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GESCH RECHENTECHNIK by 4zp8tDG

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Geschichte der Rechentechnik
Betrachtet man die heutige Interpretation des Wortes „Computer“, so muß man, um dessen
Entwicklungsgeschichte zu beschreiben, wohl nicht weit in die Vergangenheit schweifen. Die
meisten unter uns würden den Computer wohl als Entwicklung der Nachkriegszeit betrachten.
Tatsächlich ist jedoch der Computer, wie wir ihn heute kennen, das Ergebnis einer
jahrhundertelangen Entwicklung auf den Gebieten Logik, Mathematik und Automatik,
beginnend lange vor der Entdeckung der Elektrizität.


Der Abakus

Beim Abakus werden die ursprünglich frei in den Sand gezogenen Linien durch Stäbchen mit
darauf festsitzenden, aber verschiebbaren Kugeln ersetzt.

Der Abakus wurde bereits 444 v.Chr. vom griechischen Geschichtsforscher und Philosophen
Heredot von Harlicarnassus (um 484-424 v.Chr.) erwähnt. Er gehört zu den ältesten
mechanischen digitalen Rechenhilfen und läßt sich in seiner Ausprägung als Handabakus
auch als erster Taschenrechner der Welt ansehen.
Das Rechenbrett bzw. der Abakus war das bedeutendste Rechenhilfsmittel der Menschen in
der Antike und den folgenden Epochen. In Europa und Asien ist er noch heute im Einsatz.
Auf diesem aus dem Altertum stammenden Brett wird mit verschiebbaren Rechensteinen
addiert und subtrahiert. So lernen beispielsweise die Kinder in den ersten Klassen, mit
Zählbrettern das Dezimalsystem unserer Zahlen zu verstehen. Auch in russischen Geschäften
sieht man heute noch das Verkaufspersonal beim Gebrauch dieses Hilfsmittels.

Der römische Abakus

                                   Diese römische Art des Abakus war im Original nur etwa
                                   postkartengroß und wurde in der Zeit um 100 v.Chr. von
                                   führenden römischen Kaufleuten verwendet.




Der chinesische Abakus

                                                 Eine sehr alte und uns allen wohlbekannte
                                                 Rechnenmaschine ist der chinesische
                                                 Abakus, der bereits 500 v.Chr. erstmals
                                                 urkundlich erwähnt wurde. Das
                                                 Rechenprinzip dieses Geräts war jedoch
                                                 kein duales und auch kein dezimales,
                                                 sondern ein sogenanntes „bi-quintales“,
                                                 was in Anlehnung an die zweimal fünf
                                                 Finger der menschlichen Hände entstand.
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Nichtgeübten fiel das Rechnen mit dem Abakus somit nicht leicht, wer aber die Handhabung
einmal beherrscht, weiß die Bequemlichkeit dieser Rechenmethode oft heute noch zu
schätzen. So fand am 12. November 1945 in Tokio ein Vergleichskampf zwischen einem
Meister des Soro-Ban (weitverbreitete Art des Abakus) und dem Bediener einer elektrischen
Rechenmaschine der US Army statt, bei dem die moderne Art nur bei Multiplikation fünf- bis
zwölfstelliger Zahlen siegen konnte.

Der Handabakus

                                Der Handabakus besteht aus einer postkartengroßen
                                Bronzeplatte mit senkrecht verlaufenden Schlitzen, in denen
                                sich kleine Rechensteine unverlierbar, aber verschiebbar
                                befinden. Oberhalb eines Steges mit den
                                Stellenmarkierungen befinden sich kleine Schlitze zur
                                Einstellung der fünfwertigen Zahlen. Erreicht man z.B. bei
                                einer Addition in der unteren Spalte den Wert 5, so sind die
                                obere fünfwertige Kugel nach unten und die vier
                                einwertigen Kugeln wieder in die Ausgangsstellung zu
                                bringen. Dadurch kommt man mit relativ wenig Kugeln aus
                                und kann dennoch bis fast 10 000 000 rechnen. Zusätzlich
                                lassen sich über weitere Rillen auch Gewichtseinheiten
                                miteinander verrechnen.
Für den täglichen Gebrauch erwies sich dieser Handabakus als äußerst nützlich;
einTaschenrechengerät, das überall mitzuführen und leicht zu bedienen war.

Die Napierschen Rechenstäbe

Ein wichtiger Meilenstein für die Erfindung der ersten Rechenmaschine sind die von Lord
Napier of Merchiston (1550-1617) entwickelten Rechenstäbe, die sog. Napierschen Stäbe.
Der schottische Edelmann Napier war ein erfolgreicher Mathematiker und gilt als der
„Erfinder“ der Logarithmen, die z.B. wesentlich dafür sind, daß auf einem Rechenschieber
durch Addition bzw. Subtraktion von Längen (Zahlen) multipliziert und dividiert werden
kann.
Seine Rechenstäbe hielt Napier demgegenüber so unbedeutend, daß er sie erst in seinem
Todesjahr 1617 in einem kleinen Buch mit dem Titel Rabdologia veröffentlichte.

Die von Napier erfundenen Stäbe sollten bei der Multiplikation mehrstelliger Zahlen
behilflich sein. Die viereckigen Stäbe enthalten auf ihren Seitenflächen jeweils eine Kolonne
des kleinen Einmaleins. Durch geschicktes Zusammenlegen kann man einige einstellige
Multiplikationen mehrstelliger Zahlen schnell ablesen und im Kopf addieren, Divisionen sind
auch möglich.
Bis ins 19. Jahrhundert wurde diese Multiplikationshilfe intensiv genutzt, vor allem in
Frankreich, wo Genaille und Lucas mehrere Varianten entwickelten (Genaillesche Stäbe).
Die Stäbe wurden in den verschiedensten Materialien (Holz, Elfenbein, Silber) und Formen
gefertigt. Die hier gezeigten Napierschen Stäbe aus Buchsbaum stammen vermutlich aus
England und entstanden in der Zeit um 1700.

Napiers logarithmische Skalierung wurde von dem Londoner Professor Edmund Gunter
(1581-1626) aufgegriffen, der 1620 auf die Idee kam, zwei Reihen dieser Skalierungen in
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ein Stück Holz zu ritzen und diese mittels eines Zirkels zu addieren.
Gunters Erfindung wurde von William Oughtred (1574-1660) verbessert, der durch
Einführung von zwei verschiebbaren Holzskalierungen den Gebrauch des Zirkels überflüssig
machte und so den bis heute gültigen Grundtyp eines Rechenschiebers konzipierte.

                                  Pater Ägidius von Kremsmünster hat dieses System
                                  wesentlich verfeinert, indem er die Zahlenkolonnen auf
                                  sechs Walzen auftrug, die sich durch angebrachte
                                  Knöpfchen entsprechend einstellen lassen. Die Walzen
                                  sind in einem Metallrahmen einspannt, dessen Räckseite
                                  eine kleine Additions- bzw. Sutraktionstabelle trägt.
                                  All diese Entwicklungen waren eine wichtige Vorarbeit
                                  für den Entwurf der ersten
                                  mechanischen Rechenmaschine, nämlich jener von
                                  Blaise Pascal.


Mechanische Rechenmaschinen

Wilhelm Schickard

                       Erst seit wenigen Jahren ist bekannt, daß die erste mechanische
                       Rechenmaschine mit funktionierendem Zehnerübertrag im Jahre
                       1623 vom Tübinger Professor für biblische Sprachen, Astronomie
                       und Mathematik, Wilhelm Schickard (1592-1635) entworfen und
                       angefertigt wurde.
                        Aus einem Brief Schickards an seinen Freund Johannes Kepler, dem
                        eine Skizze und eine
Beschreibung der Rechenmaschine beigefügt waren, konnten Modelle dieser Maschine
rekonstruiert werden. Die beiden von Schickard erwähnten Originale wurden leider in den
Wirren des Dreißigjährigen Krieges zerstört, so daß man von seiner Rechenmaschine bis zum
Auffinden von Schickards Briefwechsel mit Kepler über 300 Jahre lang nichts wußte.
Die Abbildung zeigt einen Nachbau des Tübinger Professors Baron Freytag von Löringhoff,
gefertigt nach Skizzen und verbalen Beschreibungen Schickards.
Ebenfalls aus Skizzen und Beschreibungen geht die Funktionsweise der Maschine hervor. Sie
konnte Additionen und Subtraktionen (und war somit eine „Zwei-Spezies-Maschine“) mit
automatischem Zehnerübertrag, welcher durch ein Ein-Zahnrad realisiert wurde, durchführen.
Für die Multiplikation und die Division hatte Schickard „nur“ eine Abwandlung der
Napierschen Stäbe verwendet, die in Form von drehbaren Zylindern den oberen Teil der
Maschine bildeten. Die abgelesenen Multiplikations- und Divisionsergebnisse mußten dann
per Hand ins Addierwerk übernommen werden.
Blaise Pascal

                                   Der nächste Entwicklungsschritt bestand nun darin, den
                                   Rechenvorgang selbst zu mechanisieren. Der
                                   französische Philisoph und Logiker Blaise Pascal (1623-
                                   1662) war einer der Ersten, der eine funktionsfähige
                                   mechanische Rechenmaschine entwarf. Pascal ließ diese
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Maschine speziell für seinen Vater bauen, den er damit von buchhalterischen Routinearbeiten
entlasten wollte.
Abgesehen von dieser großartigen Erfindung (die er übrigens bereits im Alter von 19 (!)
Jahren machte) ging er vor allem wegen seiner wissenschaftlichen Arbeiten über die Physik
des Vakuums und die Strömungsgesetze von Flüssigkeiten und Gasen in die
Geschichtsbücher ein. Weiters wird er heute als Entdecker der Wahrscheinlichkeitsrechnung
bezeichnet.

Zu Ehren dieses bedeutenden Genies und einem der Vorväter des Computers hat Nikolaus
Wirth, Professor für Informatik an der ETH Zürich, seine zu Beginn der 70er Jahre aus „Algol
60“ entwickelte Programmiersprache zur Unterstützung der strukturierten Programmierung
„Pascal“ genannt.
Die Rechenmaschine von Pascal enthielt ein mehrstelliges Ziffernwerk mit Übertrag und
ist vor allem wegen ihrer leichten Bedienbarkeit als Vorläufer moderner Tischrechner bekannt
geworden. Obwohl diese Maschine rein mechanisch nur addieren und subtrahieren konnte,
war es dennoch möglich, alle vier Grundrechenarten damit zu bewerkstelligen, da bereits
damals den Mathematikern bekannt war, daß sich Divisionen und Multiplikationen mittels
Algorithmen auf Addition und Subtraktion zurückführen lassen.

Gottfried von Leibniz

Angeregt durch die Rechenmaschine von Blaise Pascal plant Gottfried Wilhelm Freiherr von
Leibniz (1646-1716) ab 1672 den Bau einer Vier-Spezies-Rechenmaschine, also einer
Rechenmaschine, die alle vier Grundrechenarten ausführen kann.
Da er die Routine-Rechenarbeit als „unwürdig“ („Denn es ist ausgezeichneter Menschen
unwürdig, gleich Sklaven Stunden zu verlieren mit Berechnungen“) ansah, wünschte er sich
eine „Lebendige Rechenbanck“, was er mittels der von ihm entwickelten Maschine zu
realisieren versuchte.
Leibniz versah seine Maschine mit einem verschiebbaren Schlitten, wodurch ihm erstmals die
                                              stellenrichtig wiederholte Addition gelang.
                                              Ferner konstruierte er ein neuartiges
                                              Schaltorgan, eine Walze mit abgestuften,
                                              gestaffelt angeordneten Zähnen, mit der er die
                                              Multiplikationsfunktion realisierte.
                                              Das Resultat dieser Anstrengungen war die
                                              1673 vorgestellte „Staffelwalze“ (siehe Abb.).
                                              Die Zehnerübertragung dieser Maschine
                                              bereitete allerdings herstellungstechnische
Schwierigkeiten, die während seiner Lebzeiten nie zufriedenstellend gelöst werden konnten.
Das Original dieser Rechenmaschine befindet sich noch heute in Hannover; Nachbildungen
sind in Braunschweig und im Deutschen Museum in München zu sehen.

Rechenmaschine von Poleni

Einen besonderen Meilenstein in der Geschichte des maschinellen Rechnens stellte die
Rechenmaschine des Padauner Mathematikprofessors Giovanni Poleni (1685-1761) dar. Er
konzipierte am Anfang des 18. Jahrhunderts eine große, teils hölzerne Rechenmaschine, die
ebenso wie die Leibnizsche Staffelwalzenmaschine für alle vier Grundrechenarten gedacht
war. Als Antrieb verwendete Poleni Gewichte, wie man sie von großen Standuhren kennt.
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                               Die ungewöhnliche Antriebsart bildete eine der
                               Besonderheiten dieser Maschine; eine weitere besteht in der
                               Übertragung der Zahlenwerte, für die Poleni ein Rad mit
                               ausklappbaren Sprossen konstruierte. Die Anzahl der
                               herausgeklappten Sprossen entsprach jeweils dem zu
                               verarbeitenden Zahlenwert. Ein solches Sprossenrad war
                               zwar schon von Leibniz vor 1676 auf dem Papier entworfen
                               worden, doch Poleni gelang nun erstmals die praktische
                               Realisierung. Die Maschine hat aber insgesamt wohl nicht
                               richtig funktioniert, denn Poleni zerstörte sie eines Tages
                               wutentbrannt. Diesen Vorfall beschrieb er daraufhin 1709 in
                               seinen Miscellanea, zusammen mit detailierten Angaben zum
                               Aufbau der Maschine. Nur diesem Umstand ist es zu
                               verdanken, daß wir heute von seiner Rechenmaschine wissen
                               und einige wenige Nachbauten anhand von diesen Angaben
entstehen konnten.

Charles Babbage

Charles Babbage (1791-1871) hat zwei Typen von Maschinen konzipiert, die erste im Jahre
1822, die er „Difference engine“ nannte, und dann eine zweite im Jahre 1833, die er
„Analytical engine“ nannte und die in ihrer Struktur bereits dem heutigen Computer
entspricht.

                 Die Difference engine sollte mittels Differenzen mathematische Tafeln von
                 Funktionen erstellen können. Babbage hat ihren Bau seit 1821
                 vorangetrieben, doch er konnte sie - trotz Aufwendung beträchtlicher
                 Summen - bis auf ein Teilstück nie vollenden.
                 Die Analytical engine hatte eine arithmetische Einheit, die Babbage mit
                 „Mill“ bezeichnete, dann eine Programmsteuerung, welche eine
                 Lochkartensteuerung war, dann einen
                 Speicher, den Babbage „Store“ nannte
                 und der auf 167000 bit ausgelegt war,
nämlich 1000 Worte zu 50 Dezimalziffern, und schließlich
eine Eingabeeinrichtung über Lochkarten. Es mutet für uns
heute ungemein modern an, was Babbage bereits damals
konzipierte, weshalb er auch als jener Mann in die
Geschichte einging, der den Computer um 150 Jahre zu
früh erfunden hatte.
Realisiert werden Babbages grundlegende Konstruktionsentwürfe erst mit den Computern der
40er Jahre unseres Jahrhunderts. Mit den herstellungstechnischen Mitteln unserer Zeit ließe
sich die „Analytical Engine“ leicht und voll funktionsfähig konstruieren.

Thomas de Colmar

                           Dem Franzosen Thomas de Colmar (1785-1870) gelang es als
                           erstem, eine kommerziell nutzbare Rechenmaschine zu
                           entwickeln. Bei diesem 1820 patentierten Arithmométre handelte
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es sich um eine Staffelwalzenmaschine mit Schiebereinstellung und Kurbelantrieb, die die
Multiplikation und Division wie bei der Vierspeziesmaschine von Leibniz durch sukzessive
Addition bzw. Subtraktion ausführte. Die Maschinen besaßen allerdings erst ab 1858 ein
Umdrehungszählwerk, das Multiplikator und Quotient anzeigt.
Zwischen 1820 und 1870 konnte Thomas als weltweit alleiniger Hersteller
vonRechenmaschinen etwa 800 Stück davon verkaufen.

Otto Büttner

                                       Im Spannungsfeld zwischen Staffelwalzen-und
                                       Sprossenradmaschinen entwickelte der Dresdener
                                       Mechaniker Otto Büttner 1888 eine
                                       Vierspeziesmaschine, die einen Sonderfall in der
                                       Geschichte der Rechenmaschinen darstellt. Büttner
                                       hatte eine Synthese dieser beiden Typen angestrebt,
                                       indem er die konventionelle Kastenform der
Staffelwalzenmaschinen mit der Technik des Odhnerschen Sprossenrades verband. Obwohl
die Maschine tadellos funktionierte, gelang es Büttner und seinen Geschäftspartnern jedoch
nie, eine Serienproduktion zu starten.

Elektromechanische Rechner

Alan M. Turing

Grundlegende Überlegungen zur Entwicklung von elektronischen Rechenmaschinen kamen
vom englischen Mathematiker Alan M. Turing (1912-1954), der mittels der von ihm
erdachten imaginären „Turingmaschine“ beweisen konnte, daß sich mathematische
Aufgabenstellungen auf elementare Algorithmen zurückführen lassen. Diese 1936 auf
höchstem logischen Abstraktionsniveau erdachte Maschine beschreibt die Arbeitsweise eines
jeden Computers, seine Thesen treffen auch heute noch zu.
Dieser „Computer im Kopf“ wurde bis heute von keinem Computer übertroffen, die
Computer unserer Tage können bestenfalls so viel wie Turings Entwurf.
Turing war der Meinung, „künstliche Intelligenz“ sei möglich, d.h. daß der Computer eines
Tages in der Lage sein werde, die menschliche Intelligenz völlig nachzuahmen und sogar zu
übertreffen. Der Grund für derartige Vorstellungen lag in den außergewöhnlichen Ansichten
Turings; er war abstrakter Logiker und überzeugt, daß jede Form sinnvollen Denkens dem
mathematischen Denken untergeordnet werden kann.
Turing war ein reiner Theoretiker, der an der praktischen Realisierung seiner Ideen wenig
Interesse hatte. Unmittelbare „praktische“ Auswirkungen hatten allerdings seine Arbeiten an
der Dechiffrierung des deutschen Geheimcodes während des 2. Weltkrieges. 1940 legte er
dafür den Entwurf der sogenannten „Turing Bombe“ vor, die schließlich wesentlich dazu
beitrug, den durch die „Enigma-Maschine“ verschlüsselten Code der Deutschen zu knacken.
Konrad Zuse

Konrad Zuse, geboren 1910, deutscher Ingenieur, Erfinder und Unternehmer, entwickelte
1935 noch in der elterlichen Wohnung in Berlin sein erstes Versuchsrechenwerk, einen
programmgesteuerten, mit rein mechanischen Speicherelementen ausgerüsteten
Rechenautomaten.
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Der „Z1“ (ursprünglich „V1“ für „Versuchsgerät 1“), ein programmgesteuerter, mit rein
mechanischen Speicherelementen ausgestattete Rechenautomat, funktionierte jedoch noch
nicht zufriedenstellend.
Die Weiterentwicklung des „Z1“, der „Z2“, war bereits mit elektromechanischen
Speicherelementen ausgestattet, funktionierte aber ebenfalls nur mangelhaft, was wohl an den
sehr bescheidenen Mitteln, mit denen er realisiert wurde, lag. So wurden zum Beispiel als
Lochstreifen gebrauchte Kinofilmrollen verwendet.
Zuses Freund Helmut Schreyer entwickelt daraufhin eine neue Grundschaltung, bei der die
Telefonschaltrelais durch Radioröhren ersetzt werden, um die Fehleranfälligkeit der Maschine
zu senken.Zuse jedoch hielt Schreyers Gedanken für utopisch, und fand außerdem für ein
derartiges Projekt weder Auftraggeber noch Verständnis.
                                             Stattdessen erhielt er einen Auftrag der
                                             Deutschen Versuchsanstalt für Luftfahrt, ein
                                             universelles Rechengerät in Relaistechnik zu
                                             bauen. Es wurde der “Z3“ ( fertiggestellt 1941),
                                             ein mit 2600 Telefonrelais bestückter
                                             Rechenautomat, der erste voll funktionsfähige,
                                             über Lochstreifen programmgesteuerte binäre
                                             Rechenautomat.

Der "Z3" ging durch die Kriegseinwirkung in Berlin verloren. Ein Nachbau des "Z3" aus dem
Jahre 1962 befindet sich heute im deutschen Museum München.

                                             Noch 1941 begann Zuse mit einem gegenüber
                                             dem „Z3“ verbesserten Rechenautomaten, dem
                                             „Z4“. Im Gegensatz zum „Z3“ konnte dieser
                                             Rechner über den 2. Weltkrieg gerettet werden,
                                             und Zuse gründete nach Kriegsende sein eigenes
                                             Ingenieurbüro, wo der „Z4“ bis 1960 im Einsatz
                                             war.
                                              Mit der hier abgebildeten Relaismaschine Z-11
                                              bringt Zuse eine Serienfertigung in Gang, mit
                                              dem Z-22 kommt seine erste Röhrenmaschine
                                              auf den Markt. Aber Zuse hat kein Kapital, und
die Geldgeber vermögen die kommende Kraft der Computerentwicklung nicht vorherzusehen;
sie lassen Zuse im Stich, sodaß der schließlich seine Firma verkaufen muß, wobei er finanziell
keineswegs günstig abschneidet.
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Röhrenrechner

Die Vakuumröhre

                           Die Entwicklung von rein nichtmechanischen Schaltelementen
                           war wohl der entscheidende Schritt zum Bau von leistungsfähigen
                           Computern, denn nur so konnten umfangreiche Programme in
                           zumutbarer Zeit abgearbeitet werden. Das einzige Schaltelement,
                           daß um die Zeit des 2. WK diese Anforderungen erfüllte, war die
                           in der Radiotechnik eingesetzte Vakuumröhre.



Der "ENIAC"

                                         Obwohl bereits Konrad Zuse den Gedanken hatte,
                                         einen Rechenautomaten mittels der Röhrentechnik
                                         aufzubauen, blieb es zwei amerikanischen
                                         Physikern vorbehalten, den ersten elektronischen
                                         Computer, später als „ENIAC“ bekannt, zu
                                         konstruieren.
                                         Hintergrund für diese Entwicklung von John P.
                                         Eckert jr. und John W. Mauchley war der 2.WK,
                                         denn die Hauptaufgabe des ENIAC sollte es sein,
                                         Rakentenflugbahnen exakter und vor allem
schneller zu berechnen.
Die Realisierung dieses Vorhabens ging 1946 als erster elektronischer vollautomatischer
digitaler Rechenautomat, als „ENIAC“ in die Geschichte ein.
Die technischen Daten dieses Geräts waren für damalige Zeiten beeindruckend:

   18000 Verstärkerröhren
   1500 elektromagnetische Schaltrelais
   Taktfrequenz 5 kHz (d.h. 5000 Befehle pro Sekunde)
   Strombedarf 140 kW
   Kosten 3 Mio. Dollar
   Gesamtgewicht 30 Tonnen

Nachdem die militärische Geheimhaltung entfallen war, wurde der ENIAC zwar einmal in
einer US-Wochenschau als „Elektronisches Gehirn“ vorgestellt, dennoch blieb er von der
Öffentlichkeit unbeachtet, da man damals den Bedarf an solchen Rechnern nur als sehr gering
einschätzte.

Der "EDVAC"

Da die Rechenleistung des ENIAC bereits beachtlich, er jedoch durch die feste
Programmverdrahtung relativ unflexibel war, begann man an der Moore School in
Philadelphia bereits ab 1944 mit der Entwicklung des „EDVAC“, dem „Electronic Discret
Variable Automatic Computer“.
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Dieser Rechenautomat sollte leichter programmierbar und universell nutzbar sein. Eine gute
Lösung schien darin zu bestehen, zunächst das Programm selbst in das Speicherwerk zu
bringen, in dem die Verarbeitung geschah. Damit war das Konzept der
Speicherprogrammierbarkeit erfunden.
Das Konzept des „EDVAC“ lehnte sich ferner an die inzwischen hundertjährigen Pläne von
Charles Babbage an und sah eine klare Trennung in Speicherwerk, Rechenwerk (von Babbage
„Mill“ genannt) und Steuerwerk vor. Im Unterschied zum „ENIAC“ entfielen beim
Programmwechsel die zeitaufwendigen Umrüstarbeiten, denn das neue Programm war
einfach in das Speicherwerk zu laden. Obwohl früh erdacht, war der originale „EDVAC“ erst
nach acht Jahren, nämlich 1952, betriebsbereit.
Als John von Neumann (1903-1957), beschäftigt mit Konzepten der
Speicherprogrammierbarkeit, von den den Konzepten betreffend des EDVAC erfährt, wird
seine weitere Arbeit am IAS (Institute for Advanced Studies der Princton University) davon
stark beeinflußt.
Das Resultat seiner Arbeiten ist heute als IAS- oder Von-Neumann-Architektur bekannt und
bildet die Grundlage heutiger Computer.

Elektronische Rechner

Der Transistor

Der entscheidende Durchbruch zur Entwicklung des Transistors gelang 1947 in den
Laboratorien der amerikanischen Firma Bell Telephone Company, wo man erstmals in der
Lage war, mittels einer aus Germaniumtransistoren aufgebauten Verstärkerschaltung die
menschliche Stimme um das 18fache zu verstärken.
Historisch gesehen markierte die Einführung des Transistors den Beginn der sogenannten
zweiten Computergeneration.
Ermöglicht wurde dies durch die Fortschritte in der physikalischen und chemischen
Forschung, genauer gesagt durch die Entdeckung der Tatsache, daß zwischen elektrischen
Leitern (z.b. Metalle) und Nichtleitern (z.B. Glas, Porzellan) auch Stoffe existieren, deren
Leitfähigkeit sich durch äußere Einflüsse stark variieren läßt. Die Physiker halfen sich
dadurch ab, daß sie für derartige Stoffe den Begriff „Halbleiter“ definierten.
Diese Entdeckung war aber, wie so viele bahnbrechende Erfindungen, vorerst nur dem Militär
vorbehalten. Jedoch gab es auch einen zweiten Aspekt, warum der Transistor in der
Öffentlichkeit damals unbeachtet blieb, nämlich den Kostenaspekt.

Die ersten Transistorrechner

Erst Mitte der Fünfziger Jahre, wo auch der erste Transistorcomputer, der „TRADIC“,
entwickelt wurde, gelang dem Transistor der kommerzielle Durchbruch, was wenig später
auch zum Einsatz in Radios und anderen elektronischen Geräten führte.
Die Vorteile, die der Transistor im Gegensatz zur Vakuumröhre besaß, waren enorm und sehr
vielfältig. Einerseits hatte er natürlich den Vorteil, schneller und stromsparender zu arbeiten
als die Röhre, was aber damals auch sehr geschätzt wurde war die Tatsache, daß die
Ausfallswahrscheinlichkeit um vieles geringer war. (Bei den großen Röhrencomputern, die
mit bis zu 20000 Vakuum-Röhren arbeiteten, betrug die statistische Ausfallsquote etwa eine
Röhre in zehn Minuten (!), was den Betrieb doch erheblich erschwerte.)
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                                                           Natürlich war man durch den
                                                           Transitor auch erstmals in der
                                                           Lage, Rechner zu entwickeln, die
                                                           nicht, wie bis zu dieser Zeit
                                                           üblich, dem Platzbedarf eines
                                                           Einfamilienhauses entsprachen.
                                                           Die ersten Computer, die am
                                                           offenen Markt angeboten
                                                           wurden, waren z.B. der „PDP“
                                                           (Programmed Data Processor)
                                                           von der Firma Digital Equipment
                                                           Corporation (heute bekannt als
                                                           DEC) oder der „Siemens 2002“.
Es handelte sich hierbei um sog. „Minicomputer“, die insbesondere in der Lage waren, die
bei technischen Prozessen anfallenden Meßwerte in Echtzeit zu verarbeiten.

Elektronische Schaltkreise

Bis Mitte der 70er Jahre blieb das Wissen um die EDV ganz bestimmten Berufskreisen
vorbehalten, nämlich vorwiegend Mathematikern, Physikern und Elektrotechnikern. Auf
jeden Fall galt jede Tätigkeit im Zusammenhang mit der EDV als eine berufliche Exklusivität,
was sich beispielsweise auch in der Bezahlung ausdrückte.

Eine entscheidende Rolle zur Ausweitung dieses Benuzterkreises durch „persönliche“
Computer spielte (und spielt immer noch) der amerikanische Halbleiterproduzent Intel.
Robert Noyce und Gordon Moore gründeten 1968 eine Firma namens Integrated Electronics
(später Intel) um bis 1970 einen Computerspeicherchip mit der Modellbezeichnung „1103“ zu
entwickeln.
Dieser aus 3000 Transistoren aufgebaute Speicherchip konnte 1kBit (1024 Bit) nicht nur
speichern, sondern auch verändern, es handelte sich also bereits um einen Schreib-
/Lesespeicher, meist englisch Random Access Memory (RAM) genannt.
Zusätzlich erhielt Intel einen interessanten Auftrag der japanischen Firma Busicom. Es sollte
ein programmierbarer Chip für eine gänzlich neue Art Tischcomputer entwickelt werden. Das
Resultat im Jahre 1971 war der „4004“, ein Mikroprozessor, der ein Halbbyte (4 Bit) parallel
verarbeiten konnte und aus 2250 Schaltelementen bestand.
CPU-Meilensteine

Beispiele aus der Mikroprozessor-Entwicklung:

 Intel 4004    1971     erster Mikroprozessor
 Intel 8008    1972     erweiterter 4004 für 8-Bit-Verarbeitung
 Intel 8080    1974     erster 8-Bit-Prozessor mit neuer Metalloxidtechnik
 Mostek 6502   1974     vielseitiger, schneller 8-Bit-Chip (Verwendung im legendären C-64)
 Zilog Z-80    1974     Weiterentwicklung des Intel 8080
 Intel 8086    1978     erste 16-Bit-CPU, Grundlage für den IBM PC
 Intel 80x86   1980     Weiterführung der "80er"-Reihe (80286, 80386, 80486,Pentium,P6)
 Motorola      1980     Leistungsfähige 32-Bit-CPU (Eingesetzt z.B. im Amiga, Atari ST
68000                   und Macintosh-Rechnern)
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Der Persönliche Rechner

Eigenbaucomputer der 70er

                                     Mit der Erfindung des Mikroprozessors ließen sich die
                                     in einer CPU enthaltenen Bestandteile und Funktionen
                                     eines Computers, also Befehlssatz sowie Rechenwerk
                                     und Steuerwerk, auf einem Chip vereinen. Es war also
                                     nur noch eine Frage der Herstellungskosten, einen
                                     Computer für jeden, der sich dafür interessierte, zu
                                     entwerfen.




Bereits Ende der 70er Jahre bewegten sich die
Preise für 8-Bit-CPUs in Regionen, die es auch
Hobby-Elektronikern ermöglichten, eigene
Computerschaltungen zu entwerfen.
Ein typisches Hobby-Gerät für damalige Zeiten
arbeitete mit einer 8-Bit-CPU, benutzte
einenFerseher als Anzeigegerät und normale
Tonbandkassetten als externen Datenspeicher.


"PC's der 70er Jahre

Ein Produkt des Eigenbau-Booms der 70er ist der amerikanische Computerhersteller Apple.
Deren Gründer, Steven Jobs und Stephan Wozniak, kauften nämlich ursprünglich nur Kits
und elektronische Bauteile, um sie für Clubfreunde zu fertigen Hobbycomputern
zusammenzusetzen.
Mit der Zeit entstand daraus eine gewerbsmäßige Herstellung, und bereits 1976 wurde
der"Apple I" vorgestellt.
Vom kommerziellen Erfolg dieses Rechners überrascht, brachten wenig später
auchCommodore mit dem „PET“ und die Firma Radio Shack mit dem Tandy-System„TRS-
80“ derartige Computer auf den Markt




     Commodore PET                          TRS-80 der Firma Radio Shack
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Clive Sinclair

Den ersten wirklichen Heim-Computer, der auch für jedermann erschwinglich war, muß man
dem Engländer Clive Sinclair zurechnen.
                                 Er sprach mit seinem ersten Streich, dem ZX-80, ganz
                                 bewußt im Gegensatz zu anderen Herstellern (z.B. Apple)
                                 nicht die Firmen, sondern die Hobby-Anwender als
                                 potentielle Kunden an.
                                  Sein Anfang der 80er vorgestellter „ZX-80“ arbeitete mit
                                  einer 8-Bit-CPU und einer Taktfrequenz von weniger als
                                  1MHz, besaß 1 kByte (!) RAM und trotzdem war dieser
Rechner für viele die Einstiegsdroge in die Welt der Heimcomputer.
Dieser sehr preisgünstige Homecomputer löste innerhalb der nächsten Jahre einen wahren
Boom am Heimcomputer-Markt aus.
So brachten nun auch die Hersteller Atari (600 XL, 800XL, ST), Commodore (VC-20, C-16,
C-64, Amiga) und andere (Texas, Philips, ...) vergleichbare und leistungsfähigere Computer
auf den Markt, aber auch der hier abgebildete ZX Spectrum von Sinclair konnte sich Mitte der
80er Jahre am Markt behaupten.

								
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