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Grace Hopper – Erfinderin des Compilers

Sie brachte Computern das Sprechen bei und war schon zu Lebzeiten eine Legende

Von Jenny Tiesler

 

 

Developing a compiler was a logical move; but in matters like this, you don't run against logic — you run against people who can't change their minds.

Die Computerpionierin glänzte in gleich zwei Männerdomänen: der Informatik und dem Militär. Grace Hopper brachte die erste Programmiersprache "COBOL" auf den Weg und erfand die Compiler-Technik.

Damals…

…erfasste eine Welle des Patriotismus die USA als 1941 japanische Bomben auf amerikanische Kriegsschiffe in Pearl Harbour fielen und die USA in den Zweiten Weltkrieg eintraten. Auch für Grace Murray Hopper war klar: Die damals 35-Jährige hatte den Vorsatz in die Fußstapfen ihres Großvaters zu treten, einem Navy-Veteranen. Sie hatte bereits im Fach Mathematik promoviert und wusste, dass sie mit ihren mathematischen Ausnahmetalent das Militär unterstützen konnte. Als Frau jedoch war sie vom Militär ausgeschlossen. Dass sie als Frau nicht überall erwünscht war, hatte die junge Mathematikerin schon während ihres Studiums zu spüren bekommen. Sie begann ihr Mathematik- und Physikstudium 1924 am Vassar College im Staat New York und beendete es mit Auszeichnung sechs Jahre später an der Yale University. Für Frauen bedeutete die Zeit nach dem ersten Weltkrieg eher einen Rückschritt. Während der Rezession boten Colleges Frauen Kurse an wie "Die Familie als Arbeitsplatz". Ein Grund: Wegen der hohen Arbeitslosigkeit sollten Frauen den Männern keine der raren Arbeitsplätze wegnehmen und sich stattdessen um den Haushalt kümmern. Doch Grace Hopper wollte sich damit nicht abfinden und setzte mit ihrer Promotion 1934 ein weiteres Zeichen. Damals gingen gerade einmal 16 Prozent der Doktorwürden an Frauen. Nach ihrer Promotion unterrichtete sie einige Jahre am College Mathematik – bis zum Schock von Pearl Harbour. Sie reichte kurzentschlossen ihre Bewerbung beim Militär ein, unsicher, ob sie überhaupt jemanden erreichte. Doch sie hatte Erfolg! Zu verdanken hatte sie ihn WAVES – einem Programm, dass die amerikanische Regierung 1942 ins Leben rief. Women Accepted for Volunteer Emergency Service erlaubte es, Frauen dem Militär beizutreten. Zwar waren sie Männern noch nicht gleichgestellt, aber ein zarter Wandel zeichnet sich ab.

Nach ihrer militärischen Grundausbildung wurde sie dem Bureau of Ships, dem Schiffsamt oder Amt für Schiffberechnungen, zugewiesen. Was Grace Hopper damals noch nicht wusste: Mit ihrer neuen Position überschritt sie nicht nur eine persönliche, sondern auch eine Schwelle der Ingenieurskunst überhaupt. Denn hinter dem sperrigen Namen verbirgt sich der erste vollautomatische Großcomputer der Welt, der Mark I, und damit der Beginn der Computergeschichte in den USA. Ohne den zweiten Weltkrieg wäre diese wahrscheinlich anders verlaufen und die finanziellen Mittel für solche Mammutprojekte wahrscheinlich nicht freigegeben worden. 

Hoppers Arbeit am Großcomputer Mark 1

Im Sommer 1944 begann Grace Hopper ihren ersten Arbeitstag als Lieutenant junior grade im Bureau of Ships der Navy, das auf dem Campus der Harvard University angesiedelt ist. Ihr Vorgesetzter, Computerpionier Howard Aiken, begrüßte sie mit den Worten, er habe keine Frau bestellt. Seine 15 Meter lange Rechenmaschine, die Mark I, sollte rund um die Uhr Zahlen auswerfen. Grace Hopper berechnete u.a. die genauen Winkel der Geschütze auf See, damit die Navy auch bei schlechter Sicht kampffähig bleibt. Neben ballistischen Berechnungen lieferte der Computer auch Zahlen für die Konstruktion der Atombombe "Fat Man", die später die Stadt Nagasaki treffen wird. Der Supercomputer bestand aus über einer halben Million Einzelteilen. Geriet Staub oder eine herumfliegende Motte zwischen die tausenden elektronischen Schalter, legte das die gigantische Maschine lahm. Hopper und ihre Kolleg:innen waren nicht selten mit Hilfe von Spiegeln auf "Fehlersuche", um das System zu debuggen. Als Japan im August 1945 nach der Bombardierung der Städte Hiroshima und Nagasaki kapitulierte und der Krieg vorbei ist, endete auch für die meisten Frauen ihre Karriere in der Army. Nicht aber für Grace Hopper. Sie hatte sich mit ihren mathematischen und physikalisch-technischen Fähigkeiten unentbehrlich gemacht.  

Life was simple before World War II. After that, we had systems.

Als Forscherin und Reservistin arbeitete sie an den Folgeprojekten Mark II und III weiter für die Navy. Schon Ende der 40er-Jahre war Grace Hopper von den breiten Anwendungsmöglichkeiten von Computern überzeugt. Nicht überzeugt war sie jedoch von der Nutzungsfreundlichkeit, denn Programmiersprachen gab es noch nicht, es existierte noch nicht einmal der Begriff Software. 

Vom Maschinencode zur Programmiersprache

Damals war ein Computerprogramm eine mehr oder weniger „wahllose“ Zusammensetzung von Zahlen und Buchstaben. Bei jedem Programm mussten die Maschinencodes neu eingegeben werden – copy und paste? Fehlanzeige. Oft verwendete Versatzteile hielten Hopper und ihre Kolleg:innen in Notizheften fest. Beim Abschreiben und Eingeben entstanden Fehler, schnell wurde aus einem krakeligen A eine 4 mit der Folge, dass das ganze Programm nicht mehr lief. Grace Hoppers smarte Lösung für dieses Problem: Der Computer selbst sollte die Codeabschnitte „abschreiben“. Hoppers Idee, Computer nicht nur rechnen zu lassen, sondern sich selbst um schon vorhandene Programmteile zu kümmern, wurde von ihren Zeitgenossen kritisch beäugt. Doch Grace Hopper ließ sich nicht beirren und plante schon ihren nächsten Coup. Um weitere Fehlerquellen zu vermeiden will sie Computer mittels sprachlicher Befehle programmieren statt mit Einsen und Nullen. Das Ergebnis: Der Compiler A-O. Er "übersetzt" menschlich verständliche Programmcodes in maschinenverständliche Codes.

I had a running compiler and nobody would touch it because, they carefully told me, computers could only do arithmetic; they could not do programs.

Inzwischen arbeitete sie bei der Computerfirma Remington Rand und entwickelte mit FLOW-MATIC die erste Programmiersprache, die mit einem Compiler vom ersten kommerziellen Computer UNIVAC I gelesen wird. Dabei benutzte sie einfache Wörter wie "Compare", "Replace" oder "Price" als Befehle.

Grace Hopper revolutionierte mit diesen beiden Entwicklungen die damalige Computerwelt und legte damit erst den Grundstein für den Software-Markt und Softwareprogrammierung überhaupt. Es dauerte aber noch zwei weitere Jahre, bis die Bedeutung von Software und Software-Engineering erkannt wurde. Als 1957 die Sowjetunion mit Sputnik den ersten Satelliten ins All schoss, löste der Sputnik-Schock eine Großoffensive auf dem Gebiet der Informatik in den USA aus. An den Universitäten wurden immer mehr Kurse angeboten und die Zahl der Computer stieg rasant: Gab es Anfang der 50er-Jahre gerade einmal 15 Stück, sind es 1968 mehr als 40.000. 

Wegbereiterin für COBOL

Grace Hopper konzentrierte sich weiter auf den Bereich Computersprachen. Während ihr Arbeitgeber FLOW-MATIC auf den Markt brachte, entwickelte Konkurrent IBM Fortran. Grace Hopper überzeugte die beiden Vorreiter, eine gemeinsame Computersprache zu entwickeln – auch um die (Innovations-)Kräfte zu bündeln. Doch die Zusammenarbeit war wegen der Gefahr wirtschaftlicher Monopolisierung nicht möglich. Aber Grace Hopper war nicht nur eine exzellente Mathematikerin und Informatikerin, sondern auch eine geniale Strategin: Sie ließ ihre Kontakte zum Militär spielen und überzeugte das Verteidigungsministerium von der Bedeutung einer hersteller- und maschinenunabhängigen Computersprache. Das Ministerium wurde zum Auftraggeber und das Projekt COBOL zur Staatsangelegenheit. Sie gehörte zwar nicht zum engen Kreis der Informatiker:innen, wie Jean E. Sammet, die COBOL schließlich Leben einhauchten. Sie hatte aber die wesentliche Vorarbeit geleistet und avancierte deshalb zur "Grandma COBOL"

Als die Navy sie 1966 in den Ruhestand schickte, ist das der traurigste Tag ihres Lebens. Doch nach nur 6 Monaten wurde "Amazing Grace" zurückberufen. Inzwischen lief COBOL zwar auf allen Rechnern der Navy, aber auf jedem ein bisschen anders. Denn die Computerhersteller haben oft nur den für sie passenden Teil übernommen und angepasst. Das Ergebnis: Von COBOL existierten fast ebenso viele Varianten wie Rechner. Ein so kreativer Umgang ist für eine Einrichtung wie die Navy alles andere als hilfreich. Grace Hopper sollte die Anwendungen deshalb standardisieren. Aus den geplanten 6 Monaten wurden weitere 20 Jahre im Dienst des Militärs. Am Ende ihrer Laufbahn hatte sie denselben Rang wie einst ihr Großvater: Grace Hopper schied als Konteradmiralin aus der Navy aus.

Für ihre Verdienste und wichtige Pionierarbeit wurde Grace Hopper mit über 90 Auszeichnungen und 40 Ehrendoktorwürden geehrt. 1991 erhielt sie als erste Frau die National Medal of Technology der USA. Ihr zu Ehren wird der Grace Murray Hopper Award verliehen und Google benannt 2020 ein Unterseekabel, das New York mit Europa verbindet nach ihr. 

Heute...

…ist Grace Hoppers Bedeutung so simpel wie grundlegend: Jede Zeile Code die wir in einer beliebigen Programmiersprache schreiben, basiert auf ihrer Pionierleistung. Und COBOL ist nach wie vor verbreitet, auch wenn der Millennium-Bug beim Jahreswechsel 1999/2000 vielen Sorge bereitete. Grace Hopper und ihr Team begrenzten damals die Darstellung von Jahreszahlen auf zwei Stellen. Schließlich war der Speicherplatz sehr begrenzt und sie gingen bei der Entwicklung nicht davon aus, dass COBOL über 40 Jahre genutzt werden würde. Beim Wechsel ins neue Jahrtausend kam es zu einigen Ausfällen, die aber glücklicherweise harmlos waren.

Bild: Grace Hopper, James S. Davis - Naval History and Heritage Command, Creative Commons Legal Code by Wikimedia Commons
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