Denkende Machines -- Computers, rekenen, redeneren - CWI

1.4. VAN MECHANISCHE REKENMACHINE NAAR COMPUTER 23
had dit idee afgekeken van Joseph Marie Jacquard. Deze had aan het eind van de achttiende
eeuw een weefgetouw gemaakt waarvan het te weven motief werd bepaald door ponskaarten.
Dit waren kaarten met op bepaalde plaatsen gaten, die al of niet een naald doorlieten.
Babbage gebruikte de ponskaart niet alleen om de volgorde van rekenoperaties te sturen,
maar ook om getallen in te voeren in het geheugen. Hier komt ook het begrip ‘programma’
in beeld: een serie ponskaarten vormt een combinatie van opdrachten die een gewenste
berekening uitvoert.
Babbage was zijn tijd ver vooruit. Het zou tot de jaren dertig van de twintigste eeuw duren
voordat zijn ideeën terugkwamen in computerontwerpen. Tot die tijd ontwikkelden de mechanische
rekenmachines zich verder. Tandwielconstructies werden technisch degelijker, de invoer
van getallen ging door middel van toetsen en de opkomst van elektriciteit maakte het mogelijk
om delen van het mechaniek te vervangen door elektrische verbindingen.
1.4.2 Elektrische en Elektronische Schakelingen
Twee uitvindingen op het gebied van de elektriciteit zouden een belangrijke rol gaan spelen bij
een volgende stap in de ontwikkeling van de rekenmachine: het relais en de elektronenbuis. Een
relais is een elektronische schakelaar die, afhankelijk van het feit of er stroom door loopt, in een
van twee mogelijke standen staat. De schakelaar bestaat uit een spoel met een ijzerkern, die
magnetisch wordt als er stroom door de spoel loopt. Daardoor wordt een ander stukje metaal
aangetrokken, zodat een verbinding gemaakt of verbroken wordt. Doordat er twee mogelijke
standen zijn, spreken we van een binaire schakelaar, of simpelweg aan/uit schakelaar. De elektronenbuis
is veelzijdiger, maar kan ook als binaire schakelaar gebruikt worden. Een voordeel
van de elektronenbuis boven het relais is dat de eerste geen bewegende delen bevat: de schakelaar
is puur elektronisch. De elektronenbuis schakelt daarom sneller, wat zeker bij intensief
rekenwerk veel tijdwinst opleverde.
De nieuwe schakelaars luidden niet alleen het einde in van de tandwielconstructies, maar ook
van het tientallig stelsel waarin de mechanische rekenmachines tot dan rekenden. De tandwielen
kunnen gezien worden als ‘schakelaars’ met tien verschillende standen: bij elke stand hoort een
van de cijfers 0 tot en met 9. Het gebruik van relais en elektronenbuis maakte dat het rekenwerk
werd verricht in het tweetallig stelsel.
1.4.3 Elektrische en Elektronische Computers
Vanaf 1936 werd op verschillende plaatsen en door verschillende personen geëxperimenteerd
met het gebruik van binaire schakelingen, relais en elektronenbuizen in rekenmachines. In 1936
bouwde Konrad Zuse in Duitsland de Z1, een rekenmachine met binaire, mechanische schakelaars.
Het ontwerp van de Z1 bestond uit verschillende delen, voor invoer, rekenwerk, programmaopslag,
geheugen en uitvoer. Vanwege de vele verbindingen tussen deze onderdelen meende
Zuse dat decimale (10-plaatsige) schakelaars niet geschikt waren en hij koos daarom voor binaire
schakelaars. Omdat relais te duur waren, gebruikte Zuse mechanische schakelaars. In latere modellen
(Z2, Z3, Z4, . . . ) werden de mechanische schakelaars vervangen door buizen. In Amerika
koos John Atanasoff om praktische redenen voor het rekenen met binaire getallen. Hij nam de
elektronenbuis als bouwsteen.
De computers die Zuse, Atanasoff en anderen in die jaren bouwden, waren vaak enig in hun
soort: er werd van ieder ontwerp maar één exemplaar gebouwd. Het waren ook omvangrijke