Der Anfang des Computers! Konrad Zuse und seine Rechner Die Lochkarte

Konrad Zuse Konrad Zuse war der Schöpfer der ersten vollautomatischen, Programmgesteuerten und frei programmierbaren, arbeitenden Rechenanlage. Sie (die Rechenanlage Z3) war 1941 betriebsfähig.

Zuses erster Rechner: Die Z1 Z1 in der elterlichen Wohnung in Berlin 1936 Der Rechner Z1 gilt als der erste frei programmierbare Rechner der Welt. Er wurde 1938 fertig gestellt. Nachgebaute Z1 im Deutschen Technik Museum Berlin im Jahr 1989

Blick in das Rechenwerk der Z1

Datenblatt der Z1 Taktfrequenz 1 Hertz Relais Keine Relais Bauteile tausende von Blechen, ca. 20000 Einzelteile Die Technik mit Blechen war zu kompliziert, es folgen die Z2 und Z3.

Folgende Rechner von Konrad Zuse Die Z3

Folgende Rechner von Konrad Zuse Die Z4

Folgende Rechner der Zuse KG Die Z5, der erste verkaufte Rechner der Zuse KG.

Folgende Rechner der Zuse KG Die Z25 Technik: Transistoren in Megahertztechnik Taktfrequenz: 294.000 Hertz – elektronisch Preis: 80.000 DM

Die Lochkarte Das erste Speichermedium Die Hollerith Lochkarte

Die Lochkarte Lochkarten und lochkartenähnliche Systeme werden ab etwa der Mitte des 18. Jahrhunderts im Bereich der Automatisierung und der Datenverarbeitung verwendet.

Der Ursprung der Lochkarte Ab Mitte des 18.Jahrhunderts im Bereich der Automatisierung werden Lochkartenähnliche Systeme verwendet. Sie wurden eingesetzt um wiederkehrende Abläufe, wie bei einer Strickmaschine, zu vereinfachen. Sie waren aus hölzernen Plättchen und wurden auch von Charles Babbage für seine Analytical Engine, ein Musikinstrument, bevorzugt benutzt. Die Ursprünge gehen auf drehende Walzen oder Scheiben mit darauf angebrachten Stiften oder Löchern zurück.   Bis in die 90er Jahre gab es sogenannte Randlochkarten, die manuell bearbeitet wurden. Verschiedene Suchkriterien, wie in Bibliotheken, wurden mit Löchern oder Schlitzen an allen 4 Rändern der Karte codiert. Man konnte mit einer langen Nadel in die Position eines Suchkriteriums stechen und die ausgewählten Karten aus dem Stapel herausziehen.

Die arbeitsweise der Lochkarte Um Lochkarten zu beschreiben bzw. zu stanzen, gab es Lochkartenstanzer. Diese Geräte hatten eine Schreibmaschinentastatur, eine Zuführvorrichtung für die Lochkarten und eine Programmkarte. Lochkartenstanzer konnten zur Datenausgabe von Programmen wie Drucker angesteuert werden. Neuere Geräte druckten zusätzlich zum gestanzten Code den Inhalt als Klartext mit auf die Karten, erfahrene Programmierer konnten die Lochkarten auch ohne weitere Hilfsmittel, einfach nur durch Betrachtung der Lochpositionen, lesen. Eingelesen wurden die Lochkarten durch optische oder mechanische Lesegeräte. Der Lochkartenstapel wurde in ein Lesefach eingelegt und mit einem Gewicht beschwert. Auf Knopfdruck wurde das Gerät angeschaltet. Durch ein Gebläse wurde der Stapel aufgelockert und eine Karte nach der anderen wurde eingelesen. Der Lesevorgang selbst erfolgte entweder durch mechanisches Abtasten mit Stiften oder durch Lichtschranken mit Fotozellen. Meist reichte eine Druckausgabe der Ergebnisse, und mit Einführung von Magnetplattenspeichern, die um 1980 in der Großrechnerwelt etwa die Größe von Waschmaschinen hatten, konnten Zwischenergebnisse auch gespeichert werden. Die englische Bezeichnung für einen Kartenstapel ist Batch und der ganze Prozess der Verarbeitung sowie auch der Programmstapel war ein Job. Daraus wurden die Begriffe Batchjob, Batchdatei und auch die Dateiendung bat für eine DOS-Stapelverarbeitungsdatei.

Die Funktionsweise der Lochkarte Der Lochkarten-Code Die Ziffern 0 bis 9 werden durch jeweils eine Lochung in einer Spalte dargestellt. Für Mehrstellige Zahlen werden entsprechend mehrere Spalten benötigt. Ein Buchstabe wird durch zwei Lochungen verschlüsselt und zwar durch eine Lochung im sogenannten Zonenteil (Zeile 12, 11 und 0) und durch eine Lochung im Ziffernteil (Zeile 1 - 9) Sonderzeichen werden durch eine, zwei oder drei Lochungen in einer Spalte abgelocht. Die Lochkarte hat die Größe eines Dollarscheines. Es können bis zu 80 Zeichen dargestellt werden. Die binäre Codierung wird sichtbar und verständlich durch die durch die beiden Alternativen "Loch oder kein Loch". Es ergibt sich unmittelbar der Zusammenhang zum dualen Zahlensystem aus dem Bereich der Mathematik.

Die Hollerith Lochkarte Lochkarte mit Hermann Hollerith

Die Hollerith-Lochkarte Das später im Computerbereich weit verbreitete Lochkartenformat geht auf die US-amerikanischen Volkszählungen 1890 zurück, zu der Herman Hollerith ein auf Lochkarten basierendes Verfahren einschließlich der zugehörigen Stanz- und Auswertmaschinen entwickelte. Es dauerte allerdings bis 1928 bevor die Lochkarte ihr standardisiertes Format bekam.   Die nach ihrem Erfinder benannten Hollerith-Lochkarte ist ein rechteckiges, etwa 18,7 cm mal 8,3 cm großes Stück 0,17 mm dünner Karton in das in vorgegebene Positionen Spaltenweise Löcher gestanzt werden um eine Folge von Zeichen (heute würde man sagen: eine Zeile Text ) zu codieren. Im 20. Jahrhundert wurde die Lochkarte als Speichermedium genutzt um die ersten Computer wie der von Conrad Zuses Rechner der Z1 zu programmieren. Das ursprüngliche Code-Format für Hollerith-Lochkarten sah nur 240 Positionen für Löcher was bald auf 45 Spalten mit je 12 Positionen erweitert wurde. Das entsprach 45 Zeichen zu je 12 bit. IBM ließ sich 1928 ein 80-Spalten-Format mit rechteckigen Löchern patentieren, das die weiteste Verbreitung fand und auch noch heute bei Großrechneranlagen von IBM zu finden ist. In die Lochkarte können in 80 Spalten und in 12 Zeilen Löcher gestanzt werden. Ursprünglich konnte nur ein Loch pro Spalte für Ziffern benutzt werden. Später kam eine zweite Lochung für Großbuchstaben und eine dritte Lochung für Sonderzeichen hinzu. Mit Verwendung des EBCDIC-Codes seit 1964 wurden bis zu 6-fach Lochungen zugelassen. Dabei entsprach eine Karte einer Zeile Text und eine Spalte eine Karte einer Zeichenposition der Zeile. Eine Lochkarte hatte somit ein Fassungsvermögen von etwa 80 Byte. (Eine heute übliche 80 GB Festplatte kann somit den Inhalt einer Milliarde Lochkarten speichern. Das würde einem Lochkartenstapel von 170 km Höhe entsprechen.)