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Meilensteine der Naturwissenschaft und Technik Charles Babbage, Konrad Zuse und der Computer

Wer hat's erfunden? Die Wiege des Computers stand nicht im Silicon Valley, sondern in Deutschland. Hier schuf der Ingenieur Konrad Zuse ab 1936 das erste programmgesteuerte und frei programmierbare Elektronenhirn der Geschichte.

Von: Ein Film von Thomas Ammann

Stand: 10.05.2012

Konrad Zuses Z3-Computer | Bild: picture-alliance/dpa

Mit rein mechanischen Mitteln hatten schon in der Barockzeit Mathematiker Rechenmaschinen gebaut. Blaise Pascal (1623-1662) konstruierte eine Rechenmaschine, die mit dem vertrauten Dezimalsystem arbeitete und sehr umständlich zu bedienen war. Aber sie erleichterte immerhin die Addition großer Zahlen. Gottfried Wilhelm Leibnitz (1646-1716) baute wenig später eine Rechenmaschine, die schon alle Grundrechenarten beherrschte.

Lochkarten steuern Webstühle

Der Franzose Joseph-Marie Jacquard (1752-1834) benutzte zur Steuerung seines mechanischen Webstuhls bereits Lochkarten. Auf dieses Prinzip griff Ende des 19. Jahrhunderts der Deutsch-Amerikaner Hermann Hollerith (1860-1929) zurück, als der die Daten der damaligen Volkszählung in den USA in Lochkarten stanzen ließ, die dann von elektromechanischen Zählmaschinen in damals unerreichter Geschwindigkeit ausgewertet wurden. Diese Maschine setzte sich bald allgemein in Behörden und Büros durch.

Die Unvollendete des Mathematikprofessors

Weitaus anspruchsvollere Rechenaufgaben sollte schon um 1830 die "difference machine" des englischen Mathematikprofessors Charles Babbage (1791-1871) lösen, ein Ungetüm mit Hunderten von Zahnrädern, das allerdings nie ganz fertig wurde. Später plante er eine noch universeller einsetzbare Maschine mit Rechenwerk und Steuerwerk, die aber mit den damaligen mechanischen Mitteln nicht gebaut werden konnte.

Z1 bis Z4 – die Ahnenreihe aller Elektronengehirne

Konrad Zuse

Seit den 1920er Jahren hatte sich in der automatischen Telefonvermittlungstechnik ein elektromagnetisches Schalt- und Speicherelement bewährt, das Relais. Es besteht im Prinzip aus einer Drahtspule mit Eisenkern, vor dem ein bewegliches Blechstück, der sogenannte Anker, befestigt ist. Wird die Spule von einem Gleichstrom durchflossen, so zieht sie den Anker an, der einen oder mehrere mechanisch gekoppelte Kontakte schließt oder öffnet. Mit diesem Bauelement begann ab 1936 der deutsche Maschinenbauingenieur Konrad Zuse (1910-1995) eine Rechenmaschine zu konstruieren, die ihm die langatmigen Berechnungen abnehmen sollte. So entstand ein zwei Mal zwei Meter großes Gerät, die Z1. In der Zeit des Zweiten Weltkriegs entstand die Z3, deren Rechenwerk aus 2.000 Relais bestand. Ein funktionsfähiger Nachbau befindet sich im Deutschen Museum in München. Mit der Z4 ließ Zuse noch eine weitere Maschine folgen, doch die Leitung der deutschen Wehrmacht erkannte die Bedeutung seiner Entwicklung nicht.

Verstärkerröhren statt Relais: Die USA gewinnen den Wettlauf

In den USA wurde die Computerentwicklung bereits während des 2. Weltkriegs stark gefördert. 1945 war die erste Großrechenanlage mit insgesamt 17.000 Verstärkerröhren fertig, die "ENIAC". Sie rechnete tausendmal schneller als die Anlagen mit Relais. Zur gleichen Zeit beschrieb der amerikanische Mathematiker John von Neumann die Struktur der heutigen Computer mit Rechenwerk, Steuerwerk und Speicher, sowie Ein- und Ausgabegeräten.

Transistoren schaffen den Durchbruch

Die Fortschritte der Elektronik kamen auch den Computern zugute. In den 1960er Jahren wurden die Röhren durch Transistoren abgelöst, die nur 1/100 der Leistung und 1/100 des Volumens von Röhren einnahmen und zudem zuverlässiger waren. Mit der so genannten Planartechnik gelang es, eine Vielzahl von Transistoren und anderer Bauelemente auf einem Siliziumplättchen gleichzeitig herzustellen. Die vorher auf Leiterplatten verlöteten Baugruppen wurden so in einem winzigen Gehäuse zu einer sog. Integrierten Schaltung – auf englisch Integrated Circuit – IC genannt – vereinigt, die nicht nur mindestens 100mal  kleiner, sonder zudem weitaus billiger zu fertigen sind. Heute sind auf einem sog. Mikrochip bis zu 100 Millionen Transistoren integriert und die Entwicklung ist noch nicht zu Ende. Parallel zur den Fortschritten der Hardware wurden auch Betriebssysteme und Anwendungssoftware ständig verbessert und an die Bedürfnisse auch von Computerlaien angepasst.


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