{"id":20873,"date":"2024-12-20T11:00:56","date_gmt":"2024-12-20T10:00:56","guid":{"rendered":"https:\/\/blog.rwth-aachen.de\/itc\/?p=20873"},"modified":"2024-12-13T11:07:05","modified_gmt":"2024-12-13T10:07:05","slug":"die-anfaenge-der-computertechnik","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.rwth-aachen.de\/itc\/2024\/12\/20\/die-anfaenge-der-computertechnik\/","title":{"rendered":"Die Anf\u00e4nge der Computertechnik"},"content":{"rendered":"<div class=\"twoclick_social_bookmarks_post_20873 social_share_privacy clearfix 1.6.4 locale-de_DE sprite-de_DE\"><\/div><div class=\"twoclick-js\"><script type=\"text\/javascript\">\/* <![CDATA[ *\/\njQuery(document).ready(function($){if($('.twoclick_social_bookmarks_post_20873')){$('.twoclick_social_bookmarks_post_20873').socialSharePrivacy({\"txt_help\":\"Wenn Sie diese Felder durch einen Klick aktivieren, werden Informationen an Facebook, Twitter, Flattr, Xing, t3n, LinkedIn, Pinterest oder Google eventuell ins Ausland \\u00fcbertragen und unter Umst\\u00e4nden auch dort gespeichert. 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Von der Nutzung am Arbeitsplatz, \u00fcber Gaming zuhause, bis zum Musik h\u00f6ren, Nachrichten schreiben und Social Media auf unserem Handy. Wie unsere Computer heutzutage funktionieren und was dahintersteckt, haben wir uns bereits im letzten Beitrag \u201e<a href=\"https:\/\/blog.rwth-aachen.de\/itc\/2024\/11\/20\/so-rechnen-computer\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Vom Klick zur Anzeige, so rechnen Computer<\/a>\u201c genauer angeschaut. Doch wie fing diese Reise an?<\/p>\n<p><!--more--><\/p>\n<h3><span style=\"color: #00549f;\">Die Geburt des Computers<\/span><\/h3>\n<p>Wenn wir an die Anf\u00e4nge der Computertechnik denken, fallen uns oft Heimcomputer wie der Macintosh von Apple aus dem Jahr 1984 ein. Dieser war bekannt f\u00fcr die erste kommerziell verf\u00fcgbare grafische Benutzeroberfl\u00e4che und das Betriebssystem macOS. Ein weiteres Beispiel ist MS-DOS von Microsoft, welches 1981 eingef\u00fchrt wurde und \u00fcber die Kommandozeile gesteuert wurde.<br \/>\nAndere denken vielleicht sogar noch an die alten Konsolen und Spielhallenautomaten aus den 1970ern.<\/p>\n<p>Die ersten Computer, deren Urspr\u00fcnge noch einige Jahre weiter zur\u00fcck liegen, verf\u00fcgten allerdings noch nicht mal \u00fcber ein Betriebssystem und unterschieden sich stark von den heutigen Ger\u00e4ten \u2013 sie erinnerten eher an massive Serverschr\u00e4nke. Dies \u00e4nderte sich erst mit dem Einsatz von Transistoren und der Erfindung der Mikroprozessoren, Anfang der 1970er.<\/p>\n<p>Zu Beginn wurden sich Funktionen gew\u00fcnscht, die des eines heutigen Taschenrechner gleichen. Auch wenn es bereits seit langer Zeit Hilfen f\u00fcr mathematische Rechnungen wie den Abakus, den Rechenschieber und sogar die mechanische Rechenmaschine gab, sollte dies nun noch einfacher und komplett automatisiert werden. In diesem Kontext sagte Konrad Zuse einmal humorvoll: \u201eIch bin zu faul zum Rechnen.\u201c<\/p>\n<p>Die Idee eines frei programmierbaren Computers wird dem britischen Mathematiker Charles Babbage zugeschrieben. Dieser soll die Idee schon 1823 gehabt haben, konnte diese aber, aufgrund der mechanischen Limitierungen seiner Zeit, nicht umsetzen.<\/p>\n<p>Erst kurz vor Beginn des zweiten Weltkrieges nahmen, unabh\u00e4ngig voneinander, mehrere Personen diese Idee wieder auf. Die erstmalige Fertigstellung einer solchen Maschine, namentlich die Z1, wird Konrad Zuse im Jahre 1938 zugeschrieben. Die Nachfolger Z2 und Z3 stellte er 1939 beziehungsweise 1941 fertig.<\/p>\n<h3><span style=\"color: #00549f;\">Die Z1: Der erste mechanische Versuch<\/span><\/h3>\n<p>Die Z1 baute Zuse noch aus d\u00fcnnen Metallblechen- und st\u00e4ben zusammen und war rein mechanisch. Der einzige elektrische Teil dieser Maschine war der verbaute elektrische Staubsaugermotor, der zur Steuerung der Mechanik diente. \u00c4hnlich zu heutigen Computern besa\u00df die Z1 schon ein Steuer- und Rechenwerk, einen Arbeitsspeicher, einen Massenspeicher und Ein- und Ausgabeeinheiten. Dies \u00e4nderte sich auch bei der Z2 und der Z3 nicht. Zudem war es m\u00f6glich alle drei Maschinen zu programmieren.<\/p>\n<p>Dieser erste Entwurf war allerdings, aufgrund der rein mechanischen Bauteile, nicht nur sehr langsam, er konnte nur eine Operation pro Sekunde durchf\u00fchren (1 Hertz), sondern auch fehleranf\u00e4llig. Dies war bedingt durch die ben\u00f6tigte Pr\u00e4zision, die Zuse mit seinen h\u00e4ndisch hergestellten Bauteilen nicht erreichen konnte. Infolgedessen konnte die Z1 zwar Rechnungen korrekt l\u00f6sen, war allerdings durch die Unzuverl\u00e4ssigkeit in der Praxis unbrauchbar.<\/p>\n<h3><span style=\"color: #00549f;\">Die Z2: Ein Beweis f\u00fcr die Funktionsf\u00e4higkeit von Relais<\/span><\/h3>\n<p><div id=\"attachment_20875\" style=\"width: 284px\" class=\"wp-caption alignright\"><a href=\"https:\/\/blog.rwth-aachen.de\/itc\/files\/2024\/12\/electronics-1033735_1280.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" aria-describedby=\"caption-attachment-20875\" class=\"wp-image-20875 size-medium\" src=\"https:\/\/blog.rwth-aachen.de\/itc\/files\/2024\/12\/electronics-1033735_1280-274x300.png\" alt=\"visuelle Darstellung eines Relais\" width=\"274\" height=\"300\" srcset=\"https:\/\/blog.rwth-aachen.de\/itc\/files\/2024\/12\/electronics-1033735_1280-274x300.png 274w, https:\/\/blog.rwth-aachen.de\/itc\/files\/2024\/12\/electronics-1033735_1280-934x1024.png 934w, https:\/\/blog.rwth-aachen.de\/itc\/files\/2024\/12\/electronics-1033735_1280-768x842.png 768w, https:\/\/blog.rwth-aachen.de\/itc\/files\/2024\/12\/electronics-1033735_1280.png 1168w\" sizes=\"auto, (max-width: 274px) 100vw, 274px\" \/><\/a><p id=\"caption-attachment-20875\" class=\"wp-caption-text\">Quelle: [<a href=\"https:\/\/pixabay.com\/de\/vectors\/elektronik-relais-technik-schule-1033735\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">pixabay<\/a>]<\/p><\/div>F\u00fcr die Z2 ersetzte Zuse die rein mechanischen Bauteile in der Z1, in welcher er ungef\u00e4hr 2000 mechanische Schalter verwendete, durch etwa 600 Relais.<\/p>\n<p>Relais sind elektromagnetische Schalter, die durch elektrischen Strom get\u00e4tigt werden. In einem Relais gibt es eine Spule; wird diese Spule von Strom durchflossen, entsteht ein Magnetfeld. Dieses zieht einen Anker an, der durch seine Bewegung zwei Kontakte zusammendr\u00fcckt und den Schalter schlie\u00dft. So kann mit einem kleinem Steuerstrom ein gr\u00f6\u00dferer Stromkreis gesteuert werden. Au\u00dferdem vereinfacht sich die Realisierung des Bin\u00e4rsystems, wenn kein Strom flie\u00dft \u2013 0, wenn Strom flie\u00dft \u2013 1.<\/p>\n<p>Dank des Einsatzes von Relais arbeitete die Z2 nicht nur schneller , sondern auch bedeutend zuverl\u00e4ssiger als ihr Vorg\u00e4nger, da die Anzahl der beweglichen Teile reduziert wurden.<br \/>\nIn die Z2 baute Zuse allerdings nicht alle Funktionen ein, die nachher in der Z3 waren. Die Z2 wurde von Zuse haupts\u00e4chlich als Konzeptversuch f\u00fcr Relais gebaut und wurde somit nicht in der Realit\u00e4t eingesetzt.<\/p>\n<h3><span style=\"color: #00549f;\">Die Z3: Der erste voll programmierbare Computer<\/span><\/h3>\n<p>In der darauffolgenden Z3 orientierte sich Zuse an der Logik der Z1, verbaute allerdings 2000 Relais, 600 f\u00fcr das Rechenwerk und 1400 f\u00fcr den Speicher, und optimierte ihre Konstruktion. Er verwendete noch weniger mechanische Teile und setzte st\u00e4rker auf elektromagnetische L\u00f6sungen wie Relais. Dies steigerte sowohl die Leistung (5,3 Hertz) als auch die Zuverl\u00e4ssigkeit der Z3 erneut. Vergleichsweise haben heutige CPUs eine Taktrate von mehreren Gigahertz &#8211; Sie sind also mehr als 100 Millionen Mal so schnell. Die gr\u00f6\u00dften Unterschiede zwischen der Z2 und Z3 war, dass die Z3 voll programmierbar war, mit einem vollst\u00e4ndigen automatisierten Programmablauf arbeitete, mit Gleitkommazahlen rechnete und Quadratwurzeln berechnen konnte.<\/p>\n<p>Viele dieser Konzepte sind immer noch Grundlagen unserer modernen Computer und gehen auf Zuses Design zur\u00fcck.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Falls euch dieses Thema interessiert und ihr gerne mehr \u00fcber den Aufbau und Funktionen einzelner Komponenten lernen wollt, seid gespannt auf den n\u00e4chsten Beitrag.<\/p>\n<hr \/>\n<p>Verantwortlich f\u00fcr die Inhalte dieses Beitrags ist <a href=\"https:\/\/www.itc.rwth-aachen.de\/go\/id\/epvp\/gguid\/PER-7VY9QG9\/allou\/1\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Marc Weerts<\/a>.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Computer geh\u00f6ren mittlerweile fest zu unserem Leben dazu und bestimmen unseren Alltag. 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