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Computer Begriffserkl├Ąrung und Definition

computerComputer sind heute Bestandteil nahezu jeden Lebensbereiches. Meist unbewusst, aber sie sind enthalten in Apparaten im medizinischen Bereich, sie steuern Automaten jeglicher Art und sie sind nat├╝rlich vor allem auch in Ger├Ąten der Unterhaltungselektronik zu finden. Computer waren urspr├╝nglich nur als Hilfsmittel f├╝r „Rechenaufgaben“ gedacht, die zu komplex oder zu umfangreich f├╝r die herk├Âmmliche Berechnung waren. Heute k├Ânnen sie jedoch bei weitem mehr leisten.

Begriffserkl├Ąrung und Urspr├╝nge

Das Wort Computer findet seinen Ursprung in der englischen oder der lateinischen Sprache. „to compute“ oder „computare“ bedeuten in beiden F├Ąllen sinngem├Ą├č „zusammenrechnen“. In dieser Wortherkunft ist auch der eigentlich Sinn der Erfindung eines Computers zu suchen. Es sollte eine Rechenmaschine entwickelt werden, die den Menschen entlastet.

Urspr├╝nglich war der „Computer“ eine Berufsbezeichnung f├╝r Personen, die in allen Teilbereichen der Mathematik bewandert waren, also f├╝r Rechenspezialisten. Konrad Zuse entwickelte im Jahre 1938 die erste mechanische Rechenmaschine und im Jahre 1946 wurde der Begriff Computer das erste Mal im Zusammenhang mit einer Rechenmaschine verwendet (Electronic Numerical Integrator and Computer).

Geschichtliche Entwicklung des Computers

Als Rechenmaschine basiert der Computer in seiner Funktionsweise auf den allgemein bekannten mathematischen Grundrechenarten. Die Entwicklung der verschiedenen Zahlensysteme und die Entdeckung der einzelnen mathematischen Rechenoperation liegt zwar Hunderte von Jahren zur├╝ck, stellt aber die wesentlichste Grundlage der heutigen Arbeitsweise der Computer dar.

Bereits in fr├╝heren Jahrhunderten wurden Rechenmaschinen entwickelt, die im Prinzip bereits als Computer bezeichnet werden k├Ânnten. Der Abakus, der ├╝ber 1000 Jahre v. Chr. entwickelt wurde, d├╝rfte hier das erste nennenswerte Beispiel sein. Der Mechanismus von Antikythera aus dem 1. Jahrhundert unserer Zeit stellt eine R├Ąderuhr dar, die mittels vieler Zahnr├Ąder einen Sonnen-, Mond- und Finsterniskalender abbildet.

Im 17. Jahrhundert wurde mit der „Vier-Spezies-Maschine“ der erste mechanische Rechner der Neuzeit entwickelt, der dem Begriff nach alle vier Grundrechenarten durchf├╝hren kann. Dessen Erfinder Wilhelm Schickard wird daher auch als „Vater der Computer-├ära“ bezeichnet. ├ähnlich entscheidend f├╝r den weiteren Fortschritt war die Entwicklung des bin├Ąren Zahlensystems durch Gottfried Wilhelm Leibniz 1673. Dieses stellt die Grundlage f├╝r die heutigen Digitalrechner dar, wurde aber bereits in der damaligen Zeit zum Beispiel in verschiedenen Anwendungen von Lochkartensystemen benutzt.

Mit der industriellen Revolution schritt auch die Entwicklung im Bereich Computer extrem voran. Im 19. Jahrhundert wurde eine Vielzahl von unterschiedlichen Rechenmaschinen entwickelt, die meist auf den Prinzipien der Differenzmaschine und der „Analytical Engine“ von Charles Babbage basierten. Ende des 19.Jahrhunderts wurde so auch der erste „Spiele-Computer“ entwickelt, es handelte sich hier um einen einfachen Schachcomputer, der mit K├Ânig und Turm matt setzen konnte.

Vorl├Ąufer des Computers

Im 20. Jahrhundert kam es dann zu einem regelrechten Wettstreit der m├Ąchtigen Nationen. Beteiligt waren vor allem die Rechenmaschinen von Konrad Zuse und der erste Digitalrechner, der Atanasoff-Berry-Computer. Im zweiten Weltkrieg kam die britische „Colossus“ noch dazu. Vor allem im zweiten Weltkrieg wurden die Ressourcen f├╝r die Entwicklung von Verschl├╝sselungs- und Entschl├╝sselungsmaschinen eingesetzt.

Nach dem Krieg entwickelte sich auch der zivile Sektor recht schnell. Bereits 1949 wurde mit „Simon“ der ersten digitalen Computer f├╝r den privaten Heimgebrauch vorgestellt. In den F├╝nfziger und Sechziger Jahren wurden vor allem kommerzielle Rechner auf Transistorbasis gebaut. Erst Ende der Sechziger Jahre wurde mit dem HP-9100A der erste Rechner entwickelt, der offiziell als Personal Computer bezeichnet wurde.

Besonders richtungsweisend f├╝r die weitere Entwicklung der Leistungsf├Ąhigkeit war die Definition einer neuen Computerarchitektur und die Erfindung des integrierten Schaltkreises. ├ähnlich bedeutend aus heutiger Sicht ist die Entwicklung der Computermaus 1968 und die Verbindung der ersten Computer mit dem Internet 1969.

Die ersten Heimcomputer

In den Siebziger Jahren wurde vor allem die Entwicklung im Bereich Personal Computer erheblich beschleunigt. Verschiedene Unternehmen brachten eigene Versionen auf den Markt. Tonangebend waren vor allem Apple, Atari, IBM und Commodore. Durch die Entwicklung des Mikroprozessor wurden die Rechner immer kleiner und leistungsf├Ąhiger. So gab es 1974 bereits den ersten programmierbaren Taschenrechner.

In den Achtzigern wurden einige der heute noch bekanntesten Heim-Computer produziert. Der C64, der Amiga, der Apple Macintosh oder der IBM-PC stellen Vorreiter in Bereich PC dar. In dieser Zeit schritt die Entwicklung der Prozessoren rasant vorw├Ąrts. Waren es anfangs noch 8Bit Prozessoren mit 64kb Arbeitsspeicher, so wurden beim Amiga bereits 32Bit – Prozessoren verwendet. Mitte der Achtziger Jahre wurde dann mit dem Usenet und der Datenfern├╝bertragung (DF├ť) das erste Mal ernsthaft am Internet gearbeitet.

Ende des 20. Jahrhunderts konzentrierte sich die Entwicklung haupts├Ąchlich auf den Fortschritt im Bereich der Prozessoren und die Entdeckung der M├Âglichkeiten im World Wide Web. In der Zukunft wird eine Nutzung des Computers f├╝r biologische Systeme, das hei├čt, die Verkn├╝pfung von Natur und Technik immer wahrscheinlicher. K├╝nstliche Intelligenzen, bisher nur Fiktion, k├Ânnten dann Realit├Ąt werden. Dar├╝ber hinaus wird die Einbindung neuer Rechenmodelle zum Beispiel aus der Quantenphysik an der Tagesordnung stehen.

Funktionsweise eines Computers

Grundlegend werden Computer in digitale und analoge Computer unterschieden. Die digitale Variante kann sowohl Zahlen als auch Textzeichen (also digitale Daten) verarbeiten, die analoge Variante nur analoge Daten, also zum Beispiel Messgr├Â├čen.

Physisch besteht der Computer aus verschiedenen Bauteilen. Diese Hardware ist logisch in verschiedene Aufgabenbereiche unterteilt. Die Recheneinheit (ALU – arithmetisch – logische Einheit) und die Steuereinheit sind heute meist im Zentralprozessor (CPU) zusammen gefasst. Nach der Von-Neumann-Architektur geh├Âren zur Hardware weiterhin die Buseinheit, der Speicher und die Ein- und Ausgabeeinheiten.

Das Rechenwerk verf├╝gt ├╝ber verschiedene Bausteine (Rechenoperationen), mit denen die verschiedensten Operationen verarbeitet werden k├Ânnen. Der Speicher wird vom System so genutzt, dass Daten und Programme automatisch in verschiedenen Bereichen abgelegt werden. In der Von-Neumann-Architektur sind diese Bereiche „logisch“ getrennt, in der Harvard-Architektur wird ein ├ťberschreiben von Programmen durch Daten durch physische Abgrenzung verhindert.

Die Eingabeger├Ąte werden vom Benutzer f├╝r die Vorgabe der gew├╝nschten Aufgabe genutzt. Die Steuereinheit regelt das Auslesen von Daten. Diese werden an die Recheneinheit weitergeleitet und dort mittels vorgegebener Operationen kombiniert. Diese internen, irrealen Berechnungen werden dann ├╝ber die Ausgabeeinheit sichtbar gemacht.

Dieses Prinzip w├Ąre f├╝r den Benutzer aber wenig praktikabel, da er die Befehle f├╝r jede einzelne Speicherzelle eingeben m├╝sste. Daher wurde dieser Aufwand durch die Erfindung und Nutzung von Programmiersprachen erheblich abgemindert. Hier ist eine Vielzahl von Textbefehlen in entsprechenden Bibliotheken hinterlegt. Der Nutzer bedient sich also eines vereinfachten Befehls und l├Âst eine Vielzahl von automatischen Reaktionen im Computer aus, an deren Ende die Ausgabe der gew├╝nschten Information steht.

Diese Steuerung des Computers durch die Eingabe von Befehlen ist heute in der Regel durch die Nutzung einer grafischen Oberfl├Ąche und die Bereitstellung verschiedenster Programme abgel├Âst worden. Hier w├Ąhlt der Computer-Nutzer mittels Maus oder Tastatur die gew├╝nschte Funktion aus, diese wird automatisch in die entsprechenden Programmiersprachen-Befehle umgewandelt und dann physisch verarbeitet.



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