Geschiedenis van de computer

Werk in uitvoering! Aan dit artikel wordt de komende uren of dagen nog gewerkt. Belangrijk: Laat dit sjabloon niet langer staan dan nodig is, anders ontmoedig je anderen om het artikel te verbeteren. De maximale houdbaarheid van dit sjabloon is twee weken na de laatste bewerking aan het artikel. Kijk in de geschiedenis of je het artikel kunt bewerken zonder een bewerkingsconflict te veroorzaken.

Dit artikel is nog niet af.

Chinees telraam

De geschiedenis van de computer gaat eigenlijk terug naar de tijd dat de eerste mensen die begonnen met tellen hun vingers gebruikten, zoals jonge kinderen dat vandaag de dag ook doen. Later kwam in de tijd van de Oude Grieken er het telraam. Een hulpmiddel om sommen te maken. Het zou tot de 19e eeuw duren voor er mechanische apparaten kwamen die hielpen bij het rekenen. Met toetsen en hefboompjes kon men bijvoorbeeld herhaald optellen, wat in feite vermenigvuldigen is. Je stelde het apparaat bijvoorbeeld in op 5 en elke keer dat je de toets indrukte, telde het apparaat er 5 bij op. Je moest zelf nog het aantal keer dat je de handeling deed meetellen.

Ook de rekenliniaal kun je als voorloper van de computer zien. Tot de jaren zeventig in de twintigste eeuw werden deze nog in het voortgezet onderwijs gebruikt. Toen kwamen de eerste zakrekenmachines.

Voor de Tweede Wereldoorlog ontstonden de eerste transistoren. De thermionische triode, is een vacuümbuis uitgevonden in 1907. Die maakte versterkte radiotechnologie en langeafstandstelefonie mogelijk. Deze waren zeer kwetsbaar. Deze glazen 'lampen' werden opgevolgd door de geïntegreerde schakelingchip. Dit leidde tot een reeks doorbraken, te beginnen met transistorcomputers en vervolgens computers met geïntegreerde schakelingen, waardoor digitale computers analoge computers grotendeels vervingen. De ontdekking dat metaal en geoxideerd silicium (metaal-oxide-halfgeleider veldeffecttransistor) werkte als een soort schakelaar waarmee je de elektrische stroom als een soort kraan kan regelen. Dit was het begin van de ontwikkeling van de chip.

Vroege apparaten

Middeleeuwse tel stok

Apparaten worden al duizenden jaren gebruikt om berekeningen te ondersteunen, eerst meestal met behulp van de vingers. Het vroegste telapparaat was waarschijnlijk een vorm van tel-stok. Het Lebombo-bot uit de bergen tussen Eswatini en Zuid-Afrika is misschien wel het oudst bekende wiskundige voorwerp. Het komt uit 35.000 v.Chr. en bestaat uit 29 verschillende inkepingen (sneetjes) die opzettelijk in de kuitbeen (bot) van een gestorven baviaan zijn gesneden. Latere hulpmiddelen voor het bijhouden van gegevens in de Vruchtbare Halve Maan waren onder andere de zogeheten calculi (bollen van klei, kegels, enz.) waarmee je dingen kon tellen, zoals vee of bakken met graan. Daar komt ook het woord calculeren (tellen, berekenen) vandaan. Het telraam werd al vroeg gebruikt voor rekentaken. Wat we nu het Romeinse telraam noemen, werd al in Babylonië gebruikt ergens tussen 2700–2300 v.Chr. Sindsdien zijn er vele andere vormen van rekenborden of -tafels uitgevonden. In een middeleeuws Europees telhuis werd een geblokt kleed op een tafel gelegd en werden er volgens bepaalde regels markeringen op bewogen, als hulpmiddel bij het berekenen van geldsommen. Deze methode kun je zelf ook proberen met een schaakbord waarbij je in elk vakje bijvoorbeeld telkens 5 rijstkorrels legt. Zo krijg je bij het eerste vakje 1 x 5, tweede vakje 2 x 5 enzovoorts. Met een pion beweeg je rij voor rij van links naar rechts. Zo weet je waar je gebleven bent. Dat klinkt nu misschien simpel, maar het was toen een hele stap vooruit. Ook hier is het een vorm van herhaald optellen, de basis van logaritmen.

astrolabium

In de oudheid en de middeleeuwen werden verschillende analoge (niet digitale) 'computers' gebouwd om astronomische berekeningen uit te voeren. Een voorbeeld hiervan is het astrolabium en het Antikythera-mechanisme uit de Hellenistische wereld (ca. 150–100 v.Chr.). Een soort verkleinde weergave van het heelal op een koperen plaatje, waarmee je de bewegingen van de sterren kon volgen. In Romeins Egypte maakte Hero van Alexandria (ca. 10-70 n.Chr.) mechanische apparaten, waaronder klokachtige automaten en een programmeerbare wagen. Ook de laat Middeleeuwse klokken zijn analoge apparaten die hielpen bij het begrijpen van het heelal en het aflezen van de tijd. Het latere planetarium van Eise Eisinga in Franeker is daar een mooi voorbeeld van.

zelfgemaakte rekenliniaal

Rond 1630 ontstonden de eerste rekenlinialen. Een gewone liniaal is een plankje met streepjes met tussenruimtes van telkens 1 mm. Als je goed kijkt herken je er de tafel van 10 in (elke cm is immers 10 mm). Door op een slimme manier een andere indeling erop te maken en er een gelijke indeling naast te leggen en deze te verschuiven kreeg je het antwoord. Op de afbeelding zie je een voorbeeld waarbij je telkens verdubbeld (1, 1+1=2, 2+2=4, 4+4=8, 8+8=16, 16+16=32 enzovoorts.) Leg je een gelijke indeling eronder waarbij je de onderste 1 bij de bovenste 8 schuift, dan kun je bij de onderste 4 het antwoord erboven (8 x 4 =) 32 aflezen.

Blaise Pascal was een van de eersten die met tandwielen in 1642 een rekenapparaat maakte. De Pascaline. Hij ontwierp de machine om twee getallen direct op te tellen en af ​​te trekken en om vermenigvuldigingen en delingen uit te voeren door herhaaldelijk optellen of aftrekken.

Gottfried Leibniz vond zijn Leibniz-wielen uit na 1671, nadat hij had geprobeerd een automatische vermenigvuldigingsfunctie aan de Pascaline toe te voegen. Leibniz hield zich ook al bezig met het binaire telsysteem (zit bit), dat de basis is voor de huidige computer. Tot in de jaren zeventig van de twintigste eeuw werden vergelijkbare telmachines in winkels en kantoren gebruikt.

Galerij

• 

  Pascaline

• 

  Rekenmachine van Leibniz

• 

  Rekenmachine van Mulino al Pizzon

• 

  Vroege rekenliniaal

Van ponskaarten tot magneetband

Ponskaart

In 1804 ontwikkelde de Franse wever Joseph Marie Jacquard een weefgetouw waarin het patroon dat werd geweven werd bestuurd door een ponsband gemaakt van ponskaarten. In een strook papier of karton werden gaatjes gemaakt die door 'voelende pennetjes' kon worden 'gelezen'. De papieren tape kon worden vervangen zonder het weefgetouw zelf te veranderen. Dit was een mijlpaal op het gebied van programmeerbaarheid. Zijn machine was een verbetering ten opzichte van vergelijkbare weefgetouwen. Dergelijke papieren rollen of kartonnen boeken met gaatjes en sleuven zie je ook terug bij automatisch spelende piano's (pianola) en draaiorgels. Het idee van een gaatje (open) en het papier of karton (dicht) dat een mechanisme aan of uit zet, ligt samen met het binair tellen aan de basis van de latere processor.

Eind jaren 1880 vond de Amerikaan Herman Hollerith data-opslag op ponskaarten uit die vervolgens door een machine konden worden uitgelezen. Om deze ponskaarten te verwerken vond hij de tabulator en de keypunch machine uit. Zijn tabelleermachines lazen en vatten gegevens op ponskaarten samen. Zijn machines gebruikten elektromechanische schakelaars (relais) en tellers. De methode van Hollerith werd gebruikt in de volkstelling van 1890 in de Verenigde Staten. Die volkstelling werd twee jaar sneller verwerkt dan de vorige volkstelling. Het bedrijf van Hollerith werd uiteindelijk de kern van International Business Machines Bedrijf (IBM) - (1924).

De ponskaarttechnologie ontwikkelde zich tot een krachtig hulpmiddel voor zakelijke gegevensverwerking. Tegen 1950 waren ponskaarten heel gewoon geworden in de industrie en bij de overheid.

De ponsband werd ook gebruikt om telex berichten te coderen en decoderen.

In 1965 verscheen er een machine die de gegevens met behulp van magnetisme kon vastleggen. In die tijd had je ook de eerste magneetbanden waarop muziek kon worden opgenomen. Ook het latere cassettebandje werd als opslagmedium gebruikt om computergegevens te bewaren en weer in te lezen (ca. 1980).

Galerij

• 

  Weefgetouw met ponskaart 'programmering'

• 

  Pianola en violen werkend op ponskaarten

• 

  Draaiorgelboek

• 

  Ponsband

• 

  IBM magneetband lezer en schrijver

• 

  TDK cassettebandje

• 

  Cassetterecorder die zowel muziek als data-bestanden kon afspelen

Eerste echte elektronische rekenmachines

Anita MK8-01

's Werelds eerste volledig elektronische desktopcalculator was de Britse Bell Punch ANITA, uitgebracht in 1961.

De getallen werden getoond met een soort roodkleurige lampjes. Elk lampje kon de cijfers 0-9 vormen. Dit heette een Nixie-buis.

In die tijd had je al zwart-wit TV's waarbij achter het werkelijke beeldscherm een beeldbuis zat die elektronen schoot tegen de achterkant van het scherm en er op dat plekje een lichtpuntje verscheen. De elektronen werden heel snel regel voor regel tegen het scherm geschoten. Al die 'aan of uit' puntjes vormde het beeld waar je naar keek, iets wat je ook ziet bij krantenfoto's. Kleine schermpjes van dat type (CTR) werden in 1964 ook toegepast om de elektronisch gevormde cijfers te tonen.

Galerij

• 

  Nixie-buizen als display op rekenmachine

• 

  Van getal verspringende Nixie-buis

• 

  CRT buis

• 

  Schrijfbeweging van de elektronenstraal in een CRT buis

Ingewikkelde berekeningen

Ondertussen waren er ook steeds ingewikkelder analoge apparaten ontwikkeld die naast optellen, aftrekken, vermenigvuldigen en delen ook andere wiskundige vraagstukken konden berekenen.

Charles Babbage, een Engelse werktuigbouwkundig ingenieur en polymath (veelzijdig geleerde), bedacht het concept van een programmeerbare analoge computer. Hij wordt beschouwd als de "vader van de computer". Zo vond hij de eerste mechanische computer uit in het begin van de 19e eeuw. Deze machine kon bijvoorbeeld ook wortels berekenen. Naast de ponskaarten gebruikte hij ronddraaiende trommels met pennetjes erin gestoken (het programma of een bepaalde rekenroutine), een mechanisme dat al gebruikt werd bij carillons en speeldoosjes. De programmeertaal die door gebruikers moest worden gebruikt, was verwant aan moderne assembleertalen. Er werden drie verschillende soorten ponskaarten gebruikt: een voor rekenkundige bewerkingen, een voor numerieke constanten zoals het getal pi en een voor laad- en opslagbewerkingen, waarbij getallen van de opslag naar de rekenkundige eenheid of terug werden overgebracht. Er waren drie aparte lezers voor de drie soorten kaarten.

De machine was zijn tijd ongeveer een eeuw vooruit. Het project werd echter vertraagd door verschillende problemen, waaronder ruzie met de hoofdconstructeur die er onderdelen voor bouwde. Alle onderdelen voor de machine van Babbage moesten met de hand worden gemaakt - dit was een groot probleem voor een machine met duizenden onderdelen. Uiteindelijk strande het project vanwege de kosten.

Galerij

• 

  Machine van Babbage

• 

  deel van de machine van Babbage

• 

  speeldoosje

• 

  Trommel van een carrillon

Bij de analoge computers zie je telkens dat er grootheden worden gebruikt die vertaald worden in tandwielen met een bepaalde afstand, de streepjes op de rekenliniaal en de positie van de gaatjes in de ponskaarten. Zo kun je ook optellen met gewichten en maatbekers met water. Dit wordt ook wel modeldenken genoemd. Zo zie je in klokken grote en kleine tandwielen. De grote wijzer draait immers in een uur een hele ronde, terwijl de kleine wijzer daar 12 uur over doet. Iets dergelijks werd ook in de analoge computers toegepast rond 1927, waardoor nog moeilijkere sommen konden worden berekend (zoals differentiaalvergelijkingen die je in het voortgezet wetenschappelijk onderwijs krijgt).

Eerste elektronische computers

Twee delen van de ENIAC computer in een museum

De ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) was de eerste Amerikaanse programmeerbare, elektronische, algemene digitale computer, voltooid in 1945. Het apparaat was in eerste instantie bedoeld om de ballastische (gebogen) banen van kanonskogels te kunnen berekenen. ENIAC werd op 15 februari 1946 formeel in gebruik genomen aan de Universiteit van Pennsylvania, had $ 487.000 gekost (omgerekend ongeveer $ 6.200.000 in 2021), en werd door de pers een "Giant Brain" genoemd. Deze machine kon 1000 keer sneller rekenen dan de voorgaande analoge machines.

Tegen het einde van zijn werkzame bestaan in 1956 bevatte ENIAC 18.000 vacuümbuizen ('lampen'), 7.200 kristaldiodes, 1.500 relais (elektrische schakelaars), 70.000 weerstanden, 10.000 condensatoren en ongeveer 5.000.000 met de hand gesoldeerde verbindingen. Het woog meer dan 27.000 Kg, was ongeveer 2 m x 1 m x 30 m) groot, besloeg 170 m² en verbruikte 150 Kilowatt elektriciteit. Het verhaal gaat dat als de machine werd ingeschakeld, de lampen in Pennsylvania zachter gingen branden. 40 jaar later kon een zeer kleine silicium computerchip van 7,44 mm bij 5,29 mm worden gebouwd met dezelfde capaciteit als de ENIAC.

De Invoer was mogelijk via een IBM-kaartlezer en een IBM-kaartponser werd gebruikt voor uitvoer. Deze ponskaarten werden ook gebruikt voor externe geheugenopslag. In 1953 werd een geheugen met magnetische kern van 100 woorden, gebouwd door de Burroughs Corporation en toegevoegd aan ENIAC.

Een van de eerste programmeurs van de ENIAC waren een aantal vrouwen. Ondanks hun belangrijke werk werden ze ondergewaardeerd. Vele jaren later kregen ze pas erkenning voor hun werk. De ENIAC machine deed ook berekeningen voor de eerste waterstofbom.

Een volledig elektronische analoge computer werd gebouwd door Helmut Hölzer in 1942 in het Peenemünde Army Research Center. Gedurende de Tweede Wereldoorlog werd in Duitsland de Z3 gebouwd door Duitse ingenieur Konrad Zuse. Deze is verloren gegaan door bombardementen in 1943 door de geallieerden.

In het Verenigd koninkrijk werd in het geheim tijdens de Tweede Wereldoorlog de Colossus ontwikkeld. Deze computer zou een belangrijke rol spelen bij het ontcijferen van berichten door de Duitsers. Colossus was in staat om binnen enkele uren de gecodeerde berichten te breken wat voorheen enkele weken had geduurd. Naast de ontwikkeling van de Colossus bouwde Alan Turing een eigen decodeerapparaat waarmee de morseberichten van de Duitsers ontcijferd konden worden die de Duitsers met de Enigma maakten (codeerden). Turing was ook degene geweest die het principe beschreef van de moderne computer. Hij zette het idee uiteen in zijn baanbrekende schrijven uit 1936.

De tweede type Colossus (Mark 2) werd in gebruik genomen op 1 juni 1944, net op tijd voor de geallieerde invasie van Normandië op D-Day. De Z3 en de Colossus werkten beide al met een binair systeem (zie bit) zoals de huidige CPU's ook doen.

Tegen de jaren vijftig betekende het succes van digitale elektronische computers het einde voor de meeste analoge computermachines.

Galerij

• 

  Twee dames programmeren de ENIAC computer

• 

  De Britse Colossus computer

• 

  De Z3 computer in een museum

• 

  Transistor buislamp

In 1937 werd de eerste digitale computer gebouwd door George Robert Stibitz. Dit was de eerste binaire opteller. Daarvoor werd er nog met het decimale (tientaligge) telstelsel gewerkt. In de VS vond Arthur Dickinson (IBM) in 1940 de eerste digitale elektronische computer uit. Dit rekenapparaat was volledig elektronisch - zowel voor de besturing, de berekeningen en de uitvoer (het eerste elektronische display). Deze computers staan ​​nu bekend als computers van de eerste generatie.