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Wie funktioniert ein Mikrochip?

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Wie funktioniert ein Mikrochip?

Ohne Mikrochips keine Computertechnologie. Aber wie funktionieren diese winzig kleinen Plättchen eigentlich? Marc aus dem schweizerischen Gstaad stellte die Frage.

Mikrochips sind winzig kleine Plättchen aus Silizium. Es sind hochkomplexe mikroelektronische Bauteile, so genannte Integrierte Schaltkreise, Transistoren und Dioden sowie Sensoren, die alle aus Halbleitern (meist Silizium) hergestellt werden.

Halbleiter sind Stoffe, deren elektrische Leitfähigkeit zwischen der von Leitern (Metalle) und der von Isolatoren (wie Glas und Keramik) liegen. Die Leitfähigkeit hängt von der Temperatur, aber auch von der Reinheit des Materials ab. Silicium ist der wichtigste Halbleiter.

Ein Transistor ist ein Schalter, den man auf ein (1) und aus (0) stellen kann. Er ist in millionenfacher Anzahl in Prozessoren enthalten und ermöglicht das Rechnen im Binären System.

1969 waren schon über 600 Transistoren auf einem Chip zu finden, etwas später Tausende, heute passen viele Millionen auf einen einzigen Quadratzentimeter. 1971 kam der erste Mikroprozessor auf den Markt. Er vereinigt das eignetliche Rechenwerk, das Steuerwerk, die verschiedenen Speicher für Zwischenergebnisse und die Programmbefehle auf einem einzigen Chip. So kann ein einziges Modell für ganz unterschiedliche Aufgaben genutzt werden.

Sieht man sich einen Mikroprozessor, der 6 mal 4 Millimeter groß sein kann, dann sieht er unter dem Mikroskop wie eine Stadt vom Flugzeug aus gesehen aus. Was aussieht wie Häuser sind die Baugruppen wie Speicher, Steuerwerk und so weiter.

Die Verbindungsbahnen zwischen den Bauteilen sehen aus wie die "Straßen".

Ein Mikroprozessor verarbeitet die über die Tastatur eingegebenen Daten. Die landen zunächst in einem Speicher. Auch Anwendungsprogramme und das Betriebssystem sind in diesem Speicher abgelegt. Die aus dem Speicher benötigten Daten werden für die Berechnungen an das Rechenwerk weitergegeben. Die Resultate kommen wieder in einen Ausgangsspeicher und werden auf dem Bildschirm angezeigt oder an den Drucker weitergegeben und ausgedruckt.

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