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Die Entwicklung der Computertechnik und der Datenverarbeitung vor und während der Zeit Neumanns (bis etwa 1950)
Betrachtet man die Datenverarbeitung allgemein, so kann man sagen, dass im weitesten Sinne alle Verfahren, in denen Daten verarbeitet werden, dazu gehören (z.B. auch Gedankenprozesse im menschlichen Gehirn). Aber der Begriff”Datenverarbeitung” bezieht sich in den meisten Fällen auf die mathematische, heute eher elektronische Datenverarbeitung (EDV). Diese Bedeutung des Begriffs wird auch hier verstanden.
Will man die Geschichte der Datenverarbeitung begreifen, muss man eigentlich weit zurückgehen, bis hin zur Erfindung der Schreib- und Zahlensysteme vor 3000 Jahren, denn die Datenverarbeitung beinhaltet auch die Addition und Subtraktion von Zahlen. Die Geschichte der Datenverarbeitung beginnt also vor 3000 Jahren, als das Zählen und Rechnen zum Beispiel für Finanzen, Geometrie und Astronomie notwendig wurde, mit der Entwicklung der ersten Rechenbretter der Chinesen, gefolgt von den wohl allen bekannten Abakus (die heute noch in einigen Teilen der Welt verwendet werden), als erste mechanische Rechenhilfen.
Schon im antiken Griechenland (das antike Griechenland war eine Zivilisation, die zu einer Periode der griechischen Geschichte vom 12. bis 9. Jahrhundert v. Chr. bis zum Ende der Antike gehörte) die Men
schen erfanden kleine Automaten, um sie zu unterhalten, mei
st nachgeahmt (z.B. Holztauben, die?fliegen? konnten oder Schnecken, die auf dem Boden krochen).
Nach einer langen Pause kamen die Rechenmaschinen und Automaten des Mittelalters, die bis zum Beginn der Neuzeit weiterentwickelt und erheblich verfeinert wurden. Jahrhunderts entwarf der Philosoph Albertus Magnus (Albertus Magnus, O.P.) einen Androiden (Ein Androide ist ein humanoider Roboter oder ein synthetischer Organismus, der wie ein Mensch aussehen und handeln soll, besonders mit einem Körper, der eine fleischähnliche Ähnlichkeit hat) der jedem Besucher die Tür öffnete. Darüber hinaus gab es bis zum 16./17. Jahrhundert Androiden mit eingebauten Uhrwerken, die ihre Arme und Beine bewegten, die Trommel schlugen, Trompete oder Klavier spielten, schrieben, zeichneten oder tanzten. Die Serienproduktion von mechanischem Spielzeug begann Ende des 18. Jahrhunderts. Aber all dies diente nur dem Vergnügen der Menschen.
Die Entwicklung des Computers als elektronischer Rechner basierte auf den Fortschritten der Naturwissenschaften, insbesondere der Mathematik, Physik und Chemie , die auch zur Entwicklung der Elektronik führten, ohne die ein moderner Computer nicht denkbar wäre. Bei der Entwicklung des Computers baute jeder auf den Fortschritten und Errungenschaften seiner Vorgänger auf.
1623 entwickelte Wilhelm Schickard eine Rechenmaschine mit Zahnradantrieb, die erstmals urkundlich erwähnt wurde und die vier Grundrechenarten beherrschte. 1642 entwickelte der französische Mathematiker und Physiker Blaise Pascal (Blaise Pascal war ein französischer Mathematiker, Physiker, Erfinder, Schriftsteller und christlicher Philosoph) auch einen Rechner mit Zahnrädern, das bekanntere Pascaline, das nur addieren und subtrahieren konnte. Die Übertragung der Zehner erfolgt über eine Verlängerung des zehnten Zahnes jedes Rades. Die Rechenmaschine von Gottfried Wilhelm Leibniz (Gottfried Wilhelm Leibniz war ein deutscher Universalgelehrter und Philosoph, der einen prominenten Platz in der Geschichte der Mathematik und der Geschichte der Philosophie einnimmt und unabhängig von Isaac Newton Differential- und Integralrechnung entwickelt hat) 1672 mit einer gleitenden Messwalze mit Rippen zur Messung von Zahnrädern sollte sich ebenfalls vermehren und teilen können, aber oft nicht richtig funktionieren. Leibniz hat jedoch bereits Gesetze für das binäre System erfunden, das derzeit gültige System zur Darstellung von Informationen (das duale System mit den Ziffern 0 und 1). 1801 entwickelte der Franzose Joseph-Marie Jaquard eine automatische Webmaschine, deren Steuerung er mit perforierten Holzbrettern arbeitete.
Im 19. Jahrhundert dachte der Engländer Charles Babbage (Charles Babbage war ein englischer Universalgelehrter) an eine Analysemaschine, deren systematische Grundstruktur der eines modernen Computers ähnelte und sich von früheren Rechenmaschinen völlig unterschied. Es bestand aus einer Recheneinheit, einem Zahlenspeicher, einer Ein- und Ausgabeeinheit und einer Steuereinheit. Das Programm wurde über die neue Erfindung der Speichertechnologie, die Lochkarte, eingegeben. Nach der Einstellung der Ziffern sollte der Bediener nicht mehr in den Prozess eingreifen müssen, so dass mathematische Kenntnisse nicht mehr erforderlich waren.
Damals waren die Anforderungen an die Feinmechanik jedoch zu hoch, um den Rechner zu realisieren. Ada Lovelace (Augusta Ada King-Noel, Gräfin von Lovelace war eine englische Mathematikerin und Schriftstellerin, hauptsächlich bekannt für ihre Arbeit an Charles Babbage’s vorgeschlagenem mechanischen Universalrechner, der Analytical Engine), Babbage?s Partnerin und Assistentin, dachte auch an die Rechenmaschine und entwickelte Programmiermethoden, von denen einige noch heute verwendet werden, weil sie verstand, dass eine solche Maschine auch programmiert werden musste. Sie erkannte, dass Maschinen nicht intelligent werden können, weil eine Maschine keinen Ehrgeiz hat, etwas zu produzieren, sie kann alles tun, was wir können, um es zu beherrschen? . Die in den 1970er Jahren entwickelte Programmiersprache ADA trägt ihren Namen. Für die amerikanische Volkszählung der Jahre 1880-1890 entwickelte Hermann Hollerith ein großes Zählgerät, in das nun große Mengen von Zahlen eingegeben und ausgewertet werden konnten. 1930 verwendete Vannevar Bush (Vannevar Bush war ein amerikanischer Ingenieur, Erfinder und Wissenschaftsadministrator, der während des Zweiten Weltkriegs die USA leitete) elektromechanische Relais auf einem Taschenrechner anstelle der bis dahin verwendeten Hebel und Getriebe und baute damit das erste Gerät, das als Computer mit Einschränkungen bezeichnet werden konnte. Dies war der Beginn des Computerzeitalters und der Beginn der sogenannten nullten Generation von Computern, die mit Relais arbeiteten. Konrad Zuse (Konrad Zuse war ein deutscher Bauingenieur, Erfinder und Computerpionier) begann 1935 in Berlin mit der Entwicklung von programmgesteuerten Computersystemen, die mit dem Binärsystem arbeiten (In der Mathematik und der digitalen Elektronik ist eine Binärzahl eine Zahl, die im Binärsystem oder Base-2-Zahlensystem ausgedrückt wird und numerische Werte mit zwei verschiedenen Symbolen repräsentiert: typischerweise 0 und 1 ). 1936 baute er seinen ersten Computer, den Zuse 1(Z1), die noch rein mechanisch war. Das Nachfolgemodell Z2 enthielt bereits elektromechanische Teile. 1941 führte Zuse den Z3 ein (der Z3 war ein von Konrad Zuse entworfener elektromechanischer Computer), die weltweit erste funktionsfähige, programmgesteuerte Rechenmaschine (ein mechanischer Rechner oder Rechenmaschine, war ein mechanisches Gerät, mit dem die Grundrechenarten der Arithmetik automatisch ausgeführt wurden). Diese bestand aus 2600 elektromagnetischen Relais und arbeitete mit einem auf Filmstreifen perforierten Programm. Die Ausgabe erfolgte über ein Lampenfeld. Er beherrschte die Grundrechenarten, konnte 64 Zahlen mit je 22 Doppelziffern erfassen und bis zu 22 Operationen pro Sekunde durchführen. 1945 veröffentlichte Zuse, die erste Programmiersprache der Welt. 1939 begann Howard H. Aiken (Howard Hathaway Aiken war ein amerikanischer Physiker und ein Pionier in der Informatik, da er der ursprüngliche Konzeptdesigner hinter IBMs Harvard Mark I Computer war), im Auftrag von IBM (International Business Machines Corporation ist ein amerikanisches multinationales Technologieunternehmen mit Hauptsitz in Armonk, New York , USA , mit Niederlassungen in über 170 Ländern), in den USA einen Computer zu entwickeln, der nach dem gleichen Prinzip arbeitete, aber leistungsfähiger war. Der Computer war 15 Meter lang, 2,5 Meter hoch, wog 35 Tonnen und bestand aus ca. 75000000 Einzelteilen und 80 Kilometern Draht mit mechanisch betätigten Getrieben und elektromagnetischen Relais. Während des Zweiten Weltkrieges (Zweiter Weltkrieg , auch bekannt als Zweiter Weltkrieg , war ein globaler Krieg, der von 1939 bis 1945 dauerte, obwohl die damit verbundenen Konflikte früher begannen) der englische Colossus (Colossus war eine Reihe von Computern, die von britischen Codebrechern 1943-1945 entwickelt wurden, um bei der Kryptoanalyse der Lorenz-Chiffre zu helfen) I, die den Code der deutschen Verschlüsselungsmaschine ENIGMA nach langer Entwicklungszeit und mit Hilfe des mathematischen Genies Alan Turing (Alan Mathison Turing war englischer Informatiker, Mathematiker, Logiker, Kryptoanalytiker und theoretischer Biologe) entschlüsseln konnte. Sie waren sozusagen die ersten Hacker. Mechanisch betriebene Rechner benötigten jedoch vergleichsweise hohe Schalt- und Zugriffszeiten, die Relais und elektromagnetischen Schalter benötigten viel Platz und die physikalischen Grenzen waren schnell erreicht. Dies erforderte die Einführung der ersten Generation von Computern auf Basis der Elektronenröhre (In der Elektronik ist eine Vakuumröhre, eine Elektronenröhre oder nur eine Röhre oder ein Ventil, ein Gerät, das den elektrischen Strom zwischen den Elektroden in einem evakuierten Behälter steuert) Montage. Der Einsatz von Elektronenröhren durchbrach Leistungsgrenzen in der Datenverarbeitung, da die Schaltgeschwindigkeit von Röhren deutlich höher ist als die von Relais1D
er bekannteste und größte Computer dieser Art war der ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) von J. Presper Eckert (John Adam Presper “Presper” Eckert, Jr) und John Mauchly (John William Mauchly war ein amerikanischer Physiker, der zusammen mit J. Presper Eckert entwarf ENIAC, den ersten universellen elektronischen Digitalrechner, sowie EDVAC, BINAC und UNIVAC I, den ersten kommerziellen Computer, der in den Vereinigten Staaten hergestellt wurde), der 140 Quadratmeter Grundfläche einnahm und aus Dutzenden von meterlangen Boxen bestand. Armdicke Kabel verbanden seine ca. 18000 Schläuche. Die Dateneingabe erfolgte über Lochkarten, die Programmeingabe über verdrahtete Bedienfelder durch Einstecken von Steckverbindern. ENIAC (ENIAC gehörte zu den ersten elektronischen Universalcomputern) arbeitete etwa 2000 mal schneller als Mark I und multiplizierte zehnstellige Zahlen in 2,8 Millisekunden. Der Nachteil war auch hier die Größe sowie die Tatsache, dass viele der Röhren ständig ausfielen und es einen immensen Stromverbrauch und eine starke Wärmeentwicklung gab.
Der Bau begann im Juni 1943, und im Dezember 1945 vollendete er seine erste Aufgabe im Zusammenhang mit der Atombombe (Eine Atomwaffe ist ein Sprengsatz, der seine zerstörerische Kraft aus Kernreaktionen, entweder Spaltung oder einer Kombination aus Spaltung und Fusion, bezieht). 1945/46 formulierte John von Neumann (John von Neumann war ein ungarisch-amerikanischer Mathematiker, Physiker, Erfinder, Informatiker und Universalgelehrter) die nach ihm benannte Struktur, das von Neumann-Prinzip, bei dem die zuvor auf Pinnwänden oder Lochkarten gespeicherten Programme und Daten im gleichen (Arbeits-)Speicher abgelegt wurden.
Auswahlbedingungen, Programmschleifen (In der Informatik ist der Kontrollfluss die Reihenfolge, in der einzelne Anweisungen, Anweisungen oder Funktionsaufrufe eines imperativen Programms ausgeführt oder ausgewertet werden) oder Änderungen des Programmablaufs ohne Neuverdrahtung des Rechners möglich waren. Seine Struktur wurde richtungsweisend für die moderne Computertechnologie und wird erst heute durch das Konzept der Parallelprozessoren (Transputer (Der Transputer war eine Reihe von bahnbrechenden Mikroprozessoren der 80er Jahre mit integriertem Speicher und seriellen Kommunikationsverbindungen, die für paralleles Rechnen gedacht sind) grundlegend verändert Prinzip)? . Basierend auf dieser Struktur und der rasanten Entwicklung der Elektronik beginnt nun die eigentliche Geschichte der Computertechnik?2 Der erste Computer, der nach dem von Neumann-Prinzip arbeitete, war der EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator war ein früher britischer Computer) (Electronic Delay Storage Automatic Computer) im Jahr 1949, bestehend aus 4.500 Elektronenröhren, die inzwischen zu einem Massenprodukt gereift sind.
Die Serienproduktion von Computern begann um 1950. Der 1949 eingeführte Mark II war der erste Computer mit einem magnetischen Massenspeicher, d.h. einem externen Speicher, der im Gegensatz zum Hauptspeicher (Computerdatenspeicher, oft auch Speicher oder Speicher genannt, ist eine Technologie, die aus Computerkomponenten und Aufzeichnungsmedien zur Speicherung digitaler Daten besteht), nicht flüchtig ist, so dass die Daten nicht verloren gehen, wenn die Stromversorgung unterbrochen wird. 1952 folgte der Mark IV mit einem Ferrit (Ein Ferrit ist eine Art keramische Verbindung aus Eisenoxid, die chemisch mit einem oder mehreren zusätzlichen metallischen Elementen kombiniert ist) Ringkernspeicher (Magnetkernspeicher (Magnetkernspeicher war 20 Jahre lang zwischen 1955 und 1975 die vorherrschende Form des Computerspeichers mit wahlfreiem Zugriff) in dem 1 Bit auf einem magnetischen Eisenkristallring gespeichert ist). Der 1947 erfundene Transistor (Ein Transistor ist ein Halbleiterbauelement zum Verstärken oder Schalten elektronischer Signale und elektrischer Leistung) (Kunstwort aus Transconductance und Transresistance (Transconductance, auch selten als gegenseitige Leitfähigkeit bezeichnet, ist die elektrische Eigenschaft, die den Strom durch den Ausgang eines Bauelements mit der Spannung am Eingang eines Bauelements in Beziehung setzt) ) war eine Voraussetzung für kleinere und billigere Computer, deren Betriebsgeschwindigkeit und Zuverlässigkeit erheblich erhöht und deren Leistungsaufnahme und Wärmeentwicklung reduziert wurden, so dass ab 1953 Transistoren zunehmend die Elektronenröhren ersetzten. Nur bis 1955 war der erste Computer mit diesen Halbleiterbauelementen aus Silizium, Germanium (SiGe, oder Silizium-Germanium, ist eine Regierung mit einem beliebigen molaren Verhältnis von Silizium und Germanium, i.e) und Selen (Selen ist ein chemisches Element mit dem Symbol Se und der Ordnungszahl 34) wurde der Öffentlichkeit vorgestellt (der TRADIC (der TRADIC war der erste transistorisierte Computer in den USA , der 1954 fertig gestellt wurde) entwickelt von Bell Labs (Nokia Bell Labs ist ein amerikanisches Forschungs- und Entwicklungsunternehmen im Besitz der finnischen Firma Nokia) ) und damit die zweite Computergeneration von Halbleitern (Halbleiter sind kristalline oder amorphe Feststoffe mit unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften) Komponenten wie Transistoren oder Dioden.