Die Geschichte des Computers
Computergeneration 0 (17. bis 19. Jahrhundert) | Mechanische
Rechnerarchitekturen
Um etwa 1600 beschäftigte sich John Neper (Napier) mit der Logarithmenrechnung
und entwickelte logarithmische Rechenstäbe, die Multiplikationen erlaubten,
indem sie diese auf die Addition von Teilprodukten zurückführten. Etwa 20 Jahre
später kam diese Entwicklung in Wilhelm Schickards Addiermaschine zur Anwendung.
Wilhelm Schickard: Die erste Addiermaschine
Die erste Addiermaschine, die eigentlich sehr oft keine Erwähnung findet, ist
die Rechenmaschine des Wilhelm Schickard (1592 – 1635). Der von ihm entwickelte
Apparat arbeitete mit Zahnradgetriebe und beherrschte die Addition und
Subtraktion von bis zu sechsstelligen Zahlen, sowie Multiplikation und Division.
Sie wird auch als "Vier-Spezies-Maschine" bezeichnet, da sie alle vier
Grundrechenarten beherrschte. Der involvierte automatische Zehnerübertrag
stellte eine ziemliche Vereinfachung der Bearbeitung mathematischer Rechnungen
dar. Jedoch war die Multiplikation und Division nicht sehr ausgereift
implementiert wurden. Der Anwender musste zum Beispiel bei der Multiplikation
die Teilprodukte mit Neperschen Rechenstäben selbst bestimmen und diese dann in
das Addierwerk übertragen.
Die Rechenmaschine von Blaise Pascal
Im 17. Jahrhundert stellte der französische Mathematiker, Physiker und
Religionsphilosoph Blaise Pascal (1623 – 1662) seine konstruierte
Rechenmaschine, 1642 in Paris, vor. Diese beherrschte eine achtstellige Addition
und Subtraktion, und den automatischen Zehnerübertrag. Die Arbeitsweise war der
Schickard’schen Rechenmaschine ähnlich umgesetzt. Die Maschine enthielt
zehnzahnige Zahnräder, bei dem jeder Zahn eine Ziffer von null bis neun
repräsentierte. Die Addition erfolgte, wenn man die Zahnräder um die jeweilige
Anzahl von Zähnen weiterdrehte. Der Zehnerübertrag wurde mit einem so genannten
Mitnehmerstift, sowie Fallgewicht und Klinke realisiert.
Die Leibniz'sche Rechenmaschine von 1673
Noch in den siebziger Jahren des 17. Jahrhunderts verbesserte Gottfried Wilhelm
Leibniz (1646 - 1716) die Rechenmaschine von Pascal. Mit dieser Maschine waren
allen vier Grundrechenarten - Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division
- möglich. Sie bestand grundlegend aus einer Staffelwalze und einem Schlitten.
Die Staffelwalze umfasste neun achsenparallele Zahnleisten, die auf der Länge
der Walze gestaffelt sind. Durch eine Verschiebung des Schlittens konnte man
mehrstelligen Zahlen multiplizieren bzw. zu dividieren. Zudem war eine
Nullstellung und Zehnerübertrag integriert, was einen entscheidenden Fortschritt
gegenüber vorherigen Rechenmaschinen darstellte.
Leibniz, der sowohl deutscher Philosoph, Politiker, Geschichts- und
Sprachforscher, Rechtsgelehrter, als auch Mathematiker und Naturwissenschaftler
war, erdachte zu seiner Zeit das duale Zahlensystem. Damit gelangte er - ohnehin
schon als Universalgenie bezeichnet - zu unumstrittenen Ruhm. Mit dem dualen
Zahlensystem schuf er die erste wesentliche Grundlage für die modernen Computer.
Der automatisierte Webstuhl
Im Jahre 1801 stellte der französische Erfinder Joseph Marie Jacquard eine
automatischen Webmaschine der Öffentlichkeit vor. Diese arbeitete mit dünnen,
gelochten Holzbrettern, welche komplexe Webmuster definierten.
Die Boole'sche Algebra
Der britische Mathematiker George Boole entwickelte im 19. Jahrhundert eine
logische Algebra, welche auf den Wahrheitswerten "wahr" oder "falsch" basierte.
Diese so genannte Boole'sche Algebra bildet die mathematische Grundlage für alle
digitalen Rechnersysteme und Steuerschaltungen.
Charles Babbage - Erfinder des Digitalcomputers?
Ebenfalls im 19. Jahrhundert, wurden die theoretischen Prinzipien und Grundlagen
des Digitalcomputers ausgearbeitet. Niemand geringerer als der britische
Mathematiker und Erfinder Charles Babbage (1792-1871) war dafür verantwortlich.
Er entwarf zudem verschiedene Maschinen, welche zur Lösung komplexer
mathematischer Probleme dienen sollten. Die wohl bekannteste seiner Schöpfung
war die "Difference Engine" (Differenzmaschine) - eine programmgesteuerte
Rechenmaschine. Sie wurde zwar 1820 konzipiert, jedoch nie gebaut. Es ist ein
Prototyp, welcher aus Zahnrädern bestehen sollte und mathematische Tabellen
errechnen und drucken kann. Die weitere Entwicklung lies sich aus finanziellen
Gründen nicht realisieren. Diese Maschine gilt als direkter Vorläufer der
Computer. 1834 stellte man dieses Projekt ein.
Im Jahre 1844 veröffentlichte C. Babbage das Konzept einer "Analytical Engine".
Sie wurde auch nie gebaut. Jedoch konnte sein Sohn später Teile dieser
analytischen Maschine verwirklichen. Sie besaß bereits markante Eigenschaften
moderner Computer: einen Eingabestrom, welcher ein Lochkartenstapel war, eine
Art Datenspeicher und ein Rechenwerk für die arithmetischen Operationen. Zudem
war ein Drucker zur Datenausgabe verfügbar.
Charles Babbage und seine Assistentin und Lebensgefährtin Augusta Ada Byron
(1815 - 1852) werden von vielen Historikern für die eigentlichen Erfinder des
Digitalcomputers gehalten.
Lochkarten revolutionieren die Datenverarbeitung
Noch in den 80er Jahren des 19. Jahrhunderts führte der amerikanische
Statistiker Hermann Hollerith die Idee der Lochkarten ein. Diese ähnelten den
Holzbrettern von Jacquard. Daraufhin wurde ein System entwickelt welches die
Lochkarten mittels elektrischer Kontakte analysieren konnte. Damit war die erste
logische Datenverarbeitung auf der Basis von Boole's Algebra möglich.