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Zahlen, bitte: 800.000 Meter Draht - lange Leitung für nicht allzu schnelles Rechnen

Der erste Großcomputer der Welt, der Harvard Mark I, war eine fünf Tonnen schwere Mischung aus Elektronik und Mechanik.

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Vor 75 Jahren wurde in den USA an der Universität Harvard der IBM-Computer ASCC Mark I offiziell in Betrieb genommen. Der "Automatic Sequence Controlled Calculator" Harvard Mark I war der erste Großcomputer der Welt und auf seine Weise ein Wunderwerk der elektromechanischen Technik. Er wurde von einem Team unter der Leitung des Physikers Howard Aiken und des IBM-Ingenieurs James Bryce seit 1937 geplant.

Der Bau des Rechners – ausschließlich mit IBM-Teilen aus der Lochkartenproduktion und -Auswertung – war im Mai 1944 abgeschlossen, doch mit dem Start dauerte es etwas. Dafür lieferte der Rechner eine ganze Reihe von imposanten Zahlen, wie sie Wilfried de Beauclair in seinem Rechnen mit Maschinen: Eine Bildgeschichte der Rechentechnik schildert: Mark I enthielt 765.000 Einzelteile, die mit 800.000 Metern Draht verbunden wurden. Für die mechanischen Zählwerke, die als Speicher dienten, wurden 3000 Kugellager benötigt. Mark I wog 5 Tonnen und war in 22 Schranksystemen von 2,5 Meter Höhe untergebracht, die der Futurama-Designer Norman Bel Geddes eigens entworfen hatte.

Zahlen, bitte!

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

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Was die Rechengeschwindigkeit anbelangt, war der elektromechanische Mark I nicht der schnellste: eine Addition benötigte 0,3, eine Multiplikation zweier zehnstelliger Zahlen 6 Sekunden. Eine Division dauerte 11 Sekunden. 1947 bekam Mark I ein Upgrade mit vier "Subsidiary Sequence Mechanisms" aus IBM-Lochkartenlesern, womit erstmals zehn auswechselbare Unterprogramme etwa für Wurzelziehen und Potenzieren zugeschaltet werden konnten. Die Ausgabe erfolgte auf zwei umgebauten Schreibmaschinen vom Typ IBM-Electromatic. Der Mark I rechnete parallel-dezimal mit 72 Addierwerken, die 23 Dezimalstellen hatten. Sie speicherten und addierten die Zahlen, für Multiplikation und Division gab es zusätzliche Einheiten. Als Kurzzeitspeicher dienten Relaisketten.

Im Harvard Mark I steckt Elektronik, jede Menge Mechanik ...

(Bild: Daderot (CC-BY-SA 3.0))

Für die Programmeingabe wurde ein dual codierter Lochstreifen mit 24 Spuren eingesetzt. Mit der Trennung von Daten und Programm ist der Mark I der Namensgeber für die Harvard-Architektur. Die ersten acht Spuren waren für "Von-Angaben" reserviert, also für die Nummer eines Akkumulators, Festspeichers oder einer Recheneinheit. Die zweiten acht Spuren enthielten die "Nach-Adressen", also die Einheit, in der die errechneten Zahlen benötigt wurden. Die dritten acht Spuren enthielten die Sprungbefehle.

Bis zu seiner Abschaltung im Juli 1959 berechnete Mark I vor allem Tabellen für die US-Marine. Zu seinen Berechnungen gehörte die Flugbahn und der Zündzeitpunkt der Atombombe, die am 9. August 1945 über Nagasaki abgeworfen wurde. Der bei diesen Berechnungen vier Monate lang anwesende John von Neumann formulierte nach vielen Besprechungen mit Grace Hopper und Richard Bloch schließlich nach Erkenntnissen des Computerhistorikers Kurt Beyer das, was später als Von-Neumann-Architektur bekannt wurde: Mark I befeuerte die Geister.

... und viel Kabel.

(Bild: Topory (CC-BY-SA 3.0))

Hopper, Bloch? Mark I wurde vor allem von zwei Frauen und zwei Männern programmiert: Grace Hopper, Ruth Brendel sowie Richard Milton Bloch und Robert Campbell. Grace Hopper musste auf Befehl ihres Vorgesetzten Aiken sogar die Bedienungsanleitung für Mark I schreiben. Zusammen mit Howard Aiken beschrieb Hopper den Computer ausführlich in drei Artikeln nach dem Ende der Geheimhaltung in der Zeitschrift Electrical Engineering im Jahre 1946. Das veranlasste viele andere Ingenieure, sich von der Relaistechnik zu verabschieden und sich der Röhrentechnik zuzuwenden.

Aiken handelte sich zudem etlichen Ärger mit IBM ein, weil er sich als alleiniger Erfinder von Mark I darstellte. Mit Mark III konstruierte schließlich auch Aiken einen der ersten Elektrorechner. Als Aiken im Jahre 1947 zur Zukunft der neuen digitalen Computer befragt wurde, irrte er sich jedoch: "Only six electronic digital computers would be required to satisfy the computing needs of the entire United States."

Siehe dazu auch:

(olb)