Allgemeine Begriffsdefinition
Der Computer (von lat. computare = zusammenrechnen) ist ein modernes Rechengerät, das Daten mit Hilfe von vorgegeben Vorschriften verarbeiten kann. Daher wird der Computer auch Rechner genannt. Die ebenfalls geläufige Abkürzung „PC“ (=Personal Computer) ist eine von IBM eingeführte Handelsbezeichnung. Erstmals tauchte das Wort Computer 1946 in diesem Kontext wieder auf, so wurde der Begriff für die neuartigen Maschinen übernommen.
Heute ist der Computer ein weit verbreitetes und allerseits anerkanntes Alltagsgerät. Durch die starke Entwicklung der Computer ist es möglich so gut wie jeden Bereich im Leben mit Rechnerleistung zu füllen. Dabei reichen die Aufgaben von riesigen Simulationen bis zu kleinsten An-Aus-Funktionen. Zu Beginn des Computerzeitalters war es lediglich möglich Zahlen zu verarbeiten. Bald waren die Möglichkeiten 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 gültigen Regeln folgen, ist eine „freie Programmierung“ möglich, was im Prinzip nur aussagt, dass die Entwicklungen sich nicht nur als Konkurrenz im Weg stehen, sondern auf einer gemeinsamen Plattform genutzt werden können.
Die beiden Bausteine der digitalen Computer sind die Hardware und die Software. Die Hardware, die physischen Bestandteile des Computers, bildet die Basis für die Software, die die Programmierung des Computers darstellt.
Ein Digitalcomputer ist im Prinzip eine Anhäufung aus physischen Speicher- und Verarbeitungselementen. Daten werden in riesigen Speichern zusammengefasst und stehen zur Weiterverarbeitung und Ausgabe zur Verfügung. 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 fortfährt. Die Software ist der Schlüssel zur Funktionalität des Computers. Durch die Software ist es möglich die oben angesprochenen Bausteine zu variieren und beliebig oft wieder zu nutzen. So können Daten einer Software abgespeichert, um von der Hardware genutzt zu werden.
Analoge Rechner sind heute fast „ausgestorben“. Digitale Computer verdrängen die Geräte, bei denen analoge Bauelemente die Logikprogrammierung ersetzen. In einer kurzen Übergangszeit entstanden Hybridcomputer, die aber schnell wieder verschwanden.
Hardware
Einer der bedeutendsten Computertechniker in der frühen Phase der Rechenmaschinen ist John von Neumann, der 1946 das „Von-Neumann-Prinzip“ definierte. Demzufolge braucht ein Computer genau fünf 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 nötigen 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 Binärzahlen kann man sich am besten als Strang vorstellen, wie die Folge 100010, die der Dezimalzahl 34 entspricht. Binärzahlen können heute entweder für Daten, wie Buchstaben oder Zahlen stehen, oder für Befehle an die CPU. Die CPU führt die Berechnung bzw. Aktion durch und kann diese dann an die Ausgabeeinheit weiterleiten, damit der Nutzer das gewünschte Ergebnis sehen kann.
Software
Daten, die verarbeitet werden sollten, wurden früher in aufeinander folgende Speicherzellen geschrieben. Um diesen Aufwand zu umgehen, wurden Programmiersprachen entwickelt. Dies war der Schlüssel zu einer umfangreichen, detaillierten und trotzdem verständlichen 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 für 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 eigenständig programmiert werden können und somit eigene kleine Computer bilden.
Viele Programmiersprachen erlauben es uns heute auf verschiedenen Ebenen Software zu erstellen. Zu bekannten Programmiersprachen zählen 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 verständlich darzustellen:
Die Geschichte der Zahlen beginnt wahrscheinlich lange vor dem modernen Menschen und diente der grundlegenden Kommunikation zwischen zwei Individuen. Mit der Einführung von Zahlen entstand die Rechnung. Addition, Subtraktion, Division und Multiplikation wurden „entdeckt“ und in Formeln dargestellt. So konnten diese überprüft werden und eigneten sich zur Weiterbearbeitung. Daraus resultierten Logarithmen und komplexere Rechensysteme.
Als eines der Basisinstrumente wird der Abakus gesehen, der als erstes professionelles Gerät 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 vorgeführt, 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 eingeführt, 1890 dann als weiterentwickelte Version sogar zur Volkszählung genutzt, ist das Lochkartensystem über ein Jahrhundert lang ein voller Erfolg. 1890 gelang es sogar, einen Spielcomputer zu entwerfen, der mit Hilfe eines Königs und eines Turms einen anderen König im Schachspiel matt setzen zu können.
1945 war es dann der ENIAC, der als erster Universalcomputer gelistet werden kann. Dies war der Startschuss für 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 späteren Nachbau zwar, weil die erste Version nicht voll funktionstüchtig war, mit 1Hz arbeitete. Im Zweiten Weltkrieg wurde von Alan Turing eine Maschine entwickelt, die die deutsche Enigma entschlüsseln konnte. Die Z3 von Zuse schließlich ist einer der Durchbrüche.
In den Jahren 1941 bis 1848 werden einige Computer entwickelt, die als die ersten Modelle ihrer Art in die Geschichte eingegangen sind. Als erster funktionstüchtiger Computer wird oft die Z3 von Zuse betrachtet. 1943 entstand der berühmte „Colossus“. Erst nach dem Krieg konnten die Techniken von Wissenschaftlern zusammengeführt und gemeinsam genutzt werden. Der ENIAC gilt als erster Universalrechner und wurde 1946 entwickelt. Maßgeblich 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 gegründet und IBM fertigt 1956 das erste Magnetplattensystem an, während 1958 mit volltransistorisierten Serienrechnern bereits die nächsten 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 einführen. 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 Gerät als „Personal Computer“ vor. Im gleichen Jahr wurde die erste Computermaus entwickelt, die jedoch mangels Einsatzmöglichkeit wenig Beachtung fand. Dies lang daran, dass es bis dahin keine grafischen Oberflächen gab.
Die 1970er stehen ganz im Zeichen des Mikroprozessor. Intel produziert den ersten serienmäßigen Mikroprozessor im Jahr 1971, in der Folge entsteht ein wahrer Wettkampf zwischen Computerfirmen, die immer leistungsfähigere und kleinere Computer auf den Markt bringen. Bereits 1973 kam der erste PC mit Maus heraus, da eine grafische Oberfläche 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 für einen Heimcomputer finden würde, so starteten 16- und 32-Bit Prozessoren eine erste Euphoriewelle für Personal Computer. Ein Wettkampf zwischen vielen Firmen entstand, Apple brachte seinen Macintosh heraus und setzte neue Maßstäbe in Sachen Benutzerfreundlichkeit.
Die 1990er schließlich 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 Straßenverkehr oder im Getränkeautomat arbeiten Prozessoren und rechnen unerlässlich.
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Zukunft des Computers
Die Zukunft des Computers geht momentan wieder in die Richtung der umsetzbaren Ideen. Das Prinzip der KI (Künstliche Intelligenz) und selbst entwickelnden Computer rückt in den Hintergrund, während vor allem Bio- und Quantencomputer immer stärker erforscht werden. Erste Erfolge sind hier bereits zu verzeichnen. Sowohl auf DNA-, als auch auf Quantenebene wurden bisher mathematische Aufgaben gelöst, momentan forschen Wissenschaftler weltweit an realisierbaren Modellen. Die Firma D-Wave Systems behauptet sogar, den ersten funktionstüchtigen Qubit-Rechner (Quantenbit) entwickelt zu haben, was aber bisher nicht offiziell bestätigt ist.
lony
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