Geschichte der Rechenmaschinen von der Antike bis zur Neuzeit
Ingenieure nutzten schon immer Rechenmaschinen als Hilfsmittel für ihre Arbeit. Wir blicken auf eine lange Geschichte, die bereits in der Antike begonnen hat.
Alte Rechenmaschine und ein Abakus, wie er bereits in der Antike verwendet wurde.
Foto: PantherMedia/jjspring
Die Geschichte der Rechenmaschine von der Antike bis heute zeigt die fortschreitende Entwicklung von einfachen mechanischen Hilfsmitteln hin zu hochentwickelten Computern, die großen Einfluss auf die Art und Weise haben, wie wir denken und leben.
Altertum bis Mittelalter: Manuelle Rechenmaschinen
Die Geschichte der Rechenmaschine von der Antike bis zum Mittelalter zeigt eine allmähliche Evolution von einfachen mechanischen Hilfsmitteln hin zu maximal komplexen Geräten:
- Antike: In der Antike wurden einfache Rechenmethoden wie das Zählen mit den Fingern und das Verwenden von Steinen oder Markierungen auf Oberflächen verwendet. Der Abakus ist das bekannteste mechanische Hilfsmittel aus dieser Zeit. Er entstand möglicherweise bereits um 3000 v. Chr. in Mesopotamien und wurde später von den antiken Griechen und Römern weiterentwickelt. Er bestand aus einem Rahmen mit Stäben oder Drähten, auf denen Kugeln verschoben wurden, um Zahlen darzustellen und Berechnungen durchzuführen.
- Antikes Griechenland: In der griechischen Antike wurden mathematische Konzepte wie Geometrie und Algebra entwickelt, aber es gibt keine direkten Nachweise für die Existenz mechanischer Rechenmaschinen in dieser Zeit.
- Römisches Reich: Im Römischen Reich wurden einfache Rechenhilfsmittel wie die Rechentafel verwendet, die eine Art Abakus in Form einer Tafel war, auf der Zahlen mit Hilfe von Linien und Markierungen dargestellt wurden.
- Mittelalter: Während des Mittelalters wurden einige Fortschritte in der mechanischen Rechenmaschinen-Technologie gemacht. Ein Beispiel ist das Rechenbrett, das ab dem 11. Jahrhundert in Europa verwendet wurde. Diese Rechenmaschine bestand aus einem Rahmen mit parallelen Stäben, auf denen Kugeln platziert wurden, um Zahlen darzustellen. Die Kugeln wurden durch Schwerkraft oder durch Verschieben mit den Fingern bewegt. Als die Europäer im Mittelalter durch die Kreuzzüge erste Kontakte mit der islamischen Kultur hatten, erlernten einige das Schreiben von Zahlen. Mit ihnen gelangten die arabischen Ziffern und damit das schriftliche Rechnen ins Abendland.
- Chinesische Entwicklung: Parallel dazu gab es auch in China Entwicklungen von Rechenmaschinen. Der chinesische Suanpan, ein Rechengerät ähnlich dem Abakus, wurde bereits in der Antike verwendet und wurde während des Mittelalters weiterentwickelt.
Die Entwicklung der Rechenmaschine von der Antike bis zum Mittelalter war durch eine langsame, allmähliche Verfeinerung mechanischer Hilfsmittel gekennzeichnet, die schließlich den Weg für komplexere Rechenmaschinen in späteren Jahrhunderten ebneten.
Dieses mechanische Rechengerät hat Wilhelm Schickard im 17. Jahrhundert erfunden.
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Das 17. Jahrhundert: Einfache Rechenmaschinen
Im 17. Jahrhundert machten die Rechenmaschinen insoweit Fortschritte, als dass sie die Grundlage für die Entwicklung moderner Rechengeräte waren. Eine bemerkenswerte Erfindung dieses Zeitalters war der Rechenschieber, der von William Oughtred um 1622 entwickelt wurde. Es handelte sich um ein mechanisches Hilfsmittel, das auf dem Prinzip der gleitenden Skala basierte und es ermöglichte, schnelle und genaue Berechnungen durchzuführen, insbesondere bei Multiplikation und Division.
Ein weiterer Meilenstein war die von Wilhelm Schickard entwickelte Rechenmaschine, die um 1623 entstand. Schickard, Professor für Hebräisch und Astronomie an der Universität Tübingen, konstruierte eine Maschine, die in der Lage war, Additionen, Subtraktionen, Multiplikationen und Divisionen durchzuführen. Diese Maschine konnte das Addieren und Subtrahieren von bis zu sechsstelligen Zahlen bewältigen. Ein möglicher „Speicherüberlauf“ wurde vermutlich durch das Läuten einer Glocke signalisiert.
Um auch komplexere Berechnungen wie Multiplikation und Division zu ermöglichen, waren Napiersche Rechenstäbchen, auch als Nepersche Stäbchen bekannt, in Form von Zylindern angebracht. Diese enthielten das kleine Einmaleins zur Unterstützung der Multiplikation auf der Addiermaschine. Ein Modell war bis ins 20. Jahrhundert nicht bekannt. Erst 1960 gelang ein funktionsfähiger Nachbau auf Basis von Schriften, die sich im Nachlass des Astronomen Johannes Kepler fanden.
Blaise Pascal, ein französischer Mathematiker und Philosoph, trug ebenfalls seinen Teil zur Geschichte der Rechenmaschine im 17. Jahrhundert bei. Im Jahr 1642 konstruierte er den ersten mechanischen Rechner, der als Pascaline bekannt wurde. Die Pascaline war eine Addiermaschine, die auf Metallwählscheiben basierte. Diese waren in einer Reihe angeordnet und miteinander verzahnt. Sie ermöglichten es, Additionen durchzuführen, indem die Räder entsprechend der eingegebenen Zahlen gedreht wurden
19. Jahrhundert: Die erste Rechenmaschine mit Programmsteuerung
Das 19. Jahrhundert war eine bedeutende Zeit für die Entwicklung der Rechenmaschine, da zahlreiche Erfindungen den Fortschritt vorantrieben. Eine der wichtigsten war das Arithmometer, das im Jahr 1820 von Charles Xavier Thomas entwickelt wurde. Das Arithmometer war eine mechanische Rechenmaschine, die in der Lage war, grundlegende mathematische Operationen wie Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division auszuführen. Es war das erste kommerziell erfolgreiche Recheninstrument, das industriell in Serie gefertigt wurde.
Eine weitere wegweisende Erfindung war die erste Rechenmaschine mit Programmsteuerung von Charles Babbage. Babbage entwarf mehrere Rechenmaschinen, darunter seine berühmteste, die Analytical Engine. Die Analytical Engine war in der Lage, komplexe Berechnungen auszuführen und hatte die Fähigkeit, Programme zu steuern, was sie zu einem revolutionären Konzept ihrer Zeit machte. Aber: Die Analytical Engine wurde zu Babbages Lebzeiten nicht fertig. Sie war zu komplex und benötigte zu viele Einzelteile. Am Ende scheiterte das Projekt an den Kosten. Dennoch gilt die Rechenmaschine als Vorläufer moderner Computer.
In den späten Jahren des 19. Jahrhunderts wurde zudem von Dorr E. Felt der Comptometer erfunden. Dies war die erste Rechenmaschine, die speziell für den kommerziellen Gebrauch entwickelt wurde. Der Comptometer war ein mechanisches Gerät, das durch Drücken von Tasten Zahlen addieren und subtrahieren konnte. Er war weit verbreitet und revolutionierte die Buchhaltung für Betriebe und Unternehmen. Spätere Modelle konnten auch dividieren und multiplizieren – dafür waren komplizierte Tastenfolgen nötig, die in speziellen Comptometer-Schulen unterrichtet wurden.
Mit der Enigma Verschlüsselungsmaschine wurden im Zweiten Weltkrieg geheime Nachrichten verschickt.
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Bis 1945: Rechenmaschinen im Zweiten Weltkrieg und der erste Computer
Die Zeit von 1900 bis 1945 war geprägt von Fortschritten bei den Rechenmaschinen, die letztlich zur Entwicklung des ersten Computers führten. Relevant in dieser Zeit war die Verwendung von elektronischen Rechenmaschinen im Zweiten Weltkrieg.
Die Enigma-Maschine (Enigma ist das griechische Wort für Rätsel), eine der bekanntesten elektronischen Rechenmaschinen dieser Ära, wurde von den Deutschen entwickelt und zur Verschlüsselung von Nachrichten verwendet. Sie basierte auf elektromechanischen Komponenten und war in der Lage, komplexe Verschlüsselungen zu erzeugen. Während des Zweiten Weltkriegs spielte die Enigma-Maschine eine Rolle im Kommunikationssystem der Achsenmächte, aber ihre Codes wurden schließlich doch von den Alliierten entschlüsselt, was den Verlauf des Kriegs entscheidend beeinflusste.
Parallel dazu begann Konrad Zuse in den 1930er-Jahren mit der Entwicklung seiner eigenen elektronischen Rechenmaschine. Der Z3, von Zuse im Jahr 1941 fertiggestellt, gilt als einer der ersten funktionsfähigen programmgesteuerten digitalen Computer. Er basierte auf dem binären Zahlensystem und verwendete elektromechanische Relais zur Berechnung. Der Z3 wurde während des Kriegs entwickelt, aber hauptsächlich für wissenschaftliche Berechnungen eingesetzt. Der Computer hatte keinen direkten Einfluss auf den Kriegsverlauf.
Ab 1945: Moderne Rechenmaschinen – Taschenrechner und Pocket-Computer
Von 1945 bis heute zeichnet sich die Geschichte der Rechenmaschine durch eine deutlich schnellere Entwicklung als in den Jahrhunderten zuvor aus. Relevant war die Einführung elektronischer Rechner in Taschengröße, die allmählich andere Rechenmaschinen bei der Arbeit, in Schulen und zu Hause ersetzten. Diese kleinen Taschenrechner wurden ab den 1960er-Jahren immer erschwinglicher und verbreiteten sich schnell weltweit. Sie ermöglichen bis heute schnelles und präzises Rechnen und sind wesentlich handlicher als ihre mechanischen Vorgänger.
Eine kleine Sensation war die Einführung des ersten tragbaren Computers von IBM im Jahr 1975. Obwohl dieser Computer, der IBM 5100, immer noch etwa 25 Kilogramm wog und nicht wirklich „tragbar“ im heutigen Sinn war, markierte er den Anfang einer neuen Ära der Mobilität in der Computertechnologie.
Erste Desktop-Computer für die breite Masse
Ab den 1980er-Jahren kamen die ersten leistungsfähigen Desktop-Computer auf den Markt – weit entfernt von ihren Vorgängern, den Rechenmaschinen. Unternehmen wie Apple und IBM entwickelten Modelle wie den Apple Macintosh und den IBM Personal Computer, die zunehmend breite Akzeptanz fanden. Diese Desktop-Computer waren kleiner, schneller und leistungsfähiger als ihre Vorgänger und ebneten den Weg für die Verbreitung von Computern in Unternehmen, Schulen und Haushalten.
In den folgenden Jahrzehnten erlebte die Computertechnologie eine rasante Entwicklung: Die Geräte wurden immer kleiner, leistungsfähiger und vielseitiger. Zum Vergleich: Im Jahr 1996 hatte ein moderner Desktop-PC eine Festplattengröße von zwei Gigabyte. Da „lacht“ heute jedes handelsübliche Smartphone darüber.
Die Einführung von Laptops, Tablets und Smartphones veränderte die Art und Weise, wie Menschen miteinander kommunizieren, arbeiten und Informationen abrufen. Heute sind Computer in nahezu allen Aspekten des modernen Lebens unverzichtbar geworden und die Technologie entwickelt sich weiterhin und immer schneller fort. Von kleinen Taschenrechnern bis hin zu leistungsstarken Smartphones und High-End-Computern ist die Geschichte der Rechenmaschine seit dem Zweiten Weltkrieg von kontinuierlichem Fortschritt geprägt, der sich selbst beschleunigt.
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