imported>Graph Pixel: Tippfehler korrigiert.

2026-03-21T03:10:54Z

Tippfehler korrigiert.

Neue Seite

[[Datei:Z3 Deutsches Museum.JPG|mini|Nachbau der [[Zuse Z3]]<ref>{{Literatur |Autor=Konrad Zuse |Titel=Der Computer – Mein Lebenswerk |Datum=2010 |DOI=10.1007/978-3-642-12096-1}}</ref> im Deutschen Museum, einer der ersten funktionsfähigen Digitalrechner. (2008)]]

'''Digitalrechner''' (engl. ''digit'', Ziffer, aus lat. ''digitum'', Finger) sind Rechenmaschinen, die ihre Berechnungen auf der Basis [[Symbol|symbolischer]], [[Diskrete Mathematik|diskreter Zahlenrepräsentationen]] (meistens in [[Binärcode|binärer]] Form, mit den Werten 0 und 1 – auch bekannt als ''[[Bit]]s'') durchführen.

Digitalrechner bauen auf [[Logikgatter|Digitallogik]] und [[Digitaltechnik]] auf und haben über die Jahrzehnte eine rasante Entwicklung der [[Rechnerarchitektur|Rechner-]] oder [[Prozessorarchitektur]]en (programmierbare Rechenwerke) hinter sich. Sie bestehen aus [[Integrierter Schaltkreis|integrierten Schaltkreisen]] (ICs) oder „Computerchips“ und basieren auf [[Mikroprozessor]]en und anderen IC-Bausteinen, wie Speicher. Seit den [[1980er]] Jahren sind alle gebräuchlichen [[Personal Computer]] (PC) oder andere computerbasierte Geräte wie [[Smartphone]]s auch ''Digitalrechner''. Das Gegenstück zu Digitalrechner sind die [[Analogrechner]] und unterscheiden sich von [[Dezimalrechner]]n.

Digitalrechner bzw. ICs werden von [[Halbleiterhersteller|Unternehmen]] der [[Halbleiterindustrie]] [[Electronic Design Automation|entwickelte]] und produziert. Computer als Systeme für Endanwender werden dagegen von Unternehmen der [[Informationstechnik|IT-Branche]] vertrieben. Spezialisierte Unternehmen entwickeln und vertreiben [[Großrechner]], [[Supercomputer]] oder [[Rechenzentrum|Rechenzentren]].

== Begriff ==
Mit Digitalrechnern sind heutzutage im allgemeinen Sprachgebrauch die [[Computer]] gemeint, welche seit den [[1980er]] Jahren für Verbraucher verfügbar sind. Die Verwendung des Begriffs Digitalrechner zur Beschreibung des Rechengerätes ist daher relativ begrenzt und der Begriff ''Binärrechner'' wird nicht verwendet. Ausschlaggebend ist das ''Digital,'' jedoch arbeiten moderne Rechner mit analogen und digitalen Signalen, sogar innerhalb [[integrierter Schaltkreis]]e (ICs), da auch andere Bauelemente<ref>{{Literatur |Autor=Klaus Beuth, Olaf Beuth |Titel=Bauelemente |Auflage=21., überarbeitete und erweiterte Auflage |Verlag=Vogel Communications Group |Ort=Würzburg |Datum=2022 |Reihe=Elektronik |NummerReihe=2 |ISBN=978-3-8343-3499-2}}</ref> aus der Elektronik relevante Eigenschaften für Schaltungen besitzen, welche, neben [[Logikgatter]]n, ebenfalls mikrostrukturiert werden. Der Digitalrechner zielt dabei in der Essenz auf die zentrale Recheneinheit, also den heutigen [[Prozessor]], ab. Allgemein gesprochen spricht man heute von der [[Rechnerarchitektur|Computerarchitektur]] dessen funktional unabdingbarer Kern, der [[Mikroprozessor]] ist.<ref>{{Literatur |Autor=Steve Furber |Titel=Microprocessors: the engines of the digital age |Sammelwerk=Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences |Band=473 |Nummer=2199 |Datum=2017-03 |Sprache=en |ISSN=1364-5021 |DOI=10.1098/rspa.2016.0893 |Seiten=20160893}}</ref> Der gesamte Computer setzt sich jedoch aus vielen weiteren Komponenten um die [[Prozessor|CPU]] herum zusammen.

Es existieren viele weitere Geräte, welche man als Digitalrechner bezeichnen kann, z. B. [[Mikrocontroller]], welche ebenfalls „Digital“ und transistorbasiert aufgebaut sind. Diese werden aber häufig nicht direkt als vollständiger Computer ([[Universalrechner]]) bezeichnet, da sie meist stark spezialisiert sind.

== Geschichte ==
Die erste systematisierte Verwendung von Zahlen und Zeichen zu Rechenzwecken erfolgte als Teil der [[Mathematik im Alten Ägypten]].<ref>{{Literatur |Autor=Richard J. Gillings |Titel=Mathematics in the Time of the Pharaohs |Auflage= |Verlag=Dover |Ort=New York |Datum=1982 |Sprache=en |Reihe=Dover classics of science and mathematics |ISBN=978-0-486-24315-3 |Online={{archive.org|mathematicsintim0000gill_o9t9}} |Abruf=2026-02-15}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=H.-W. Alten u. a. |Titel=4000 Jahre Algebra: Geschichte – Kulturen – Menschen |Verlag=Springer Berlin Heidelberg |Ort=Berlin, Heidelberg |Datum=2014 |ISBN=978-3-642-38238-3 |DOI=10.1007/978-3-642-38239-0}}</ref> Das [[Fingerrechnen]] gilt jedoch als das älteste, triviale Rechenverfahren. Mit den [[Dezimalsystem|zehn]] Fingern kann man nicht nur zählen, sondern auch rechnen. Als erster Digitalrechner gilt der [[Abakus (Rechenhilfsmittel)|Abakus]], der in verschiedenen Ausgestaltungen vorkommt: Rechentafel (Rechenbrett), Rechentisch, Zählrahmen (Kugelrechner), Rechentuch. Wie das Fingerrechnen hat sich das „Abakusrechnen“ in gewissen Gegenden bis heute erhalten. Bekannteste Kugelrechner waren der chinesische, der japanische und der russische Abakus.

Erst mit der Entwicklung der [[Elektrotechnik|Elektrontechnik]] seit dem Ende des [[19. Jahrhundert]]s und der [[Elektronik]] im [[20. Jahrhundert]] kamen Digitalrechner auf. Digitalrechner sind seit spätestens den [[1960er]] Jahren vollständig [[transistor]]basierte Geräte. Als erster [[:Kategorie:Computeringenieur|Computeringenieur]] gelang es [[Richard L. Grimsdale|Dick Grimsdale]] im Jahr [[1956]], die [[Metrovick 950]] vollständig mit Transistoren zu bauen. Dies stellte einen bedeutenden Meilenstein in der Computertechnik dar und läutete das Zeitalter der Digitalrechner ein.

Digitalrechner arbeiten auf [[elektron]]ischer Basis. Es ist jedoch wichtig zu wissen, dass auch [[Elektronenröhre|röhren]]<nowiki/>basierte Rechner, wie der [[ENIAC]], bereits elektronisch arbeiteten. ENIAC u. a. zählten dabei zu den [[Dezimalrechner|'''Dezimalrechnern''']]. Historisch sind jedoch auch andere Rechneraufbauten möglich, zum Beispiel auf mechanischer, pneumatischer und [[Optischer Computer|optischer]] Grundlage. Auch Rechner auf den Bauelementen wie [[Relais]] existieren. Eine bekannte mechanische Handrechenmaschine war die [[Curta]].

{{Siehe auch|Rechnerarchitektur#Geschichte|Prozessorarchitektur#Geschichte|Entwurf integrierter Schaltungen#Geschichte}}

== Abgrenzung ==
{{Hauptartikel|Analogrechner}}
Der Begriff Digitalrechner wird häufig zur Abgrenzung von [[Analogrechner]]n benutzt, die Werte häufig analog ([[Analogietechnik|nicht-diskret]] und nicht algorithmisch) repräsentieren und verarbeiten. Ein Rechenwert wird dabei meist als [[Elektrische Spannung]] oder [[Elektrischer Strom|Strom]] repräsentiert und die Verrechnung durch geeignete elektrische Schaltkreise vorgenommen. Daher sind Analogrechner im Allgemeinen keine Universalrechner.

Allerdings ist diese Sichtweise Digital/Analog nicht eindeutig festgelegt und wird von einzelnen Autoren in Frage gestellt. Der zentrale Kritikpunkt ist, dass eine Definition anhand der verarbeiteten Signalform einer genaueren Betrachtung nicht standhält und – was die eigentlich zentrale Arbeitsweise solcher Rechner betrifft – wenig Sinn ergibt. Es gäbe daher alternativ auch das deutlich ältere, und daher vermutlich auch historisch richtigere, [[Paradigma]] nach welchem Analogrechner mit [[Analogie]]n, also Modellen arbeiten. Dagegen arbeiten speicherprogrammierte Digitalrechner mit [[Algorithmus|Algorithmen]], wie es bei so gut wie allen heute üblichen Computersystemen der Fall ist.<ref>{{Internetquelle |autor=Bernd Ulmann |url=https://www.analogmuseum.org/library/hamburg_2008.pdf |titel=Kolloquium zur Geschichte der Naturwissenschaften, mathematik und Technik 2008 |werk=www.analogmuseum.org |hrsg=Bernd Ulmann |datum=2008 |sprache=Deutsch |abruf=05.01.2025}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece5760/DDA/index.htm |titel=DDA on FPGA – A modern Analog Computer |werk=Cornell University |sprache=en |abruf=2025-01-04}}</ref>

Eine andere Art von Rechner sind die [[Quantencomputer|Quantenrechner]]. Sie entstehen seit den [[1990er]] Jahren und befinden sich noch in der Entwicklung. Sie arbeiten nicht mit binären Größen (0/1), sondern mit [[Zustand (Quantenmechanik)|Quantenzuständen]], den [[Qubit]]s, vgl. auch die [[Quantenzahl]]en.

== Liste bekannter Computer der 1. Generation ==
{{Anker|Eigenschaften_der_ersten_fünf_Digitalrechner}}
{{Tabelle der ersten Computer}}Auf diese Rechenmaschinen und erste Architekturen folgten kommerzielle Maschinen wie die [[IBM 701]] (Binär- oder Digitalrechner) oder die [[IBM 7070]] ([[Dezimalrechner]]). Die Entwicklung der Geräte wurde durch die [[Mikroelektronik]] ([[Integrierter Schaltkreis|integrierte Schaltkreise]] und [[Halbleiterelektronik|Transistorbauteile]]) schlagartig beschleunigt. Man ging von Mikro- zu [[Nanoelektronik|Nanostrukturen]] über, d. h., die Bauelemente wurden verkleinert oder im Umkehrfall zu Millionen bis Milliarden Teilen [[Integrationsgrad|hochskaliert]]. Die Entwicklung ab den [[1970er]] Jahren wurde vom [[Mooresches Gesetz|Mooreschen Gesetz]] begleitet und bis heute spiegelt die Struktur der Halbleitertechnologie die Entwicklung wider, bis in den Sub-Nanometerbereich (< 10 nm) modernster Mikroprozessoren.

Aufgrund immer kleiner werdender Strukturen, die teilweise an die Grenzen der Physik stoßen (Bereich der [[Nanotechnologie]] oder [[Atomphysik]]), spielen neuartige Integrations- bzw. Stackingtechnologien für [[Die (Halbleitertechnik)|Dies]] eine entscheidende Rolle. Alle Entwicklungen wurden bisher von der [[International Technology Roadmap for Semiconductors]] (ITRS) begleitet, welche ab [[2017]] durch die [[International Roadmap for Devices and Systems]] (IRDS) abgelöst wurde: Das Wort „[[System]]“ verdeutlicht dabei die zunehmende Komplexität der Technologie und spielt auf das [[Systems Engineering|System Engineering]] an.

== Literatur ==
* {{Literatur |Autor=Montgomery Phister, Jr. |Titel=Logical Design of Digital Computers |Verlag=John Wiley & Sons |Ort=New York |Datum=1958 |Sprache=en |Online={{archive.org|logicaldesignofd0000phis |Blatt=n5}}}}
* {{Literatur |Titel=Analogue And Digital Computers |Hrsg=M. G. Say, A. C. D. Haley, W. E. Scott |Verlag=George Newnes |Ort=London |Datum=1960 |Online={{archive.org|analoguedigitalc0000vari |Blatt=n5}}}}
* {{Literatur |Titel=Mathematical Methods for Digital Computers |Hrsg=Anthony Ralston, Herbert S. Wilf |Band=1 |Verlag=John Wiley & Sons |Ort=New York |Datum=1960 |Sprache=en |Online={{archive.org|mathematicalmeth01rals |Blatt=n5}}}}
* {{Literatur |Titel=Mathematical Methods for Digital Computers |Hrsg=Anthony Ralston, Herbert S. Wilf |Band=2 |Verlag=John Wiley & Sons |Ort=New York |Datum=1960 |Sprache=en |Online={{archive.org|mathematicalmeth02rals_0 |Blatt=n5}}}}
* {{Literatur |Autor=Achim Knüpfer |Titel=Technik digitaler Rechenanlagen |Verlag=Verlag Technik |Ort=Berlin |Datum=1969}}
* {{Literatur |Autor=Reinhold Paul |Titel=Mikroelektronik. Eine Übersicht |Verlag=Verlag Technik |Ort=Berlin |Datum=1981}}
* {{Literatur |Titel=IBM’s Early Computers |Hrsg=Charles J. Bashe, IBM Corporation |Verlag=MIT Press |Ort=Cambridge, MA |Datum=1986 |Sprache=en |Reihe=MIT Press Series in the History of Computing |ISBN=978-0-262-02225-5 |Online={{archive.org|ibmsearlycompute00bash |Blatt=n5}}}}
* {{Literatur |Titel=Computers, Software Engineering, and Digital Devices |Hrsg=[[Richard C. Dorf]] |Auflage=3. |Verlag=CRC/Taylor & Francis |Ort=Boca Raton, FL |Datum=2006 |Sprache=en |Reihe=The Electrical Engineering Handbook Series |ISBN=978-0-8493-7340-4}}
* {{Literatur |Autor=Klaus Beuth, Olaf Beuth |Titel=Digitaltechnik |Auflage=14. |Verlag=Vogel Communications Group |Ort=Würzburg |Datum=2019 |Reihe=Elektronik |BandReihe=4 |ISBN=978-3-8343-3299-8}}

{{Siehe auch|Rechnerarchitektur|Mikroprozessor|Entwurf integrierter Schaltungen}}

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Rechnerarchitektur]]
[[Kategorie:Prozessorarchitektur]]

Digitalrechner - Versionsgeschichte

imported>Graph Pixel: Tippfehler korrigiert.