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Die ersten Rechenmaschinen
Schon sehr früh hatten Menschen die Idee, arithmetische Rechnungen durch Maschinen durchführen zu lassen. In Bereichen wie der Astronomie, des Steuerwesens, der Landvermessung etc. mussten viele Rechnungen durchgeführt werden und so schien es logisch, dass man versuchte, diese Aufgabe einer (zunächst mechanischen) Maschine zu übertragen.
Die ersten mechanischen Rechenmaschinen wurden um 1623 vom Tübinger Professor Wilhelm Schickard bzw. etwas später vom berühmten französischen Mathematiker Blaise Pascal konstruiert.
Schaue dir das folgende Video zur Funktionsweise der Pascaline von Blaise Pascal an und beantworte die folgenden Fragen: Pascaline von Blaise Pascal
Aufgabe 1
- Wie wurde in der Pascaline eine Rechnung eingegeben?
- Wie wird der Zehnerübertrag realisiert?
- Wie funktioniert die Subtraktion über das Neunerkommplement?
Diese ersten Rechenmaschinen funktionierten natürlich rein mechanisch und sie basierten auf dem uns bekannten Zehnersystem. Obwohl der geniale Mathematiker und Philosoph Gottfried Wilhelm Leibniz bereits 1679 das Binärsystem „erfunden“ hatte und zeigte, dass man mit diesem jegliche Zahl darstellen und jede Rechnung durchführen kann, dauerte es sehr lange, bis die Rechenmaschinen auf das Binärsystem setzten. Leibniz selbst hat 1685 eine Rechenmaschine konstruiert, die viel leistungsfähiger war als die Pascaline und die alle vier Grundrechenarten beherrschte. Diese Rechenmaschinen wurden über die Jahrzehnte stetig weiterentwickelt und konnten schliesslich die vier Grundrechenarten, sowie das Wurzelziehen und Quadrieren.
Siehe dir die ersten fünf Minuten dieses Videos an, um einen Eindruck davon zu bekommen, wie mit diesen mechanischen Rechenmaschinen umgegangen wurde.
Zusatzfrage Wie funktioniert der gezeigte Algorithmus von August Toepler zur Berechnung der Wurzel einer Zahl?
Es dauerte bis ins Jahr 1938 als Konrad Zuse die erste mechanische Rechenmaschine Z1 baute, die auf binären Zahlen basiert. Relativ schnell erkannte Zuse, dass es viel effizienter sein könnte, wenn man die mechanischen Vorgänge durch elektromagnetische ersetzen würde. Er entwickelte die Z3, die als erster Computer gilt. In diesen Pioniertagen wurden für binäre Symbole Relais oder Elektronenröhren eingesetzt. Erst viel später wurden Transistoren verwendet, die heute zu Milliarden in den Computerchips stecken.