Der Know-how-Computer kann alles, was berechenbar ist, auch berechnen." (aus: "Computer für Anfänger", Sonderdruck der Zeitschrift mc, 1983, Franzis-Verlag München)

  Barrierefreiheit im Lernpfad

Bei der Konzeption und Erstellung dieses Lernpfades wurde besonderer Wert darauf gelegt, dass er für Menschen mit Seheinschränkungen und bei der Nutzung so genannter Assistiver Technologien (Screenreader, Braillezeile, Sprachausgabe, Zoomsoftware, ...) barrierefrei zugänglich ist.

Die wichtigsten Abbildungen liegen im Anhang als zusätzliche Dokumente sowohl im Großdruck als auch mit Beschriftungen in Braille-Punktschrift (Computerbraille) vor. Letzere können als Kopiervorlagen für taktile Abbildungen auf so genanntem Schwellpapier genutzt werden. Bei diesem Verfahren werden schwarze Linien und Punkte auf einem Spezialpapier durch Aufschwellen in erhöhte, tastbare Konturen umgesetzt.

Auch bei der ZUM-Anwendung KHC-Emulator, die ein Bestandteil dieses Lernpfades ist, wurde besonderer Wert auf eine barrierefreie Nutzbarkeit mit Assistiven Technologien gelegt.

Autor: Ulrich Kalina

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