Computergenerationen – dem mooreschen Gesetz auf der Spur
InformatikComputer und HardwareAlter 13–14
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Als Nächstes in Computer und Hardware
Vier Computergenerationen liegen auf einer Zeitleiste von 1945 bis 2025, jeweils mit einer typischen Maschine: ENIAC, IBM 1401, IBM System/360 und der heutige PC. Die Lernenden wählen eine Vergleichsgröße (Rechengeschwindigkeit, Anzahl der Schaltelemente, Masse, Leistungsaufnahme), und das Diagramm wird mit logarithmischer Skala neu gezeichnet, weil sich die Werte um das Milliardenfache unterscheiden. Ziehen Sie die Regler für Jahr und Verdopplungszeit, um die vom mooreschen Gesetz vorhergesagte Transistorzahl auf einem Chip zu sehen, und vergleichen Sie sie mit echten Prozessoren vom Intel 4004 bis zum Apple M1.
Lektion: Geschichte der Informatik: Computergenerationen und ihre Auswirkungen auf die Gesellschaft
Was sie zeigt
Jede Computergeneration ist durch ihr Schaltelement bestimmt: Elektronenröhren, Transistoren, integrierte Schaltkreise und schließlich Mikroprozessoren. Jeder Wechsel machte die Rechner schneller, kleiner und viel sparsamer, und die Werte umfassen so viele Größenordnungen, dass nur eine logarithmische Skala sie gemeinsam zeigen kann. Das mooresche Gesetz beschreibt die Ära der Mikroprozessoren: Die Zahl der Transistoren auf einem Chip verdoppelt sich etwa alle zwei Jahre. Das Modell startet bei den 2300 Transistoren des Intel 4004 von 1971 und vergleicht die Vorhersage mit echten Chips bis zum Apple M1.
So funktioniert es
Gehen Sie die vier Generationen durch und vergleichen Sie Hauptbauteil und typische Maschine. Wechseln Sie die Vergleichsgröße und schalten Sie Logarithmische Skala verwenden aus und wieder ein, um zu zeigen, warum eine lineare Achse die frühen Rechner verschwinden lässt. Verschieben Sie dann das vom mooreschen Gesetz vorhergesagte Jahr und die Verdopplungszeit der Transistorzahl, und fragen Sie, welche Verdopplungszeit am besten zu den echten Prozessoren im Diagramm passt.
Einstellbare Parameter
- Angezeigte Generation 1. Generation – Elektronenröhren, 2. Generation – Transistoren, 3. Generation – integrierte Schaltkreise, 4. Generation – Mikroprozessoren
- Vergleichsgröße Geschwindigkeit (Rechnungen/Sekunde), Anzahl der Schaltelemente, Masse (kg), Leistungsaufnahme (W)
- Vom mooreschen Gesetz vorhergesagtes Jahr 1971–2025 Jahr
- Verdopplungszeit der Transistorzahl 1–4 Jahre
- Logarithmische Skala verwenden
Fragen zum Erkunden
- Welches Schaltelement prägte jede Generation, und wie veränderte es die Größe der Rechner?
- Warum braucht das Diagramm eine logarithmische Skala, um die vier Generationen zu vergleichen?
- Welche Verdopplungszeit sagt die Transistorzahl des Apple M1 besser voraus: 1 Jahr oder 2 Jahre?
