Algorithmus, siehe (1)

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1 Der Computer als elektronische Rechenmaschine entstand in den vierziger Jahren des 20. Jahrhunderts. Die Gedankenwelt der Informatik lässt sich aber bedeutend weiter zurückverfolgen. Mit diesem Kapitel wollen wir die wichtigsten Punkte dieser Entwicklung kurz streifen und gleichzeitig einige Begriffe einführen. ca. 500 v.chr. Die Chinesen kennen bereits eine Rechenhilfe. Diese ist noch heute weit verbreitet. Abakus ca. 300 v.chr. Der griechische Mathematiker Euklid entwickelt ein Rechenverfahren zum Berechnen des ggt. Rezeptmässige Rechenverfahren sind zentral in der Informatik. ca ca Algorithmus, siehe (1) Das bis dahin mühsame Rechnen mit römischen Zahlen wird mit einem neuen Zahlensystem stark vereinfacht. Adam Ries importierte es aus Indien. Dezimalzahlensystem Eine neue Rechenhilfe erleichtert das Multiplizieren und Dividieren von Zahlen, und zwar via Logarithmen. Rechenschieber ca Schickard (D), Pascal (F) und Leibniz (D) bauen erste mechanische Rechenmaschinen für die vier Rechengrundoperationen. Die Präzisionsgetriebe sind aber auf lange Zeit zu ungenau. Wie steht's wohl mit der "Programmierung"? Seite 1/6

2 ca ca ca Die Rechenalgorithmen sind fest in der Mechanik eingebaut. Jacquard (F) baut einen mechanischen Webstuhl mit Steuerung durch Lochkarten. Auf den Lochkarten lässt sich das "Webprogramm" festhalten. Die Lochkarten können als Lesespeicher aufgefasst werden. Read Only Memory = ROM Babbage (GB) plant eine durch Lochkarten gesteuerte mechanische Rechenmaschine, bestehend aus Rechenwerk, Steuerwerk, Zahlen- und Programmspeicher. Die technische Realisierung war jedoch nicht möglich. Hollerith (USA) baut eine elektromechanische Zählmaschine zur Lochkartenauswertung bzw. zum Auswerten von Volkszählungen. also mit Hilfe von Relais 1934 Zuse (D) plant eine programmgesteuerte Rechenmaschine. Zwei seiner grundlegenden Konstruktionsprinzipien sind bis heute verbindlich geblieben: - Programmsteuerung - Dualzahlensystem (auch Gleitkommazahlen) Vorteile vom Dualzahlensystem? Seite 2/6

3 - pro Stelle nur 2 verschiedene Symbole bzw. Zustände (vgl. binäre Codierung) - "fast optimale" Codierung siehe (2) 1941 Zuse (D) baut die erste elektromechanische programmgesteuerte Rechenmaschine (ZUSE Z3). Der Relaisrechner (ca. 2'000 Relais) funktioniert mit einer Programmsteuerung durch endlos, zu Schleifen zusammengeklebten Lochstreifen. Die Rechenzeit für eine Addition beträgt ca. 1 Sekunde 1946 In den USA wird die erste elektronische programmgesteuerte Rechenmaschine (ENIAC) gebaut. Der Rechner beinhaltet ca. 2'000 Röhren und 1'500 Relais. Die Programmsteurung erfolgt mittels Steckbretter. Die Rechenzeit für eine Addition beträgt ca. 1 Millisekunde 1949 Von Neumann (USA, Ungarn) formuliert die grundsätzlichen Konstruktionsprinzipien eines elektronischen Computers ( von Neumann- Computer). Seine Idee ist, nicht wie bisher nur Zwischenwerte im Rechner abzuspeichern, sondern zusammen mit diesen auch das eigentliche Programm. Im selben Speicher befinden sich also Programm und Zwischenergebnisse. Vorteil: Seite 3/6

4 Der Programmablauf kann von den Zwischenergebnissen abhängig gemacht oder sogar zur Laufzeit verändert werden Der Transistor kommt erstmals in einem Computer (TRADIC) der Firma Bell (USA) zum Einsatz. Vorteile: - weniger Stromverbrauch - geringere Kühlung - kompaktere Bauweise - längere Lebensdauer - höhere Betriebssicherheit - höhere Rechengeschwindigkeit. Die Rechenzeit für eine Addition beträgt noch ca. 10 Mikrosekunden Erste Programmiersprachen kommen zum Einsatz, z.b. ALGOL, FORTRAN 1971 Dies ist die Geburtsstunde des Mikroprozessors. Rechner- und Steuerwerk sind auf einem integrierten Schaltkreis (IC) untergebracht. Der Intel-4004 ist ein 4-Bit-Mikroprozessor und leistet 60'000 Instruktionen pro Sekunde. Es folgen die Seite 4/6

5 8-Bit-Prozessoren Intel 8008, Intel 8080, der Motorola , der Zilog Z80 und andere Commodore führt einen Computer ein, der auf einen einzelnen Anwender zugeschnitten ist. Er ist der erste Personal Computer (PC). PET 1981 Der Branchenführer bei grossen und mittleren EDV-Anlagen, der IBM-Konzern, präsentiert den eigentlichen IBM-PC. IBM kauft das Betriebssystem von einer unbekannten Firma ein. DOS von Microsoft 1983 Viele Netzwerker betrachten dieses Jahr als Geburtsstunde des Internets. Ein wichtiges Übertragungsprotokoll wurde offizielle standardisiert. TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) 1996 James Gosling von Sun Microsystems entwickelt eine völlig neu konzipierte Programmiersprache namens OAK bzw. Java. Java gibt es mittlerweile als JDK 1.3 (Java Development Kit) bzw. Java 2. Java brilliert mit folgenden Eigenschaften: - plattformunabhängig - objektorientiert - sicher - netzwerkfähig - parallel Seite 5/6

6 ... Die letztgenannten Entwicklungsschritte sind nur eine Auswahl, aus der nach 1970 rasanten Computerentwicklung. Die Fortschritte bei der Hardware brachten immer kleinere und schnellere Bauelemente und im grössere und billigere Speicher. Ein moderner Rechner benötigt nur noch einige Nanosekunden für eine Addition! Auf der anderen Seite führten die Fortschritte bei der Software zu immer umfangreicheren und leistungsfähigeren Programmen. Dabei hat sich gezeigt, dass die Hardware- der Software-Entwicklung immer voraus ist! Es hat den Anschein, dass man bei der Entwicklung von Software an die Grenzen des menschlichen Intellekts stösst und dass die Erweiterung dieser Grenzen mehr Zeit und Geduld kostet als die technische Weiterentwicklung des Computers. Für gewisse Klassen von Problemstellungen (vgl. Problem des Handelsreisenden, Rucksackproblem) kennt man heute noch keine effizienten Algorithmen! Selbst schnellere Computer werden an dieser Situation nicht viel ändern können! siehe (3) Internet-Adressen: Seite 6/6