Computer

Der weite Weg bis zur technischen Revolution

Der erste Rechner

1940 entwickeln John V. Atanasoff und Clifford Berry den ersten elektronischen, aber nicht programmierbaren, Computer, den ABC. Knapp ein Jahr später arbeiten über 10.000 Engländer an dem Computerprojekt Ultra. Aus diesem entsteht Robinson, ein funktionaler Computer, der mit Relais arbeitet und so leistungsfähig ist, dass er die mit der ENIGMA verschlüsselten Nachrichten im 2.Weltkrieg entschlüsseln kann.

Konrad Zuse

Konrad ZuseKonrad Zuse, der am 22.6.1910 in Berlin geboren wird, beginnt 1927 mit seinem Studium an der Universität Berlin-Charlottenburg. Nach seinem Abschluss als Bauingenieur arbeitet er für die Firma Henschel, ein Flugzeugbauer, im Bereich der Belastungsanalyse. Bei seiner Arbeit hat er mit einer Menge von Berechnungen zu tun, so dass er 1934 damit beginnt an einem Computer, den Z1, zu arbeiten. Dieser Rechner arbeitet voll mechanisch und 1938 fasst er den Plan, einen besseren und schnelleren Rechner zu entwickeln. Der 2.Weltkrieg unterbricht ihn dabei, aber er kann die Armee davon überzeugen, ihn an seinem Rechner weiterarbeiten zu lassen. Ein weiterer Rechner, der Z2, wird entwickelt, der schon elektromechanisch arbeitet, aber noch den mechanischen Speicher der Z1 benutzt.

Zuse Z3 von 1941 1941 stellt Konrad Zuse den ersten frei programmierbaren Computer der Welt vor, den Z3, der wie sein Vorgänger ebenfalls elektromechanisch arbeitet. Der Speicher besteht aus 1400 Relais, die Steuerung der Arithmetik aus 600 Relais und 600 weitere Relais werden für andere Zwecke eingesetzt. Die Wortlänge beträgt 22 Bits und für eine Multiplikation benötigt die Z3 ganze drei Sekunden. Er engagiert den blinden Mathematiker Arnold Fast für die Programmierung des Z3, der somit zum ersten Programmierer eines funktional einsetzbaren Computers wird.

1942 beginnt er seinen letzten Rechner zu entwickeln, den Z4. Kurz vor Vollendung des Z4, muss dieser zunächst nach Göttingen und kurze Zeit später nach Hinterstein gebracht werden. Schließlich wird der Z4 in die Schweiz an die ETH Zürich gebracht, wo er bis 1955 im Einsatz bleibt. 1945 entwickelt er die erste algorithmische Programmiersprache, bekannt als Plankalkül und verwendet diese dazu ein Schachprogramm zu schreiben. 1950 gründet Zuse seine eigene Computerfirma, die 1967 von Siemens übernommen wird. Zuse forscht bei Siemens weiter im Gebiet der Computertechnik. Am 18.12.1995 stirbt Konrad Zuse in Hünfeld (nahe Fulda).

Howard Aiken

Mark I Howard Aiken wird am 9.3.1900 in Hoboken (New Jersey, USA) geboren. Nach einem Studium an der Universität von Wisconsin, bekommt er 1939 einen Lehrstuhl in Harvard. Von 1939 bis 1944 arbeitet er mit drei Kollegen an dem ersten amerikanische Rechner, dem Mark I. Dieser wird über Lochstreifen programmiert und arbeitet noch ohne Röhren. Der Mark I kennt die vier Grundrechenarten und erlaubt es, mit Zwischenergebnissen zu arbeiten. Mit seinen 35t Gewicht (15 Meter lang, 2,5 Meter hoch) ist er nicht gerade ein Leichtgewicht, kein Wunder, besteht er doch aus über 700000 Einzelteilen, darunter 3000 Kugellager und 80km Leitung. Eine Addition schafft er in 0,3 Sekunden, die Multiplikation zweier zehnstelligen Zahlen dauert ca. 6 Sekunden. 1947 stellt Aiken den Mark II einen vollständig elektronischen Rechner fertig. Am 14.3.1973 stirbt Howard Aiken in St Loise (Missouri, USA).

Max Newman

Colossus Mk2Colossus war der weltweit erste elektronische Digitalrechner, der durch Neuverkabelung teilweise programmierbar war. Die Colossus Computer wurden während des 2. Weltkriegs entwickelt, um bei der Kryptoanalyse der Lorenz-Chiffre zu helfen. Durch die Dekodierung kamen die Alliierten in den Besitz von wertvollen militärischen Geheimnisse, die zwischen dem deutschen Oberkommando und ihrer Armee europaweit ausgetauscht wurden.

Der Entwurf der Maschine stammte von Max Newman, einem in Bletchley-Park beschäftigten Mathematiker, und baute auf den Ideen zu einer universellen Maschine von Alan Turing auf. Gebaut wurde die Maschine von Tommy Flowers im Forschungszentrum der britischen Post in Dollis Hill.

Der Computer bestand zunächst aus 1.500 Elektronenröhren (Vakuumröhren), die später auf 2.500 erhöht wurden. Mit einer Leistungsaufnahme von 4,5 kW konnte Colossus 5.000 Zeichen (mit je 5 Bit) pro Sekunde verarbeiten. Der Speicher bestand aus 5 Zeichen mit je 5 Bit in Schieberegistern. Die Zeichen wurden photoelektrisch von einem Lochstreifen gelesen. Der Takt lag bei 200 µs. Innerhalb eines Taktes konnten ca. 100 Boolean-Operationen auf jeder der fünf Lochreihen und anschließend auf einer Zeichenmatrix parallel durchgeführt werden. Die Treffer wurden dann gezählt.

Der Prototyp, Colossus Mark 1, wurde im Dezember 1943 vorgestellt und war schließlich voll einsatzfähig am 5. Februar 1944. Ein verbesserter Colossus Mark 2 arbeitete am 1. Juni 1944 gerade rechtzeitig für die Landung in der Normandie. Es wurden zwischen 1943 und 1946 insgesamt zehn Geräte gebaut.

Der erste vollelektronische und programmierbare Digitalrechner

Mit ENIAC wird von John Presper Eckert und John W.Mauchley 1946 der erste voll elektronische und universell programmierbarer Digitalcomputer entwickelt. ENIAC ist durch den Einsatz von ca. 18000 Röhren ca. 1000mal schneller als der Mark I. Eine Addition dauert 200 Mikrosekunden, die Multiplikation zweier zehnstelliger Zahlen ca. 2,8 Millisekunden. Allerdings sind 50% der Zeit Techniker damit beschäftigt, fehlerhafte Röhren zu orten und auszutauschen. ENIAC belegt eine Fläche von 170 qm und nimmt eine Leistung von 170 KW (Kilo Watt!) auf. Die ersten Röhrenrechner haben einen Energiebedarf, der dem einer kleinen Stadt entspricht.

Knapp ein Jahr später wird von William Bradford Schockley, John Ardeen und Walter Hauser Brittain der Transistor erfunden, der eine Revolution in der Elektronik auslösen wird. Es soll aber noch bis 1958 dauern, bis Jack St.Clair Kilby von Texas Instruments den ersten integrierten Schaltkreis erfindet. In diesem Jahr wird auch der erste ausschließlich aus Transistoren aufgebaute Computer, der CDC 1604, von Seymour Cray für die Control Data Corp. gebaut.

Der erste Mikroprozessor

i4004 1971 wird von Intel dann mit dem 4004 der erste Mikroprozessor der Welt herausgebracht. Zwei Jahre später erscheint mit dem Intel 8080 der erste 8-Bit Allzweckmikroprozessor. 1975 erscheint dann endlich der erste PC auf den Markt: Der MITS Altair 8800.

Epilog

Das war zwar noch lange nicht alles, aber mit dem Altair 8800 ist nun der erste PC auf den Markt, den sich auch Heimanwender leisten können (auch muss das eigene Heim nicht umgebaut werden, um den Rechner erst einmal unterbringen zu können). In den folgenden Jahren erscheinen hunderte von Heim- und Büro PCs und unzählige Großrechenanlagen, u.a. vom Marktführer IBM. Eine (unvollständige) Übersicht über die Heimcomputer wird an anderer Stelle auf dieser Site gegeben. Viel Spaß beim Lesen.

Danksagungen & Links

Einige Bilder und Informationen stammten aus folgenden Quellen:

Quellen: HNF – Heinz Nixdorf Museum, German Web Computer Museum, History of Mathematics, Textbuch Computertechnologie (IBM, 1988), Ausstellungsführer Informatik (Deutsches Museum München, 1996)

Bilder: Colossus (United Kingdom Government, Public Domain)

Besonderer Dank geht an “History of Mathematics” deren Biographien ich (gekürzt) verwenden durfte.