Technische Informatik 2 Computer Geschichte

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1 Technische Informatik 2 Computer Geschichte Prof. Dr. Miroslaw Malek Sommersemester

2 Thema heute Mechanisches Zeitalter: Personen und Maschinen Babbage Erste Programme Elektronisches Zeitalter Personen und Maschinen Zuse PDP-11 TI2 CG - 2

3 Anfänge des Rechnens Von 4000 bis 1200 vor unserer Zeit: Die Bevölkerung von Sumer benutzte Tontafeln für Handelsaufzeichnungen Abakus: Ursprung unbekannt Benutzt in Babylon, später in der arabischen Welt, Europa, China und Japan Logarithm Bones ( ), von John Napier ( , Schottland) Wood Strip Logs (1617) von Robert Bissaker Slide Rule (1620) von Edmund Gunter ( , England) TI2 CG - 3

4 Mechanisches Zeitalter Zeit: etwa 1945 Eigenschaften: Die Geräte wurden alle mit mechanischen Teilen, wie Zahnräder, Achsen oder Sperrstiften betrieben. TI2 CG - 4

5 Mechanisches Zeitalter: Wann, Wer, Was? Wann 1623 Wer Wilhelm Schickhard ( , Deutschland) Addierer Was 1642 Blaise Pascal ( , Frankreich) Addierer und Subtrahierer Neuerung: Sperrrad für Überträge 1671 Gottfried Leibniz ( ) Vorgänger vom Vierfunktionsrechner (+,-,*, ) TI2 CG - 5

6 Wann Wer Mechanisches Zeitalter Wann, Wer, Was? (2) Was Im 18.Jh. war die Entwicklung auf die Verbesserung der Vierfunktions- Rechner konzentriert: Gaspard F. de Prony (Frankreich) Thomas de Colmar (Frankreich) Autometer (+,-,*, ): Berechnet in einem Projekt für die Regierung Frankreichs die Logarithmen von 1 bis Arithmometer (+,-,*, ) 1823 Charles Babbage ( ) Differential Machine TI2 CG - 6

7 Differential Machine Charles Babbage: Die Maschine konnte Polynome 6. Grades mit einer Genauigkeit von 20 Stellen lösen. Babbage bekam , um die Maschine zubauen, aber das Projekt wurde 1842 abgebrochen. TI2 CG - 7

8 Analytische Maschine Ein Zeitgenosse von Charles Babbage, L. G. Menebrea, entwickelte eine Programmidee zum Lösen von linearen Gleichungen. Ada Augusta Byron, später Lady of Lovelace programmierte diese Anwendung. Mühle Daten Speicher Ausgabe (Kartenstanzer) Instruktionen Operationskarten Variable Karten Programm TI2 CG - 8

9 Analytische Maschine (2) Mühle Daten Speicher Ausgabe (Kartenstanzer) Bestandteile: 1. Speicher Operationskarten Instruktionen Variable Karten 2. Mühle ist die arithmetische Einheit 3. Programm (Jaquard Loom-Lochkarten) a. Operationskarten (Programmschritte) b. Variable Karten (Speicherauswahl-Karten) Programm Enthielt alle wesentlichen Bestandteile eines allgemein verwendbaren, automatischen Rechners Grundlegende Konzepte (auch heutiger Programmierung) wie die Schleife, das Unterprogramm und der bedingte Sprung TI2 CG - 9

10 Mathematische Vorgehensweise: Programm zum Lösen Linearer Gleichungen a 11 x 1 + a 12 x 2 = b 1 a 21 x 1 + a 22 x 2 = b 2 a 22 b 1 a 12 b 2 a 11 b 2 a 21 b 1 x 1 = x a 11 a 22 a 12 a 2 = 21 a 11 a 22 a 12 a 21 TI2 CG - 10

11 Var Daten TI2 CG - 11 Inhalt OP Quelle Programm zum Lösen Linearer Gleichungen (2) Programm Ziel Rechnung w 0 a 11 x w 2,w 4 W 8 w 8 a 22 * b 1 w 1 a 12 x w 1, w 5 w 9 w 9 a 12 * b 2 w 2 b 1 x w 0, w 4 w 10 w 10 a 11 * a 22 w 3 a 21 x w 1, w 3 w 11 w 11 a 12 * a 21 - w 8, w 9 w 12 w 12 a 22 * b 1 - a 12 *b 2 w 4 a 22 - w 10, w 11 w 13 w 13 a 11 * a 22 -a 12 * a 21 w 5 b 2 w 12, w 13 w 14 w 14 w 12 w 13 Die Daten werden in den Speicher geladen und die Rechnung gemäß der Tabelle vollzogen. Die größte Neuerung war das Konzept eines programmierbaren Rechners.

12 Mechanisches Zeitalter Wann, Wer, Was? (3) Wann Wer George Boole ( , England) E.D. Borbour Lord Kelvin ( , England) Binäre logische Operationen AND,OR, NOT Rechner mit Druckfunktion (Tinte musste umständlich von Hand eingefüllt werden) Analoge Maschine Was 1875 Frank Baldwin ( , USA) Rechner mit Druckfunktion TI2 CG - 12

13 Mechanisches Zeitalter Wann, Wer, Was? (4) Wann Wer Wilgodt F. Odhner (Schweden, Rußland) Tischrechner Was 1885 Dorr E. Felt ( , USA) Comptometer: Rechner mit Druckfunktion und Tasten TI2 CG - 13

14 International Business Machines Corporation (IBM) Lochkarten, Tabelliermaschine (1890) Herman Hollerith ( , USA) (1890 Census) Elektrisches Tabelliersystem Tabulating Machine Co. (1896) Computation-Tabulating Recording Co. (1911) International Business Machines Corp. (IBM) (1924) TI2 CG - 14

15 Zeit: um 1945 bis heute Elektrisches und Elektronisches Zeitalter Eigenschaften: Die Geräte nutzen Relais, Röhren, Transistoren TI2 CG - 15

16 Elektronisches Zeitalter: Wann, Wer, Was? Wann Wer Was 1892 William S. Burroughs Rechner mit Druckfunktion (1 Mio. verkaufte Exemplare) 1904 John A. Fleming Patentiert Vakuumdiodenröhre 1908 Campbell Swinton (England) Monore, Baldwin, Frieden, etc. Elektrische Scan-Methode für die Kathodenstrahlröhre Vierfunktionsrechner Motorbetriebene Rechner 1936 Alan Turing Arbeit über Berechenbarkeit 1938 Konrad Zuse Relaisbasierter Rechner TI2 CG - 16

17 Konrad Zuse ( ) 1934 Zuse schlägt vor, eine elektromechanische Rechenmaschine zu bauen 1936 Zuse patentiert eine Anwendung für die automatische Rechenausführung mit einem binären Kombinationsspeicher Zuses Z-Serie von Computern: 1938 Z1 mechanischer Computer 1940 Z2 nutzt Telefonrelais anstelle von mechanischen logischen Schaltungen 1941 Z3 erster funktionsfähiger programmgesteuerter, elektromechanischer Rechner 1945 Z4 Z4 übersteht den Zweiten Weltkrieg, was die Nachkriegsentwicklung von wissenschaftlichen Computern in Deutschland unterstützt TI2 CG - 17

18 Elektronisches Zeitalter: Wann, Wer, Was? (2) Wann Wer und Was Howard Aiken (USA) reicht einen Vorschlag für eine digitale Rechenmaschine für die 4 Grundrechenarten u.a. an IBM Engländer bauen einen Vakuum-Röhren- Computer zum Code-Knacken (Colossus) 2. Weltkrieg - Amerikaner bauen einen elektronischen, allgemein verwendbaren Rechner, zuvor baut John Atanasoff einen elektromechanischen digitalen Computer mit Vakuumröhren (15 m breit) Howard Aiken von der Harvard Universität und IBM bauen eine elektromechanische Maschine namens Harvard Mark I. ATLAS wird an der Manchester Universität entwickelt TI2 CG - 18

19 Elektronisches Zeitalter: Wann, Wer, Was? (3) Wann Wer und Was ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator) von J. Mauchly und J. Presper Eckert, erster frei verwendbarer elektronischer Computer 1945 Ein Programm wurde von Hand durch Schalter und Kabelstecken eingegeben. Er benutzte Röhren, wog 30 Tonnen und hatte eine Performance von 5,000 ops/sec. ENIAC konnte Lochkarten lesen sowie schreiben und war an einen Drucker angeschlossen. John (János, Johann) von Neumann führt das Konzept eines gespeicherten Programms ein. TI2 CG - 19

20 Elektronisches Zeitalter: Wann, Wer, Was? (4) Wann 1947 Wer und Was Erster Transistor, entwickelt von John Bardeen, Walter Brattain und William Shockley für Bell Labs (Nobelpreis 1956) Magnetischer Trommel-Speicher wird eingeführt Claude Shannon veröffentlicht A Mathematical Theory of Communication Richard Hamming entwickelt den Hamming Code für Fehlerkorrektur in Datenblöcken EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator) wird an der Cambridge Universität in England von Maurice Wilkes entwickelt TI2 CG - 20

21 Elektronisches Zeitalter: Wann, Wer, Was? (5) Wann Wer und Was Whirlwind Computer von Jay Forrester (MIT) mit 5000 Vakuumröhren EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) basiert auf Ideen, die am Institute for Advanced Studies of Princeton University entwickelt wurden. UNIVAC I (Universal Automatic Computer) wird von Eckert und Mauchly gebaut, er benutzt Vakuumröhren (vor allem Trioden und Pentoden), Speicherzugriffszeit 0,5 ms. Maurice Wilkes führt Mikroprogrammierung ein Jay Forresters Matrix Core Speicher Grace Murray Hooper entwickelt A-0 (1. Compiler) John von Neumanns IAS bitparallele Maschine TI2 CG - 21

22 Elektronisches Zeitalter: Wann, Wer, Was? (6) Wann Texas Instruments stellt den Silizium-Transistor vor Fuji Photo Film Co. (Japan) entwickelt einen 1700 Vakuumröhren-Computer für Linsen-Design Berechnungen Univac mit Transistoren Wer und Was IBM erster massenproduzierter Computer Kenneth Olsen nutzt Jay Forresters Core-Speicher, um den Memory Test Computer zu bauen John Backus entwickelt mit Mitarbeitern bei IBM den ersten FORTRAN Compiler NTT (Nippon Telegraph and Telephone Co., Japan) entwickelt Musasino-1 (erster Parametroncomputer) Jack Kilby (Texas Inst.) und Robert Noyce (Fairchild) entwickeln jeweils für sich erste Halbleiter-Schaltkreise TI2 CG - 22

23 Elektronisches Zeitalter: Wann, Wer, Was? (7) Wann Wer und Was Das Committee on Data Systems Languages wird gegründet und entwirft COBOL (Common Business Oriented Language) Die Stanford und die Purdue Universität richten die ersten Abteilungen für Informatik ein IBM kündigt das System/360 an. Computer der 3. Generation IBMs 7-Jahre Projekt Sabre für weltweite Flugreservierungen ist voll implementiert Doug Engelbart erfindet die Maus TI2 CG - 23

24 Elektronisches Zeitalter: Wann, Wer, Was? (8) Wann Wer und Was Vierfunktions-Handrechner (Texas Instruments) Edsger Dijkstra schreibt über GOTO Programmierung vs. Strukturierte Programmierung Cray CDC7600 Supercomputer erreicht 40 MFLOPS E. F. Codd beschreibt das relationale Datenbankmodell Alan Kay entwickelt den Vorgänger des PCs: Sein Office Computer hatte Icons, Grafik und eine Maus IBM führt den Laserdrucker ein Steve Jobs und Steve Wozniak bauen den Apple I TI2 CG - 24

25 Wann 1977 Bill Gates und Paul Allen gründen Microsoft Elektronisches Zeitalter: Wann, Wer, Was? (9) Wer und Was 1981 IBM bringt ersten PC (IBM 5150) auf den Markt 1984 Sony und Philips führen die CD-ROM ein 1984 IBM führt einen 1-Mbit RAM ein 1984 Flash memory wurde von Fujio Masuoka, Toshiba entwickelt 1985 Cray 2 und Thinking Machines' Parallel-Prozessor Connection Machine erreichen 1 Mrd. Op./Sek WWW Prototyp von Berners-Lee (URL, HTML, HTTP) TI2 CG - 25

26 Wann Elektronisches Zeitalter: Wann, Wer, Was? (10) Wer und Was 1993 Erster grafischer Web-Browser Mosaic wird an der Illinois Universität programmiert (Marc Andreesen) 1993 DEC Alpha AXP 64-bit Mikroprozessor wurde entwickelt (200 MHz) 2001 Erste Multicore CPU: IBM Power NEC Earth Simulator, 5120 Prozessoren, 64 GBytes RAM pro Prozessor, 35,86 TFLOPS Blue Gene, fünf Modelle; Blue Gene/L 280 TFLOPS, 64 K Prozessoren, 512 MB oder 1 GB pro Prozessor, 1K E/A Prozessoren; Blue Gene/Q soll 3 PFLOPS erreichen (1 PFLOPS = FLOPS 2005 Spansion (AMD and Fujitsu) führt einen 1-Gbit RAM ein GB Flash Memory Drive von Samsung TI2 CG - 26

27 Geschichte der PDP-11 Jahr Modell PDP-1 PDP-5 PDP-8 PDP Bit 12 Bit 16 Bit 6µs 3µs 200ns ns 1KB 4KB 1KB 4KB 128 KB Viele Modelle: PDP-11/40, PDP-11/45, VAX-11 LSI-11 Word Länge 18 Bit 16 Bit Speicher Zykluszeit 5µs 300ns- 980ns Speicher Kapazität D.E.C. wurde von K. Olsen gegründet 4KB - 64KB 32 KB Kosten $ $ (PC & DMA) $ (PC & Software) $ $ (UNIBUS Konzept) TI2 CG - 27