Computer

Computer

Schon vor rund 4000 Jahren verfügten hochentwickelte Kulturen bereits über raffinierte Zähl- und Rechensysteme, mit denen sie ihren Handel, astronomische Zyklen und andere Dinge erfaßten und überwachten. Heute werden Berechnungen von unvorstellbarer Größe - und unzählige Aufgaben, die scheinbar gar nichts mit Zahlen zu tun haben - von den hochentwickelten "Elektronengehirnen" erledigt, die wir als Computer bezeichnen.

Mit der Entwicklung des Computers in den letzten 55 Jahren wurde eine Vielfalt von neuen Datenverarbeitungsverfahren möglich. Die elektronische Datenverarbeitung entstand jedoch nicht in erster Linie aus Planungsbedürfnissen, sondern vielmehr ausgelöst und geprägt vom Bedarf an wehrtechnischen Berechnungen im 2. Weltkrieg.

Die Geschichte der Rechner beginnt jedoch schon viel früher.

Die erste urkundlich erwähnte mechanische Rechenmaschine baute Wilhelm Schickard 1623. Es war eine Vierspeziesmaschine, das heißt eine Maschine für alle vier Grundrechnungsarten. Schickard konstruierte sie während des 30jährigen Krieges für seinen Freund Johannes Kepler, um dessen aufwendige astronomische Berechnungen zu mechanisieren. Leider sind in den Wirren des Krieges die Originale seiner Rechenmaschine verlorengegangen.

Der große Aufschwung der Rechentechnik kam aber erst mit der Einführung elektronischer Anlagen. Dafür sind mehrere Gründe maßgebend:

Die elektrischen Prozesse, auf die man sich stützt, verlaufen um viele Größenordnungen schneller als mechanische Vorgänge

Ein anderer Punkt betrifft die Störungsfreiheit; mechanische Anlagen sind relativ störanfällig

Diese Schwierigkeit gab es auch bei elektromagnetischen Schaltern, den Relais, deren Funktion ja auch auf einer mechanischen Bewegung beruht, wie wir hier auf dieser Folie sehen können.

Das erste Bild zeigt einen unterbrochenen Stromkreis. Wird eine niedrige Spannung (rot) durch eine um einen Eisenkern gewickelte Spule geschickt, erzeugt sie ein Magnetfeld, welches ein Ende des beweglichen Metallwinkels anzieht. Das andere Ende des Winkels drückt dabei zwei Kontakte aufeinander, wodurch der Stromkreis geschlossen wird (grün) und der Strom fließen kann.

Die Computer, die mit Relais oder Elektronenröhren arbeiteten, nennt man Rechner der "ersten Generation".

Ein Pionier der Computertechnik war Konrad Zuse, ein Bauingenieur aus Berlin. 1934 entwickelte er einen programmgesteuerten Rechner der ersten Generation, der im Binärenzahlensystem arbeitete und in reiner Handarbeit als Modell in nur sechs Wochen hergestellt wurde. Zuse konstruierte 1938 der ersten Computer, den Z1, der aber noch nicht voll funktionsfähig war. Später entwickelte Zuse die Z2, die aber wegen des Kriegsausbruches nicht fertig gebaut werden konnte. Schließlich baute er 1941 das erste betriebsfähige programmgesteuerte Rechengerät der Welt, die Zuse Z3. Zuses Computer diente, wie auch  das Nachfolgemodell Z4, zur Lösung technischer Probleme bei der Konstruktion von Flugzeugen und Geschossen. Im Jahre 1942 wollte Zuse einen radikal neuen Computer konstruieren: er wollte den Z3 so umbauen, daß dieser nicht mehr mit elektromechanischen Relaisschaltern sondern mit Elektronenröhren gearbeitet hätte. Sein Vorschlag wurde jedoch abgelehnt. Erst 4 Jahre später entwarfen John Eckert und John Mauchly den "Electronic Numerical Integrator and Computer", kurz ENIAC genannt, den ersten großen Digitalrechner, der ausschließlich Elektronenröhren verwendete. Damit war die entscheidende Wende zum Informationszeitalter vollzogen.

Mitte der 50er Jahre begannen Transistoren und Halbleiterdioden die Elektronenröhre abzulösen. Der Transistor brachte wichtige Vorteile:

kürzere Schaltzeiten, daher schneller Rechner

Weniger Platzbedarf

weniger Energiebedarf

T  weniger Verlustleistung

längere Lebensdauer, d. h. geringere Fehleranfälligkeit der Computer.

fast unbeschränkte Verkleinerung möglich

Man spricht jetzt von Rechnern der "zweiten Generation".

Die Rechenmaschinen der ersten und zweiten Generation wurden vorwiegend zur Lösung wissenschaftlicher Aufgaben im Bereich der Entwicklung von Waffensystemen und zur Überwachung und Lenkung beim Einsatz dieser Waffen  herangezogen.

Erst mit der Einführung der "dritten Generation" begann die breitgestreute Anwendung des Computers in der industriellen Technik. Bei dieser Generation wurde die Halbleitertechnik vielfach verbessert; die Transistoren wurden verkleinert und mit Hilfe der Technik sehr kompakt auf Keramikträgern angeordnet. Daneben erfolgten Verkleinerungen der Magnetkernspeicher und große Fortschritte im Softwarebereich. Erstmals wurden Bildschirmgeräte als Dialogmittel zwischen Mensch und Maschine eingesetzt.

Höhepunkt der Anwendung dieser Generation waren die Mondflüge des Apollo-Projekts mit der ersten Mondlandung im Jahre 1969, die mit weitgehender Computerunterstützung erfolgten.

Ende der 60er Jahre war es gelungen, die Schaltelemente des Computers in das Innere von Siliziumplättchen zu verlegen. Die Schaltzeiten gegenüber dem Röhrencomputer sind jetzt auf ein 1000stel herabgesetzt, ebenso der Platzbedarf. Das Zeitalter der Mikroprozessoren bricht an.

Schließlich fand man zur integrierten Bauweise - das bedeutet zu elektronischen Bauteilen, bei denen in winzig aufeinandergedampften Schichten Hunderte von Schaltelementen enthalten waren. Diese Schaltelemente wurden schon bald "Chips" genannt. Der Erfinder dieser Schaltung war Jack Kilby. Die Rechner mit integrierten Schaltkreisen wurden die "vierte Generation". Das Zeitalter der Mikroprozessoren war angebrochen. Magnetkernspeicher werden durch elektronische Speicherelemente ersetzt.

In einem einzigen Siliziumplättchen von der Größe einer Fingerspitze konzentriert sich heute mehr Computerleistung als in einer der gewaltigen Rechenanlagen der 50er Jahre. Darüber hinaus erfüllen moderne Computer Aufgaben, die man sich zur Zeit der Elektronenröhren schwerlich hätte träumen lassen. Das Geheimnis dieser Vielfältigkeit liegt in der Software, in den Programmen, die aus einer Maschine aus Stahl und Kunststoff einen wahren Verwandlungskünstler machen. Anders als die Programme der letzten Jahre ist die Software der modernen Computer, magnetisch auf Kassetten oder Disketten abgespeichert und steht zu Verfügung, sobald das Gerät eingeschaltet wird.

In den 60er Jahren wurden die Programme in der Regel noch von den Hardwareherstellern erstellt, die zu ihren Maschinen die maßgeschneiderte Software lieferten. Aber es zeichneten sich bereits Veränderungen ab.

Einer der ersten Männer, die eine eigene Software entwickelten, war William Gates.

Er gründete mit seinem Freund Paul Allen die Firma MICROSOFT, die unter anderem auch Benutzeroberflächen und Betriebssysteme herstellt.

Betriebssysteme sind Programmkombinationen, die die Abläufe im Computer organisieren und dafür sorgen, daß Programme und andere Informationen gespeichert werden können. Das Betriebssystem sagt dem Computer, wie er Befehle und Daten verarbeiten muß und so mit Hilfe von Peripheriegeräten, wie zum Beispiel Drucker, Bildschirm oder Maus,  seinen Job erfüllen kann. Darüber hinaus schafft es die Voraussetzung dafür, daß Mensch und Computer in indirekten Dialog miteinander treten können.

Benutzeroberflächen erleichtern die Kommunikation zwischen dem Benutzer und dem Betriebssystem. Die bekannteste Benutzeroberfläche ist WINDOWS.

DIE STELLUNG DES COMPUTERS IN DER GEGENWART

Wie ist nun die Stellung des Computers im weitläufigen Gebiet der Rechentechnik und welches sind seine Anwendungsgebiete?

Als erste, nicht ins detailgehende Antwort kann man etwa folgende Hierarchie aufstellen:

Großcomputer sind die aufwendigsten Rechenanlagen für Wissenschaft und Technik. Sie zeichnen sich neben großer Leistungsfähigkeit, gegeben durch kürzeste Operationszeiten, v. a. durch sehr große Kapazität ihrer Massenspeicher aus.

Minicomputer werden für dezentrale Datenverarbeitung und als Prozeßrechner in Industrie und Wissenschaft verwendet.

Mikrocomputer haben die selben Aufgaben wie die Minicomputer, erweitern jedoch - dank niedrigem Preis - den Bereich wesentlich nach unten, was ihnen Anwendungen in "intelligenten" Kassen und Terminals, in der Meßtechnik und der Konsumgüterelektronik eröffnet.

Programmierbare Tisch- und Taschenrechner sind bequeme und sehr preiswerte Hilfsmittel in vielen Anwendungsbereichen.

Zweifellos übt der Mikrocomputer mit seiner ständig wachsenden Leistungsfähigkeit einen starken Druck auf die größeren Computer aus. So gibt es heute schon Mikrocomputersysteme, die man auf Grund ihrer Leistungsfähigkeit eindeutig in die Gruppe der Minicomputer oder der Anlagen für die mittlere Datentechnik einstufen muß.

­In den USA gab es im Jahr 1960 ca. 5000 Computer. Soweit sie in der Wirtschaft eingesetzt waren, arbeiteten sie meist in den Bereichen Lohn- und Gehaltsbuchhaltung, Warenbestandskontrolle, Rechnungswesen, Verkaufsbuchhaltung und Kostenanalyse. Das Militär setzte Computer auch in der Luftabwehr und in der Flugsicherung ein.

Heute ist Computer nicht mehr - wie früher - nur in der Technik und im Büro, sondern auch in vielen anderen Bereichen tätig. Wie zum Beispiel in der Medizin, im Unterricht, im Sport, in der Freizeit usw. Kurz gesagt ist der Computer für unser Leben unersetzlich geworden.

Denn wer würde sonst für uns komplizierte Rechnungen mit solch einer Genauigkeit und Geschwindigkeit durchführen wie der Computer?

Ein großer Vorteil des Personal Computers ist die Möglichkeit der fast unbegrenzten Erweiterung der Software.

Es werden immer mehr neue Programme entwickelt, die es dem User ermöglichen, besser mit dem  Computer zu kommunizieren. Dazu gehören vor allem Graphik, wie auch Soundkarten, usw.

Es sind sogar schon Programme entwickelt worden, mit denen der Benutzer in persönlichen Dialog mit dem Computer treten kann.

Der Computer stellt eine wichtige Verbindung zwischen den verschieden Usern dar, was vorallem bei Netzwerken zur Geltung kommt.

Internet

Der mit Abstand größte Datenhighway der Welt ist das Internet. Nach aktuellen Schätzungen benutzen bereits 40 bis 50 Millionen Menschen in der ganzen Welt das Internet, allein in Österreich sind insgesamt etwa 200.000 User an das Netz angeschlossen.

Der Grund für die große Beliebtheit des Internet liegt darin, daß man als Internet-Mitglied Zugriff auf neueste Informationen aus aller Welt hat; angefangen von wissenschaftlichen Themen über verschiedene Online-Magazine und Kunstausstellungen bis hin zu speziellen Seiten über Rock- und Popstars; und das in voller Multimedia-Unterstützung (das bedeutet:: mit Hilfe von Bild, Ton und Video).

Eigentlich handelt es sich gar nicht um ein einzelnes Netzwerk; das Internet wird vielmehr als Zwischennetz benutzt, welches unzählige lokale Netzwerke auf der ganzen Welt so miteinander verbindet, daß diese uneingeschränkt kommunizieren können. Es umspannt den ganzen Globus, insgesamt sind rund 150 Länder der Erde an das Internet angeschlossen, darunter alle Industrienationen.

Im Gegensatz zu der verbreiteten, aber irrigen Vorstellung, das Internet sei nur etwas für Akademiker, Hacker oder Technikfreaks, kann es von jedem einzelnen sinnvoll genutzt werden.

Grundvoraussetzung für den Einstieg ins Internet ist ein ganzer Telefonanschluß, der durch ein Modem mit einem Computer verbunden wird, um Daten zu übertragen.

Entstehung des Internet:

Wie der folgende kurze Ausflug in die Vergangenheit zeigt, liegt der Ursprung des Internet in den Vereinigten Staaten der 60er Jahre:

1960 wurde von der neugegründeten NASA das Forschungsnetz APRA-Net ins Leben gerufen, ein Verbund mehrerer Supercomputer.

Neun Jahre später versuchte man, das Computernetz katastrophensicher zu gestalten. Die daraus resultierende Leistungsfähigkeit des Netzes begeisterte die Wissenschaftler und führte zu einer allgemein steigenden Nachfrage an Vernetzung.

Innerhalb der nächsten 15 Jahren entstanden auch andere große Netzwerke. Aus all diesen Teilnetzen, die über Gateways verbunden waren, entstand das INTERNET.

1987 führten die Firmen IBM, MCI und Merit Network ein Upgrade des Internet durch, indem sie die alten Leitungen durch 20 mal schnellere Verbindungen ersetzten.

Auch in den 90iger Jahren wird das Internet immer weiter verbessert und ausgeweitet.

Wenden wir uns nun den Vor- und Nachteilen des Internets zu:

Vorteile:

durch die heutzutage relativ hohe Transferrate können Daten (Briefe, Texte, Verträge, ) schnell von Ort zu Ort transportiert werden.

daraus folgt, daß es zu einer allgemeinen Kostenreduktion kommen kann, insbesondere durch Ersparnisse von Botengängen, Briefportos, etc. Bei weitem wichtiger erscheinen uns die Ersparnisse des Arbeitnehmers sowie indirekt des Arbeitgebers. Der Arbeitnehmer muß nicht mehr zum Arbeitsplatz fahren, da er von zu Hause aus seine Arbeit verrichten kann. Dadurch erspart er sich Zeit, Streß und Benzinkosten.

Das Internet ist ein vorzüglicher Werbeträger, der (im Moment noch) unentgeltlich benützt werden kann und bei effizientem Einsatz eine große Menge erreichen kann.

sicherlich einer der wichtigsten Vorteile des Internets ist die Verringerung kultureller Schranken, welche (hoffentlich) in einem besseren Verständnis zwischen den Kulturen resultieren.

Das Internet hat aber nicht nur Vorteile. Da es für fast jeden möglich ist, sich Zugang zum Internet zu verschaffen, ist das Risiko des Mißbrauchs dieser Einrichtung sehr groß.

Nachteile:

ein häufig aufgezeigtes Problem des Internets ist sicherlich in der Datensicherheit zu suchen, dies geht hin bis zu sehr persönlichen Daten, wie Geburtsdatum oder Kreditkartennummern. Die letzteren können auf Grund fehlender oder nicht ausreichender Codierungsmethoden leicht abgefangen und mißbraucht werden.

ein weiteres Problem betrifft den Ausschluß von Minderjährigen von für sie nicht geeigneten Webpages, insbesondere sexuell anrüchige Seiten können leicht von Jugendlichen aufgerufen werden, ohne daß die Anbieter dafür gesetzlich belangt werden können.

ein Nachteil, der wahrscheinlich erst in einigen Jahren auftreten wird, ist, daß bei gleichbleibender Konstruktion des Netzes dieses den hohen Ansturm von Usern nicht mehr standhalten kann. Dadurch entstehen lange Wartezeiten oder Brokenpipes, die die Kosten für die Benutzung in die Höhe schnellen lassen. Eine Lösung ist bereits (in Wien) getestet worden. Es wurde mit Erfolg versucht, die Daten nicht mehr über das langsame Telephonkabel sondern über das schnelle Kabel des Kabelfernsehns zu übertragen. Dadurch konnte die Effizienz des Netzes um das 20 000 fache erhöht werden.