Geschichte der Computertechnik

Am Anfang...

Wo genau man die Geschichte der Computertechnik beginnt, ist Definitions- manchmal auch Geschmackssache.
Nicht unerwähnt soll die Rechenmaschine des französischen Mathematikers Blaise Pascal aus dem Jahr 1642 sein. Er erfand eine mechanische Rechenmaschine für Addition und Subtraktion, die von Hand betrieben wurde.
Die ersten Rechenanlage waren Relaisrechner mit Lochstreifenein- und ausgabe. Diese Computer-ähnlichen Rechner hatten einen raumgroßen Umfang. Wegen der Mechanik stießen diese Rechenanlage schnell an ihre physikalischen Grenzen.
Im Jahr 1941, stellt der deutsche Ingenieur Konrad Zuse stellt seine Rechenanlage Z3 vor. Es war der erste arbeitsfähige programmgesteuerte elektromechanische Digitalrechner der Welt. Er bestand aus einem Rechenwerk mit 600 Relais und einem Speicherwerk mit 1600 Relais. Die Leistungsaufnahme betrug ca. 4 kW.
Danach kamen Rechner mit Elektronenröhren-Bestückung, die weit schnellere Schaltgeschwindigkeiten hatten als Relaisrechner.

Der erste Transistor

Die ersten Patente zum Prinzip des Transistors wurden von Julius Edgar Lilienfeld im Jahr 1925 angemeldet. Lilienfeld beschrieb ein Bauelemente, das dem Feldeffekttransistor ähnlich ist. Doch erst im Jahr 1934 konstruierte der deutsche Physiker Oskar Heil den ersten Feldeffekttransistor, der mit heute üblichen Sperrschicht-Feldeffekttransistoren (JFET) vergleichbar ist.
Die ersten praktisch realisierten JFET mit einem pn-Übergang und einem Gate als Steuerelektrode gehen auf Herbert F. Mataré, Heinrich Welker und parallel dazu William B. Shockley und Walter H. Brattain aus dem Jahr 1945 zurück. Die Funktionsweise eines JFETs wurde von Shockley und Brattain beim Experimentieren mit Dioden-pn-Übergängen entdeckt. Zufälligerweise entstand eine PNP-Folge. Sie fanden heraus, dass bei einer Widerstandsänderung in einer Grenzschicht auch der Widerstand in der anderen Grenzschicht beeinflusst wurde.
Damals wurden diese Bauelemente noch nicht als Transistor bezeichnet. Der Begriff "Transistor" wurde erst 1948 von John R. Pierce geprägt.
Der erste funktionierende Bipolartransistor wurde bei den Bell Laboratories entwickelt und am 23. Dezember 1947 bei einer internen Demonstration erstmals präsentiert.
William B. Shockley wurde 1956 zusammen mit Walter H. Brattain und John Bardeen mit dem Nobelpreis für Physik "für ihre Untersuchungen über Halbleiter und ihre Entdeckung des Transistoreffekts" ausgezeichnet.
Der Transistor ersetzte weitgehend die Elektronenröhre. Somit war die Voraussetzung für kleine, billige, stromsparende und wartungsfreundliche Computersysteme erfüllt. Sie arbeiteten schneller und zuverlässiger.

Hinweis: Die nicht immer eindeutigen Jahresangaben (hier und auf anderen Webseiten) zur Erfindung des ersten Transistors gehen auf unterschiedliche Quellen zurück. Je nach Land und Patentanmeldungen gibt es verschiedene Forscher, die an der Entdeckung des Transistors beteiligt waren. Der erste Transistor war aber zweifelsfrei ein Feldeffekttransistor. Für die spätere Entdeckung des bipolaren Transistors gab es dann den Nobelpreis für Physik.

Der erste integrierte Schaltkreis

Eine der wichtigsten Erfindungen auf dem Weg zum ersten Computer war die integrierte Schaltung des Ingenieurs Jack St. Clair Kilby bei der Firma Texas Instruments. Am 12. September 1958 klebte er ein Flip-Flop aus Germanium-Plättchen auf einer Glasplatte zusammen. Wenige Monate später entwickelte Robert Noyce, damals bei Fairchild, etwas Vergleichbares aus Silizium, was den monolithischen integrierten Schaltungen von heute näher kam. Während sich Fairchild und Texas Instruments über das Urheberrecht stritten, gründete Robert Noyce mit Gordon Moore die Firma Intel. Für seine Erfindung bekam Kilby im Jahr 2000 den Nobelpreis für Physik.
Kilby ebnete mit seinem integrierten Schaltkreis den Weg für einen Prozessor der vollständig auf einem einzigen Chip aus Silizium untergebracht ist. Doch erst 1972 wurden integrierte Schaltkreise mit über 1000 Transistoren hergestellt.

Der erste Mikroprozessor

Zeitgleich entwickelte Gary Boone von Texas Instruments und die Ingenieure Hoff und Faggin von Intel am ersten Mikroprozessor. Auch in der Frage, wer denn hier der Erste war, stritten sich beide Firmen. Auch hier sollte Texas Instruments die Hand oben behalten. Doch das half ihnen nicht sehr lange. Auf dem Gebiet der Mikroprozessor sollte Intel die Entwicklungen auf dem Markt für lange Zeit prägen.
In den 70er und 80er Jahren waren LS- und CMOS-Bausteine von Texas Instruments das Maß aller Dinge. Statt bei den Mikroprozessoren spielte man auf dem Markt mit Analog- und Signalprozessoren und im Embedded-Bereich mit. Trotz sprudelnder Patenteinkünfte versäumte Texas Instruments neue Entwicklungen voranzutreiben. Als man nachträglich versuchte auf den x86-Prozessor-Zug aufzuspringen ging man sang- und klanglos unter. 2007 hat sich Texas Instruments auch aus der Weiterentwicklung von Halbleiter-Herstellungsprozessen verabschiedet und kooperiert lieber mit den taiwanischen Halbleiter-Herstellern TSMC und UMC.

Der erste Personal Computer

Im Jahr 1976 löteten zwei Ingenieurstudenten (Steve Jobs und Steve Wozniak) den ersten Personal Computer (PC) zusammen und gründeten, mangels Interesse in der Industrie, die Firma Apple. In den Jahren darauf brachten weitere Firmen aus der Halbleiterindustrie eigene Entwicklungen heraus.
Im Jahr 1981, als IBM den eigenen Personal Computer vorstellte, bekamen die Computer die Aufmerksamkeit, die sie für den Durchbruch benötigte. Der IBM-PC enthielt einen Prozessor von Intel und das Betriebssystem von Microsoft. Damit war nicht nur der PC geboren, sondern gleichzeitig auch ein Industrie-Standard gesetzt.
Die Entscheidung, IBM-kompatible PCs herzustellen führte zu einer Eigendynamik. In keinem anderen Industriezweig haben sich die technischen Leistungen so schnell entwickelt und gleichzeitig die Preise so schnell verringert.

Prozessor-Hype

Seit die Absatzzahlen von Prozessoren stark anstiegen, entstand ein lukrativer Markt für Halbleiterhersteller. So begannen AMD, Cyrix, IBM, National Semiconductors, SGS Thomson, Texas Instruments und andere mit der Fertigung von Prozessoren. Doch fast alle waren von Intel lizensiert. Und Intel sorgte dafür, der Konkurrenz immer einen Schritt voraus zu sein. Die wenigsten Halbleiterhersteller verdienten mit den Intel-Klonen genug Geld, um sich eine eigene Neuentwicklung leisten zu können. Wenn dann doch mal ein Konkurrent zu viel Erfolg hatte, dann setzte sich Intel mit Klagen wegen Lizenz- und Patentverletzung zur Wehr.

Wintel

Der Technologieführer IBM hat irgendwann versucht seine in die Jahre gekommene PC-Architektur zu renovieren. Das scheiterte allerdings daran, weil die neue Architektur nicht mit der "alten Software" umgehen konnte. Inzwischen waren andere Firmen die Treiber der Computer- und PC-Entwicklung. Allen voran die Firmen Microsoft und Intel. In den 90er Jahren entstand deshalb der Begriff "Wintel-PC". Ein Kunstwort aus Windows (Microsoft) und Intel. Der PC basierte auf der Prozessor- und Chipsatz-Architektur von Intel sowie dem Betriebssystem Windows von Microsoft. Obwohl Intel und Microsoft immer noch dominierend sind, geben die PC-Hersteller heute den Ton bei der Marken- und Produkt-Entwicklung an.

Multimedia forever

Der Multimedia-PC war für eine kurze Zeit die Bezeichnung für einen Personal Computer mit bestimmten Ausstattungsmerkmalen. Dazu zählte eine Video-fähige Grafikkarte, eine Soundkarte und ein CD-ROM-Laufwerk. Kurze Zeit später gehörten diese Komponenten zur Standard-Ausstattung eines PCs.
Dieser Entwicklungsschritt war für den Personal Computer enorm wichtig. Denn durch die Multimedia-Fähigkeit wurde er für die breite Masse alltagstauglich. Der Computer wurde zum Massenartikel, der selbst beim Lebensmittel-Discounter um die Ecke zu bekommen war.
Heute ist praktisch jeder noch so schwachbrüstige PC Multimedia-fähig.

Intel vs. AMD

Die heutigen Prozessoren haben mit den Ahnen der x86-Generation nur noch wenig gemeinsam. Der ursprüngliche x86-Befehlssatz ist nur noch ein kleiner Teil im Vergleich zu den Befehlssatzerweiterungen MMX, SSE, 64-Bit und Virtualisierung.
Die Prozessor-Hersteller Intel und AMD konkurrieren im Bereich Server, Workstation, Desktop und Notebook miteinander. Andere Hersteller agieren in Nischen oder sind nur am Rande relevant. Doch nicht nur bei den Prozessoren, sondern auch bei der Herstellung von Flash-Bausteinen stehen Intel und AMD miteinander im Wettbewerb.

Zukunft der Computertechnik

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