Die Erfindung der ersten Computer und Vergleich der Intentionen der Erfinder

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1 Die Erfindung der ersten Computer und Vergleich der Intentionen der Erfinder Konrad Zuse John Atanasoff John Mauchly Inwiefern ist Konrad Zuse der Erfinder des Computers? von Ivo Adrian Knabe 20. März 2013

2 Gliederung 1. Einleitung 2. Wieso war die Lage 1936 ff. reif für Computer? 3. Konrad Zuse: Motivation, Geschichte seiner Maschinen, Technik der Z3 4. John Atanasoff: Motivation, Technik seines Computers 5. John Mauchly: Motivation, Technik des ENIACs 6. Intentionsvergleich 7. Fazit Beantwortung der Leitfrage

3 Einleitung Vortrag Horst Zuses während TU-Praktikum 2009 Beide Eltern sind Informatiker Computer allgegenwärtig im Alltag Interesse für Geschichte Entwicklung der ersten Computer 1936 bis 1946

4 Wieso war die Lage reif für die Entwicklung der Computer? Gab mechanische Rechenmaschinen, mussten jedoch immer bedient werden 1920 und 30er starke Verbreitung elektrischer und elektronischer Bauteile (Relais und Röhren) Erhöhte Rechenbedürfnisse in der Technik, z.b. numerisches Lösen von Differentialgleichungen 1940er Kriegsbedürfnisse, z.b. Dechiffrierung

5 Konrad Zuses Werk Motivation Erfindergeist (z.b. Verkaufsautomat, Ellipsenkino) Aufwendiges statisches Rechnen von Maschinen erledigen zu lassen (studierte Bauingenieurwesen) Vision: Sein Rechner kann Schach spielen Teilfinanzierung Z3: Deutsche Versuchsanstalt für Luftfahrt. Grund: Berechnung von Flatterfrequenzen

6 Konrad Zuses Werk Geschichte seiner Maschinen Fertigstellung des Versuchsmodells Z1 mithilfe von Freunden: Erste programmgesteuerte, mechanische Rechenmaschine; zu unzuverlässig Entwurf Z2 (Test der Relaistechnik) Wurde einberufen, durfte jedoch als Statiker bei den Henschel-Flugzeugwerken arbeiten 1940: Vorführung Z2 Materialfinanzierung der Z3 Entwicklung der Z3 in Freizeit mit Freunden 12. Mai 1941: Vorführung der funktionsfähigen Z3 Verwendung: Berechnung einer komplexen Matrix

7 Konrad Zuses Werk Technische Konzepte der Z3 Frei programmierbar durch binär codierte Lochstreifen Binäres Gleitkommarechenwerk 22 bit (P) Realisierung arithmetischer Schaltungen mithilfe der Aussagenlogik (P) Binärer einschrittiger Übertrag (P) Binär adressierbarer Speicher 64 Worte (P) Dezimale Ein/Ausgabe: Tastatur mit Lampenfeld Mit minimalen Aufwand konstruiert Theoretisch turingmächtig (P)

8 Die Z3

9 Der Atanasoff-Berry Computer Motivation Atanasoff brauchte Stunden für mathematische Berechnungen (Dissertation) Wollte die Geschwindigkeit und Fehlerfreiheit von wissenschaftlichen Berechnungen verbessern Finanzierungsbegründung für den Prototyp: Since an expert computer requires about eight hours to solve a full set of eight equations in eight unknowns, k is about 1/64. To solve twenty equations in twenty unknowns should thus require 125 hours. But this calculation does not take into effect the increased labor due to the greater chances of error in the larger systems... The solution of general systems of linear equations with a number of unknowns greater than ten is not often attempted. But this is precisely what is needed to make approximate methods more effective in the solution of practical problems. - John Atanasoff Rechenexperte braucht 8 Stunden für 8 Gleichungen mit 8 Unbekannten. Für 20 Gleichungen mit 20 Unbekannten 125 Stunden. Doch: Steigende Fehlerwahrscheinlichkeit Praxis <10 Unbekannte

10 Der Atanasoff-Berry Computer Technische Konzepte Elektronisches Rechenwerk aus Vakuumröhren (P) Speicher aus regenerierbaren Kondensatoren Digitale, binäre Ganzzahlendarstellung (50-bit) Realisierung arithmetischer Schaltungen mithilfe der Aussagenlogik Spezialrechner zum Lösungen linearer Gleichungssysteme (mit bis zu 29 Unbekannten) Dezimale Eingabe: Lochkarten, Ausgabe: Lämpchen

11 Der ABC

12 John Mauchly Motivation Ursinus College: Experimentierte mit elektrischen Schaltungen zum Zählen, interessierte sich für Waffenelektronik. Unterrichtete seit 1941 an der Moore School of Electrical Engineering, einem Zentrum für militärische Berechnungen. Hauptproblem an der Schule: Berechnung ballistischer Tabellen für neue Waffentypen 1942: Schrieb einen Antrag zum Bau eines Universalrechners 1943: Auftrag der US-Armee zum Bau eines Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC)

13 Der ENIAC Technische Konzepte Zahlendarstellung: Vorzeichen + 10 Dezimalziffern 20 Akkumulatoren: Speichern, Addieren, Subtrahieren davon 4 auch multiplizieren, 5 auch dividieren und Programmierbarkeit: Nur durch Steckverbindungen Sehr schnell (P): Addition/Subtraktion 0,2 ms; Multiplikation 2,8 ms; Division 24 ms; 300 ms Röhrencomputer ( Röhren fehleranfällig) Ein-/Ausgabe: Lochkarten (dezimal) Verschwenderisch gebaut: 10 Röhren pro Ziffer Gigantische Ausmaße: 2,4m H; 0,9m T; 30m B

14 Der ENIAC

15 Intentionsvergleich Zuse: Frust als Student über aufwendige Rechnungen Atanasoff: Fehlerfreiheit umfangreicher wissenschaftlicher Berechnungen Mauchly: Kriegswaffeninteresse, Berechnung von ballistischen Tabellen für neue Waffensysteme Gemeinsamkeit: Bewältigung aufwendiger Rechnungen Unterschiede: Laienhafter vs. professioneller vs. militärgetriebener Ansatz

16 Fazit Beantwortung der Leitfrage Was ist das Wesentliche eines Computers? programmierbar, Rechenwerk, Speicherwerk, I/O binär, elektronisch, Gleitkomma, einschrittiger Übertrag Es gibt keinen einzelnen Erfinder des Computers. Konrad Zuse hat den größten Teil zu dem heutigem Konzept des Computers beigetragen. Bahnbrechende Erfindung Computer heutzutage überall

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