Geschiedenis: de computer, van telmachine tot microchip

De mens wide al vroeg de verwerking van gegevens vereenvoudigen. Al in de zeventiende eeuw werden de eerste mechanische rekenmachines ontwikkeld. Het door ponskaarten gestuurde weefgetouw van Jacquard, dat zonder tussenkomst van de mens ingewikkelde patronen kon maken, was een belangrijke stap richting de computer. Charles Babbage schetste in de negentiende eeuw de eerste computer, met onder andere een geheugen, een rekeneenheid en een input- en outputsysteem. Uitvoering van zijn ontwerp was pas mogelijk in de twintigste eeuw. De computers van vlak na de Tweede Wereldoorlog gebruikten elektronenbuizen voor geheugenopslag. Die werden in 1958 vervangen door transistors. De transistors werden in 1965 vervangen door chips. De chips werden in 1975 vervangen door microchips.

Geschiedenis computer: van mechanische telmachine tot de machine van Hollerith

De mens is een gegevensverwerkend wezen. Hij wil met die gegevens ook bewerkingen kunnen uitvoeren. Daarom ging hij op zoek naar middelen die hem bij de gegevensverwerking konden helpen. Dit leidde in de zeventiende eeuw tot de uitvinding van de telmachine.

Wilhelm Shikard

De eerste telmachine werd ontwikkeld door de Duitse professor Wilhelm Schikard (1592-1653). Hij ontwikkelde een machine die kon aftrekken en optellen.

Blaise Pascal
De door de Franse geleerde Blaise Pascal (1623-1662) kreeg veel meer bekendheid, reden dat hij wel (ten onrechte) de uitvinder van de rekenmachine wordt genoemd. Hij was begaan met het vele rekenwerk dat zijn vader, een belastinginspecteur, moest verrichten. Daarom ontwierp hij in 1642 de Pascaline, een rekenmachine die kon aftrekken en optellen. Pas tien jaar later was de techniek zo ver dat de rekenmachine kon worden gebouwd. De machine werkte met ijzeren raderen. De tandwielen maakten het mogelijk dat ophogen naar een volgend tiental vanzelf ging. De fijnmechanica uit die tijd bleek echter nog niet precies genoeg om een nauwkeurig werkend apparaat te kunnen maken.
Joseph Jacquard
Een uitvinding van de Joseph Jacquard (1752-1834), een Franse koopman en wever, zou van grote invloed zijn op ontwikkeling van de computer. Hij was de bedenker van de ponskaart. Op de ponskaart werden in gecodeerde vorm instructies voor weefmachines vastgelegd. Door de in de ponskaarten aangebrachte gaatjes te laten aftasten konden door een weefgetouw, zonder tussenkomst van de mens, ingewikkelde patronen en figuren in de stof worden aangebracht.

Hermann Hollerith

De in gecodeerde vorm vastgelegde instructies in ponskaarten konden ook andere machines aansturen. De Amerikaanse Hollerith (1860-1929), die in 1880 werkte bij het bureau dat de volkstelling leidde, paste het idee van Jacquard toe om administratieve problemen op te lossen.

De door hem ontwikkelde machine kon nagaan of er in een kartonnen kaart wel of geen gaatjes zaten. Als een gaatje correspondeerde met een van de tellers op het paneel van zijn machine, dan werd die teller met één verhoogd. Hij wist zijn superieuren te overtuigen van het nut van zijn machine. Met 43 door hem ontworpen tel- en sorteermachines bleek het mogelijk om met 500 bedienden in vier weken tijd de gegevens van de in 1890 gehouden volkstelling te verwerken, een klus waar in 1880 500 bedienden nog zeven jaar voor nodig hadden.

Ontwerp en bouw van de eerste computers

De Amerikaan Charles Babbage (1791-1871) wordt wel de grootvader van de computer genoemd. Hij ontwierp in 1822 de Difference Engine, de eerste betrouwbare mechanische rekenmachine. In 1843 ontwikkelde hij de Analytical Engine. Het is zijn concept van de computer. In zijn schetsen is de architectuur van de computer herkenbaar: een geheugen, een rekeneenheid, een controle eenheid, een inputsysteem en een outputsysteem. De uitvoering van zijn ontwerp was nog niet mogelijk. Daarvoor was de techniek nog niet ver genoeg.

In de Tweede Wereldoorlog werden de eerste computers gebouwd. Het was de Amerikaan Howard H. Aiken die de eerste programmeerbare rekeneenheid met een geheugen bouwde. Deze eerste elektromechanische computer, de Mark I, werd in 1944 in gebruik genomen. Omstreeks dezelfde tijd ontwikkelde Konrad Zise in Duitsland de Z 3, een apparaat dat ook reeds de geheugenfunctie kende.

De vier generaties: elektronenenbuizen, transistors, chips en microchips

Er zijn, gelet op de uitvoering van het geheugen, vier generaties computer te onderscheiden.

Computers van de eerste generatie (1947-1958)

Bij computers van de eerste generatie wordt het geheugen gevormd door elektronenbuizen. De eerste machine die met elektronenbuizen werkte was de Amerikaanse ENIAC (Electronical Numerical Integrator and Automatiic Calculator. Deze computer, bedoeld om de banen van bommen en granaten te kunnen berekenen, bevatte liefst 18.000 elektronenbuizen.

Elektronenbuizen hadden veel nadelen. De buizen waren vrij groot, produceerden veel warmte en waren niet erg betrouwbaar. De computers waren daardoor duur en kwetsbaar. Uitvallen van één van de buizen betekende dat de computer buiten gebruik was. Bovendien nam de computer veel ruimte in beslag, dit alles belemmerde een doelmatig gebruik van computers van de eerste generatie.

Computers van de tweede generatie (1958-1965)

Bij de computers van de tweede generatie zijn de elektronenbuizen vervangen door transistors. Deze transistors hebben, vergeleken met elektronenbuizen, een langere levensduur, een kleinere omvang, aanzienlijk minder warmteontwikkeling en een grotere betrouwbaarheid. In het bedrijfsleven op grote schaal werd het gebruik van computers op grote schaal een feit.

De derde generatie computer (1965-1975)

Omstreeks 1965 begint het geïntegreerde circuit, ook wel chips genoemd, aan zijn opmars. Uit stukjes halfgeleidermateriaal gemaakte piepkleine transistoren, niet veel groter dan de punt achter een zin, werden het schakelelement in computers. In deze periode werden veel grote, krachtige centrale computers gebouwd.

De vierde generatie computers (1975-heden)

In 1975 deed de microprocessorchip zijn intrede. Deze chip bevat de centrale verwerkingseenheid van de computer. Daardoor werd het mogelijk om microcomputers te vervaardigen. Microprocessorchips bevinden zich onder andere in notebooks, tablets en mobiele telefoons.