Vorgeschichte

Frühgeschichte

Schon früh begannen die Menschen, mechanische Abläufe der Mathematik exakt zu formulieren. Verschiedene Algorithmen wurden dazu als einfache Rechenvorschrift angegeben, z.B. der euklidische Algorithmus. Diese Algorithmen dann auch automatisch von Maschinen durchführen zu lassen gelang jedoch erst im 17. Jahrhundert.

Im Altertum bis ins Mittelalter hinein diente der "Abakus" als Hilfsmittel für die vier Grundrechenarten. In der Regel war der Abakus damals eine Tafel auf der verschiebare Zahlsteine verschoben wurden. Die heutige Form mit Stangen und verschiebaren Kugeln war damals noch zu schwer herzustellen. Im übrigen wurde auf diesen Zahlbrettern keine Null dargestellt.

Im 5. Jahrhundert entstand dann in Indien das heutige Dezimalsystem - eben mit der Null. Dies war eine wichtige Voraussetzung für die Weiterentwicklung der Mathematik. Der persische Mathematiker und Astronom Ibn Musa Al-Chwarisni (auf seinen Namen geht das Wort Algorithmus zurück) schrieb im 9. Jahrhundert das Lehrbuch "Regeln der Wiedereinsetzung und Reduktion". Hier entstand die Notwendigkeit einer symbolischen Mathematik.

In Europa wurden die Rechengesetze erst durch Adam Riese bekannt. Er veröffentlichte 1524 ein Rechenbuch, das weithin in den Schulen verwendet wurde. In dieser Zeit setzte sich das Dezimalsystem in Europa durch und ermöglichte eine Automatisierung des Rechenvorgangs. Bis zum 17. Jahrhundert wurden aber noch keine automatischen bzw. mechanischen Rechenhilfsmittel verwendet. Auch die nun entstehenden ersten mechanischen Geräte setzten sich nicht weithin durch.

Die ersten Rechenautomaten

Im Jahre 1623 entwickelt Wilhelm Schickard eine Maschine für seinen Freund Kepler, die addieren, subtrahieren, multiplizieren und dividieren kann. Sie gerät jedoch wieder in Vergessenheit und nur die Geschichtsforschung hat diese erste urkundlich nachweisbare Rechenmaschine ("Rechenuhr") wiederentdeckt.

Auch die 1641 von Blaise Pascal entwickelte Maschine zur Addition sechsstelliger Zahlen erlangte keine Bedeutung.

1674 befaßt sich dann auch Gottfried Wilhelm Leibniz mit der Konstruktion von Rechenmaschinen für die vier Grundrechenarten. In diesem Zusammenhang beschäftigt er sich auch mit der binären Zahlendarstellung - eine wichtige Voraussetzung für die späteren Computer.

1774 entwickelt Phillip Matthäus Hahn eine mechanische Rechenmaschine, die erstmals zuverlässig arbeitet.

Ab 1818 wurden dann Rechenmaschinen nach dem Vorbild der Leibnizschen Maschine in Serie produziert.

Lochkarten

Lochkarten waren die ursprüngliche Form zur Programm und Zahleingabe der ersten programmgesteuerten Maschinen - den Webstühlen.1728 baute der französiche Mechaniker Falcon den ersten automatisch gesteuerten Webstuhl. Seine Erfindung wurde später von Joseph-Marie Jaquard weiter verbessert, der das Prinzip nutzte, um bestimmte Stoffvorlagen zu kopieren, deren Muster schwer zu vervielfältigen waren.

Diese Lochkartentechnik wurde dann durch Charles Babbage als Eingabemedium für seine Maschine aufgegriffen. Er plante ab 1838 eine Maschine, bei der die Reihenfolge der Rechenoperationen durch nacheinander eingegebene Lochkarten gesteuert wird. Die Maschine sollte einen Zahlenspeicher, ein Rechenwerk, eine Steuereinheit und einen Programmspeicher besitzen.

Die unzulängliche technische Entwicklung seiner Zeit allerdings bewirkte, daß seine modernen Ideen als Unsinn angesehen wurden. Das von ihm entworfene Modell einer dampfbetriebenen "Differenzmaschine" (1833) wurde ebensowenig vollendet wie die weitreichenden Ideen zur "Analytischen Maschine" - diese wies bereits die wichtigsten o.g. Merkmale der Computertechnologie auf, weswegen Babbage auch der "Vater des Computers" genannt wird.

Dadurch konnte auch Augusta Ada Lovelace (1815-1852) ihre Ideen nicht technisch umsetzen. Sie kann als die erste Programmiererin bezeichnet werden, die die Prinzipien der Programmierung bereits 100 Jahre vor ihrer Umsetzung verstand - ihre Aufzeichnungen gaben die Grundlage für die Konstruktion vieler Rechenmaschinen der heutigen Zeit.

1890 entwarf dann Hermann Hollerith seine Lochkartenmaschine zur Auswertung der Volkszählung in den USA und verkürzte damit die Bearbeitungszeit von prognostizierten 10 Jahren auf ganze 6 Wochen. Er nutzte seine Erfindung und gründete 1896 die Firma "Tabulating Machine Company", aus der 1924 IBM hervorging und sich später unter der Führung von Thomas J. Watson zu einem der bedeutensten Unternehmen entwickelte. Lochkarten wurden auch noch in den ersten Computergenerationen der nun anbrechenden modernen Zeit verwendet - bis sie dann durch die magnetischen Massenspeicher abgelöst wurden.

Monster der Technik

Auch in den 30er und 40er Jahren war die Elektronik noch nicht entwickelt. Trotzdem wurden hier auf mechanischer und elektro-mechanischer Grundlage die ersten Rechner gebaut.

"IBM" entwickelte 1944 den Mark-1, einen uneffizienten "Monstercomputer", der auf einem einfachen elektronischen Gerät, dem Relais, beruhte, und der mittels eines perforierten Bandes programmiert wurde.

Um 1934 beginnt Konrad Zuse mit der Planung einer programmgesteuerten Rechenmaschine, die das binäre Zahlensystem verwendet. Diese mechanische Anlage (die Z1) wird 1937 fertig. Im Jahre 1941 ist der erste funktionsfähige programmgesteuerte Rechenautomat, die elektronisch-mechanische Z3 von Zuse fertig. Die Programmeingabe erfolgt mittels Lochstreifen, wofür Zuse wegen der Warenknappheit während des Krieges alte Filmreste verwendet. Die Anlage verfügt über 2000 Relais und einer Speicherkapazität von 64 Worten a 22 Bit.

1944 wird ENIAC von J.P. Eckert und J.W. Mauchly fertiggestellt. Er ist der erste voll elektronische Rechner und besitzt 18000 Röhren. Damals kalkulierte man, daß es auf der ganzen Welt einen Bedarf von acht dieser Rechner gäbe, weil man noch nicht wußte, was man noch alles damit ausrechnen sollte. Der spätere US-Präsident Ronald Reagan erklärte in einem Werbefilm, daß ENIAC sich an die Steuererklärungen der US-Bürger heranmachen werde.

Zwischen 1946 und 1952 werden in Universitätslabors weitere Computer entwickelt, die auf den Ideen von John von Neumann und weiterer Wissenschaftler des Institute of Advanced Study at Princeton beruhen. Im Jahre 1949 wurde der erste universelle Digitalrechner, der EDSAC, an der University of Manchester von M.V. Wilke fertiggestellt.

Obwohl immer weitere Modelle von Computern entwickelt und gebaut wurden, war in dieser Nachkriegszeit der weitere stürmische Verlauf noch nicht abzusehen. Man dachte, nur wirklich große Firmen könnten sich jemals Computer leisten - und so dachten die Firmenbosse damals auch noch nicht daran, kleinere Computer herzustellen. Auf uns wirken diese ersten Computer wie riesige Ungetüme, Dinosaurier, Monster.

Bis zum PC, dem "Persönlichen Computer" bedurfte es dann noch einer ganzen Reihe von Schritten. Wir unterteilen diese Schritte heute grob in Computergenerationen, die im wesentlichen Entwicklungsgenerationen der unterliegenden Elektronik sind. Bis heute bestimmt die ständige Leistungssteigerung der Computerelektronik die Möglichkeiten zum Einsatz von Computern in immer weiteren Bereichen.