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Bei einem Digitalrechner wird das Berechnungsergebnis über das » Binärsystem « erreicht. Mit diesem System lassen sich dezimale Zahlen, die ja aus den Ziffern 0 bis 9 bestehen, als eine Folge von lediglich 0 und 1 darstellen, die in der Informatik die Bezeichnung » Bits « haben.

 

  • 1703 beschrieb der Entdecker des Binärsystems, der deutsche Philosoph und Mathematiker Gottfried Wilhelm von Leibniz (1664–1716), in seiner Abhandlung für die Pariser Akademie der Wissenschaften dieses System.

Um binäre Werte miteinander verknüpfen zu können, braucht es spezielle Verknüpfungsregeln, die so genannte » boolesche Algebra «.

 

  • 1847 veröffentlichte der Begründer der booleschen Algebra, der englische Philosoph und Mathematiker George Boole (1815–1864), in seiner Publikation » The Mathematical Analysis of Logic « diese Verknüpfungsregeln.

Mit Hilfe der booleschen Algebra lassen sich dann digitale Schaltungen konstruieren, die in ihrer ersten Umsetzung aus elektromechanischen Relais aufgebaut waren. Die Logik in solchen Bauten ist immer fest verschalten und konnte deshalb auch nicht verändert werden.

 

  • 1936 schrieb der Begründer der Informationstheorie, der amerikanische Mathematiker und Elektrotechniker Claude Elwood Shannon (1916–2001), am Massachusetts Institute of Technology in seiner Master-Arbeit » A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits « eine erste digitale Konstruktion aus Relais und Schaltkreisen.

Damit digitale Schaltungen auch universell programmiert werden können, müssen diese Konstruktionen modellhaft drei Funktionen beherrschen: das Lesen, das Schreiben und das Bewegen der Lese- & Schreib-Vorrichtung. Denn aus diesen drei grundlegenden Funktionen lassen sich alle weiteren Funktionen und mathematischen Rechenoperationen wie Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren etc. ableiten.

 

  • 1936 entwarf der Entwickler dieses Berechenbarkeitsmodells der Turingmaschine, der britische Mathematiker und Kryptoanalytiker Alan Mathison Turing (1912–1954), an der Princeton University in seiner Doktor-Arbeit » On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem « dieses wichtige Fundament der theoretischen Informatik.

Zum Bauen eines universell programmierbarer Rechners sind  grundlegend sechs Komponenten notwendig: ein Rechenwerk, ein Steuerwerk, ein interner Speicher für Daten und Programm, ein Eingabewerk, ein Ausgabewerk und ein externer Speicher. Diesen grundlegenden Aufbau nennt man die » Von-Neumann-Architektur «.

 

  • 1945 entwarf der Entwickler der Von-Neumann-Architektur, der österreichisch-ungarische Mathematiker und Physiker John von Neumann (1903–1957), in seiner Arbeit » First Draft of a Report on the EDVAC « dieses grundlegende Computer-Referenzmodell.

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