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Kapitel 2.2
Historisches




2.2.1) Anfänge

Computer entstanden aus der Idee, dem Menschen das Lösen von schwierigen Rechenaufgaben zu erleichtern und mögliche Fehler auszuschließen. Die älteste bekannte Rechenhilfe ist der ABACUS. Er wurde ca. 2 500 vor Christus erfunden und wird auch heute noch von etwa 40% der Weltbevölkerung verwendet. Die eigentlichen Vorgänger des Computers sind die in späteren Jahrhunderten entwickelten Maschinen zur Lösung von Rechenproblemen. Gottfried Leibniz erbaute gegen Ende des 17. Jahrhunderts eine der ersten Rechenmaschinen, die alle 4 Grundrechnungsarten beherrschte. Dabei entwickelte er das binäre Zahlensystem, daß aber erst viel später für die Entwicklung des Computers eingesetzt wurde.

Erst die von Konrad Zuse in den 30er und 40er Jahren dieses Jahrhunderts entwickelten Relaisrechner Zuse Z1 bis Zuse Z4 brachten einen weiteren Fortschritt in der Entwicklung des Computers. Zuse verwendete erstmals das binäre Zahlensystem, was eine wesentliche Neuerung darstellte. Im Vergleich zu heutigen Computern, waren diese Rechenanlagen aber sehr langsam. Die Zuse Z3 beispielsweise benötigte für eine Multiplikation bis zu 5 Sekunden.

Mitte der 40er Jahre entwickelte Howard H. Aiken zusammen mit IBM den "Harward MARK I". Diese Großrechenanlage war der erste programmgesteuerte Rechenautomat Amerikas und wieß gewisse Ähnlichkeiten zu ZUSE Z3 auf, wobei Aiken und Zuse nichts von ihren gemeinsamen Plänen wußten. MARK I war 16m lang, etwa 2,5 m hoch, wog 35 Tonnen und bestand aus etwa 700 000 Einzelteilen - hauptsächlich aus Zählrädern, Zahnstangen, Relais und elektromagnetischen Kupplungen. Er arbeitete im Dezimalsystem mit festem Komma und benötigte für eine Addition etwa 0,3 Sekunden und für eine Multiplikation 6 Sekunden. Als Verbesserung des MARK I baute Aiken den MARK II, der auch noch in Relaisbauweise gefertigt war. Erst die weiterentwickelten Geräte MARK III und MARK IV waren teilweise bzw. vollständig in Röhrentechnik ausgeführt. MARK III benötigte bei einer Taktfrequenz von 28 kHz 4 Millisekunden für eine Addition und 12 Millisekunden für eine Multiplikation.


2.2.2) Erste Computergeneration

Die erste Computergeneration wurde durch die Verwendung der Vakuumröhre anstelle des Relais als Schaltelement eingeleitet. Dadurch konnte zwar die Rechengeschwindigkeit erhöht werden, durch die extreme Wärmeentwicklung und der damit verbundenen Ausfallsrate waren jedoch die Kosten sehr hoch. Die in Röhrentechnik gefertigten Rechenanlagen benötigen außerdem sehr viel Platz. ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer), der erste betriebsfähige Röhrenrechner der Welt benötigte ca. 85 m³ Raum, da er etwa 18 000 Elektronenröhren als Schaltelemente enthielt. Er wurde in den 40er Jahren von J.P. Eckert und J.W. Mauchly entwickelt. ENIAC konnte bereits in 24 Millisekunden dividieren und in 2,8 Millisekunden zwei zehnstellige Zahlen multiplizieren. Die Ausfallsrate konnte durch den Betrieb der Röhren mit nur etwa 25% ihrer maximalen Heizleistung auf etwa zwei bis drei Röhren pro Woche reduziert werden.


2.2.3) Zweite Computergeneration

Mitte der 50er Jahre begann - durch die Verwendung des Transistors -ein neuer Abschnitt in der Computergeschichte - die zweite Computergeneration. Seit dieser Zeit spricht man meist von EDV-Anlagen und nicht mehr von Rechenautomaten. Der Transistor wurde 1948 von den Amerikanern John Bardeen, Walter H. Brattain und William Shockley erfunden. Aber erst Mitte der 50er Jahre wurde erserienmäßig und kostengünstig in großer Stückzahl hergestellt und konnte somit die Elektronenröhre als Schalt-, Steuer-,Speicher- und Verstärkerelement in Computeranlagen weitgehend ablösen. Die Vorteile gegenüber der Elektronenröhre machten ihn bald in der gesamten Elektronik zum Bauelement. Der Transistor weist eine fastunbegrenzte Lebensdauer, eine geringe Wärmeentwicklung und einen geringen Platzverbrauch auf und ist daher konstengünstiger als die Elektronenröhre. Auch die Rechengeschwindigkeit konnte weiter erhöht werden. Die elektronischen Schaltungen der EDV-Anlagen entstanden nun durch das Montieren und Zusammenlöten der einzelnen Bauteile auf Schaltkarten. Der Siemens-Rechner 2000 kam Ende der 50er Jahre als erster in Serie gefertigter, volltransistorbestückter Computer der Welt auf den Markt.


2.2.4) Dritte Computergeneration

Die dritte Computergeneration begann Anfang der 60er Jahre durch die fortschreitende Miniaturisierung und Integration der Bauteile von elektronischen Schaltungen. Dadurch schrumpften Transistoren und Dioden auf die Größe eines Salzkornes. Diese blieben zwar als Einzelbauteile erhalten, wurden aber zusammen mit Kondensatoren und Widerständen zu Funktionsgruppen (Modul) zusammengefaßt. Diese Technik war der Transistortechnik durch die größere Packungsdichte, die kürzere Schaltzeit und den niedrigen Stromverbrauch weit überlegen. Durch die kleinen Bauteile wurden billigere und leistungsfähigere Datenverarbeitungsanlagen mit höherer Rechengeschwindigkeit ermöglicht. Ein Computer der dritten Computergeneration konnte bereits 160 000 Additionen in einer Sekunde berechnen, während ein Computer der zweiten Generation nur 1 300 Additionen in der gleichen Zeit schaffte.


2.2.5) Vierte Computergeneration

Die vierte Generation wurde durch die Entwicklung integrierter Schaltkreise (Integrated Circuit - IC) eingeleitet. Elektronische Schaltungen wurden nicht mehr als Einzelbauteile zusammengebaut sondern die einzelnen Bauteile wurden mit ihren Verbindungsleitungen in das Innere von Siliziumkristallen "integriert". In der Anfangszeit dieser Technik konnten auf einem einzigen Siliziumplättchen (Chip) von etwa 4 mm² Grundfläche132 Bauteile zusammengefaßt werden. Damit konnten ganze Schaltungen auf einem einzigen Chip untergebracht werden. Chips können auch Mirkoprozessoren enthalten, wo sie die Verarbeitung von Information übernehmen. Die Beschreibung der Bestandteile eines Prozessors und der einzelnen Prozessorgenerationen befindet sich im Kaptitel 2.3 .


2.2.6) Fragebogen

Testen Sie sich selbst. Ausfüllen des Fragebogens .


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