Computergeschichte
Die Entwicklungsgeschichte des Computers (zu deutsch „Rechner“)
reicht bis zurück bis in die Antike und ist damit wesentlich
länger als die Geschichte der modernen Computertechnologien und
mechanischen oder elektrischen Hilfsmitteln (Rechenmaschinen oder
Hardware). Sie umfasst dabei auch die Entwicklung von Rechenmethoden,
die etwa für einfache Schreibgeräte auf Papier und Tafeln
entwickelt wurden. Im folgenden wird entsprechend versucht, einen
Überblick über diese Entwicklungen zu geben.
Zahlen als Grundlage der Computergeschichte
Das Konzept der Zahlen lässt sich auf keine konkreten Wurzeln
zurückführen und hat sich wahrscheinlich mit den ersten
Notwendigkeiten der Kommunikation zwischen zwei Individuen entwickelt.
Entsprechend findet man in allen bekannten Sprachen mindestens für
die Zahlen eins und zwei und auch in der Kommunikation von vielen
Tierarten (etwa verschiedenen Primaten, aber auch Vögeln wie
der Amsel) lässt sich die Möglichkeit der Unterscheidung
unterschiedlicher Mengen von Gegenständen feststellen.
Die Weiterentwicklung dieser einfachen numerischen Systeme führte
wahrscheinlich zur Entdeckung der ersten mathematischen Rechenoperationen
wie der Addition, der Subtraktion, der Multiplikation und der Division
oder auch der Quadratzahlen und der Quadratwurzel. Diese Operationen
wurden formalisiert (in Formeln dargestellt) und dadurch überprüfbar.
Daraus entwickelten sich dann weiterführende Betrachtung, etwa
die von Euklid entwickelte Darstellung des größten gemeinsamen
Teilers.
Im Mittelalter erreichte das Arabische Zahlensystem Europa und erlaubte
eine größere Systematisierung bei der Arbeit mit Zahlen.
Die Möglichkeiten erlaubten die Darstellung von Zahlen, Ausdrücke
und Formeln auf Papier und die Tabellierung von mathematischen Funktionen
wie etwa der Quadratwurzeln oder des einfachen Logarithmus sowie der
Trigonometrie. Zur Zeit der Arbeiten von Isaac Newton war Papier und
Velin eine bedeutende Ressource für Rechenaufgaben und ist dies
bis in die heutige Zeit geblieben, in der Forscher wie Enrico Fermi
seitenweise Papier mit mathematischen Berechnungen füllten und
Richard Feynman jeden mathematischen Schritt mit der Hand bis zur
Lösung berechnete, obwohl es zu seiner Zeit bereits programmierbare
Rechner gab.
Frühe Entwicklung von Rechenmaschinen und -hilfsmitteln
Die Entwicklung mechanischer Rechenhilfen
Das früheste Gerät, das in rudimentären Ansätzen
mit einem heutigen Computer vergleichbar ist, ist der Abakus, eine
mechanische Rechenhilfe, die vermutlich um 1100 v. Chr. im indo-chinesischen
Kulturraum erfunden wurde. Der Abakus wurde bis ins 17. Jahrhundert
benutzt und dann von den ersten Rechenmaschinen ersetzt. Einem ähnlichen
Zweck diente auch das Rechenbrett des Pythagoras. Ebenfalls zu den
frühen Rechenmaschinen gehört die Balkenwaage, die allerdings
keinen numerischen Ansatz bietet sondern mit deren Hilfe versucht
werden soll, beidseitig einer gemeinsamen Aufhängung eine Gleichheit
des Gewichtes zu erreichen.
Mechanismus von Antikythera
Mechanismus von Antikythera
Bereits im 1. Jh. v. Chr. wurde mit dem Computer von Antikythera
die erste Rechenmaschine erfunden. Das Gerät diente vermutlich
für astronomische Berechnungen und funktionierte mit einem Differentialgetriebe,
einer erst im 13. Jahrhundert wiederentdeckten Technik.
Mit dem Untergang der Antike kam der technische Fortschritt zum Stillstand
und in den Zeiten der Völkerwanderung ging viel Wissen verloren
(so beispielsweise auch der Computer von Antikythera, der erst 1902
wiederentdeckt wurde). Das Mittelalter schließlich hemmte den
technischen Fortschritt. Doch ab der Neuzeit begann sich der Motor
des technischen Fortschritts wieder langsam zu drehen und beschleunigte
fortan - und dies tut er bis heute.
1614 publizierte John Napier seine Logarithmentafel und 1623 baute
Wilhelm Schickard die erste Vier-Spezies-Maschine und damit den ersten
mechanischen Rechner der Neuzeit, wodurch er bis heute zum „Vater
der Computerära“ wurde. Seine Konstruktion basierte auf
dem Zusammenspiel von Zahnrädern, die im wesentlichen aus dem
Bereich der Uhrmacherkunst stammten und dort genutzt wurden, wodurch
seine Maschine den Namen „rechnende Uhr“ erhielt. Praktisch
angewendet wurde die Maschine von Johannes Kepler bei seinen astronomischen
Berechnungen.
1642 folgte Blaise Pascal mit seiner Rechenmaschine, der Pascaline.
1668 entwickelte Samuel Morland eine Rechenmaschine, die erstmals
nicht dezimal addierte, sondern auf das englische Geldsystem abgestimmt
ist. 1673 baute Gottfried Wilhelm Leibniz seine erste Vier-Spezies-Maschine
und erfand 1703 das binäre Zahlensystem (Dualsystem), das später
die Grundlage für die Digitalrechner und darauf aufbauend die
digitale Revolution wurde.
1805 entwickelte Joseph-Marie Jacquard Lochkarten, um Webstühle
zu steuern. 1820 baute Charles Xavier Thomas de Colmar das „Arithmometer“,
den ersten Rechner, der in Massenproduktion hergestellt wurde und
somit den Computer für Großunternehmen erschwinglich machte.
Charles Babbage entwickelte von 1820 bis 1822 die Differenzmaschine
(engl. Difference Engine) und 1833 die Analytical Engine, konnte sie
aber aus Geldmangel nicht bauen. 1843 bauten Edvard und George Scheutz
in Stockholm den ersten mechanischen Computer nach den Ideen von Babbage
, im gleichen Jahr entwickelt Ada Lovelace eine Methode zur Programmierung
von Computern nach dem Babbage-System und schreibt damit das erste
Computerprogramm. 1890 wurde die US-Volkszählung mit Hilfe des
Lochkartensystems von Herman Hollerith durchgeführt, im gleichen
Jahr baute Torres y Quevedo eine Schachmaschine, die mit König
und Turm einen König matt setzen kann und somit den ersten Spielcomputer.
Mechanische Rechner wie die darauf folgenden Addierer, der Comptometer,
der Monroe-Kalkulator, die Curta und der Addo-X wurden bis in die
1970er Jahre genutzt. Anders als Leibniz nutzten die meisten Rechner
das Dezimalsystem, das technisch schwieriger umzusetzen war. Dies
galt sowohl für die Rechner von Charles Babbage um 1800 wie auch
für den ENIAC von 1945, den ersten elektronischen Universalrechner
überhaupt.
Der Siegeszug des elektronischen Digitalrechners
Vom Beginn des 20. Jahrhunderts bis zum Ende des zweiten Weltkrieges
1935 stellen IBM die IBM 601 vor, eine Lochkartenmaschine, die eine
Multiplikation pro Sekunde durchführen kann. Es wurden ca. 1500
Exemplare verkauft. 1937 meldet Konrad Zuse zwei Patente an, die bereits
alle Elemente der so genannten Von-Neumann-Architektur beschreiben.
Im gleichen Jahr baut John Atanasoff zusammen mit dem Doktoranden
Clifford Berry einen der ersten Digitalrechner, den Atanasoff-Berry-Computer
und Alan Turing publiziert einen Artikel, der die Turing-Maschine,
ein abstraktes Modell zur Definition des Algorithmusbegriffs, beschreibt.
1938 stellt Konrad Zuse die Zuse Z1 fertig, einen frei programmierbaren
mechanischen Rechner, der allerdings aufgrund von Problemen mit der
Fertigungspräzision nie voll funktionstüchtig war. Die Z1
verfügte bereits über Gleitkommarechnung. Sie wurde im Krieg
zerstört und später nach Originalplänen neu gefertigt,
die Teile wurden auf modernen Fräs- und Drehbänken hergestellt.
Dieser Nachbau der Z1, welcher im Deutschen Technik Museum in Berlin
steht, ist mechanisch voll funktionsfähig und hat eine Rechengeschwindigkeit
von 1 Hz, vollzieht also eine Rechenoperation pro Sekunde. Ebenfalls
1938 publiziert Claude Shannon einen Artikel darüber, wie man
symbolische Logik mit Relais implementieren kann. (Lit.: Shannon 1938)
Während des Zweiten Weltkrieges gibt Alan Turing die entscheidenden
Hinweise zur Entschlüsselung der ENIGMA-Codes und baut dafür
einen speziellen mechanischen Rechner, Turing-Bombe genannt. Ebenfalls
im Krieg (1941) baut Konrad Zuse die erste funktionstüchtige
programmgesteuerte, binäre Rechenmaschine, bestehend aus einer
großen Zahl von Relais, die Zuse Z3 . Die Z3 war turingmächtig
und damit außerdem die erste Maschine, die – im Rahmen
des verfügbaren Speicherplatzes – beliebige Algorithmen
automatisch ausführen konnte. Aufgrund dieser Eigenschaften wird
sie oft als erster funktionsfähiger Computer der Geschichte betrachtet.
Zeitgleich werden auch in den USA unabhängig davon elektronische
Maschinen zur numerischen Berechnung gebaut, die allerdings nicht
turingmächtig waren. Auch Maschinen auf analoger Basis werden
erstellt. Auf das Jahr 1943 wird auch die angeblich von IBM-Chef Thomas
J. Watson stammende Aussage „Ich glaube, es gibt einen weltweiten
Bedarf an vielleicht fünf Computern.“ datiert. Im gleichen
Jahr stellt Tommy Flowers mit seinem Team in Bletchley Park den ersten
„Colossus“ fertig. 1944 erfolgt die Fertigstellung des ASCC
(Automatic Sequence Controlled Computer, „Mark I“ durch
Howard H. Aiken) und das Team um Reinold Weber stellt eine Entschlüsselungsmaschine
für das Verschlüsselungsgerät M-209 der US-Streitkräfte
fertig .
Nachkriegszeit
Das Ende des Zweiten Weltkriegs erlaubt es wieder, dass Europäer
und Amerikaner von ihren Fortschritten gegenseitig wieder Kenntnis
erlangen. 1946 wird der Electronical Numerical Integrator and Computer
(ENIAC) unter der Leitung von John Eckert und John Mauchly entwickelt.
ENIAC ist der erste elektronische digitale Universalrechner. 1947
baut IBM den Selective Sequence Electronic Calculator (SSEC), einen
Hybridcomputer mit Röhren und mechanischen Relais und die Association
for Computing Machinery (ACM) wird als erste wissenschaftliche Gesellschaft
für Informatik gegründet. Im gleichen Jahr wird auch der
Transistor erfunden, der heute aus der modernen Technik nicht mehr
weggedacht werden kann. Die maßgeblich an der Erfindung beteiligten
William B. Shockley, John Bardeen und Walter Brattain erhielten 1956
den Nobelpreis für Physik. In die späten 1940er Jahre fällt
auch der Bau des Electronic Discrete Variable Automatic Computer (EDVAC),
der erstmals die Von-Neumann-Architektur implementierte.
1949 stellt Edmund C. Berkeley, Begründer der ACM, mit „Simon“
den ersten digitalen, programmierbaren Computer für den Heimgebrauch
vor. Er besteht aus 50 Relais und wird in Gestalt von Bauplänen
vertrieben, von denen in den ersten zehn Jahren ihrer Verfügbarkeit
über 400 Exemplare verkauft werden. Im selben Jahr stellt Maurice
Wilkes mit seinem Team in Cambridge den Electronic Delay Storage Automatic
Calculator (EDSAC) vor; basierend auf John von Neumanns EDVAC ist
es der erste Rechner, der vollständig speicherprogrammierbar
ist. Ebenfalls 1949 stellt Steve Kolberg die Zuse Z4 fertig, deren
Bau schon 1942 begonnen wurde und 1944 in wesentlichen Teilen abgeschlossen
war, aber kriegsbedingt nicht fertiggestellt werden konnte. 1950 wird
die Z4 von der Firma Zuse KG an die ETH Zürich geliefert und
geht dort in Betrieb.
In den 1950er Jahren setzt die Produktion kommerzieller (Serien-)Computer
ein. So baut Remington Rand 1951 ihren ersten kommerziellen Röhrenrechner,
den UNIVersal Automatic Computer I (UNIVAC I) und 1955 Bell Labs für
die US Air Force mit dem TRansistorized Airborne DIgital Computer
den ersten Computer, der komplett mit Transistoren statt Röhren
bestückt ist; im gleichen Jahr baut die DDR mit der „OPtik-REchen-MAschine“
(OPREMA) ihren ersten Computer. 1956 baut IBM das erste Magnetplattensystem
(Random Access Method of Accounting and Control (RAMAC)). 1959 beginnt
Siemens mit der Auslieferung des Siemens 2002, des ersten in Serie
gefertigten und vollständig auf Basis von Transistoren hergestellten
Computers.
1960er
1960 baut IBM den IBM 1401, einen transistorisierten Rechner mit
Magnetbandsystem, und DECs (Digital Equipment Corporation) erster
Minicomputer, die PDP-1 (Programmierbarer Datenprozessor) erscheint.
1962 liefert Telefunken AG die ersten TR 4 aus. 1964 baut DEC den
Minicomputer PDP-8 für unter 20.000 Dollar.
1964 definiert IBM die erste Computerarchitektur S/360, womit Rechner
verschiedener Leistungsklassen denselben Code ausführen können,
und bei Texas Instruments wird der erste „integrierte Schaltkreis“
(IC) entwickelt. 1966 erscheint mit D4a ein 33bit Auftischrechner
der TU Dresden.
1968 bewirbt Hewlett-Packard (HP) den HP-9100A als „personal
computer“ in der Science-Ausgabe vom 4. Oktober 1968. Im Dezember
stellen Douglas C. Engelbart und William English vom Stanford Research
Institute (SRI) die erste Computermaus vor, mangels sinnvoller Einsatzmöglichkeit
(es gab noch keine grafischen Benutzeroberflächen) interessiert
dies jedoch kaum jemanden.
1970er
Mit der Erfindung des serienmäßig produzierbaren Mikroprozessors
werden die Computer immer kleiner und leistungsfähiger. Doch
noch wird das Potential der Computer verkannt. So sagt noch 1977 Ken
Olson, Präsident und Gründer von DEC: „Es gibt keinen
Grund, warum jemand einen Computer zu Hause haben wollte.“
1971 ist es Intel, der mit dem 4004 den ersten in Serie gefertigten
Mikroprozessor baut. Er besteht aus 2250 Transistoren. 1971 liefert
Telefunken den TR 440 an das Deutsche Rechenzentrum Darmstadt, sowie
an die Universitäten Bochum und München. 1972 geht der Illiac
IV, ein Supercomputer mit Array-Prozessoren, in Betrieb. 1973 erscheint
mit Xerox Alto der erste Computer mit Maus, GUI und eingebauter Ethernet-Karte;
und die französische Firma R2E beginnt mit der Auslieferung des
Micral. 1974 stellt HP mit dem HP-65 den ersten programmierbaren Taschenrechner
vor und Motorola baut den 6800 Prozessor währenddessen Intel
den 8080 Prozessor baut. 1975 beginnt MITS mit der Auslieferung des
Altair 8800.
1976 bringt Apple Computer den Apple I auf den Markt und Zilog entwickelt
den Z80 Prozessor. 1977 kommen der Apple II, der Commodore PET und
der Tandy TRS 80 auf den Markt. 1978 bringt DEC die VAX-11/780, eine
Maschine speziell für virtuelle Speicheradressierung, auf den
Markt. 1979 schließlich bringt Atari seine Rechnermodelle 400
und 800 in die Läden. Revolutionär ist, dass mehrere Custom-Chips
den Hauptprozessor entlasten.
1980er
Die 1980er sind die Blütezeit der Heimcomputer, zunächst
mit 8-Bit-Mikroprozessoren und einem Arbeitsspeicher bis 64 kB (Commodore
VC20, C64, Sinclair ZX80/81, Sinclair ZX Spectrum, Schneider CPC 464/664),
später auch leistungsfähigere Modelle mit 16-Bit- oder 16/32-Bit-Mikroprozessoren
(z. B. Amiga, Atari ST). Diese Entwicklung wird durch IBM in Gang
gesetzt, die 1981 den IBM-PC (Personal Computer) vorstellen und damit
entscheidend die weitere Entwicklung bestimmen.
1982 bringt Intel den 80286-Prozessor auf den Markt und Sun Microsystems
entwickelt die Sun-1 Workstation. 1984 kommt der Apple Macintosh auf
den Markt und setzt neue Maßstäbe für Benutzerfreundlichkeit.
Im Januar 1985 stellt Atari den ST-Computer auf der Consumer Electronics
Show (CES) in Las Vegas vor. Im Juli produziert Commodore den ersten
Amiga-Heimcomputer. 1986 bringt Intel den 80386-Prozessor auf den
Markt, 1989 den 80486. Ebenfalls 1986 präsentiert Motorola den
68030-Prozessor.1988 stellt NeXT mit Steve Jobs, Mitgründer von
Apple, den gleichnamigen Computer vor.
1990er
Die 1990er sind das Jahrzehnt des Internets und des World Wide Web.
(Siehe auch Geschichte des Internets, Chronologie des Internets)
1991 spezifiert das AIM-Konsortium (Apple, IBM, Motorola) die PowerPC-Plattform.
1992 stellt DEC die ersten Systeme mit dem 64-Bit-Alpha-Prozessor
vor. 1993 bringt Intel den Pentium-Prozessor auf den Markt, 1995 den
Pentium Pro. 1994 stellt Leonard Adleman mit dem TT-100 den ersten
Prototypen für einen DNA-Computer vor, im Jahr darauf Be Incorporated
die BeBox. 1999 baut Intel den Supercomputer ASCI Red mit 9.472 Prozessoren
und AMD stellt den Nachfolger der K6-Prozessorfamilie vor, den Athlon.
Entwicklung im 21. Jahrhundert
Zu Beginn des 21. Jahrhunderts sind Computer allgegenwärtig,
allgemein akzeptiert und für das moderne Leben absolut unabdingbar.
Währenddem die Leistungsfähigkeit weiter gesteigert wird
(Prozessorgeschwindigkeiten von bis zu 4 GHz und virtuell bis zu 6
GHz, Arbeitsspeicher von mehreren Gigabytes und Festplattenspeicher
im Terabyte-Bereich) werden die Geräte laufend kleiner und unter
anderem in die Telekommunikation und Bildbearbeitung integriert. Die
Benutzung des Computers wandelt sich weg von klassischen Informationsdienstleistungen
(Datendienste, Vermittlung, Handel, Medien) hin zum digitalen Weltmedium
Internet und interaktiven Applikationen (Web 2.0).
2001 baut IBM den Supercomputer ASCI White und 2002 geht der NEC
Earth Simulator in Betrieb. 2003 liefert Apple den PowerMac G5 aus,
den ersten Computer mit 64-Bit-Prozessoren für den Massenmarkt.
AMD zieht mit dem Opteron und dem Athlon 64 nach. 2005 produzieren
AMD und Intel erste Dual-Core Prozessoren, 2006 doppelt Intel mit
den ersten Core 2 Duo-Prozessoren nach.
Zukunftsperspektiven
Zukünftige Entwicklungen bestehen aus der möglichen Nutzung
biologischer Systeme (Biocomputer), optischer Signalverarbeitung und
neuen physikalischen Modellen (Quantencomputer). Weitere Verknüpfungen
zwischen biologischer und technischer Informationsverarbeitung. Auf
der anderen Seite nimmt man langsam Abstand von nicht realisierten
Trends der letzten 20 Jahre, Expertensysteme und Künstliche Intelligenzen,
die ein Bewusstsein entwickeln, sich selbst verbessern oder gar rekonstruieren,
zu erforschen.
Für weitere Entwicklungen und Trends, von denen viele noch den
Charakter von Schlagwörtern bzw. Hypes haben, siehe Autonomic
Computing (= Rechnerautonomie), Grid Computing, Pervasive Computing,
Ubiquitäres Computing (= Rechnerallgegenwart) und Wearable Computing.
Artikel Computergeschichte. In: Wikipedia, Die freie Enzyklopädie.
Bearbeitungsstand: 31. Januar 2007, 13:00 UTC. URL: http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Computergeschichte&oldid=27172310
(Abgerufen: 3. Februar 2007, 09:29 UTC)
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