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Der Abakus ist das älteste Rechengerät und seit ca. 6000 Jahren in Verwendung. In vielen Ländern sogar noch heute in Gebrauch. Als Väter der Algebra gelten die Araber und Inder. Sie waren Wegbereiter der maschinellen Rechen- technik. |
John Napier erfand die Logarithmen und entwickelte mit den so genannten Napier-Knochen einen Rechenschieber.
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"Napier-Knochen" = Rechenschieber |
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![]() Entwurf Schickard's |
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Nachbildung
der Rechenmaschine |
Pascal entwickelte eine Zweispezies-Rechenmaschine »Pascaline«, die mit Zehnerübertrag arbeitete.
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Leibniz verbesserte die Pascal'sche Rechenmaschine und entwickelte eine Vierspezies-Rechenmaschine, die leider nicht zuverlässig arbeitete. Zur Multiplikation führte er die »Staffelwalze« ein. |
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Der Engländer Charles Babbage gilt als der
Vater des Computers.
Er erstellte ein Modell einer druckenden Differenz-Rechenmaschine, die »Difference
Engine«. Diese
Differenz-Methode war zur Lösung von Gleichungen gedacht.
1833 Versuch der Konstruktion einer »Analytical Engine«. Das Konzept war ein
Programm gesteuerter
Universalrechner mit »store« (Vorratskammer), »mill« (Rechenmühle) und »control«
(Arbeitsaufsicht) zu bauen.
Sein Plan war, einen Rechner mit 1000 fünfzigstelligen Dezimalzahlen zu bauen.
Aber wegen technischer und
finanzieller Probleme musste Babbage das Projekt aufgeben. 1855 erst wurde sie
dann von Scheutz realisiert.
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Elektrische Zähl- und |
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H.Hollerith am Lochkartenrechner. |
Hermann Hollerith verbesserte die Lochkartentechnik, die damals vor allem bei der Volkszählung verwendet wurde. In der Telefonie (Informationsübertragung) entwickelte man Relais (elektromechanische Schalter), die auch in der Computertechnik verwendet wurde.
Relais
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Turing beschrieb 1936 theoretisch das erste Mal einen
Universalrechner, die später nach ihm benannte "Turing-Maschine".
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Turings hypothetische Maschine
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Konrad Zuse entwarf 1933 ein Konzept für einen Programm gesteuerten Universalrechner
auf der Basis des Dualsystems und einfacher Schaltungen (UND, ODER, NICHT).
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Zuses erste mechanische Rechenmaschine »Z1«
Relaiscomputer von Zuse
Mit dem »Z3« realisierte Zuse 1941 den selben Bauplan wie bei dem »Z1«, aber mit Relais anstelle von mechanischen Schaltgliedern.
Technische Daten des »Z3«:
1945 entwickelte Zuse den Programmiercode »Plankalkül«. Dieser war die erste künstliche Programmiersprache mit kombinatorischen Verknüpfungen und Maschinenunabhängigkeit.
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![]() 1944 entwickelte Aiken an der Harvard University in Zusammenarbeit mit IBM eine elektronische Rechenmaschine ASCC (Automatic Sequence Controlled Calculator), die »Mark I«. |
Die Programmsteuerung funktionierte mittels Lochstreifen. Der Speicher
war mechanisch durch Zählräder realisiert. Es fand eine dekadische
Datenübertragung statt.
Seine Rechengeschwindigkeit betrug immerhin bei der Addition 0,3
sec und bei der Multiplikation 6 sec.
Wegen seiner Ausmaße (15m x 2,5m, 700.000 Einzelteile, 80km
Leitungen, 400.000 Dollar Kosten) wurde die Maschine auch das "Monstrum
von Cambridge" genannt. Sie enthielt mehr Relais als Zuses »Z3«!
Von Neumann entwickelte 1949 eine theoretische Rechenmaschine, das
"von-Neumann-Prinzip". Seine Rechnerarchitektur stellt bis heute das am
weitesten verbreitetste Rechnerprinzip dar.
Seine Hauptbestandteile sind die fünf Funktionseinheiten Steuerwerk,
Rechenwerk, Speicher, Eingabewerk und Ausgabewerk.
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Aufbau eines "von-Neumann-Rechners"
mit seinen Einheiten
Die wichtigsten Merkmale eines "von-Neumann-Rechners":
Die Struktur ist unabhängig von dem zu bearbeitenden Problem.
Zur Lösung eines Problems muss von außen ein Programm eingegeben und im Speicher abgelegt werden.
Befehle und Daten (auch Zwischen- und Endergebnisse) werden im selben Speicher abgelegt.
Der Speicher ist in gleich große Zellen unterteilt, die fortlaufend durchnummeriert sind.
Über die Nummer (Adresse) kann auf den Speicherinhalt zugegriffen werden.
Aufeinanderfolgende Befehle eines Programms werden in aufeinander folgenden Speicherzellen abgelegt.
Das Ansprechen des nächsten Befehls geschieht durch Erhöhung der Befehlsadresse um Eins.
Nur durch Sprungbefehle kann von der Bearbeitung der Befehlsreihenfolge abgewichen werden.
Alle Daten und Befehle werden zur Verarbeitung binär kodiert.
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Mauchly baute 1946 mit Eckert an der Universität von Pennsylvania einen schnellen Rechenautomaten für spezielle wissenschaftliche Berechnungen. Es handelte sich dabei um den »ENIAC« (Elektronic Numerical Integrator and Calculator). |
Er war die erste arbeitsfähige Großrechenanlage, deren
Schaltelemente ausschließlich aus Elektronenröhren (18.000 Stück)
bestanden. Zur Darstellung einer einzigen Dezimalstelle benötigte
er schon 20 Röhren.
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»ENIAC«, der erste arbeitsfähige digitale Röhrencomputer
Eine Addition dauerte jetzt nur noch 200 Mikrosekunden, die Multiplikation zweier zehnstelliger Zahlen nahm lediglich 2,8 Millisekunden in Anspruch. Seine Grundfläche nahm 140 m² ein und hatte eine Leistungsaufnahme von 170 Kilowatt. Die Entwicklungskosten verschlangen 500.000 Dollar. Die Rechengeschwindigkeit des »ENIAC« schnellte gegenüber elektromechanischen Relaisrechnern um mehr als das Zweitausendfache nach oben. |
Die beiden Amerikaner Eckert und Mauchly bauten den ersten Computer in Röhrenbauweise, doch erst John von Neumann und die Halbleitertechnik brachten einen durchschlagenden Erfolg in der Computertechnik. |
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