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Zahlen, bitte! 17.468 Röhren für den ersten vollelektronischen Computer

Dank seiner 17.468 Elektronenröhren gilt ENIAC als erster vollelektronischer Universalrechner der Welt. Und er digitalisierte den Begriff "Computer".

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ENIAC 17.468 Röhen für den ersten vollelektronischen Computer

Der Electronic Numerical Integrator And Computer (ENIAC) war eine imposante Erscheinung: Der 27 Tonnen schwere Koloss belegte 170 Quadratmeter Grundfläche. Seine 17.468 Elektronenröhren unterschieden ihn auch von dem elektromechanischen Zuse Z3. Konrad Zuses Computer war vom Konzept her zwar moderner und arbeitete bereits in dem für heutige Computer gebräuchlichen Binärsystem, war als elektromechanischer Rechner mit seinen Relais ENIAC in puncto Rechenleistung aber vollkommen unterlegen.

Einige der insgesamt 17.468 Elektronenröhren des ENIAC. Sie liefen mit 100 kHz und waren sehr anfällig für Ausfälle, insbesondere beim Ein- und Ausschalten.

(Bild: CC BY 2.0 Erik Pitti)

Zahlen, bitte!

In dieser Rubrik stellen wir immer dienstags verblüffende, beeindruckende, informative und witzige Zahlen aus den Bereichen IT, Wissenschaft, Wirtschaft und der Mathematik vor.

Daher gilt der ENIAC als erster vollelektronischer Universalcomputer. Dabei hatte er eine Leistungsaufnahme, die selbst aktuelle Gaming-Rechner wie Raspis wirken lässt: Mit 174 Kilowatt brachte er die örtlichen Stromversorger ins Schwitzen. In Philadelphia soll sogar die Beleuchtung geflackert haben, wenn der Großrechner hochgefahren wurde.

Doch wie kam es zu seiner Entwicklung? Schuld war der zweite Weltkrieg. Mit dem Eintritt der USA in den Krieg im Jahr 1942 begann schnell eine enge Verzahnung zwischen staatlichen Stellen, industriellen Kapazitäten und dem Know-how universitärer Forschungseinrichtungen, mit dem Ziel die Kampffähigkeit zu verbessern. Insbesondere eines war wichtig: Rechenleistung! Um ballistische Flugbahnen von Bomben und Projektilen unter verschiedenen Wetterbedingungen zu ermitteln, mussten komplizierte Berechnungen angestellt werden.

In Abwesenheit der meisten Männer, die in Europa und in der Pazifikregion kämpften, boten sich für Frauen mit guten mathematischen und naturwissenschaftlichen Abschlüssen nun mehr berufliche Möglichkeiten. Sie wurden bundesweit angeworben, um auf dem Ballistic Research Laboratory diese Berechnungen durchzuführen.

Sie erledigten diese komplizierten Berechnungen meist nur mit Unterstützung primitiver Rechenmaschinen und wurden wegen dieser Arbeit "Computer" genannt. 1945 gingen rund 80 Frauen dieser Tätigkeit nach. Das Militär benötigte jedoch noch mehr Rechenleistung.

Nein, nicht die Brücke eines Star Trek - Vorläufers, sondern der ENIAC-Computer in voller Ausdehnung. Bedient (von links) durch Unbekannt, J. Presper Eckert, Dr. John Mauchly, Jean Jennings Bartik, Lt. Herman Goldstine, Ruth Lichterman Teitelbaum

(Bild: Gemeinfrei)

Dr. John Mauchly, Herman H. Goldstine sowie John Presper Eckert, alle tätig in der University of Pennsylvania, erhielten daher 1942 den Auftrag, einen elektronischen Computer zu entwickeln, der die Ballistik-Berechnungen übernehmen sollte. Daraufhin entstand bis 1946 der ENIAC. Die für die Bedienung notwendigen Programmiererinnen wurden im Pool der beim Ballistic Research Laboratory angestellten Frauen gesucht. Dabei war das Projekt derart geheim, dass Goldstine Schwierigkeiten hatte, den Frauen beim Bewerbungsgespräch spezifische Fragen zu stellen, ohne zu viel zu verraten. Heraus kam die Frage, ob die Frauen Angst vor Elektronik haben. Mindestens sechs haben diese mit "nein" beantwortet:

  • Kathleen Mauchly Antonelli (geb. McNulty)
  • Marilyn Meltzer (geb. Wescoff)
  • Frances Spence ( geb. Bilas)
  • Frances Elizabeth Holberton (geb. Snyder)
  • Ruth Teitelbaum (geb. Lichterman)
  • Elizabeth Jean Bartik (geb. Jennings)

Diese sechs Frauen wurden schließlich aus den Bewerberinnen ausgewählt, um ENIAC zu programmieren.

Die Programmiererinnen des ENIAC (4 Bilder)

Am ENIAC-Computer: Programmiererin Frances Elizabeth "Betty" Holberton und im Hintergrund ein Kollege.
(Bild: Gemeinfrei)

Programmiert wurde ENIAC durch Umstecken der Verkabelung der Komponenten und via Drehschalter, um die benötigte Rechenart einzustellen. Da der Rechner zunächst ohne Befehlsspeicher auskommen musste (was ihn ebenfalls vom Z3 unterschied), war diese Prozedur bei jeder Änderung der Rechenart nötig. Dabei mussten die Programmiererinnen die Schaltpläne studieren, da Handbücher zu dem Zeitpunkt schlicht nicht existierten. Die Eingabe erfolgte über IBM-Lochkarten.

Ebenfalls zeitaufwendig war die Fehlersuche, da die Elektronenröhren häufig kaputt gingen und damit die Genauigkeit der Berechnungen beeinträchtigten. Dem begegneten die Macher damit, dass sie zum einen die Röhren größer dimensionierten als eigentlich notwendig, zum anderen den Rechner nicht mehr abschalteten. Dem Militär waren ungestörte Berechnungen wichtiger als die Höhe der Stromrechnung. Die Belohnung war die Rechenleistung: 5000 Additionen, 357 Multiplikationen oder 38 Divisionen pro Sekunde waren zu der Zeit herausragend.

ENIAC im Detail

Die sechs Programmiererinnen bändigten einen Computer mit folgenden Eigenschaften:

  • 40 parallel arbeitende Komponenten
  • ca 170 m2 Raumbedarf
  • ca. 1.500 Relais
  • ca. 7.200 Dioden
  • 17.468 Elektronenröhren
  • ca. 10.000 Kondensatoren
  • ca 27.000 Kilo schwer
  • ca 70.000 Widerstände
  • in ca 200.000 Arbeitsstunden von 50 Entwicklern gebaut
  • 486.802,22 US-Dollar teuer (entspricht heute über 6.800.000 US-Dollar)
  • ca. 5.000.000 manuell verlötete Punkte

Da der Rechner erst ein halbes Jahr nach Kriegsende fertig wurde, verschoben sich im entstehenden kalten Krieg die Prioritäten: Gefragt waren jetzt Berechnungen für Kernwaffen. Stanley P. Frankel und Nicholaus Metropolis, beide Mitarbeiter der Kernwaffenforschung unter J. Robert Oppenheimer, stießen zum ENIAC, um damit Berechnungen im Bereich von Wasserstoffbomben durchzuführen. Mit der Erfahrung und dem Können der Programmiererinnen wurde diese ersten Tests erfolgreich gemeistert, sodass am 14. Februar 1946 ENIAC als “Superhirn“ der Öffentlichkeit vorgestellt wurde, welches den Zeitbedarf manueller Berechnungen von 20 Stunden auf computerberechnet nur 30 Sekunden reduzieren solle. Die Präsentation fand freilich ohne genaue Nennung des Forschungszwecks statt.

1947 wurde ENIAC überarbeitet und zog vom Universätsgelände in Philadelphia in den Aberdeen Proving Ground, das älteste Forschungs- und Entwicklungszentrum der US-Army. Dort wurden die Berechnungen unter einem neu formierten Programmierteam fortgesetzt. Am 2. Oktober 1955 war aber endgültig Schluss. Der technologische Fortschritt in Form von Weiterentwicklungen wie zum Beispiel dem ersten kommerziellen Rechner UNIVAC und die enormen Kosten machten ENIAC obsolet. 1973 wurde zudem in einem Rechtsstreit das 1947 erteilte Patent für den Rechner aberkannt. John W. Mauchly wurde Ideenklau vorgeworfen, weil er vor der ENIAC-Entwicklung Zugriff auf den Atanasoff-Berry-Computer hatte, der vom Konzept her einige Entwicklungen bereits vorwegnahm.

Die ENIAC-Programmiererinnen wiederum gerieten komplett in Vergessenheit. Schon bei der Präsentation des Großrechners wurden sie in keinem Wort erwähnt. Dabei wäre es vermutlich auch geblieben, wenn Kathy Kleiman bei ihrer Forschung im Jahr 1986 nicht auf die Frauen auf den ENIAC-Bildern gestoßen wären. Nur waren die Namen nirgendwo zu finden. Auf Nachfragen bekam sie zu nur hören, dass es vermutlich Models seien – was sie angesichts der Bilder und den professionell wirkenden Gesten nicht glauben wollte.

Beim Festakt zum 40. ENIAC-Jubiläum schnappte sie dann die Fachgespräche einer Gruppe älterer Damen auf – die besagten Programmiererinnen. Mit Hartnäckigkeit und Überzeugung brachte sie diese Frauen und deren Pionierleistung an die Öffentlichkeit. Besser spät als nie, wurden die Programmiererinnen 1997 für ihre Leistungen als Programmierteam des ENIAC vom Verband Women in Technology International zu Mitgliedern der WITI Hall of Fame ernannt.

Kathy Kleiman erklärt vor Publikum, wie sie die ENIAC-Programmiererinnen ausfindig machte. (auf Englisch)


ENIAC selbst existiert nur noch im Museum. 2011 bekam ENIAC immerhin einen eigenen Twitter-Account, hat sich aber seit 2016 nicht mehr gemeldet. Vielleicht waren wieder die Stromkosten zu hoch oder keine Elektronenröhren mehr aufzutreiben ...

ENIAC hat die Computerwelt übrigens nicht nur technologisch beeinflusst, sondern auch früh das Gen der Entwickler für absonderliche Akronyme aktiviert. Denn danach kamen UNIVAC, EDVAC, JOHNNIAC, ILLIAC und ... unausweichlich auch MANIAC. (jk)

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