# Computer > Eine Maschine mit gespeichertem Programm - Datum: 1948 - Epoche: Moderne - Bereich: [Elektrizität & Elektronik](https://lastcodex.org/de/domains/electricity/) - Stufe: V (Elektrisches Zeitalter) - Schwierigkeit: 5/5 - URL: https://lastcodex.org/de/inventions/computer/ Ein Computer ist eine programmierbare Rechenmaschine; die heutige Bauart hält ihr Programm im eigenen Speicher und rechnet im Binärsystem, mit Schaltern, die nur an oder aus kennen. Als erster führte das Manchester „Baby“ am 21. Juni 1948 ein Programm aus einem elektronischen Speicher aus, und Handys wie Laptops folgen bis heute diesem Bauplan. ![Computer · Eine Maschine mit gespeichertem Programm](https://lastcodex.org/_astro/plate.DkNCXs84_Z29O0VA.webp) ## Legende 1. Gestelle voller Elektronenröhren 2. Speicherröhre: ein Punkt pro Bit 3. Schalttafel zur Dateneingabe 4. Fernschreiber und Lochstreifen 5. Relais: ein Schalter, den ein Elektromagnet bewegt 6. Elektronenröhre: ihr Gitter steuert den Strom 7. Transistor: der Halbleiterschalter ## Was es ist Ein Computer führt ein Programm, also eine Liste von Befehlen, auf Daten aus. In der hier beschriebenen Bauweise mit gespeichertem Programm liegt das Programm im selben Speicher wie die Zahlen, die es bearbeitet. Die Maschine kann deshalb ein neues laden, es ändern oder ein anderes schreiben, ohne umgebaut zu werden. Diese Idee unterscheidet den Computer mit gespeichertem Programm von früheren programmierbaren Maschinen, die ihre Befehle von Streifen, Karten, Steckern oder Schaltern bezogen. Heutige Computer arbeiten binär, nur mit den Ziffern 0 und 1, denn zwei Zustände lassen sich zuverlässig herstellen: Ein Schalter ist offen oder geschlossen. Der ENIAC und einige andere frühe Maschinen rechneten noch dezimal. Für eine Gesellschaft im Wiederaufbau rechnet er, steuert Maschinen wie Pumpen und Stromnetze und vermittelt Nachrichten. ## Wie es funktioniert **Binärzahlen.** Das Binärsystem ist ein Stellenwertsystem wie unsere Dezimalziffern, nur ist jede Stelle doppelt so viel wert wie die rechts daneben: 1, 2, 4, 8, 16. Dreizehn ist 8 + 4 + 1 und wird 1101 geschrieben. Acht Binärziffern, Bits genannt, reichen für alle ganzen Zahlen von 0 bis 255. ![Zwei Stromkreise mit Batterie und Glühbirne: links zwei Taster in Reihe, rechts zwei parallel](https://lastcodex.org/_astro/v1.D9g9t3yx_Z16HBqQ.webp) _In Reihe leuchtet die Birne nur, wenn beide Taster gedrückt sind; parallel genügt einer._ **Gatter.** Zwei Schalter in Reihe lassen eine Lampe nur leuchten, wenn beide geschlossen sind: ein UND-Gatter. Parallel genügt einer von beiden: ein ODER-Gatter. Ein Relais, dessen Kontakt sich öffnet, sobald seine Spule Strom bekommt, bildet ein NICHT-Gatter, das aus 1 eine 0 macht. Beim Relais bewegt ein Elektromagnet den Kontakt; in der Elektronenröhre steuert die Spannung am Gitter den Strom, im Transistor das Signal an Basis oder Gate. Mit UND, ODER und NICHT lässt sich jede Regel ausdrücken, die Eingangsbits auf Ausgangsbits abbildet. **Addieren mit Gattern.** Binär ergibt 1 + 1 die Zahl 10: Summe 0, Übertrag 1. Das Summenbit ist 1, wenn genau ein Eingang 1 ist, eine Regel namens exklusives ODER (XOR); der Übertrag ist nur 1, wenn beide es sind, also ein UND. Zusammen bilden sie einen Halbaddierer. Ein Volladdierer nimmt zusätzlich den Übertrag der Spalte rechts auf, und acht hintereinander addieren zwei 8-Bit-Zahlen Spalte für Spalte, wie ein Schulkind auf Papier. **Speicher.** Zwei NOR-Gatter (ein ODER mit nachfolgendem NICHT), deren Ausgang jeweils einen Eingang des anderen speist, bilden ein Flipflop: Ein Impuls an einem freien Eingang setzt es auf 1, ein Impuls am anderen zurück auf 0, und es hält dieses Bit, solange Strom fließt. Manchester speicherte Bits als geladene Punkte auf einer Kathodenstrahlröhre, der EDSAC als Schallimpulse in Quecksilberröhren. Jedes Wort, eine Gruppe von Bits, trägt eine Nummer, seine Adresse. **Der Zyklus.** Ein Register, der Befehlszähler, enthält die Adresse des nächsten Befehls. Der Prozessor holt diesen Befehl, dekodiert ihn, führt ihn aus und beginnt von vorn. Ein Befehl kann eine Zahl aus dem Speicher zum Akkumulator addieren, ein Ergebnis ablegen oder anderswohin springen, wenn ein Wert negativ ist; dieser bedingte Sprung erlaubt Schleifen und Entscheidungen. Tastaturen und Sensoren bringen Daten herein, Bildschirme, Drucker und Motoren geben Ergebnisse aus. ## Wie man es baut Ein moderner Prozessor braucht eine Chipfabrik, seine Logik lässt sich aber auf dem Tisch lernen. ![Ein Steckbrett mit zwei Schiebeschaltern, die je eine LED über einen Widerstand leuchten lassen, gespeist aus einem Batteriehalter](https://lastcodex.org/_astro/v2.BZmkaJ-4_2vYesA.webp) _Erst jeden Schalter mit seiner LED einzeln prüfen; eine LED braucht immer einen Vorwiderstand._ **Material.** Ein Steckbrett, zwei oder drei AA-Zellen im Halter (3 bis 4,5 V) oder ein 5-V-USB-Netzteil, zwei zweipolige Umschalter, zwei LEDs, zwei Widerstände von 330 bis 470 Ohm und Draht. Jede LED kommt mit dem langen Bein (Anode) zum Schalter und dem kurzen Bein (Kathode) an 0 V. Zuerst die Wahrheitstabelle aufschreiben: Für die Eingänge A B = 00, 01, 10, 11 ist die Summe 0, 1, 1, 0 und der Übertrag 0, 0, 0, 1. **Den Übertrag verdrahten.** Die Versorgung an den Mittelkontakt des ersten Pols von A, dessen „Ein“-Kontakt an den Mittelkontakt des ersten Pols von B und dessen „Ein“-Kontakt über einen Widerstand an eine LED führen; ihr anderes Bein geht zurück an 0 V. Sie leuchtet nur bei 11: Das ist UND. **Die Summe verdrahten.** An den zweiten Polen den „Ein“-Kontakt von A mit dem „Aus“-Kontakt von B verbinden und den „Aus“-Kontakt von A mit dem „Ein“-Kontakt von B. Den Mittelkontakt von A an die Versorgung legen und den Mittelkontakt von B über einen Widerstand an die zweite LED, Kathode an 0 V. Sie leuchtet, wenn die Schalter verschieden stehen: XOR. Alle vier Fälle mit der Tabelle vergleichen. **Einen größeren Addierer verketten.** Ein Volladdierer besteht aus zwei Halbaddierern und einem ODER-Gatter, das ihre Überträge zusammenführt. Ab hier sind Logik-ICs bequemer: Ein 4-Bit-Addierer braucht zwei 74HC86 (XOR), zwei 74HC08 (UND) und einen 74HC32 (ODER). Die Versorgung nach Datenblatt anschließen (Pin 14 an Plus, Pin 7 an 0 V, ein 100-nF-Kondensator dazwischen). Jeder Übertrag geht in die nächste Spalte, der erste Übertragseingang an 0 V; jeder Schaltereingang bekommt einen 10-Kiloohm-Widerstand nach 0 V und jede LED an einem Ausgang einen 1-Kiloohm-Widerstand. **Einen Computer auf Papier laufen lassen.** Acht nummerierte Speicherfelder, einen Akkumulator und einen Befehlszähler auf 0 zeichnen. LADE 5 in Feld 0 schreiben, ADDIERE 6 in Feld 1, SPEICHERE 7 in Feld 2, STOPP in Feld 3, dann 3 in Feld 5 und 4 in Feld 6. Nun selbst Prozessor spielen: das Feld lesen, auf das der Zähler zeigt, den Befehl ausführen, den Zähler um eins erhöhen. Am Ende steht in Feld 7 die 7. Kodiert man nun jeden Befehl mit zwei Ziffern, erst die Operation, dann die Adresse, mit LADE 1, ADDIERE 2, SPEICHERE 3 und STOPP 0, wird das Programm zu 15, 26, 37, 00: Zahlen zwischen den Daten. > **Sicherheit.** Nur Batterien oder ein 5-V-USB-Netzteil verwenden, nie Netzspannung. Jede LED braucht ihren Widerstand. Eine kurzgeschlossene Batterie oder Powerbank kann ihre Drähte so stark erhitzen, dass man sich verbrennt. Vor dem Umstecken die Versorgung trennen. Ein IC-Ausgang kann keine Relaisspule speisen: Die Spule über einen für ihren Strom ausgelegten Transistor schalten, mit einer Diode parallel, Ring (Kathode) zur Plusseite, die den Spannungsstoß beim Abschalten aufnimmt. ## Geschichte und Entwicklung ![Vereinfachte Skizze des Vorführstücks aus Messing von Babbages Differenzmaschine: Säulen aus Rädern zwischen Pfeilern](https://lastcodex.org/_astro/v3.ckntJ-IM_162ghr.webp) _Vereinfachte Skizze des Teils seiner ersten Differenzmaschine, eines Siebtels, das Babbage 1832 zusammenbauen ließ; es funktioniert noch heute._ Charles Babbages Analytische Maschine, 1834 erdacht, hatte einen Speicher, ein Rechenwerk, die „Mühle“, und ein Programm auf Lochkarten; gebaut wurde sie nie. Ada Lovelace veröffentlichte 1843 eine Befehlsfolge für sie. Herman Holleriths elektrische Lochkarten-Tabelliermaschinen werteten die US-Volkszählung von 1890 aus. 1936 beschrieb Alan Turing eine universelle Maschine, die ihre Befehle vom selben Band liest wie ihre Daten. Konrad Zuse führte seine Relaismaschine Z3 am 12. Mai 1941 in Berlin vor. Ab Februar 1944 half Tommy Flowers' elektronischer Colossus in Bletchley Park, die deutsche Lorenz-Verschlüsselung zu brechen; er blieb bis in die 1970er-Jahre geheim. Der ENIAC von J. Presper Eckert und John Mauchly aus Philadelphia, 1946 vorgestellt, war universell einsetzbar, wurde aber durch Umstecken von Kabeln programmiert. Jede dieser Maschinen kann als erste gelten, je nachdem, ob man Elektronik, Universalität oder ein gespeichertes Programm verlangt. John von Neumanns Bericht über den EDVAC von 1945, hervorgegangen aus der Arbeit mit Eckert, Mauchly und anderen, beschrieb eine Maschine, die Programm und Daten in einem Speicher hält. Als erste lief das Manchester „Baby“ von Frederic Williams, Tom Kilburn und Geoff Tootill, am 21. Juni 1948. Maurice Wilkes' EDSAC in Cambridge folgte am 6. Mai 1949 und stand bald Nutzern zur Verfügung. Manchester betrieb im November 1953 einen Transistorrechner. Integrierte Schaltungen, erstmals 1958 gebaut, zogen in den 1960er-Jahren in die Computer ein, und 1971 brachte Intels 4004 einen ganzen Prozessor auf einen Chip. ## Kennzahlen - Zuse Z3, mit Relais, Programm auf Lochfilm: Am 12. Mai 1941 in Berlin vorgeführt - Colossus, elektronisch, mit Steckern und Schaltern eingerichtet: Ab Februar 1944 in Bletchley Park in Betrieb; rund 1600 Röhren, bei späteren Modellen 2400 bis 2500 - ENIAC: Im Februar 1946 vorgestellt; rund 18.000 Elektronenröhren, 30 US-Tonnen (etwa 27 t), 150 kW - Erstes gespeichertes Programm ausgeführt: 21. Juni 1948, Manchester: 17 Befehle, Speicher aus 32 Wörtern zu 32 Bit - Intel 4004, erster kommerzieller Mikroprozessor: 1971, rund 2300 Transistoren auf einem Chip ## Erfordert - [Transistor](https://lastcodex.org/de/inventions/transistor/): Ein Schalter ohne bewegliche Teile (1947) - [Stellenwertsystem](https://lastcodex.org/de/inventions/positional-numerals/): Ziffern, deren Wert die Stelle bestimmt (um 2.050 v. Chr.) ## Quellen - [Timeline of Computer History: Computers](https://www.computerhistory.org/timeline/computers/), Computer History Museum - [The Modern History of Computing (B. Jack Copeland)](https://plato.stanford.edu/entries/computing-history/), Stanford Encyclopedia of Philosophy - [Mark 1 Story: The Baby](https://www.curation.cs.manchester.ac.uk/computer50/www.computer50.org/mark1/new.baby.html), University of Manchester, Department of Computer Science - [Milestones: Manchester University "Baby" Computer and its Derivatives, 1948–1951](https://ethw.org/Milestones:Manchester_University_%22Baby%22_Computer_and_its_Derivatives,_1948-1951), IEEE Engineering and Technology History Wiki - [Colossus](https://www.tnmoc.org/colossus), The National Museum of Computing - [ENIAC](https://www.engineering.upenn.edu/about/history-heritage/eniac/), Penn Engineering, University of Pennsylvania - [A brief informal history of the Computer Laboratory](https://www.cl.cam.ac.uk/events/EDSAC99/history.html), University of Cambridge Computer Laboratory - [The Engines](https://www.computerhistory.org/babbage/engines/), Computer History Museum - [Ada Lovelace](https://www.computerhistory.org/babbage/adalovelace/), Computer History Museum - [Tabulation and Processing](https://www.census.gov/about/history/bureau-history/census-innovations/technology/tabulation-and-processing.html), U.S. Census Bureau - [Milestones: First Semiconductor Integrated Circuit (IC), 1958](https://ethw.org/Milestones:First_Semiconductor_Integrated_Circuit_(IC),_1958), IEEE Engineering and Technology History Wiki - [1971: Microprocessor integrates CPU function onto a single chip](https://www.computerhistory.org/siliconengine/microprocessor-integrates-cpu-function-onto-a-single-chip/), Computer History Museum - [74HC86; 74HCT86 Quad 2-input EXCLUSIVE-OR gate (data sheet)](https://assets.nexperia.com/documents/data-sheet/74HC_HCT86.pdf), Nexperia - [74HC08; 74HCT08 Quad 2-input AND gate (data sheet)](https://assets.nexperia.com/documents/data-sheet/74HC_HCT08.pdf), Nexperia - [74HC32; 74HCT32 Quad 2-input OR gate (data sheet)](https://assets.nexperia.com/documents/data-sheet/74HC_HCT32.pdf), Nexperia - [SN74HC86 Quadruple 2-Input Exclusive-OR Gates (data sheet)](https://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74hc86.pdf), Texas Instruments - [Full Adder](https://hyperphysics.gsu.edu/hbase/Electronic/fulladd.html), HyperPhysics, Georgia State University - [Binary Adder and Binary Addition](https://www.electronics-tutorials.ws/combination/comb_7.html), Electronics Tutorials Fakten geprüft am 2026-10-14. --- The Last Codex · https://lastcodex.org/de/inventions/computer/ · © The Last Codex. Texte, Tafeln und Figuren: CC BY-NC-ND 4.0.