Minimale Maschinen

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Mit einfachen Mitteln auszukommen, ist von großem Interesse, wobei die Definition von "einfach" von der jeweiligen Absicht und dem Stand der Technik abhängt. Die Entwicklungsgeschichte begann mit zwei Ansätzen: der mathematischen Grundlagenforschung zur Klärung der Berechenbarkeit und der praktischen Mathematik zur Automatisierung komplexer Berechnungen. Der Fokus liegt auf der Rechnerarchitektur, mit dem Ziel, diese als Technikwissenschaft präzise zu begründen und tatsächlich umsetzbare Maschinen zu entwerfen. Wir reflektieren die ursprünglichen Entwicklungs- und Erfindungsgedanken: Was waren die Absichten, entscheidenden Ideen sowie die gegebenen Voraussetzungen? Die technischen Beschränkungen der Anfangszeit existieren nicht mehr. Welche neuen Möglichkeiten ergeben sich, wenn man die ursprünglichen Ideen mit dem heutigen Wissen und den modernen Technologien neu betrachtet? Es wird gezeigt, dass man aus den hypothetischen Maschinen der Grundlagenforschung sowohl die Struktur eines typischen Universalrechners ableiten als auch praxisnahe Maschinenarchitekturen entwickeln kann. Der Inhalt umfasst eine Einführung, Minimalprinzipien der Rechentechnik, Turingmaschinen, die Begründung des Universalrechners, Einfachmaschinen, Architekturbeispiele und neue Einfachmaschinen.