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="Was ist ein Computer?" I=
  
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[[Datei:Abb102demcomputerinshirngeschaut.jpg|miniatur|500px|zentriert|CC BY-NC 4.0 (c) Susanne Staubli, Eckart Zitzler]]
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'''Definitionsversuche: Was ist ein Computer?'''<br>
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"Ein Gerät, das Daten speichert und verarbeitet, das auf dieser Basis Berechnungen durchführt, andere Geräte steuern kann, und mit anderen Geräten und Menschen in Verbindung treten kann."<br>
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"Ein eigenständiger Apparat, mit dem Berechnungen oder ganz allgemein Programme ausgeführt werden können."
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* [https://rlfbckr.io/work/rechnender-raum/ Ralf Baecker, Rechnender Raum, 2007 @ KHM]
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* Römischer Handabakus [https://de.wikipedia.org/wiki/Abakus_(Rechenhilfsmittel)#/media/Datei:RomanAbacusRecon.jpg > Wikipedia]
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* NACA computer working with microscope and calculator, 1954 [https://en.wikipedia.org/wiki/Computer_(job_description)#/media/File:X-4_with_Female_Computer_(9467782468).jpg > Wikipedia]
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* Logarithmen-Tabelle, 1912 [https://de.wikipedia.org/wiki/Menschlicher_Computer#/media/Datei:Logarithmen.png > Wikipedia]<br>
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'''Video: ''Human Computers at Los Alamos during the Manhattan Project'''''
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==Zählen und Rechnen==
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[[Datei:2431 ziffer und linienrechnen.jpg|miniatur|500px|zentriert|Ziffern- und Linienrechnen auf einer Abbildung aus dem Rechenbuch von Gregor Reisch aus dem Jahre 1517.
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Gregor Reisch, Margarita Philosophica, Buch IV, Arithmetik, Basel 1517 (1. Ausg. Freiburg 1503).]]
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'''Beispiele:'''
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* Tokens & Kerbhölzer
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* Abakus-Rechnen
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* Der Übergang von Linien- zum Ziffernrechnen
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'''Ausgewählte Ressourcen:'''<br>
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* [https://sites.utexas.edu/dsb/tokens/the-evolution-of-writing/ Denise Schmandt-Besserat, The Evolution of Writing]<br>
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* [https://www.adfontes.uzh.ch/tutorium/masse-zahlen-und-geld/zahlen Online-Tutorium "Zahlen"]
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==17. Jahrhundert==
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'''Wilhelm Schickard (1592–1635)''' <br>
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Am 20. September 1623 schrieb Schickard in einem Brief an Kepler:<br>
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''"Dasselbe, was Du auf rechnerischem Weg gemacht hast, habe ich kürzlich mechanisch versucht und eine aus 11 vollständigen und 6 verstümmelten Rädchen bestehende Maschine gebaut, welche gegebene Zahlen im Augenblick automatisch zusammenrechnet […] Du würdest hell auflachen, wenn Du da wärest und sehen könntest, wie sie, so oft es über einen Zehner oder Hunderter weggeht, die Stellen zur Linken ganz von selbst erhöht oder ihnen beim Subtrahieren etwas wegnimmt."''
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[https://de.wikipedia.org/wiki/Wilhelm_Schickard#/media/Datei:Schickardmaschine.jpg > Rechenmaschine von Wilhelm Schickard]<br>
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'''Blaise Pascal (1623–62)'''
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* 1642/3 in Paris: Konstruktion einer Additions- und Subtraktionsmaschine (Pascaline)
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* Addition sechstelliger Zahlen bis 999.999
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* An den Metallwählscheiben ließen sich Nummern einstellen, das Ergebnis erschien in Kästchen über den Wählscheiben
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'''Gottfried Wilhelm Leibniz (1646 bis 1716)'''
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[https://www.arithmeum.uni-bonn.de/sammlungen/rechnen-einst/objekt.html?tx_arithinventory%5Bobject%5D=6099 > Vierspezies-Staffelwalzenmaschine, 1671]
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==19. Jahrhundert==
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'''Jacquardwebstuhl von Joseph-Marie Jacquard (1752–1834)'''<br>
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> https://de.wikipedia.org/wiki/Jacquardwebstuhl<br>
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'''Charles Babbage (1792-1871) and Ada Lovelace (1815-1852)'''
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* Difference Engine
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* Analytical Engine [http://sydneypadua.com/2dgoggles/the-analytical-engine-in-glorious-technicolour/ > Comic Strip]
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==Ausblick==
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'''Nächstes Mal:'''
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* 20. Jahrhundert
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* elektromechanische und elektronische Rechner
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* Grundprinzipien heutiger Computertechnik
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="Was ist ein Computer?" II=
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==20. Jahrhundert==
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'''Überblick: wichtige Rechenmaschinen im 20. Jh (Auswahl)'''
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* 1937: Zuse Z1, rein mechanisch, nicht stabil
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* 1941: Zuse Z3, elektromechanisch, Telefonrelais, binäre Gleitkomma-Arithmetik
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* 1941: Atanasoff-Berry-Computer, elektronisch, Elektronenröhren, gebaut zur Lösung linearer Gleichungssysteme
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* 1943: Colossus, elektronisch, Elektronenröhren
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* 1944: Mark I, elektromechanisch, genutzt für Ballistik
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* 1946: ENIAC, elektronisch, Elektronenröhren, genutzt für Ballistik
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* 1949: EDVAC, elektronisch, genutzt für Ballistik, erste „Von-Neumann-Architektur“
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'''Z1 (1937) von Konrad Zuse'''
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[https://de.wikipedia.org/wiki/Z1_(Rechner) > wikipedia]<br>
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[http://www.horst-zuse.homepage.t-online.de/z1.html> technische Details zusammengestellt von Konrad Zuses Sohn]
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'''Z3 (1941) von Konrad Zuse in Zusammenarbeit mit Helmut Schreyer '''
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==Wichtige Grundprinzipien==
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* das Dualsystem (u.a. Leibniz)
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* die Verbindung von Boolescher Algebra und digitalen Schaltkreisen (u.a. Claude Shannon)
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* die Turing-Maschine
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* die Von-Neumann-Architektur
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==Praxis-Projekte==
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* [http://www.agfunk.de/projekt/g1/index.html  Die Historische Zählmaschine G1], einstelliger elektronischer Zähler auf Röhrenbasis (auf Basis der Schaltskizze eines Flip Flops des ENIACs), ein Selbstbau-Projekt von Armin Gräwe
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=Selbstbau-Computer=
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'''Zusammenstellungen'''
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* [https://www.rechnen-ohne-strom.de/links-lit-anleit/bauanleitungen/ Bauanleitungen "Rechnen ohne Strom"]
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'''Papiercomputer'''
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* 1968: CARDIAC (CARDboard Illustrative Aid to Computation) developed by Irving Becker (Alstair) for Bell Laboratories. The kit consists of an instruction manual and a die-cut cardboard "computer".
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** https://en.wikipedia.org/wiki/CARDboard_Illustrative_Aid_to_Computation
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** https://www.instructables.com/id/CARDIAC-CARDboard-Illustrative-Aid-to-Computation-/
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** [https://www.cs.drexel.edu/~bls96/museum/CARDIAC_manual.pdf Download instruction manual]
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* [https://en.wikipedia.org/wiki/Digi-Comp_I Digi-Comp I]
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'''Nachbau Schickard'''
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Nachbau mit Lasercutter: https://www.ollmetzer.com/?p=3748<br>
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https://maker-faire.de/maker/die-schickardsche-rechenmaschine/ <br>
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https://github.com/jnweiger/Schickard/blob/master/README.md
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https://www.youtube.com/watch?v=ot1D30ZgLgg
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=Kunst=
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* [https://rlfbckr.io/work/rechnender-raum/ Rechnender Raum von Ralf Baecker, 2007]
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* [http://techno-logic-art.com/clock.htm "The Clock" von Gislain Benoit]
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=Literatur & Links=
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=Ergänzungen=
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==Erste Rechenmaschinen (17. Jh)==
 
==Erste Rechenmaschinen (17. Jh)==
  
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===Wilhelm Schickards Vierspeziesmaschine===
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===Wilhelm Schickards===
  
 
1623 in Tübingen: konstruierte er die erste urkundlich nachweisbare Rechenmaschine der Welt<br>
 
1623 in Tübingen: konstruierte er die erste urkundlich nachweisbare Rechenmaschine der Welt<br>
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Vierspeziesmaschine, konnte Addition, Subtraktion, Multiplikation, Division ausführen
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konnte Addition, Subtraktion, Multiplikation, Division ausführen
  
 
===Blaise Pascal===
 
===Blaise Pascal===
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Pascaline, Quelle: Rama, CC BY-SA 3.0 fr, commons.wikimedia
  
 
1642 in Paris: Konstruktion einer Additions- und Subtraktionsmaschine<br>
 
1642 in Paris: Konstruktion einer Additions- und Subtraktionsmaschine<br>
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Addition sechstelliger Zahlen bis 999.999
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An den Metallwählscheiben ließen sich Nummern einstellen, das Ergebnis erschien in Kästchen über den Wählscheiben
 
Problem: Feinmechanik, arbeitete nicht zuverlässig
 
Problem: Feinmechanik, arbeitete nicht zuverlässig
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https://www.youtube.com/watch?v=3h71HAJWnVU
  
 
===Gottfried Wilhelm Leibniz===
 
===Gottfried Wilhelm Leibniz===
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===Programmgesteuerter Webstuhl===
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==="Programmierbarer" Webstuhl===
  
 
Joseph-Marie Jacquard: baute 1805 erster durch Pappkarten (Vorläufer der Lochkarten) gesteuerter bzw. "programmgesteuerter" Webstuhl
 
Joseph-Marie Jacquard: baute 1805 erster durch Pappkarten (Vorläufer der Lochkarten) gesteuerter bzw. "programmgesteuerter" Webstuhl
  
  
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===Difference Engine===
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Charles Babbage (1792-1871)<br>
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Difference Engine
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mechanische Probleme, nur teilweise realisiert<br>
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war immer noch zur Basis 10!
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===Analytical Engine===
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Analytical Engine 1833<br>
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theoretisches Konzept für ersten digitalen Rechenautomaten<br>
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bestehend aus Recheneinheit (mill), Zahlenspeicher (store), Steuereiheit, Ein- und Ausgabegeräte<br>
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Ada Lovelace schrieb Programme dafür<br>
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wurde erst 100 Jahre später realisiert<br>
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basierend auf Lochkarten inspiriert von Jacquard<br>
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===Boolesche Algebra===
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Ein Logikkalkül entwickelt von George Boole (1815-1864)
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===Holleriths "Statistik-Maschine"===
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Herman Hollerith ( 1860-1929)<br>
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'''elektro'''mechanische Lochkartenapparatur<br>
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Zähl-, Sortier-, Tabellier- und Mischmaschine ("Statistik-Maschine")<br>
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1890 eingesetzt für amerikanische Volkszählung<br>
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Arbeit von 10 jahren in 4 Wochen erledigt (mit 43 Zählmaschinen)<br>
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Aus Hollerith`s "Tabulating Machine Company" wurde später nach Fusion etc. IBM<br>
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<embedvideo service="youtube" dimensions="600" alignment="inline">https://www.youtube.com/watch?v=17On5ItcrBA</embedvideo>Neue Ära der elektromechanischen Datenverarbeitung
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==20. Jh==
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* Übergang von mechanischen zu elektromechanischen zu elektronischen Rechnern (wobei Hollerith's Maschine ja auch schon elektromechanisch war, Zuses Z1 in 1937 dann aber wieder rein mechanisch?)
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von-Neumann-Architektur<br>
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* 1937: Shannon's Abschlussarbeit zum Master in Elektrotechnik: "A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits"
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** Konstruktion von digitalen Schaltkreisen auf Basis der Boole'schen Algebra
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** ging wiederum aus der Analyse von Relais-Schaltkreisen in Analogrechnern hervor (speziell dem [https://de.wikipedia.org/wiki/Differentialanalysator Differential Analyzer] von Vannevar Bush)
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* 1948: Shannon's "A Mathematical Theory of Communication"
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===Rechenmaschinen===
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'''Zeitliche Übersicht der entwickelten Rechenmaschinen:'''
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* 1937: Zuse Z1, rein mechanisch, nicht stabil
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* 1941: Zuse Z3, elektromechanisch, Telefonrelais, binäre Gleitkomma-Arithmetik
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* 1941: Atanasoff-Berry-Computer, elektronisch, Elektronenröhren, gebaut zur Lösung linearer Gleichungssysteme
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* 1943: Colossus, elektronisch, Elektronenröhren
 +
* 1944: Mark I, elektromechanisch, genutzt für Ballistik
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* 1946: ENIAC, elektronisch, Elektronenröhren, genutzt für Ballistik
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* 1949: EDVAC, elektronisch, genutzt für Ballistik, erste Von-Neumann-Architektur
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====Zuse Z1 (1937)====
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* war überraschenderweise noch rein mechanisch
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* erstes frei programmierbares Rechenwerk mit binären Zahlen *
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* besaß bereits ein Eingabe-/Ausgabewerk, ein Rechenwerk, ein Speicherwerk und ein Programmwerk, das die Programme von gelochten Filmstreifen ablas. *
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* bestehend aus sich gegeneinander verschiebenden Metallblechen
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* die Metallteile waren sehr störanfällig, so dass der Rechner nicht stabil funktionierte
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* "Die Umsetzung mittels mechanischer Schaltglieder, die mit einem Staubsaugermotor angetrieben wurden, schien ihm kompakter als mit elektromechanischen Relais." *
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====Z3====
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===Technische Entwicklungen===
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====Entwicklung der Transistortechnik====
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* Entwicklung seit den 20er Jahren (erste Patente 1925)
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* 1954: Bipolartransistoren aus Silizium (Bell Labs) kamen auf den Markt
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https://de.wikipedia.org/wiki/Transistor
 +
 
 +
====Erfindung integrierter Schaltungen====
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* Transistoren wurden zu UND, ODER, NAND, NOR-Schaltungen zusammengebaut
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Übung/Workshop: Logische Schaltungen aus Transistoren bauen.<br>
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https://www.waitingforfriday.com/?p=529 <br>
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[https://de.wikipedia.org/wiki/Mail%C3%BCfterl Mailüfterl] 50er Jahre<br>
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https://www.youtube.com/watch?v=sTu3LwpF6XI <br>
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https://www.youtube.com/watch?v=wIzUI8najAs
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===Von-Neumann-Architektur===
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"Praktische Computer basieren meist auf dem von John von Neumann 1945 im Rahmen der EDVAC-Entwicklung eingeführten Konzept, genannt Von-Neumann-Architektur. Es ist umstritten, welche der Ideen tatsächlich genau von ihm stammen." (INF-L)
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Aktuelle Version vom 23. November 2020, 09:53 Uhr

"Was ist ein Computer?" I

Intro


CC BY-NC 4.0 (c) Susanne Staubli, Eckart Zitzler


Definitionsversuche: Was ist ein Computer?

"Ein Gerät, das Daten speichert und verarbeitet, das auf dieser Basis Berechnungen durchführt, andere Geräte steuern kann, und mit anderen Geräten und Menschen in Verbindung treten kann."

"Ein eigenständiger Apparat, mit dem Berechnungen oder ganz allgemein Programme ausgeführt werden können."

"One who computes."

Beispiele:


Video: Human Computers at Los Alamos during the Manhattan Project


Zählen und Rechnen


Ziffern- und Linienrechnen auf einer Abbildung aus dem Rechenbuch von Gregor Reisch aus dem Jahre 1517. Gregor Reisch, Margarita Philosophica, Buch IV, Arithmetik, Basel 1517 (1. Ausg. Freiburg 1503).

Beispiele:

  • Tokens & Kerbhölzer
  • Abakus-Rechnen
  • Der Übergang von Linien- zum Ziffernrechnen


Ausgewählte Ressourcen:


17. Jahrhundert


Wilhelm Schickard (1592–1635)

Am 20. September 1623 schrieb Schickard in einem Brief an Kepler:

"Dasselbe, was Du auf rechnerischem Weg gemacht hast, habe ich kürzlich mechanisch versucht und eine aus 11 vollständigen und 6 verstümmelten Rädchen bestehende Maschine gebaut, welche gegebene Zahlen im Augenblick automatisch zusammenrechnet […] Du würdest hell auflachen, wenn Du da wärest und sehen könntest, wie sie, so oft es über einen Zehner oder Hunderter weggeht, die Stellen zur Linken ganz von selbst erhöht oder ihnen beim Subtrahieren etwas wegnimmt."

> Rechenmaschine von Wilhelm Schickard

Blaise Pascal (1623–62)

  • 1642/3 in Paris: Konstruktion einer Additions- und Subtraktionsmaschine (Pascaline)
  • Addition sechstelliger Zahlen bis 999.999
  • An den Metallwählscheiben ließen sich Nummern einstellen, das Ergebnis erschien in Kästchen über den Wählscheiben



Gottfried Wilhelm Leibniz (1646 bis 1716)

> Vierspezies-Staffelwalzenmaschine, 1671

19. Jahrhundert


Jacquardwebstuhl von Joseph-Marie Jacquard (1752–1834)
> https://de.wikipedia.org/wiki/Jacquardwebstuhl


Charles Babbage (1792-1871) and Ada Lovelace (1815-1852)


Ausblick


Nächstes Mal:

  • 20. Jahrhundert
  • elektromechanische und elektronische Rechner
  • Grundprinzipien heutiger Computertechnik


"Was ist ein Computer?" II

20. Jahrhundert


Überblick: wichtige Rechenmaschinen im 20. Jh (Auswahl)

  • 1937: Zuse Z1, rein mechanisch, nicht stabil
  • 1941: Zuse Z3, elektromechanisch, Telefonrelais, binäre Gleitkomma-Arithmetik
  • 1941: Atanasoff-Berry-Computer, elektronisch, Elektronenröhren, gebaut zur Lösung linearer Gleichungssysteme
  • 1943: Colossus, elektronisch, Elektronenröhren
  • 1944: Mark I, elektromechanisch, genutzt für Ballistik
  • 1946: ENIAC, elektronisch, Elektronenröhren, genutzt für Ballistik
  • 1949: EDVAC, elektronisch, genutzt für Ballistik, erste „Von-Neumann-Architektur“


Z1 (1937) von Konrad Zuse


> wikipedia
> technische Details zusammengestellt von Konrad Zuses Sohn


Z3 (1941) von Konrad Zuse in Zusammenarbeit mit Helmut Schreyer

Wichtige Grundprinzipien

  • das Dualsystem (u.a. Leibniz)
  • die Verbindung von Boolescher Algebra und digitalen Schaltkreisen (u.a. Claude Shannon)
  • die Turing-Maschine
  • die Von-Neumann-Architektur

Praxis-Projekte

  • Die Historische Zählmaschine G1, einstelliger elektronischer Zähler auf Röhrenbasis (auf Basis der Schaltskizze eines Flip Flops des ENIACs), ein Selbstbau-Projekt von Armin Gräwe

Selbstbau-Computer

Zusammenstellungen

Papiercomputer

Nachbau Schickard

Nachbau mit Lasercutter: https://www.ollmetzer.com/?p=3748
https://maker-faire.de/maker/die-schickardsche-rechenmaschine/
https://github.com/jnweiger/Schickard/blob/master/README.md https://www.youtube.com/watch?v=ot1D30ZgLgg

Kunst

Literatur & Links

Ergänzungen

Abgerufen von „https://exmediawiki.khm.de/index.php?title=Rechnen_durch_Handeln&oldid=6387“