Vakat Geschichten der Informatik SSpprriinnggeerr--VVeerrllaagg BBeerrlliinn HHeeiiddeellbbeerrgg GGmmbbHH Hans Dieter Hellige (Hrsg.) Geschichten der Informatik Visionen, Paradigmen, Leitmotive Mit 113 Abbildungen Hans Dieter Hellige Forschungszentrum Arbeit und Tecllnft. Universität Bremen Enrique-Schmidt-Str. 7 28334 Bremen ISBN 978-3-642-62208-3 ISBN 978-3-642-18631-8 (eBook) DOI 10.10071978-3-642-18631-8 Bibliografische Infonnation Der Deutschen Bibliothek Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in del" Deutschen National.bibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Intel"Det über <http://dnb.ddb.de> abrufbar. Dieses Wel"k ist urhebem:chtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesonde re die der Übel"Setzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielf"altigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, voroehalten. Eine Vervielfiiltigung dieses WeIkes oder von Teilen dieses Wel"kes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestim mungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland vom 9. September 1965 in derjeweils geltenden Fassung zulässig. Sie ist grundsätzlli:h vergütungspflli:htig. Zuwiderhandlungen untel"1iegen den StrafbestimlID1ngen des Urheberrechtsgesetzes. http://www.springel".de © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2004 Originally published by Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York in 2004 Sofico\'a" reprint ofthc hardcm-cr 1st edition 2U()4 Die Wiedergabe von Gebmuchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in die sem WeIk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen-und MaIkenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürl'ten_ Umschlaggestaltung: KünkelLopka, Heidelberg Satz: G&U ePublishing Services GmbH, F1ensburg Gedruckt auf säurefreiem Papier -SPIN: 10903711 33/3142 GF 543210 KapitelAnfang Geleitwort: Geschichte oder Geschichten? UTEUND WILFRIED BRAUER Das Wort „Geschichte“ hat mehrere Bedeutungen. Einerseits bezeichnet Geschichte das in der Vergangenheit Gewesene und Geschehene – in Informatik-Sprechweise also Zustände und Ereignisse, die Zustandsänderungen bewirken. Aber man denkt bei „Geschichte“ nicht nur an die Menge der Zustände und Ereignisse, sondern auch an Zusammenhänge, Entwicklungen, den Ablauf der Geschichte. Andererseits versteht man unter Geschichte auch die Beschreibung, die sprachliche Darstellung des Gewe- senen und Geschehenen. Geschichte in diesem Sinne, nämlich als Beschreibung, Dar- stellung, Schilderung, hat wiederum zwei Bedeutungen: Die Geschichte, die eine Person erzählt – von sich, ihrem Leben, ihrer Arbeit, besonderen Erlebnissen; also Geschichte als mitgeteilte Erinnerung. Oder aber die Geschichte als wissenschaftliches Werk – wobei hier die forschende Bemühung um Analyse, Interpretation, Systema- tisierung mit dem Ziel einer objektiven, umfassenden Darstellung die wesentliche Rolle spielt. Liest man das Wort „Geschichte“, so entscheidet man sich aufgrund des Kontextes i.a. automatisch für eine der Bedeutungen. Ein Buchtitel „Geschichte der Informatik“ sagt uns also, dass eine Abhandlung vorliegt, die den Anspruch erhebt, die Vergangenheit der Informatik in ihrer gesam- ten historischen Entwicklung darzustellen. Bei dem Titel „Geschichten der Informa- tik“ denkt man jedoch zunächst nur an Erzählungen, persönliche Geschichten, Erinnerungen von Zeitzeugen oder Informatik-Pionieren. Weshalb ergibt sich dieser erstaunliche Wandel der Bedeutung beim Übergang vom Singular zum Plural? Offen- bar ist es üblich, das Wort „Geschichte“ im Sinne von Historie nur im Singular zu ver- wenden. Denn es ist Tradition, sich den Geschichtsablauf als eine singuläre Ganzheit vorzustellen und darüber hinaus auch anzunehmen, daß man im Idealfall Geschichte als Ganzes erfassen und sprachlich darstellen kann, wobei natürlich jede konkrete Geschichtsdarstellung nur eine Approximation an das ganzheitliche Ideal ist. Diese Auffassung, daß es nur die eine Geschichte gibt, ist durchaus anfechtbar. Die Gesamtheit des Gewesenen und Geschehenen kann man zwar abstrakt, begrifflich als ein Ganzes zusammenfassen, sprachlich beschreiben aber kann man sie nicht – auch nicht approximativ. Denn um die Geschichte auf einer bestimmten Abstraktions- oder Approximationsstufe zu erfassen, müßte man ja zu jedem relevanten Zeitpunkt der Vergangenheit jeweils einen Gesamtzustand und alle gerade eintretenden relevan- ten Ereignisse erfassen. Da das allenfalls auf einer ganz hohen Abstraktionsstufe mög- lich ist, muß man bei der Darstellung realer Geschichte natürlich auswählen – d.h. man beschränkt sich nur auf gewisse Zustands- und Ereignisinformationen, betrach- tet also nur lokale Zustände sowie gewisse für diese lokalen Zustände relevante Ereig- nisse. In der Informatik hat man schon lange erkannt, daß bei der Untersuchung eines komplexen dynamischen Systems, in dem viele Akteure mitwirken, viele Pro- zesse nebeneinanderher ablaufen, der Beobachter nicht alles zugleich erfassen kann. Links VI UTEUND WILFRIED BRAUER Bei einer Analyse beschränkt man sich also auf möglichst gut abgrenzbare Kompo- nenten und deren Wechselwirkungen untereinander. Man denke etwa an große Rech- ner- und Kommunikationsnetze (z.B. auch das Internet) sowie an die Theorie der Petrinetze. Ein Historiker erfaßt also jeweils nur einen Ausschnitt der Geschichte, des tatsächlich Gewesenen und Geschehenen, nur einen unter vielen tatsächlichen, nebeneinander passierten Geschichtsabläufen; er beschreibt nur eine von vielen Geschichten. Deshalb kann eine umfassendere Beschreibung der Vergangenheit nur eine Sammlung von vielen sich ergänzenden Geschichten sein. Ein Buchtitel „Geschichten der Informatik“ ist daher zumindest für Informatiker attraktiver als nur eine spezielle, eingeschränkte „Geschichte der Informatik“ 1. Hardware und mehr! Informatik entstand mit dem Bau von Computern, wie noch heute die Bezeichnung computer science zeigt. Hinzu kam sehr bald die Konstruktion von höheren Program- miersprachen samt den zugehörigen Übersetzern, die beide für eine breitere Nutzung von Computern benötigt wurden. Deshalb ist es verständlich, daß sich bisher die meisten Darstellungen zur geschichtlichen Entwicklung der Informatik vornehmlich mit der Beschreibung von Computern verschiedenen Typs und von einigen höheren Programmiersprachen befassten. Aber die Welt der Informatik ist sehr schnell viel größer geworden. Denn im Zusammenspiel von technischen Neuerungen und neuen informatischen Konzepten und Methoden wurde die Palette der Computersysteme und ihrer Nutzungsmöglich- keiten bedeutend umfangreicher: Veränderungen des Inneren von Computern durch Miniaturisierung zusammen mit neuen Verarbeitungs- und Strukturkonzepten wie virtueller Speicher, Betriebsystem, Parallelverarbeitung oder RISC-Architektur, führ- ten zur heutigen Computervielfalt vom Höchstleistungsrechner (etwa für die Wetter- vorhersage) über den PC bis zum Computerchip im Auto oder in der Kleidung. Die Fortschritte bei elektronischen Speichermedien zusammen mit neuen Datenstruktu- ren, Algorithmen und Anfragesprachen ermöglichten die Entwicklung der Datenban- ken und der Informationssysteme, der Data Warehouses und des Data Mining. Peripheriegeräte wie Bildschirm, computergesteuertes Zeichengerät, Laserdrucker, Scanner, audiovisuelle Ein-/Ausgabegeräte, verschiedene Sensoren und Aktuatoren zusammen mit einer Fülle neuer informatischer Konzepte, Methoden und Algorith- men erweiterten die Möglichkeiten der Mensch-Computer-Interaktion und des Ein- satzes von Computern zur Steuerung von Robotern sowie vielen anderen technischen Geräten und Prozessen ganz wesentlich. Die Kombination von nachrichtentechni- schen Entwicklungen bei Telefon- und anderen Kommunikationsnetzen mit vielen informatischen Erkenntnissen und Verfahren zur verteilten Verarbeitung machten die weltweite Vernetzung der Computer möglich. Die technischen Aspekte von Computern, Netzen und sonstigen Geräten treten aber immer mehr in den Hintergrund, weil die Entwicklung der Software, ohne die die Technik nutzlos wäre, zum Hauptproblem geworden ist. Software ist etwas grund- sätzlich Anderes: ein rein geistiges Produkt, etwas Immaterielles, das erst nach Umset- Rechts GELEITWORT: GESCHICHTEODER GESCHICHTEN? VII zung in physikalische Zustände durch Eingabe in einen Computer seine Wirkung entfalten kann. Die Probleme der Softwarekonstruktion führten deshalb auch zur Beschäftigung mit den menschlichen Fähigkeiten des Denkens und sprachlichen Beschreibens, des Planens und Entscheidens, des Lernens und Erinnerns sowie der visuellen und auditiven Wahrnehmung. Von einer geschichtlichen Darstellung zur Informatik erwartet man aber nicht nur die Beschreibung und zeitliche Einordnung der Gegenstände und Fakten des Fachs. Man möchte Hintergrundinformationen erhalten, möchte die handelnden Personen kennenlernen und vor allem ihre Antriebe und Motivationen, ihre Ideen und Leitvor- stellungen, ihre Ziele und Absichten, ihre Konzepte und Entwürfe. Man möchte z.B. erkennen: Wie hat das Vorhandensein oder das Fehlen von geeigneten Materialien, Bauelementen, Zusatzgeräten und Produktionsmitteln, von mathematischen, logi- schen oder begrifflichen Grundlagen und Hilfsmitteln diese Personen beeinflußt? Welche Rolle spielten die äußeren Lebensumstände, etwa die finanziellen Möglichkei- ten oder die politische Situation, und welche Rolle das Verhalten des wissenschaftli- chen und des wirtschaftlichen Umfelds: gab es Akzeptanz, Unterstützung, Unver- ständnis, Behinderung, Konkurrenz? Das Ineinandergreifen der verschiedenen technischen und gedanklichen Entwick- lungen in der Informatik sowie der Aktivitäten, Haltungen und Geschicke der betei- ligten Personen bildet ein so komplexes dynamisches System, daß für eine geschichtliche Darstellung zur Informatik Beschränkung und Auswahl nötig sind, mithin sich Geschichten verschiedenen Typs geradezu anbieten. 2. Geschichten, aber wozu? Ein deutschsprachiges Buch über Anfänge und Entwicklungen der Informatik muß mit Konrad Zuse beginnen – und kann es, ohne viel zu wiederholen, denn Zuses Werk und Nachlaß sind so vielfältig, daß immer noch neue Erkenntnisse zu gewinnen sind. Ein solches Buch sollte auch Beiträge zur Geschichte der Rechentechnik und Programmierung in der ehemaligen DDR und deren Verhältnis zur Entwicklung im „Westen“ enthalten – denn diese Geschichte ist noch wenig aufgearbeitet. Nicht über- gangen werden sollten aber auch die Anfänge der Entwicklung höherer Program- miersprachen und ihrer Übersetzer im Rahmen der ALGOL-Entwicklung, weil sie ganz stark durch Beiträge aus dem deutschsprachigen Raum geprägt wurden; die wissenschaftlichen Fakten dazu sind zwar recht gut dokumentiert, nicht aber die Beweggründe und Sichtweisen der handelnden Personen. Der Vergleich verschiedener Geschichten dazu läßt auch Konkurrenz, Mißverständnisse und Spannungen erken- nen. Ein anderer wichtiger Schritt zur Erweiterung der Welt der Informatik war es, den Computer nicht nur als Werkzeug zum Rechnen sondern auch als Medium für Kommunikation zu sehen und die allgemeine Theorie der Petrinetze zu entwerfen. Historisch wurde diese Geschichte bisher kaum untersucht. Genauso wenig wie die Entwicklung der praktischen Möglichkeiten zur Mensch-Computer-Interaktion sowie der damit verbundenen Vorstellungen und Konzepte. Links VIII UTEUND WILFRIED BRAUER Für eine Sammlung von Geschichten kann man Autoren recht unterschiedlicher Art und mit unterschiedlichem wissenschaftlichen Hintergrund gewinnen, die unter- schiedliche Fragen an die Geschichte stellen, mit verschiedenen Absichten, Haltun- gen, Methoden an sie herangehen; so kann man ein lebendiges, facettenreiches Bild gestalten, das von den Anfängen bis zu den heutigen Diskussionen über die Entwick- lung der Informatik reicht: Informatik-Pioniere können über eigene Beiträge und ihre persönlichen Erfahrungen berichten, oder frühere Geschehnisse sowie Vorstel- lungen und Beiträge anderer aufgrund ihrer Kenntnis der Situation analysieren; jün- gere Informatiker verschiedener Denkrichtungen und Historiker liefern historische, wissenschaftstheoretische, wissenschaftssoziologische und philosophische Untersu- chungen oder präsentieren Rekonstruktionen bzw. Simulationen historischer Geräte und Entwürfe. 3. Wozu aber sollte man sich mit solchen Geschichten beschäftigen? Wissen über die Geschichte zu erlangen, ist ein Grundbedürfnis des Menschen; Kenntnisse zur Geschichte gehören zur Allgemeinbildung; Beschäftigung mit der Geschichte führt zu einem besseren Verständnis des Gewordenen – gerade in dem rasch wachsenden Gebiet der Informatik ist solch ein historisches Denken wichtig und hilfreich. Und es ist mehr als Neugier, wenn man wissen will, warum gewisse Dinge gerade an bestimmten Orten, zu bestimmten Zeiten, von bestimmten Personen erdacht, entdeckt oder erschaffen wurden. Geschichte und Geschichten lesen macht Spaß, ist spannend und anregend. Man lernt bedeutende Persönlichkeiten kennen, lernt, welche Anlagen und Fähigkeiten sie zu ihren Leistungen befähigten und auf welche Weise sie Widerstände und Rück- schläge überwanden. Diese Persönlichkeiten können so zu Vorbildern werden und Motivation zu eigenen Unternehmungen liefern. Geschichten der Informatik lesen hilft, einen Zugang zu diesem Gebiet zu finden und Interesse daran zu wecken. Die von Persönlichkeiten geprägten Geschichten kön- nen dazu beitragen, sich mit dem Fach Informatik vertraut zu machen. Darüber hin- aus können Kenntnisse der Geschichte für das Studium der Informatik auch deshalb nützlich sein, weil die Urformen von Konzepten, Verfahren oder Geräten oft anschau- licher und einfacher zu verstehen sind als die heutigen abstrakteren oder komplexeren Weiterentwicklungen. Wir wünschen den „Geschichten der Informatik“ eine breite aufgeschlossene Leserschaft. KapitelAnfang Überblick und Danksagung Der Band behandelt Grundfragen und zentrale Themen der Informatikgeschichte in Beiträgen von herausragenden Pionieren sowie von historisch-theoretisch engagier- ten Informatikern und Technikhistorikern. Der Band kreist um Leitideen und Para- digmen der Informatik, wobei die Visionen einer „Universalmaschine“, einer „Universalsprache“, eines „Universalmediums“ und einer „Universalwissenschaft“ sich leitmotivisch durch die Beiträge ziehen. Der Band löst sich von der engen Computergeschichte und arbeitet so bisher unterbewertete Innovationsleistungen besonders der deutschen und europäischen Informatik- und Computer-Community heraus. Er möchte der Zuse-Forschung neue Anstöße geben und neue Einblicke in die Geschichte der Rechnerarchitektur, der Programmierung und Programmiersprachen, der Mensch-Computer-Beziehung und der Diziplinwerdung bieten. Insgesamt stellt der Band einen Versuch dar, mit den Mitteln der Historie zur wissenschaftstheore- tischen und fachpolitischen Debatte der Informatik von heute beizutragen. Daß der Band überhaupt so realisiert werden konnte, verdanke ich einer ganzen Reihe von Personen und Institutionen. Die Fachgruppe Informatik- und Computerge- schichte der Gesellschaft für Informatik hat mit ihrem über alle Schwierigkeiten hinweg beharrlich weitergeführten Diskurs den Anstoß und Rahmen für das Vorhaben gege- ben. Hier danke ich vor allem Hartmut Petzold, Ulf Hashagen für viele interessante Fachgespräche und ganz besonders Jörg Pflüger, der das ganze Projekt mit Kritik und Anregungen begleitet hat. Mit Inhalt wesentlich angereichert wurde das Vorhaben vor allem durch die enge Kooperation mit dem Präsidiumsarbeitskreis „Geschichte der Informatik“ und dem in ihm vertretenen Kreis der Pioniere. Mein Dank gilt hier den Vorsitzenden Fritz Krückeberg, Roland Vollmar und Wilfried Brauer für die vertrau- ensvolle Zusammenarbeit. Die Gesellschaft für Informatik hat der Publikation in ent- scheidender Situation zum Durchbruch verholfen, dafür danke ich besonders Heinrich C. Mayr und Jörg Maas. Bei der Illustration des Bandes war mir Horst Zuse mit seinem umfangreichen Privatarchiv eine wichtige Stütze. Die Realisierung als ein so umfangreiches Verlagsprojekt wurde aber überhaupt erst möglich durch die Auf- nahme in das Verlagsprogramm des Springer-Verlages. Hier danke ich vor allem Hermann Engesser für sein ungewöhnliches Engagement und die angenehme Koope- ration bei der Gestaltung des Bandes. Ein besonders herzlicher Dank gilt den Pionieren der deutschen, österreichischen und schweizerischen Informatik und Computertechnik. Aus immer enger werdenden wissenschaftlichen Kontakten bei gemeinsamen Tagungen und Symposien hat sich im letzten Jahrzehnt ein intensiver Diskurs entwickelt, aus dem die folgende Auswahl von Aufsätzen erst ihre Gestalt angenommen hat. Durch ihre Beiträge und die zahlreichen persönlichen Schilderungen und Hinweise wurde der Band zur Summe eines Genera- tionen- und Disziplinen-übergreifenden Geschichts- und Theoriediskurses. Mein letzter Dank gilt Konrad Zuse, Wolfgang Händler, N. Joachim Lehmann und dem während der Drucklegung des Bandes verstorbenen Ambros Speiser für ihren so wichtigen Rat. Ihr Wissen und ihre Erfahrungen fehlen auch der Informatik- geschichte sehr, ihnen sei der Band daher gewidmet. Bremen, November 2002 Hans Dieter Hellige KapitelAnfang Inhaltsverzeichnis Geleitwort: Geschichte oder Geschichten? Ute und Wilfried Brauer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V Überblick und Danksagung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IX Sichtweisen der Informatikgeschichte: Eine Einführung Hans Dieter Hellige . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Teil 1 Konrad Zuse als Pionier des „allgemeinen Rechnens“: Visionen, Konzepte, Umsetzungsprobleme Frühe Gedanken zur Auswirkung des Computers auf die Gesellschaft Konrad Zuse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Konrad Zuse und das Konzept des Universalrechners Fritz-Rudolf Güntsch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Konrad Zuses Visionen und Konzepte für die Anwendung seiner Rechenmaschinen Horst Zuse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 Hardwaretechnologische Alternativen bei Konrad Zuse Hartmut Petzold. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 Teil 2 Konrad Zuses Erbe: Frühe Computerarchitekturen und Konstruktionsstile im Vergleich Konrad Zuse und die Systemarchitektur, das Mailüfterl und der Turmbau zu Babel. Ein Essay Heinz Zemanek. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 Konrad Zuses Z4 und die ERMETH: Ein weltweiter Architektur-Vergleich Ambros P. Speiser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 Tischrechenautomat contra Rechenfabrik. Ein Kleinstrechenautomat 1959 in Dresden N. Joachim Lehmann. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195