Noch etwas Geschichte

Wie der Gang durch das Heinz Nixdorf MuseumsForum zeigt, gab es Rechenhilfen schon sehr früh. Was sie vom Computer unterscheidet, ist das Fehlen von Software. Sie sind reine Hardware. Bis ins Mittelalter hinein wurden Kugeln auf Stäbchen hin- und hergeschoben. Mit dem Abakus konnten Berechnungen durchgeführt werden. Sein Nachfolger, die Rechenmaschine, wurde über Zahnräder angetrieben. Die Geräte wurden immer weiter verbessert, die Lochkarte kam auf, und 1941 schließlich baute Konrad Zuse die erste Datenverarbeitungsanlage mit Programmsteuerung. Die Röhren der Anfangszeit wurden von Transistoren abgelöst; die Maschinen wurden immer kleiner, schneller und vielseitiger.

1774 ersinnt der schwäbische Pfarrer Philipp Matthäus Hahn (1739-1790) ein vereinfachtes Modell der Leibnizschen Rechenmaschine – und dieses Mal war sie funktionstüchtig. Der Antrieb der runden Maschine erfolgte über eine zentrale Handkurbel. Die erste Maschine, die durch Lochkarten gesteuert wird, ist der mechanische Webstuhl des Franzosen Joseph-Marie Jacquard (1752-1834). Ein großer Schritt nach vorne, denn die schablonenartige Pappkarte mit eingestanzten Löchern diente als Programmträger und Datenspeicher.

1833 beginnt der englische Mathematiker Charles Babbage (1792-1871) mit dem Bau eines digitalen Rechenautomaten. Seine Idee von einem Mechanismus, bei dem mehr als 20 Zähne ineinandergreifen sollten, scheitert an den technischen Möglichkeiten. 1886 konstruiert Hermann Hollerith eine elektromagnetische Sortier- und Zählmaschine zur Auswertung der Lochkarten. Dank dieser Erfindung können bei der 11. amerikanischen Volkszählung die Daten von etwa 62 Millionen Menschen mit 43 Zählmaschinen in vier Wochen erfaßt werden.

1936 gibt der deutsche Bauingenieur Konrad Zuse seine Stellung bei einer Ingenieursfirma auf, um in der Wohnung seiner Eltern zuerst einen rein mechanischen Rechner – Zuse Z1 – zu bauen. 1938 wird der Z1 fertig. Das Nachfolgemodell Z2 arbeitet bereits mit einem Rechenwerk aus elektromagnetischen Relais. 1939 baut John Atanasoff am Iowa State College den Prototyp einer Rechenmaschine auf Grundlage des binären Systems. Er läßt sie aber unbenutzt und wendet sich anderen Themen zu.

1941 ist es erneut Konrad Zuse, der im Auftrag der Deutschen Versuchsanstalt für Luftfahrt den ersten programmgesteuerten Rechenautomaten konstruiert. Der Z3 ist ein elektromagnetischer Rechner, der etwa 2000 Relais enthält. Er arbeitet mit Dualzahlen und verwendet zur Darstellung von Zahlen die Gleitkommadarstellung. Für eine Multiplikation benötigt er drei Sekunden Rechenzeit. 1944 nimmt der Mathematiker Howard H. Aiken (1900-1973) den von ihm entwickelten, programmgesteuerten Rechenautomaten Mark I in Betrieb. Aiken baute – ohne von Zuses Arbeit zu wissen – im Auftrag von IBM auf Grundlage der neuesten technischen Entwicklungen die gescheiterte Konstruktion von Charles Babbage nach. Mark I ist riesengroß: 16 Meter lang, 2,5 Meter hoch, 35 Tonnen schwer und aus über 700.000 Einzelteilen und 800 Kilometern Draht zusammengesetzt. Wegen der vielen Relais, die unaufhörlich auf- und zugehen, macht das Gerät einen unbeschreiblichen Lärm.

1944 beginnt John von Neumann (1903-1957) mit der Konzeption des Rechenautomaten EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer). Ziel seiner Überlegungen ist es, eine flexible Speicherprogrammierung zu
schaffen, die es der Maschine erlauben soll, selbständig logische Entscheidungen zu treffen. Die Maschine kann erst 1952 in Betrieb genommen werden, drei Jahre nachdem im englischen Manchester unter Leitung von Maurice V. Wilkens der Röhrenrechner EDSAC (Electronic Storage Automatic Computer) fertiggestellt wurde.

Erst durch den Übergang auf flexible und intern gespeicherte Programme werden die Voraussetzungen für die moderne Datenverarbeitung begründet. 1945 nimmt Zuse seinen Z4 in Betrieb. Er hat eine höhere Rechenleistung als sein Vorgänger und enthält einen Lochstreifenleser zur Eingabe von Unterprogrammen sowie einen Magnetkernspeicher. 1946 entwickeln John P. Eckert und John W. Mauchly in den USA die erste vollelektronische Großrechenanlage der Welt. Zum erstenmal werden anstatt der Relais die wesentlich schnelleren Elektronenröhren verwendet. Der ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator) erstreckte sich über eine Fläche von 140 Quadratmetern und war mit mehr als 18.000 Elektronenröhren ausgestattet. Die Programmierung erfolgte nicht über Lochkarten sondern über eine große Menge von Leitungen und Steckern auf einer Schalttafel. 50 Mitarbeiter hatten drei Jahre lang daran gebaut.

1948 wird in den Bell Laboratories der Transistor erfunden. Mit seiner Einführung 1955 beginnt die sogenannte zweite Computergeneration. Am 19. März wird in den Bell Laboratories unter der Leitung von J. H. Felker der erste mit den neuen Schaltelementen arbeitende Rechenautomat fertiggestellt. Der von der US-Luftwaffe gebaute Computer erhält den Namen Tradic (Transistor Digital Computer). Er besteht aus rund 800 Transistoren und 11.000 Germaniumdioden und ist wesentlich schneller als die bisherigen Geräte mit ihren Elektronenröhren. Dank der geringen Größe der Transistoren können die Rechner jetzt viel kleiner gebaut werden und finden damit Verwendung in vielen Anwendungsgebieten.

1962 ermöglichen Transistoren und Dioden in Salzkorngröße bereits den Bau von Geräten der dritten Generation mit größerer Leistung, höherer Rechengeschwindigkeit und geringeren Herstellungskosten. Teilweise werden die Bauteile zu sogenannten Modulen zusammengefaßt, die wiederum auf einer Schaltkarte vereinigt werden. Durch diese Hybridtechnik kann Platz gespart werden. Die kleineren Teile ermöglichen außerdem kürzere Stromwege und als Folge kürzere Rechenzeiten. Integrierte Schaltkreise bringen 1968 die Entwicklung nochmals um einen entscheidenden Schritt nach vorne. Bei dieser vierten Computergeneration werden die immer komplexeren Schaltungen nicht mehr aus Einzelteilen zusammengesetzt, sondern durch eine Abfolge von Beschichtungs-, Ätz- und Aufdampfprozessen als Integrierte Schaltkreise (IC) aufgebaut. (an)

 

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