Mittelstufenprojekt AB6

Posten Nr.2
Von den Römern zum Super-Computer
(Die Geschichte des Computers)
Textblätter A - L
Partnerarbeit
30 Minuten
1.
Holt euch die Textblätter A – L und lest sie durch.
Achtung: Sie sind nicht in der richtigen zeitlichen Reihenfolge!
Wenn ihr Fragen habt, fragt die Lehrperson.
2.
Versucht die Blätter so zu ordnen, dass sie die Geschichte des Computers in
der richtigen zeitlichen Reihenfolge zeigen. Das ist nicht ganz einfach, aber mit
Hilfe der Jahreszahlen und ein wenig logischem Denken solltet ihr es schaffen!
3.
Kontrolliert eure Anordnung mit dem Lösungsblatt 2.
I: Die Welt steckt voller Mathematik, und das war schon immer so: Von Anfang an
haben die Menschen gezählt, gerechnet und gemessen. Mit Hilfe ihrer Finger
überprüften sie, ob alle Tiere ihrer Herde da waren. Längenmasse brauchten sie
beim Abmessen von Fellstücken, und um Korn abzuwiegen verwendeten sie
verschiedene Masse für das Gewicht. Brüche entstanden, als die Menschen ihre
Jagdbeute in gleichgrosse Teile zerlegten. Auch die Begriffe "grösser" und "kleiner"
entstanden zu dieser Zeit. Bis zur Erfindung des Computers sollte es aber noch
lange dauern.
C: Die Römer trieben innerhalb und ausserhalb ihrer Grenzen lebendigen Handel. Das war natürlich mit Rechnen verbunden.
Die Römer waren eines der ersten Völker, die dazu Zahlen benutzten. Weil die Darstellung der römischen Zahlzeichen aber
ziemlich umständlich ist, führten die Römer Rechenhilfen ein. Die erste mechanische Rechenhilfe war das Rechenbrett. Es
bestand aus mehreren Spalten, die für verschieden große Zahlen standen. In diese Spalten wurden kleine Steine oder
Münzen gelegt.
Es waren aber nicht die Römer selbst, die das Rechenbrett erfunden hatten. Andere Völker (z.B. die Griechen) kannten das
Rechenbrett, den so genannten Abakus schon länger.
L: Hier ist ein einfaches Beispiel für einen römischen Abakus.
Die einzelnen Spalten bedeuten von rechts nach links: Einer, Zehner, Hunderter,
Tausender, Zehntausender und Hunderttausender
Die Kreise in den Spalten stehen für kleine Steine oder Münzen.
(((I)))
((I))
(I)
C
X
I
°°
°°°°
°°°
°°
2432
in römischen Zahlzeichen: MMCDXXXII
Mussten mehrere Zahlen addiert werden, so legte man einfach weitere
Steine in die jeweilige Spalte hinzu. Die Römer beschrieben diesen Vorgang
sinngemäss als "zugeben" oder wie es im Lateinischen heisst "ad dere".
Heute sprechen wir von "addieren" und meinen damit das gleiche.
(((I)))
((I))
(I)
°°
C
°°°°
X
°°°
I
°°
°°°°°°°°
°°°°°
°°
2432
+
852
in römischen Zahlzeichen: MMCDXXXII + DCCCLII
Das Legen der Steine war aber nur der erste Schritt für die gewünschte
Berechnung. Ein zweiter Schritt war das „Bereinigen“. Für je 10 Einersteine
wurde ein Stein in die Zehnerspalte gelegt, für je zehn Zehnersteine ein
Stein in die Hunderterspalte…
(((I)))
((I))
(I)
°°°
C
°°
X
°°°°°
I
°°°°
3284
°°°
i
in römischen Zahlzeichen: MMMCCLXXXIV
F: In Europa wird heute fast mehr mit dem Abakus gerechnet. Teilweise wird er aber immer noch von Erst- und Zweitklässlern in einer etwas einfacheren
Form als Rechenhilfe gebraucht. In Asien hingegen ist er sogar in Kaufhäusern und Banken heute noch verbreitet. Man findet eine Vielzahl von Menschen,
die mit seiner Hilfe in atemberaubender Geschwindigkeit Berechnungen ausführen können. Dazu gehören nicht nur die Addition von Zahlen, sondern auch
die Subtraktion, Multiplikation und die Division.
Die Erfindung der Zahl 0 durch die Inder war ein grosser Schritt in der Entwicklung des Rechnens. Das Dezimalsystem (=Zahlensystem mit der Grundzahl
10) wurde von den Arabern um etwa 1200 n. Chr. nach Europa gebracht. Aber erst 300 Jahre danach konnte es sich durchsetzen. (Neue Dinge, wie das
Dezimalsystem mochte man damals in Europa nicht besonders. Man blieb lieber beim alten römischen Zahlensystem.)
Gegenüber dem römischen Zahlensystem hatte das Dezimalsystem aber einen grossen Vorteil: Man konnte mit seiner Hilfe viel besser und schneller
schriftlich rechnen. So wurde das Dezimalsystem für Kaufleute, Händler und Handwerker unersetzlich.
G.W. Leibnitz
E: Im 17. Jahrhundert hatten die Menschen schon viele Kenntnisse im Bereich der Mechanik gesammelt und
konnten sich dem Bau erster Rechenmaschinen widmen. Dabei handelte es sich um schwerfällige mechanische
Ungetüme, die sehr kompliziert arbeiteten.
Es war der schwäbische Theologe und Mathematiker Wilhelm Schickard, der sich 1630 in Tübingen die erste
mechanische Rechenmaschine ausdachte. Die Maschine arbeitete mit Walzen und konnte addieren,
subtrahieren, multiplizieren und dividieren.
Blaise Pascal
Wenige Jahre später begann Blaise Pascal, ein französischer Philosoph, Physiker und Mathematiker als
neunzehnjähriger mit dem Bauen einer ähnlichen Rechenmaschine.
Der deutsche Philosoph und Mathematiker Gottfried Wilhelm Leibniz entwickelte 1672 das binäre Zahlensystem mit den Ziffern "0" und
"1". Es war sehr wichtig für die Weiterentwicklung der Rechenmaschinen.
K: Einen weiteren Meilenstein auf dem langen Weg zum Computer hat rund 200 Jahre später der englische
Mathematiker Charles Babbage gelegt. Er entwarf eine programmgesteuerte Rechenmaschine, die aus
verschiedenen Teilen zusammengesetzt war und bereits ein Steuer- und ein Rechenwerk besass.
A: Nun erfolgte der Sprung von den rein mechanischen zu
den elektromechanischen Maschinen (=Maschinen, die
mit Strom funktionieren): Hermann Hollerith, ein
amerikanischer Ingenieur, erfand 1890 anlässlich der
Volkszählung in den USA die Lochkarte. Sie sollte den
Amerikanern bei der Auswertung der Daten helfen.
Die gelochten Pappkarten wurden durch Abtastfedern
entsprechend ihrer Lochung sortiert. Eine Sortiermaschine
konnte etwa 100 000 Lochkarten pro Stunde sortieren.
(Stellt euch vor, wie viel Zeit und Handarbeit man sich so
ersparen konnte!) Lange noch vor der Erfindung der
Diskette hatte Hollerith damit den ersten Datenspeicher
erfunden.
D: Schon immer hatten Wissenschaftler davon geträumt, eine vollautomatische Super-Rechenmaschine zu bauen. Im Jahre 1930 versuchte der britische
Mathematik-Professor Alan Mathison Turing diesen Traum zu verwirklichen: Er entwarf einen Plan für eine neue Rechenmaschine.
Mit Hilfe dieser Rechenmaschine entwickelte Howard H. Aiken 1944 in den USA die erste vollautomatische Rechenmaschine. (Vorher mussten immer
verschiedene Kabel umgesteckt und andere Dinge von Hand erledigt werden.) Die Maschine hiess "ASCC", "Automatic Sequence Controlled Calculator".
Später gab man ihr den Namen "Mark I" (wie Markstein).
Erstmals rechnete man nicht mehr mit Hebeln und Zahnrädern, sondern mit elektrischen Schaltern.
J: Fast zeitgleich arbeitete der deutsche Ingenieur Konrad Zuse am Bau einer Rechenmaschine, die
durch ein Programm gesteuert wurde. Im Jahre 1941 vollendete er das erste programmgesteuerte
Rechengerät der Welt, die "Z 3“.
G: In den Jahren 1943 - 1946 wurde in den USA der Rechner ENIAC (Electronic
Numerical Integrator and Computer) gebaut. Er war in einem mehrstöckigen
Gebäude untergebracht und arbeitete ausschließlich mit elektronischen Röhren.
Doch hatte die neue Entwicklung immer noch ihre Grenzen: ENIAC arbeitete mit
rund 18 000 Elektronenröhren. Täglich brannten einige Röhren durch, so dass der
Rechner grosse Ausfallszeiten hatte. Ein weiteres Problem war der hohe
Energieverbrauch der Maschine. Dadurch kostete die Maschine viel und war nicht
gerade umweltfreundlich. Hinzu kam noch, dass durch die hohe Leistung, die ENIAC
erbringen konnte, die Röhren eine riesige Hitze erzeugten. Die so freigesetzte
Wärme entsprach etwa derjenigen von fünfzig elektrischen Heizöfen! Diese Wärme
brachte nicht nur die beschäftigten Techniker ins Schwitzen, sondern beschädigte
auch viele der anderen Bauteile, die nicht für einen Einsatz unter solch hohen
Temperaturen gemacht waren.
Diese Probleme mussten gelöst werden, und das geschah mit der Erfindung des
Transistors in den Fünfzigerjahren.
B: Transistoren erfüllen eigentlich die gleichen Aufgaben wie Röhren, haben dabei aber nur einen
verschwindend geringen "Stromverbrauch". So wird durch sie auch nur wenig Wärme freigesetzt
und ausserdem funktionieren sie länger als Röhren und müssen nicht so oft ausgewechselt
werden.
Für die Idee, dass man den Transistor zur Lösung dieser Probleme einsetzen könnte, erhielten
John
Bardeen, William B. Shockley und Walter Brattain 1956 den Nobelpreis für Physik.
H: Mit der Hilfe von integrierten Schaltkreisen
entwickelte International Business Machines (IBM) Mitte der Sechzigerjahre den ersten PersonalComputer mit dem Namen "IBM 360".
integrierter Schaltkreis =
verschiedene Schaltungen, die auf kleinstem Raum zu einer
Einheit zusammengefasst sind
Die rasante Entwicklung der vergangenen 50 Jahre hält auch heute noch an: Die immer kleiner werdenden Rechenmaschinen können immer mehr und
werden dabei auch noch immer schneller…
Von den Römern zum Super-Computer (Lösungsblatt 2)
Richtige Reihenfolge:
1
I
2
C
3
F*
4
E
5
K
6
A
7
D
8
J
9
G
10
B
11
H
12
L
* L ist auch an 3. Stelle möglich!
Posten Nr. 2