Computers
Computer
Computertechnik, Programmierung, Hardware, Software, PC, Rechner
Der Computer (von lat. computare = zusammenrechnen) ist ein modernes Rechengert, das Daten mit Hilfe von vorgegeben Vorschriften verarbeiten kann. Daher wird der Computer auch Rechner genannt. Die ebenfalls gelufige Abkrzung PC (=Personal Computer) ist eine von IBM eingefhrte Handelsbezeichnung. Erstmals tauchte das Wort Computer 1946 in diesem Kontext wieder auf, so wurde der Begriff fr die neuartigen Maschinen bernommen.
Allgemeine Begriffsdefinition
Der Computer (von lat. computare = zusammenrechnen) ist ein modernes Rechengert, das Daten mit Hilfe von vorgegeben Vorschriften verarbeiten kann. Daher wird der Computer auch Rechner genannt. Die ebenfalls gelufige Abkrzung PC" (=Personal Computer) ist eine von IBM eingefhrte Handelsbezeichnung. Erstmals tauchte das Wort Computer 1946 in diesem Kontext wieder auf, so wurde der Begriff fr die neuartigen Maschinen bernommen.
Heute ist der Computer ein weit verbreitetes und allerseits anerkanntes Alltagsgert. Durch die starke Entwicklung der Computer ist es mglich so gut wie jeden Bereich im Leben mit Rechnerleistung zu fllen. Dabei reichen die Aufgaben von riesigen Simulationen bis zu kleinsten An-Aus-Funktionen. Zu Beginn des Computerzeitalters war es lediglich mglich Zahlen zu verarbeiten. Bald waren die Mglichkeiten jedoch deutlich komplexer, sodass wir heute nicht nur im Alltag Computer finden, sondern in so gut wie jedem Berufsbild und an vielen Orten auf der Erde.
Grundlagen des Computer
Ein Computer ist nicht gleich ein Computer. Unterschieden wird zwischen Digitalcomputern, die digitale Signale verarbeiten, und Analogcomputern, die analoge Signale verarbeiten. Heute sind fast alle Computer digitale Rechenanlagen. Da diese allgemein gltigen Regeln folgen, ist eine freie Programmierung" mglich, was im Prinzip nur aussagt, dass die Entwicklungen sich nicht nur als Konkurrenz im Weg stehen, sondern auf einer gemeinsamen Plattform genutzt werden knnen.
Die beiden Bausteine der digitalen Computer sind die Hardware und die Software. Die Hardware, die physischen Bestandteile des Computers, bildet die Basis fr die Software, die die Programmierung des Computers darstellt.
Ein Digitalcomputer ist im Prinzip eine Anhufung aus physischen Speicher- und Verarbeitungselementen. Daten werden in riesigen Speichern zusammengefasst und stehen zur Weiterverarbeitung und Ausgabe zur Verfgung. Diese Weiterverarbeitung wird in drei Kernpunkte eingeteilt: Berechnung, Vergleich und (bedingter) Sprung. Dieser sagt aus, dass wenn zum Beispiel ein Ergebnis durch Addition ausgerechnet wird, dass der Computer entweder an der einen oder der anderen Stelle fortfhrt. Die Software ist der Schlssel zur Funktionalitt des Computers. Durch die Software ist es mglich die oben angesprochenen Bausteine zu variieren und beliebig oft wieder zu nutzen. So knnen Daten einer Software abgespeichert, um von der Hardware genutzt zu werden.
Analoge Rechner sind heute fast ausgestorben". Digitale Computer verdrngen die Gerte, bei denen analoge Bauelemente die Logikprogrammierung ersetzen. In einer kurzen bergangszeit entstanden Hybridcomputer, die aber schnell wieder verschwanden.
Hardware
Einer der bedeutendsten Computertechniker in der frhen Phase der Rechenmaschinen ist John von Neumann, der 1946 das Von-Neumann-Prinzip" definierte. Demzufolge braucht ein Computer genau fnf Elemente, um korrekt zu funktionieren:
- Die Recheneinheit (Arithmetic Logic Unit)
- Die Steuereinheit
- Die Buseinheit
- Den Speicher
- Die Ein- und Ausgabeeinheiten
In heutigen Computern sind Steuer- und Rechenelement in einer Einheit vereint. Die so genannte CPU (Central Processing Unit), der Hauptprozessor, stellt den ntigen Baustein dar.
Die Speicherfunktion ist ein bekanntes Mythos. Daten und Informationen werden als Ja-Nein-Folgen angegeben, die am ehesten in einem 01-Zahlensystem realisiert werden kann. Die dort entstehenden Binrzahlen kann man sich am besten als Strang vorstellen, wie die Folge 100010, die der Dezimalzahl 34 entspricht. Binrzahlen knnen heute entweder fr Daten, wie Buchstaben oder Zahlen stehen, oder fr Befehle an die CPU. Die CPU fhrt die Berechnung bzw. Aktion durch und kann diese dann an die Ausgabeeinheit weiterleiten, damit der Nutzer das gewnschte Ergebnis sehen kann.
Software
Daten, die verarbeitet werden sollten, wurden frher in aufeinander folgende Speicherzellen geschrieben. Um diesen Aufwand zu umgehen, wurden Programmiersprachen entwickelt. Dies war der Schlssel zu einer umfangreichen, detaillierten und trotzdem verstndlichen Programmierung, die es gleichzeitig auch erlaubte, einheitliche Fortschritte zu machen. Bereits erfundenes konnte von Jedermann nachempfunden, genutzt und weiterentwickelt werden. Dies war unter anderem der Startschuss fr den Einsatz von Tastaturen.
Heutzutage arbeiten viele Programme gleichzeitig auf verschiedenen Ebenen im Computer. Die unterste Basis ist der Maschinencode, den der Prozessor im Endeffekt verarbeitet. Weiterhin gibt es mittlerweile auch CPUs, die eigenstndig programmiert werden knnen und somit eigene kleine Computer bilden.
Viele Programmiersprachen erlauben es uns heute auf verschiedenen Ebenen Software zu erstellen. Zu bekannten Programmiersprachen zhlen HTML, Java, C++, Virtual Basic, Delphi usw.
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Geschichte des Computers
Die Geschichte des Computers ist nicht unbedingt leicht darzustellen, beginnt sie doch irgendwo zwischen der Antike und moderner Computertechnik. Ein kurzer Abriss versucht die Geschichte des Computers verstndlich darzustellen:
Die Geschichte der Zahlen beginnt wahrscheinlich lange vor dem modernen Menschen und diente der grundlegenden Kommunikation zwischen zwei Individuen. Mit der Einfhrung von Zahlen entstand die Rechnung. Addition, Subtraktion, Division und Multiplikation wurden entdeckt" und in Formeln dargestellt. So konnten diese berprft werden und eigneten sich zur Weiterbearbeitung. Daraus resultierten Logarithmen und komplexere Rechensysteme.
Als eines der Basisinstrumente wird der Abakus gesehen, der als erstes professionelles Gert zur Berechnung von mathematischen Funktionen diente. Erst im 17. Jahrhundert wurde der Abakus durch Rechenmaschinen ersetzt. Diese Rechenmaschinen, von Wilhelm Schickard 1623 erstmals entworfen und (ein von ihm entworfenes Modell) von Blaise Pascal als Pascaline" 1645 erstmals konstruiert und vorgefhrt, waren jedoch noch nicht mit Computern vergleichbar. Auch wenn die Basisrechnungen den heutigen entsprechen, kommen erst die Lochkarten wirklich nah an den modernen Computer heran. 1805 erstmals eingefhrt, 1890 dann als weiterentwickelte Version sogar zur Volkszhlung genutzt, ist das Lochkartensystem ber ein Jahrhundert lang ein voller Erfolg. 1890 gelang es sogar, einen Spielcomputer zu entwerfen, der mit Hilfe eines Knigs und eines Turms einen anderen Knig im Schachspiel matt setzen zu knnen.
1945 war es dann der ENIAC, der als erster Universalcomputer gelistet werden kann. Dies war der Startschuss fr elektronische Digitalrechner. Noch vor den ersten Digitalrechnern baute IBM bereits Computer. 1937 kann der erste Digitalrechner dann verzeichnet werden, ein Jahr, in dem auch Konrad Zuse aktiv war. Er entwickelte den Z1, der, in einem spteren Nachbau zwar, weil die erste Version nicht voll funktionstchtig war, mit 1Hz arbeitete. Im Zweiten Weltkrieg wurde von Alan Turing eine Maschine entwickelt, die die deutsche Enigma entschlsseln konnte. Die Z3 von Zuse schlielich ist einer der Durchbrche.
In den Jahren 1941 bis 1848 werden einige Computer entwickelt, die als die ersten Modelle ihrer Art in die Geschichte eingegangen sind. Als erster funktionstchtiger Computer wird oft die Z3 von Zuse betrachtet. 1943 entstand der berhmte Colossus". Erst nach dem Krieg konnten die Techniken von Wissenschaftlern zusammengefhrt und gemeinsam genutzt werden. Der ENIAC gilt als erster Universalrechner und wurde 1946 entwickelt. Mageblich war die Erforschung von Transistoren, die aus der heutigen modernen Technik nicht wegzudenken sind.
1949 wurde mit Simon" der erste heimtaugliche Rechner entwickelt, 1950 war dann das Jahrzehnt der ersten kommerziellen Computervermarktung. Die Zuse KG wird gegrndet und IBM fertigt 1956 das erste Magnetplattensystem an, whrend 1958 mit volltransistorisierten Serienrechnern bereits die nchsten Meilensteine ins Haus standen. Auch Siemens mischte sich Ende der 1950er in die Computerszene ein und entwickelte den ersten nur auf Transistoren basierenden Computer.
In den 1960ern bricht das Zeitalter von IBM an, die erste Standards einfhren. Texas Instruments entwickelt den ersten IC", einen integrierten Schaltkreis, der eine wichtige Grundlage darstellte. Auch Hewlett Packard steig in die Computerbranche ein und stellen ihr Gert als Personal Computer" vor. Im gleichen Jahr wurde die erste Computermaus entwickelt, die jedoch mangels Einsatzmglichkeit wenig Beachtung fand. Dies lang daran, dass es bis dahin keine grafischen Oberflchen gab.
Die 1970er stehen ganz im Zeichen des Mikroprozessor. Intel produziert den ersten serienmigen Mikroprozessor im Jahr 1971, in der Folge entsteht ein wahrer Wettkampf zwischen Computerfirmen, die immer leistungsfhigere und kleinere Computer auf den Markt bringen. Bereits 1973 kam der erste PC mit Maus heraus, da eine grafische Oberflche diese Erweiterung erstmals effektiv einsetzte. 1976 stellte Apple seinen Apple I vor, 1979 stieg dann auch Atari in den Serienhandel ein.
In den 1980ern geht der Stern der Heimcomputer auf. War vorher noch behauptet worden, dass kein Mensch Verwendung fr einen Heimcomputer finden wrde, so starteten 16- und 32-Bit Prozessoren eine erste Euphoriewelle fr Personal Computer. Ein Wettkampf zwischen vielen Firmen entstand, Apple brachte seinen Macintosh heraus und setzte neue Mastbe in Sachen Benutzerfreundlichkeit.
Die 1990er schlielich stehen ganz im Zeichen des Internets. Neben einer unglaublichen Leistungssteigerung, werden Computer nun auch benutzerfreundlicher und vielseitiger.
In den heutigen Jahren ist der Computer nicht nur anerkannt, sondern in so gut wie allen Bereichen des Lebens vertreten. Zuhause, in der Wirtschaft, im Straenverkehr oder im Getrnkeautomat arbeiten Prozessoren und rechnen unerlsslich.
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Zukunft des Computers
Die Zukunft des Computers geht momentan wieder in die Richtung der umsetzbaren Ideen. Das Prinzip der KI (Knstliche Intelligenz) und selbst entwickelnden Computer rckt in den Hintergrund, whrend vor allem Bio- und Quantencomputer immer strker erforscht werden. Erste Erfolge sind hier bereits zu verzeichnen. Sowohl auf DNA-, als auch auf Quantenebene wurden bisher mathematische Aufgaben gelst, momentan forschen Wissenschaftler weltweit an realisierbaren Modellen. Die Firma D-Wave Systems behauptet sogar, den ersten funktionstchtigen Qubit-Rechner (Quantenbit) entwickelt zu haben, was aber bisher nicht offiziell besttigt ist.
