Seite 3: Die Erfindung des Speichers

Die erste Lösung bestand aus einer elektromechanischen Konstruktion, die man ein Relay nannte. Ein einfaches Relay für zwei Positionen ließ sich wie ein Stromunterbrechungsschalter bauen. Der Schalter wird von einer Feder in einer Position gehalten, und ein Elektromagnet kann ihn auf die andere Position schieben. Wenn kein Strom durch den Elektromagneten fließt, bleibt das Relay in der Position "Null" oder "Reset", und wenn genügend Strom durch ihn fließt, wird der Schalter auf die Position "Eins" oder "Set" geschoben. Durch ein bißchen Basteln ist es auch möglich, ein radförmiges Relay mit zehn Positionen zu bauen, das elektromechanisch den Wert einer Zahl von 0 bis 9 speichern kann. Die Technik für diese Relays wurde geschichtlich für Schalter von Telefonunternehmen entwickelt, da hier die Speicherung der aufeinanderfolgenden Zahlen der Telefonnummern notwendig war, die von den Anrufern gewählt wurden.

In den 30er Jahren baute der deutsche Wissenschaftler Konrad Zuse einen einfachen Computer mit Relays, der addieren, multiplizieren usw. konnte. Relays wurden von Zuse nicht nur zum kurzfristigen Speichern benutzt, sondern auch für Schalter, die viel allgemeinere logische und arithmetische Operationen realisierten als die wiederholten Additionen einer Differenzmaschine. Die Wissenschaftskommission der Nazi-Regierung wollte die weitere Forschung von Zuse nicht unterstützen. Das war dieselbe Kommission, die Kundschafter über das arktische Eis schickte, um nach einem Loch zur Heiligen Erde zu suchen! Sie konnten die Aussichten der elektromechanischen Berechnung nicht erkennen.

Zu Beginn der 40er Jahre wurde ein ziemlich riesiger Computer mit elektromechanischen Relays mit dem Namen Mark I an der Harvard University unter der Führung von Howard Aiken gebaut. Die Gelder dafür stammten überwiegend von Thomas J. Watsons IBM. Der Mark I konnte Daten und Befehle von Lochkarten lesen, die damals "IBM-Karten" hießen, und bestand aus fast einer Million von Teilen. Wenn er lief, erzeugte das An- und Ausschalten der Relays ein Geräusch, das wie ein Hagelschauer klang.

Flip-Flops

Die nächste Stufe in der Entwicklung der Computer bestand aus der Ersetzung der elektromechanischen Komponenten durch viel schnellere elektronische, also durch die Verwendung von Vakuumröhren anstatt von Relays für die logischen Schaltkreise und die kurzfristige Speicherung. Auch wenn Vakuumröhren wie ziemlich ausgeklügelte technische Mittel erscheinen, sind sie weitaus seltsamer, als man sich dies zunächst vorstellt. Das Speichern eines einzigen Bits - eine einfache Null oder Eins - benötigte normalerweise mindestens zwei Vakuumröhren, die in einem einfachen Schaltkreis angeordnet waren, den man "Flip-Flop" nennt.

Noch in den 50er Jahren mußten Elektroingenieure viel über Relays und Flip-Flops lernen. Die Erzählung "V." von Thomas Pynchon, dem ehemaligen Elektroingenieurstudenten und meisterhaften Autor, enthält ein jazziges Gedicht über dieses Thema von seiner Romanfigur McClintic, dem Bebop-Jazzmusiker:

"Flop, flip, once I hip,
Flip, flop, now you're on tp,
Set-REset, why are BEset
With crazy and cool in the same molecule."

Ein Mann namens John Atanasoff begann 1940 an der Iowa State University einen kleinen Computer für einen bestimmten Zweck mit 300 Vakuumröhren für den Speicher zu bauen. Sein Computer war zur Lösung von linearen Gleichungen gedacht, aber Atanasoff gab sein Projekt im Jahr 1942 wieder auf. Es ist unbekannt, ob seine Maschine jemals wirklich funktionierte, aber seine Arbeit war deswegen bedeutsam, weil er die Möglichkeit zeigte, einen Computer ohne sich bewegende Teile zu bauen. Die Analytische Maschine von Babbage hätte nur aus sich bewegenden Zahnrädern bestanden, der Mark I war eine Mischung aus elektrischen Schaltkreisen und Relayschaltern mit Springfedern, aber Atanasoffs Computer war ganz elektronisch und arbeitete mit einer viel größeren Geschwindigkeit.