Die Geschichte des Computers

Computergeneration 0 (17. bis 19. Jahrhundert) | Mechanische Rechnerarchitekturen


Nach anfänglichen Bemühungen um mathematische Zusammenhänge und Problemlösungen, wandte sich John Neper etwa um 1600 der Logarithmenrechnung zu und entwickelte logarithmische Rechenstäbe. Diese Rechenstäbe erlaubten Multiplikationen, 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 integrierte 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, genauer gesagt 1642, stellte der französische Mathematiker, Physiker und Religionsphilosoph Blaise Pascal (1623 – 1662) seine konstruierte Rechenmaschine 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 zehn-zahnige 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 mehrstellige Zahlen multiplizieren bzw. dividieren. Zudem waren eine Nullstellung und ein 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 automatische 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“ (englisch „true“) oder „falsch“ (englisch „false“) 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, leider 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, das die Lochkarten mittels elektrischer Kontakte analysieren konnte. Damit war die erste logische Datenverarbeitung auf der Basis von Boole's Algebra möglich.