Die Geschichte des Computers

Computergeneration II (1946 - 1957) | Computer mit Röhrentechnik


Mit dem Einzug der Röhren in die Computertechnik wurden höhere Rechenleistungen der einzelnen Maschinen ermöglicht. Trotz der Erfindung der Röhren, basieren nicht alle zukünftigen Entwicklungen in dieser Zeit darauf. Vor allem Konrad Zuse ließ sich nicht beirren und entwickelte auch Folgemodelle des Zuse Z3 noch mit Relais.

ENIAC: Der erste Rechner mit Röhrentechnik
1946 wurde der ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) von Êckert und Mauchley entwickelt. Dieser Rechner war der Erste, der mit Röhren gebaut wurde. Er besaß bereits 17.468 Radioröhren. Der ENIAC war mit einem Stromverbrauch von 140KW ein wahrer Stromfresser. Auf der Grundlage des Dualsystems und der Elektronenröhren basieren heute noch alle Computer.
Ein bekannter mitwirkender Computerpionier am ENIAC-Projekt war der Mathematiker John von Neumann.

Von-Neumann-Architektur
Noch im gleichen Jahr entwarf John von Neumann sein Universalrechnerkonzept, das noch bis heute seine Anwendung findet. Es besagt, dass ein Computer aus Rechen-, Speicher-, Steuer-, Ein- und Ausgabeeinheit bestehen muss. Der Speicher ist adressierbar und besteht aus definierten Bit- bzw. Bytefolgen. Alle diese Komponenten sind untereinander über ein Bussystem verbunden und kommunizieren miteinander. Der Computer soll zudem programmierbar sein, also grundlegend arbeiten und über Befehlseingaben in den Speicher spezielle Problemlösungen ermöglichen.

Mark I - Nachfolger
1948 wurde der Nachfolger des Mark I vorgestellt. Die Firma IBM entwickelte den SSEC (Selective Sequence Electronic Calculator). Er enthielt eine hierarchische Speicherarchitektur aus Röhren-, Relais- und Lochstreifenspeicher.

Z5 - Fortschritt durch Rückschritt?
Im Jahre 1952 entwickelte Konrad Zuse im Auftrag der Leitz AG in Wetzlar den Z5. Zuse verwendete für den Bau des Rechners Relais, da die Röhrentechnik noch zu anfällig für Fehler war. Der Rechner bestand aus ca. 1500 Relais für das Rechenwerk, sowie mehr als 700 Relais für das Speicherwerk. Die Taktfrequenz betrug damals ca. 50 Hz und somit war eine mittlere Rechengeschwindigkeit für die Addition von 0,1 Sekunden, für die Multiplikation von 0,4 Sekunden und für die Division von 0,75 Sekunden möglich. Man konnte 25 bis 50 Operationen pro Sekunde im Gleitkommarechenwerk durchführen. Die Wortlänge betrug 36 Bit wobei ein Bit das Vorzeichen ist, 7 Bit für den Exponent reserviert sind und 28 Bit der Mantisse dienten. Die Eingabe erfolgte über eine Dezimaltastatur oder über Lochstreifen, welche über fünf Unterprogrammschleifen realisiert wurde. Die Ausgabe dagegen erfolgte über eine Schreibmaschine oder ebenfalls über Lochstreifen. Die Leistungsaufnahme des Z5 betrug ca. 6000 Watt bei einem Gewicht von ca. 2 Tonnen. Der Z5 war eine Einzelanfertigung und kostet vergleichbar ca. 150 000 Euro.

Erstes EDV-System von IBM
Der IBM 701 wurde von IBM 1953 entwickelt. Dieser Rechner ist das erste „elektronische Datenverarbeitungssystem“ von IBM. Er enthält eine elektronische Zentraleinheit, eine elektrostatische Speichereinheit, einen Lochkartenleser und einen Alphabetdrucker. Außerdem wurde der IBM 701 mit einem Lochkartenstanzer, einer Magnetbandbreite (erstmals mit Magnetbändern aus Kunststoff) sowie einer Magnettrommeleinheit ausgerüstet.

Zuse Z11
Der Z11 von Konrad Zuse wurde 1955 das erste Mal der Öffentlichkeit vorgestellt. Dieser Rechner verschlang 1665 Relais und allein 654 kamen dem Speicher zu gute. Die Taktfrequenz betrug beim Z11 gerade mal 10 bis 20 Hertz. Das Rechenwerk war ein Gleitkommarechenwerk wie beim Z5, wobei die Wortlänge hier nur 27 Bit betrug. Die Eingabe erfolgte wie schon bei seinen Vorgängern über die Dezimaltastatur oder über Lochstreifen. Die Ausgabe dagegen erfolgte nur über Lochstreifen. Es waren ca. 2 Multiplikationen pro Sekunde möglich. Die Leistungsaufnahme des Z11 von K. Zuse betrug ca. 2000 Watt bei einem Gewicht von „nur“ 800 Kg (ohne Pult und Stromversorgung). Der Z11 wurde 43-mal, für einen vergleichbaren Stückpreis von ca. 50 000 Euro, verkauft. Die Einsatzgebiete des Rechners waren in der Landvermessung sowie für statische und optische Berechnungen.

1957: Der Z22 von Zuse
Als der Z22 von Konrad Zuse auf den Markt kam, schreiben wir das Jahr 1957. Konrad Zuse entwickelte einen Rechner mit der in Mode gekommenen Röhrentechnik. Die Taktfrequenz betrug 140 kHz, welche mechanisch stabilisiert wurden. Das Gleitkommarechenwerk konnte Wortlängen mit bis zu 36 Bit verarbeiten. Die mittlere Rechenleistung erhöhte sich um Einiges gegenüber des Z5: bei Addition 0,6 ms, bei Multiplikation 10 ms, bei Division 60 ms und bei Wurzelberechnung ca. 200 ms. Die Eingabe erfolgte über Lochstreifen oder über einen Streifenleser, der bis zu 200 Zeichen pro Sekunde lesen konnte. Die Ausgabe wurde üblicherweise durch Lochstreifen oder eine Schreibmaschine realisiert. Konrad Zuse verbaute im Z22 500 Röhren und 2400 Dioden. Beim Z22 betrug die Leistungsaufnahme ca. 3500 Watt bei einem Gewicht von einer Tonne. Die Einsatzgebiete der 55 verkauften Rechner (fünf davon im Ausland) waren die Optische Industrie sowie zahlreiche Universitäten. Die Besonderheit des Z22 bestand im Speicheraufbau. Er beinhaltete 8192 Speicherplätze auf einer Magnettrommel, die mit 6000 U/min rotierte. Zusätzlich gab es noch 25 Speicherplätze auf einem Ferritkern.

IBM 704
Ebenfalls 1957 kommt das Nachfolgermodell des IBM 701 auf den Markt: der IBM 704. Dies ist der erste Rechner mit FORTRAN-Compiler.