101. Einleitung

Warum sind Schaltnetze wichtig?

Nun ja, es ist mittlerweile recht bekannt, dass moderne Computer intern nur mit "Nullen und Einsen" arbeiten. Nur weshalb eigentlich?

Ganz einfach: Zwei Zustände lassen sich sehr leicht technisch repräsentieren, etwa als "An" und "Aus" oder elektrisch als "viel Spannung" und "wenig Spannung" (oft als "High" und "Low" bezeichnet). Bei dem Verarbeiten der Daten muss nun je nach Anforderung zwischen diesen beiden Zuständen gewechselt werden können. Das Wechseln von zwei Zuständen lässt sich sehr einfach mit einem Schalter vornehmen.

Werden zur Realisierung verschiedener Funktionen nun mehrere Schaltelemente zusammengeschlossen, also vernetzt, so spricht man von "Schaltnetzen," solange kein Speicher im Spiel ist. Dazu aber später mehr.

Fazit: Es lohnt sich auf jeden Fall, mehr über Schaltnetze zu erfahren, da diese die Basis für unsere Computer und viele elektronische Geräte bilden. Nur so können wir überhaupt ein Verständnis dafür entwickeln, wie diese Geräte technisch funktionieren.

Was kann man in diesem Kurs lernen?

1. Da unsere Computer nur "Nullen und Einsen" kennen, müssen alle anderen Daten erst in diese Darstellungsweise umgewandelt werden. Diesen Vorgang nennt man Codieren. Anhand von Zahlensystemen wird gezeigt, wie unsere üblichen Dezimalzahlen in Dualzahlen (0 und 1) umgewandelt werden können - und umgekehrt.

2. Die Verarbeitung von Daten mit den Schaltelementen unterliegt gewissen Regeln. Diese lassen sich mit der sogenannten "Schaltalgebra" beschreiben, zu der es hier eine Einführung gibt. Diese beinhaltet die wichtigsten "Funktionsbausteine", deren Verknüpfung zu Schaltnetzen, sowie verschiedene Darstellungsformen von Schaltnetzen.

3. Da die Funktionen ja in der Realität als Schaltkreis entwickelt werden sollen, sollten sie nur so komplex wie nötig und so einfach wie möglich sein. Mittels der Rechenregeln der Schaltalgebra kann man häufig komplexe Schaltungen vereinfachen. Dabei hilft auch eine standardisierte Darstellung der Schaltgleichungen in einer sogenannten Normalform. Wie das funktioniert, ist hier zu erfahren.

4. Gerade bei Aufgabenstellungen aus der Praxis entstehen im Entwurf oft sehr komplexe Schaltungen, die sich "per Hand" schwer vereinfachen lassen. In dem zugehörigen Kapitel wird gezeigt, wie man für konkrete Aufgabenstellungen eine Schaltung entwickeln kann - uns wie sich diese auf grafischem Wege vereinfachen lässt (Stichwort: KV-Diagramm).