DIY Computer

Dawn LeClair, member of the 1975 Wickenburg High School Math Club, sits in front of the so-called paper clip computer (Wickenburg High School)

Überblick

Rechenmaschinen
17. Jh
Blaise Pascal – Pascaline
Wilhelm Schickard
Leibniz
Leibniz erfindet System der Dualzahlen zur Basis 2

20. Jh

von-Neumann-Architektur

• 1937: Shannon's Abschlussarbeit zum Master in Elektrotechnik: "A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits"
  • Konstruktion von digitalen Schaltkreisen auf Basis der Boole'schen Algebra
  • ging wiederum aus der Analyse von Relais-Schaltkreisen in Analogrechnern hervor (speziell der "Differential Analyzer" von Vannevar Bush)

60er jahre

selbstbau-computer, mehrere Ansätze...

HOW TO BUILD A WORKING DIGITAL COMPUTER

"1967 erschien ein Buch mit dem Titel „How To Build a Working Digital Computer“ von den Autoren Edward Alcosser, James P. Phillips und Allen M. Wolk. Das Buch beschreibt, wie man einen einfachen Computer aus Alltagsgegenständen bauen kann, wie aus Büroklammern für Schalter und einer Konservendose für den Trommelspeicher." siehe https://de.wikipedia.org/wiki/Personal_Computer

Weiterführende Links

• Download PDF des Original-Buchs bei Archive.org
• https://www.evilmadscientist.com/2013/paperclip/
• https://hackaday.io/project/168833-wdc-1-a-working-digital-computer
• https://hackaday.com/2015/10/19/diy-computer-1968-style/

Tatsächlich gebaute Geräte basierend auf dem Buch:

• “Emmerack”, Cleveland 1972 (albeit substituting Radio Shack slide switches for most of the paper clips)
• Wickenburg High School Math Club in Arizona, 1975
• at least one modern build has been completed, see youtube
• Arkay (later, Comspace) CT-650 computer trainer developed by Irving Becker https://history-computer.com/ModernComputer/Personal/Arkay.html (side note: becker also developed another educational cardboard kit called CARDIAC for Bell Laboratories.)
• 3D printed version https://www.instructables.com/id/Mostly-3D-Printed-Binary-Encoder/

Für 1000 US-Dollar vertrieb das Unternehmen COMSPACE 1969 eine professionell zusammengebaute Version dieses Lerncomputers unter dem Namen Arkay CT-650.

SONSTIGE LINKS:

• https://www.rechnen-ohne-strom.de/links-lit-anleit/bauanleitungen/
• https://www.instructables.com/id/How-to-Build-an-8-Bit-Computer/

Encoder – Eingabegerät

Materialliste

	MATERIALS	MATERIALIEN (übersetzt)	MATERIALIEN (final)
	Chassis:	Gehäuse (übersetzt):	Gehäuse (final):
2	5 X 8 X 1/8 in. composition boards	12,7 X 20,32 X 0,318 cm Setzbrett (?)	12,5 X 20 X 0,3 cm Holzbrett
6	3/8 in. dowels, 2 1/8 in. long (height of spool + 1/4 in.)	0,953 cm Zylinderstift/Rundholzstab, 5,397 cm lang (Höhe der Spule + 0,635 cm)	Rundholzstab mit 10 mm Durchmesser, ? cm lang (Höhe der Spule + 0,635 cm)
12	1/2 in. wood screws no. 4	Holzschrauben vom Typ Nr. 4, Länge: 1,27 cm
	Rotary switches (2):	Drehschalter (2):
2	thread spools, empty (1 1/2 in. diameter, 1 7/8 in. height	leere Garnspulen/rollen (Durchmesser 3,81 cm, Höhe 4,763)
2	1/4 in. dowels, 3 1/8 in. long (height of spool + 1/4 in.)	0,635 cm Zylinderstift/Rundholzstab, 7,938 cm lang (Höhe der Spule + 0,635 cm)	6 mm Rundholzstab, ? cm lang (Höhe der Spule + ca. 0,635 cm)
2	1 in. wood screws no. 4	Holzschrauben 2,54 cm
	5 ft. uninsulated hook-up wire (20 gage)	Schaltdraht/-litze, unisoliert, ca. 1,5 m
	adhesive tape, 2 in. wide	Klebeband, ca. 5 cm breit
	Display circuit	Display-Schaltung
8	#48 or 41 lamps (2V, .06 A)
16	paper clips (large)	Brief-/Büroklammern (groß)
2	7 x 1/2 in. tin strips (from can or sheet)	17,78 x 1,27 cm Blech-Streifen (aus Blechdose oder Zinnblech)
	5 ft. insulated hook-up wire (20 gage)	Schaltdraht/-litze, isoliert, ca. 1,5 m
	1 ft. uninsulated hook-up wire (20 gage)	Schaltdraht/-litze, unisoliert, ca. 30 cm
4	1/2 in. machine screws (6-32)	Metallgewindeschrauben vom Typ 6-32, Länge: 1,27 cm	M3 Schrauben ?
2	1 in. machine screws (6-32)	Metallgewindeschrauben vom Typ 6-32, Länge: 2,54 cm	M3 Schrauben ?
12	nuts (6-32)	Muttern vom Gewindetyp 6-32	M3-Muttern
	Special tools	Spezialwerkzeug
	Tin snips	Blechschere
	Drill (1/16, 3/32, 1/8, 1/4, 3/8)	Bohrer (1,587; 0,238; 0,318; 0,635; 0,953)
	Razor blade	Rasierklinge
	Steel-edge ruler or straightedge	Stahllineal
	Round file	Rundfeile

Anleitung

Zunächst einmal werden zwei 3 mm dünne Brettchen in der Größe 12,7 x 20,3 cm zugeschnitten (entspricht ca. 5 x 8 x 1/8 inch). Eines der beiden Brettchen, die Oberseite, wird die Lämpchen und die Schaltersteuerung aufnehmen. Das zweite Brettchen bildet die Unterseite, an der die beiden Drehschalter fixiert werden.

Bei der Spule haben wir zunächst ein Problem, da die in der Materialliste angegebene Garnspule in Deutschland nicht üblich ist. In der Originalanleitung handelt es sich um eine ca. 3,8 x 4,7 cm große Plastikspule, die meisten hier verfügbaren Garnspulen sind jedoch wesentlich kleiner. Ich habe eine ähnliche Spule von einer amerikanischen Freundin bekommen. Auf lange Sicht gibt es zwei Möglichkeiten: die Spule mit den angegebenen Maßen 3D-Drucken, oder die Pläne im Hinblick auf verfügbare Spulen ändern. Da wir noch ganz am Anfang stehen, bleiben wir erstmal möglichst nah am Original, bevor wir Veränderungen vornehmen.

Die Größe der zwei Spulen ist für das weitere Vorgehen wichtig, da die Länge der Rundhölzer sowie die Höhe des Gesamtgeräts hängen davon ab. Meine Spule hat eine Höhe von 45mm, also werde ich das Rundholz auf ca. 51,5 mm Länge zuschneiden.

Andere Selbstbau-Computer

• 1968: CARDIAC (CARDboard Illustrative Aid to Computation), also developed by Irving Becker (Alstair) for Bell Laboratories. The kit consists of an instruction manual and a die-cut cardboard "computer".
  • https://en.wikipedia.org/wiki/CARDboard_Illustrative_Aid_to_Computation
  • https://www.instructables.com/id/CARDIAC-CARDboard-Illustrative-Aid-to-Computation-/
  • Download instruction manual
• Digi-Comp I

Anknüpfende Themen

Analogcomputer

• UCLA's Mechanical Brain: 1948

https://www.youtube.com/watch?v=hIinz4fKGpo

• Workshop mit Wolfgang Spahn
  • https://dernulleffekt.de/doku.php?id=analogcomputation:01_chuascircuit

Exkursionen

• Heinz Nixdorf MuseumsForum in Paderborn, ca. 2 Stunden von Köln
• Analog Paradigm in der Nähe von Wiesbaden, Museum für historische Rechner, vielleicht mal besuchen im Rahmen einer Exkursion?
  • Zurück in die Zukunft, Heise-Artikel
  • http://analogparadigm.com/