Vom Abacus bis zum Supercomputer - Die Geschichte der Computer-Technik. Ein Überblick
- Einleitung - Es fing früh an
Der Abacus war das erste "Rechengerät" und wurde bereits im Jahre 200 n.Chr. in China verwendet, um simple Additionen und Multiplikationen auszuführen. Er war so beliebt, dass er auch heute noch von einigen Völkern verwendet wird.
Abb. 1 - Abacus
- Frühe Rechenmaschinen
Nach dem Abacus kam lange nichts, bis um etwa 1600 n. Chr. der heute noch bekannte Rechenschieber erfunden wurde. Kurze Zeit später, genauer gesagt 1623, wurde von Wilhelm Schickard an der Uni Tübingen die erste bekannte mechanische Rechenmaschine erfunden, die heute als Rekonstruktion im Deutschen Museum in München steht.
Abb. 2 - Schickard´s Rechenmaschine
Im Jahre 1822 hat der berühmte Mathematiker Charles Babbage seine Differenzier-Maschine erfunden. Mit ihr sollten automatisch Tabellenberechnungen und -drucke angestellt werden, da die verbreiteten Zahlentafeln oft fehlerhaft waren. Gleichzeitig hatte Babbage das Konzept seiner "Analytical Engine" entwickelt, die aber nie komplett umgesetzt wurde.
Abb. 3 & 4 - Differential Engine & Modell der Analytical Engine
- Konrad Zuse und seine Z1
Die Z1 war das erste mechanische Rechenwerk von Konrad Zuse und stammt aus dem Jahre 1937. Die Z1 enthält schon die meisten Elemente heutiger Computer, also Kontrolleinheit, Speicher, Mikrobefehle und sogar Fließkommaberechnung. Sie war Lochkartengesteuert und Programmierbar. Die folgende Abbildung zeigt einen Nachbau des Rechners, der heute im Deutschen Technikmuseum in Berlin steht.
Abb. 5 - Zuse Z1
- Der erste Computer?
Mit der Frage, was denn der erste Computer sei, sind sich die Experten uneinig. In Paderborn wurde in den 50er Jahren von 70 Historikern beschlossen, dass die Z3 als "erster Computer der Welt" gelten solle.
Die 1941 vorgestellte Z3 war ein mächtiges Geschoss. Sie wog etwa 1 tonne, verbrauchte ungefähr 4000W, hatte gesamt 2000 Relais und arbeitete mit einer Taktfrequenz von 5 bis 10 Hertz (nein, es fehlt hier kein "Mega"). Mit der Z3 konnten erstmals Programme abgearbeitet werden. Sie konnte Addieren, Differenzieren, Wurzelziehen und alles, was ein heutiger Computer in den Grundzügen ebenfalls beherrscht. Allerdings mit einer Geschwindigkeit, die uns heute nur müde lächeln lässt. Eine einfache Multiplikation dauerte ganze 3 Sekunden!
Die unten abgebildete Z3 ist ein Nachbau. Von der originalen Maschine gibt es keine Fotos, da sie im Krieg zerstört wurde.
Abb. 6 - Zuse Z3
- Die 1. Generation - Röhrenrechner
Ab jetzt beginnt man, die Computer in Generationen einzuteilen. Zur 1. Generation zählt als berühmtester Vertreter sicherlich der ENIAC, der "Electronic Numerical Integrator and Computer". Er wurde im Februar 1946 der Öffentlichkeit vorgestellt und läutete eine neue Era der Elektronenrechner ein.
Alleine die Daten des ENIAC sind unglaublich: Er beanspruchte eine Fläche von 170m², wog 27 tonnen, beinhaltete fast 17500 Röhren, 7200 Dioden, 1500 Relais, 70000 Widerstände und 10000 Kondensatoren. Sein Stromverbrauch belief sich auf gigantische 174kW (1kW = 1000W). Der Preis des ENIAC war fast eine halbe Million US$.
Dafür war er aber um Faktoren schneller als die nur 5 Jahre zuvor vorgestellte Z3. Der ENIAC erledigte eine Multiplikation in 2.8ms, also etwa um den Faktor 1000 schneller als sein Vorgänger.
Abb. 7 - ENIAC bei der US-Armee
- Die 2. Generation - Transistor-Rechner
Mit der Erfindung des Transistors 1947 wurde der Grundstein für die heutige Computertechnik gelegt. Als einen Vertreter dieser Gattung wird hier der IBM 7090 vorgestellt. Der 7090 bestand aus über 50000 Transistoren, die etwa die 100 bis 500fache Leistung des Z3 ermöglichten.
Mit der 2. Generation begann auch die Entwicklung höherer Programmiersprachen wie Fortran und Algol.
Abb. 8 - zwei IBM7090 der NASA während des Mercury Projects
- Die 3. Generation - Integrierte Schaltungen
Mit der Integration von Transistoren auf Integrierten Schaltkreisen wurden Computer kompakter und verbrauchten auch weniger Energie. Als weltweit "ersten PC" wurde der 1971 entwickelte "Kenback-1" des Entwicklers John V. Blankenbaker bezeichnet. Er kostete damals 750$, hatte 256Byte Speicher, 3 Register und wurde ganze 62 mal verkauft.
Die Computer der 3. Generation waren erstmals innerhalb von Rechnerfamilien zueinander Kompatibel. Die Kernfunktionen des Computers wurden erstmals durch ein sogenanntes Mikro-Programm gesteuert.
Ebenfalls 1971 kam der erste Mikroprozessor auf den Markt: Der berühmte Intel 4004. Der Prozessor taktete mit 500 bis 740kHz, hatte 2300 Transitoren Integriert und konnte etwa 5000Bit Adressieren.
Abb. 9 & 10 - Kenback-1 & Intel 4004
- Die 4. Generation - Hochintegrierte Schaltungen
1975 findet der nächste Sprung der Computergeschichte statt. Mit dem Zilog Z80 und dem Intel 8080 sind erstmals Mikroprozessoren für die breite Masse am Markt. Der 8080 konnte bereits 64k Speicher adressieren.
Ebenfalls hatten diese Computer erstmals ein einheitliches Betriebssystem, was die Anwendungsentwicklung sehr vereinfachte.
Ich habe zwei Vertreter der 4. Generation mal herausgezogen und werde sie nun ein wenig näher vorstellen: Den Apple II, der erste kommerziell vertriebene und auch erfolgreiche Computer, und der erfolgreichste Homecomputer aller Zeiten, der Commodore C64.
Der Apple II gehört zu den ersten kommerziell vertriebene Computer, der eine (welt-)weite Verbreitung fand. Er wurde 1977 eingeführt und kostete damals je nach Ausstattung 3500 bis 5000DM. Er war, wie ein heutiger Rechner, mit Steckplätzen ausgestattet (8 Stück, 8Bit-Apple-Bus). Der Computer war ein sogenanntes "offenes System", was später durch die Firma IBM kopiert wurde und bis heute in den Rechnern Einzug hat.
Als CPU hatte er einen 6502, dem 64kB Ram (bis zu 1MB und mehr durch Erweiterungskarten) zur Seite standen.
Der Apple II wurde erst 1993 eingestellt. In dieser Zeit wurden über zwei Millionen Exemplare des Computers hergestellt.
Abb. 12 - Ur-Apple II (quelle: wikipedia)
Noch erfolgreicher war der im November 1982 eingeführte Commodore C64 mit über 13 Millionen (!) verkauften Exemplaren weltweit. Der "Brotkasten" war ein sehr beliebter Spielecomputer, der Dank seines ausgezeichneten Sound-Chips in der lage war, für damalige Verhältnisse unglaublich guten Klang zu liefern.
Sehr zu seinem Erfolg trugen wohl die guten Erweiterungsmöglichkeiten an User- und Expansionport sowie der niedrige Preis von um 1000DM bei. Der C64 war aber mehr als nur ein Spiele-Computer. Er konnte von der Entwicklung über EDV bis hin zur Steuer- und Regelungstechnik eingesetzt werden.
Abb. 13 - Commodore 64 (quelle: wikipedia)
- Die 5. Generation - Ultrahochintegrierte Schaltungen
Mit dem fortschreiten der Integration trat die 5. Generation der Computer Anfang der 80er Jahre hervor. Höchstintegrierte Schaltkreise, Millionen von Transistoren pro CPU, Multicore-Architekturen und Parallelisierung. Das ist das, was wir heute in unseren Computern haben.
Die rasante Entwicklung der Computer in den letzten 50 Jahren macht deutlich, wohin es noch gehen kann. In 20 Jahren ist so etwas wie ein "Core2Duo" wohl auch nur noch Nostalgie, der C64 wird eingeschweisst in Museen vor dem Vergilben geschützt Aufbewahrt und die letzten ROMs werden gesichert werden.
Hier endet dieser kleine Rundgang durch die Computer-Historie, der hoffentlich vermitteln konnte, wie es zu den jetzigen Rechnern kam!
- Nützliche Links
- http://www.hnf.de/ -- Größtes Computermuseum der Welt und definitiv einen Besuch wert!
- http://www.weller.to/ -- Schöne Übersicht über Computer von 1930 bis heute:
- Danke an:
André [HWLUXX] für die Links
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