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Die Geschichte der Informatik

1. Die Zahlen als Grundlage des Computers

Die erste Voraussetzung für das numerische Rechnen, wie es eine Rechenmaschine ausführen soll, ist ein geeignetes Zahlsystem.

Das Fünfersystem, welches die Hand als Grundlage hat, war dafür ebenso ungeeignet wie das Zehnersytem, das beide Hände als Basis benutzte. Für Berechnungen mit großen Zahlen waren diese Rechenweisen nicht brauchbar, man rechnete mit Steinchen oder ritzte Kerben in Hölzer.
Die erst genannte Methode wurde weiter verfeinert, indem man die Steinchen durchbohrte, auf Säbe setzte und in einen Rahmen zusammenfasste. Daraus entstand der Abakus, die erste Rechenmaschine, die zur Mechanisierung geistiger Tätigkeit taugte.

Um 460 findet sich der erste Hinweis auf ein ausgearbeitetes Dezimalsystem in Arabien. Al-Hwarizmi (um 780 bis 850) veröffentlicht um 820 ein Rechenbuch, welches den Gebrauch der indischen Zahlzeichen und das schriftliche Rechnen damit erläuterte.

Die Ideen Al-Hwarizmi dringen erst im 13. Jahrhundert nach Europa vor, denn erst dann wird sein Rechenbuch ins Lateinische übersetzt. Im Jahr 1522 wirbt Adam Riese (1492 - 1559)für dieses neue Rechensystem und das schriftliche Rechnen.

2. Mechanische Rechenmaschinen

Durch das neue Dezimalsystem ist eine gleichartige Zuordnung von Ziffern auf die 10 Zähne eines Ziffernrades erlaubt. Der Übergang von der nächst höheren Stelle beim Übergang von 9 auf 0 kann nun ohne Probleme von Statten gehen.

Dem Tübinger Professor für biblische Sprachen und Astronomie, Wilhelm Schickard (1592 - 1635) gelingt als erster der Bau einer mit Zahnrädern arbeitenden Rechenmaschine. Dabei wird das oben genannte Prinzip der Übertragung von Ziffern auf Zahnräder angewandt. Ausserdem kommen bei Schickards Rechenmaschine die von dem schottischen Gutsbesitzer John Naper oder Napier (1550 - 1617) entwickelten Rechenstäbe zur Anwendung.
Die "Rechenuhr" Schickhards konnte sowohl zum Addieren und Subtrahieren als auch zum Multiplizieren und Dividieren benutzt werden.

Im Jahre 1642 präsentiert der französiche Philosoph, Mathematiker und Physiker Blaise Pascal (1623 - 1662) eine für seinen Vater gebaute mechanische Additionsmaschine. Die Rechenmaschine, welche er unabhängig von Schickard entwickelte, wurde von Pascal immer weiter entwickelt, so dass sie schließlich sechsstellige Additionen und Subtraktionen ausführen konnte.

Gottfried Wilhelm von Leibnitz (1646 - 1716), ein genialer Mathematiker und Philosoph, verbessert Pascals Rechenmaschine, so das sie nun zusätzlich Multiplikation und Division beherscht.
Er installiert eine Staffelwalze (mit unterschiedlichen Staffellängen für die Ziffern 0 bis 9) und macht damit einen weiteren, wichtigen Entwicklungsschritt innerhalb der Vorgeschichte des Computers.
Ebenfalls wichtig im Hinblick auf die Entwicklung des Computers ist die Entdeckung des Dualsystem durch Leibnitz.

3. Die Idee der Programmsteuerung

Um Prozesse zu automatisieren, muss so etwas wie ein Programmspeicher vorhanden sein.

Schon im 14. Jahrhundert kommt eine Form des Programmspeichers, die Stiftwalze, zum Einsatz in Turmuhren, Wasserorgeln und anderen Automaten. Der Mechaniker Falcon und der Automatenbauer Vaucanson binden die Lochkarte als Programm- und Datenspeicher zur Steuerung von Webstühlen ein.

Der fränzösische Erfinder Joseph Marie Jacquard verbessert dieses Konzept, indem er dünne, gelochte Holzbretter zur Steuerung hochkomplizierter Muster einsetzt.
Durch diese Maßnahme konnten die komplexesten Schnitte in fast gleicher Qualität von einer angelernten Hilfskraft hergestellt werden. Nun konnte eine Person auch mehrere Webmaschinen bedienen.

Dem britische Mathematiker und Erfinder Charles Babbage(1792 - 1871) stellt 1822 die "Difference Engine" fertig, ein Gerät zur Durchführung von einfachen Berechnungen, Logarithmen und Potenzen.
Babbage benutzt Lochkarten als Programmspeicher und entwürft einen programmgesteuerten Rechner mit Zahnradtechnik.

Doch Babbage gibt sich mit "Difference Engine" nicht zufrieden und konstruiert die programmierbare "Analytical Engine", welche Prinzipien moderner Computer erkennen ließ: ein Rechenwerk für die vier Grundrechenarten, ein Zahlenspeicher, eine Eingabeeinheit zum Lesen von Lochkarten für Befehle und Daten, eine Bibliothek und eine Ausgabeeinheit.

Eda Byron (1815 - 1852), die Assistentin und Lebensgefährtin Babbages, regt ihren Mann an, mittels der Analytischen Maschine Bernoulli-Zahlen zu berechnen. Dies war vermutlich das erste Computerprogramm.

4. Elelektromechanik und Elektronik

Durch die Bedürfnisse der Telegraphie werden Relais, Schnittschaltwerke und Wähler erfunden. Das breite Programmband und der pneumatische Schreibautomat entstehen aus der Lochkarte. Jedes Loch erhält seine Zuordnung zu einem Ton, Buchstaben oder Zahlenwert.

Der amerikanische Erfinder Herman Hollerith (1860 - 1929) nahm diese Idee auf und klügelte eine Methode aus, wie man Daten auf Karten durch ausgestanzte Löcher verschlüsseln kann.
Dieses System kam zum ersten Mal bei der 11. Völkszählung (1890) in den USA zur Anwendung. Die persönlichen Daten, welche in die Karten "gelocht" sind, wurden also elektromechanisch dargestellt und ausgewertet. Durch den großen Erfolg der Hollerith-Maschine gelangen die Datenverarbeitungsanlagen in die Büros und Verwaltungen.

Der deutsche Ingenieur Konrad Zuse (1910 - 1995) baute 1936 die erste, mit dem binären Zahlensystem, aber noch auf mechanischer Basis arbeitende programmgesteuerte Rechenmaschine, die Z1. Zuse entwickelte die Z1 weiter und 1941 stellt er mit der Z3 den ersten betriebsfähigen, programmgesteuerten und mit rund 2500 Relais ausgestatteten Rechenautomaten vor.
Die Z3 hatte eine Speicherfähigkeit von 64 Zahlen zu je 22 Dualstellen und durch die binäre Codierung können die logischen Grundoperationen UND, ODER und NICHT durchgeführt werden.

In England entwickelt eine Forschergruppe um den britischen Mathematiker Alan Turing (1912 - 1954) die "Colossus", eine Rechner zur Dechiffrierung von verschlüsselten, deutschen Funksprüchen.

Auch in den USA werden programmgesteuerte Rechenmaschinen wie z.B. der Relaisrechner "Mark I" (1944) von Aitken oder der aus 18000 Elektronenröhren bestehenden "ENIAC" (1946) von Eckert und Mauchly entwickelt.

Zu Beginn der fünfziger Jahre verlagert sich die Nutzung von Rechenmaschinen in wissenschaftliche und wirtschaftliche Bereiche.
Die Büromaschinenfirma IBM steigt 1952 in das Computergeschäft ein und baut mit den Elektronenröhrenrechner "IBM 701". Die Elektronenröhren werden aber nach und nach durch die 1948 erfundenen Transitoren abgelöst.

Im Jahr 1958 entstand auch die Programmiersprache "Fortran", weitere wie Pascal, Cobol, Basic, LISP oder C werden folgen.
Jack Kilby erfindet im gleichen Jahr die integrierte Schaltung, bei der Kondensatoren, Transistoren und Widerstände mit ihren Verbindungsleitungen auf einem Chip vereinigt sind.
Dies war ein weiterer Weg zur Miniaturisierung von Rechnern.

Jedoch erst 13 Jahre später kam der Durchbruch dieser Technik in Form des ersten kommerziellen Mikroprozessors, im Intel 4004, zum Einsatz.
Die CPU (Central Processing Unit) kann je nach Programmierung zum Rechnen, Steuern von Maschinen, Verarbeiten von Texten u.a. Tätigkeiten eingesetzt werden. Damit war der Weg frei für den Aufstieg des PC's (Personal Computer).

Nun können Computer auch in "normalen" Haushalten benutzt werden und stehen damit prinzipiell für jede Person offen. Die ersten erfolgreichen PC's waren der Apple II und der Commodore PET 2001, beide kamen 1977 auf den Markt.

Bis heute wurde die Leistung des PC's um ein Vielfaches verbessert, ein Ende der Fahnnenstange ist nicht abzusehen. Ende 1969 entstand der Vorläufer des Internets, das ARPANET, das zur Übermittlung von Nachrichten diente. Mitte 1999 verzeichnete das Internet über 56 Millionen Host-Rechner, Tendenz steigend.

Heutzutage ist der Computer kaum mehr aus dem Alltagsleben herauszudenken. Er ist praktisch in allen Lebensbereichen anwesend, seine Geschichte ist noch lange nicht beendet.
 

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