Een computer is een programmeerbaar apparaat dat gegevens opslaat en verwerkt volgens de instructies van een programma. Met het woord wordt tegenwoordig vrijwel altijd een elektronische, digitale computer bedoeld, die programma's en gegevens intern weergeeft als reeksen nullen en enen in het binair talstelsel. Daarnaast bestaan er analoge computers, die met continu variërende grootheden rekenen.
Doordat de programma's, de software, verwisselbaar zijn, kan dezelfde machine, de hardware, heel verschillende taken uitvoeren. Juist dat onderscheidt een computer van een rekenmachine met een vaste functie. De wetenschap die zich met het ontwerp en het gebruik van computers bezighoudt, is de informatica.
Het Engelse woord computer werd oorspronkelijk gebruikt voor een persoon die berekeningen uitvoerde, een menselijke computer. De automatische machines namen dat werk in de twintigste eeuw over, en daarmee ook de naam. Het Duits spreekt van Rechner (rekenaar).
Het Franse woord ordinateur werd in 1955 bedacht voor IBM France. De latinist Jacques Perret stelde het voor in een brief van 16 april 1955, nadat de directie van het bedrijf hem had gevraagd naar een Franse benaming voor zijn elektronische gegevensverwerkende machines. Perret wees erop dat het woord in het woordenboek van Littré al voorkwam als bijvoeglijk naamwoord voor God die orde aanbrengt in de wereld.
De Engelse wiskundige Charles Babbage stelde in 1822 voor om rekentabellen, met name logaritmetabellen voor de navigatie, mechanisch te laten berekenen en drukken. Zijn differentiemachine werd nooit voltooid: de bouw stopte in 1833. In 1991 bouwde het Science Museum in Londen zijn latere ontwerp, de Differentiemachine nr. 2, met technieken uit Babbages tijd, en bewees zo dat het ontwerp werkte.
Rond 1833 ontwierp Babbage de analytische machine, een volledig programmeerbare, mechanische rekenmachine voor algemeen gebruik. Het ontwerp bevatte de bouwstenen van de latere computer: een rekeneenheid (mill), een geheugen (store) en invoer en uitvoer. Programma's en gegevens zouden via ponskaarten worden ingevoerd, en de machine kon afhankelijk van een uitkomst naar een andere instructie springen. De machine werd nooit gebouwd. Ada Lovelace publiceerde in 1843 een toelichting op het ontwerp. Daarin beschreef ze hoe de machine met algemene symbolen in plaats van alleen getallen kon werken; zij wordt daarom vaak de eerste programmeur genoemd.
Elektromechanische en elektronische computers
Programmeurs aan de ENIAC (tussen 1947 en 1955)
De Duitse ingenieur Konrad Zuse voltooide in 1941 de Z3, een programmeerbare machine met 2300 relais die binair met drijvendekommagetallen rekende. Het origineel ging in 1943 bij een bombardement op Berlijn verloren; een reconstructie staat in het Deutsches Museum in München.
Tijdens de Tweede Wereldoorlog kreeg de ontwikkeling een snelle vlucht. In 1944 werd op Bletchley Park de eerste Colossus in gebruik genomen, ontworpen door Tommy Flowers om berichten te ontcijferen die met de Duitse Lorenz-machine waren versleuteld. Elke Colossus telde tot 2500 elektronenbuizen. Het bestaan van de machines bleef tot in de jaren zeventig geheim. In de Verenigde Staten werd in 1946 de ENIAC aan het publiek gepresenteerd, gebouwd door John Mauchly en J. Presper Eckert. De machine bevatte zo'n 18.000 buizen, woog 30 ton en werd geprogrammeerd met kabels en schakelaars.
Het opgeslagen programma
In 1945 beschreef John von Neumann een computer waarin het programma, net als de gegevens, elektronisch in het geheugen wordt opgeslagen. Dat maakte omslachtig herprogrammeren met kabels, ponskaarten of papierband overbodig. Op 21 juni 1948 draaide aan de Universiteit van Manchester het eerste programma op zo'n computer: de Small-Scale Experimental Machine, beter bekend als de Manchester Baby. In 1951 kwamen de eerste commercieel verkrijgbare computers op de markt, de Britse Ferranti Mark 1 en de Amerikaanse UNIVAC I.
De eerste computers in Nederland
De ARRA in het Mathematisch Centrum in Amsterdam, 18 juni 1952
De eerste Nederlandse computer was de ARRA (Automatische Relais Rekenmachine Amsterdam), gebouwd door het Mathematisch Centrum, het huidige Centrum Wiskunde & Informatica (CWI). De machine werd op 21 juni 1952 in gebruik genomen. De rekenafdeling stond onder leiding van Adriaan van Wijngaarden. Met de opvolgers van de ARRA werd onder meer gerekend aan het ontwerp van de Fokker F27 Friendship en aan nieuwe telefooncentrales voor de PTT. In 1956 ontstond uit het Mathematisch Centrum Electrologica, de eerste Nederlandse computerfabrikant.
Transistors en chips
In december 1947 ontwikkelden John Bardeen en Walter Brattain bij Bell Labs de transistor, als resultaat van onderzoek naar een halfgeleidende vervanger voor de onbetrouwbare elektronenbuis. In 1953 demonstreerde de Universiteit van Manchester een computer met transistors. In 1958 bouwde Jack Kilby bij Texas Instruments de eerste geïntegreerde schakeling, waarbij meerdere componenten op één stukje halfgeleider werden gecombineerd.
Vanaf de jaren zestig werden grote mainframes de ruggengraat van de gegevensverwerking bij grote organisaties, en ze zijn nog altijd in gebruik. Met de System/360 bracht IBM in 1964 een computerfamilie uit waarvan alle modellen dezelfde software konden draaien. Daarnaast verschenen kleinere en goedkopere minicomputers, zoals de PDP-8, waarvan er meer dan 50.000 werden verkocht.
Microprocessor en personal computer
De Intel 4004 uit 1971, de eerste microprocessorDe IBM PC (model 5150) uit 1981
In 1971 bracht Intel de 4004 uit, de eerste microprocessor: een volledige rekeneenheid met 2250 transistors op één chip. Al in 1965 had Gordon Moore voorspeld dat het aantal transistors op een chip ruwweg elke anderhalf tot twee jaar zou verdubbelen, de zogeheten wet van Moore.
De microprocessor maakte de personal computer mogelijk. In januari 1975 verscheen de bouwdoos Altair 8800, waarvan de maker de term personal computer muntte. In 1977 volgden de eerste kant-en-klare thuiscomputers: de Apple II, de Commodore PET en de TRS-80. Op 12 augustus 1981 presenteerde IBM de IBM PC, met een Intel 8088-processor en het besturingssysteem MS-DOS van Microsoft. IBM publiceerde de technische specificaties, waardoor andere fabrikanten compatibele klonen konden bouwen en de pc een de-factostandaard werd. Het marktaandeel van IBM zelf daalde van ongeveer 80% in 1982–1983 naar 20% tien jaar later; in 2005 verkocht IBM zijn pc-divisie aan Lenovo. In 1984 bracht Apple de Macintosh uit, de eerste commercieel succesvolle computer met een muis en een grafische gebruikersomgeving.
Mobiel en overal aanwezig
Een smartphone uit 2024
De Osborne 1 kwam in april 1981 op de markt als de eerste echte draagbare computer voor consumenten. Sinds 2018 worden er meer laptops verkocht dan desktops en tablets. Met de iPhone (2007) en de iPad (2010) brak het tijdperk van de smartphone en de tablet aan: computers op zakformaat, bediend met een aanraakscherm, waarop gebruikers zelf apps installeren. Tegelijk werden computers steeds goedkoper. De Raspberry Pi, een singleboardcomputer ter grootte van een creditcard, kwam in 2012 op de markt voor 25 à 35 dollar.
Opbouw en werking
Schema van de von Neumann-architectuur: processor (met besturingseenheid en rekeneenheid), geheugen en invoer en uitvoer
Hardware
De hardware van een computer wordt doorgaans verdeeld in de centrale processor (CPU), het werkgeheugen (RAM) en de randapparatuur. Vrijwel alle computers volgen de von Neumann-architectuur, waarin programma en gegevens samen in hetzelfde geheugen staan; voor de processor zijn het allebei bitpatronen.
De processor bestaat uit een rekenkundig-logische eenheid (ALU), die rekenkundige en logische bewerkingen uitvoert volgens de booleaanse algebra, en uit besturingscircuits die de volgorde van de instructies bepalen. Hij herhaalt steeds dezelfde cyclus: een instructie uit het geheugen ophalen, decoderen en uitvoeren. Een klok regelt dat tempo, tegenwoordig met frequenties in de orde van gigahertz. Moderne processors werken met woorden van 32 of 64 bits, houden veelgebruikte gegevens bij in een snel cachegeheugen en voeren meerdere instructies tegelijk uit. Het geheel van instructies die een processor begrijpt, is zijn instructieset of machinetaal.
Binnenkant van een laptop uit 2023 met het moederbord en de onderdelen
Processor en geheugen zijn geïntegreerde schakelingen op een moederbord. Tot de randapparatuur rekent men alle apparatuur voor invoer, uitvoer en opslag, zoals toetsenbord, beeldscherm, printer, schijfstations en netwerkverbindingen. Voor permanente opslag dienden lange tijd vooral harde schijven. De MacBook Air uit 2008 was de eerste massaal verkochte computer die in plaats daarvan een solid-state drive gebruikte.
Besturingssystemen
Opstarten
Bij het opstarten voert de computer eerst de firmware uit, een programma in een niet-vluchtig geheugen op het moederbord. De firmware controleert met de power-on self-test (POST) de belangrijkste hardware, activeert onder meer beeld, toetsenbord en opslag, en start daarna een bootloader. Die laadt de kernel, het centrale deel van het besturingssysteem.
Lange tijd was het BIOS de standaardfirmware van de pc. Het gaat terug op het ontwerp van de IBM PC en was oorspronkelijk geschreven in 16-bits x86-assembleercode. Het BIOS is grotendeels vervangen door UEFI (Unified Extensible Firmware Interface). Die standaard is gebaseerd op de EFI-specificatie die Intel aan het UEFI Forum overdroeg; het forum beheert de specificatie sindsdien. UEFI vervult dezelfde taken als het BIOS, maar is modulair en uitbreidbaar, start sneller op en biedt met Secure Boot bescherming tegen malware die zich al vóór het laden van het besturingssysteem probeert te nestelen. Anders dan het BIOS gebruikt UEFI niet de eerste sector van de schijf (de master boot record), maar opstartvermeldingen in het firmwaregeheugen die verwijzen naar programma's op een aparte EFI-systeempartitie.
Taken
Een besturingssysteem beheert het geheugen, de randapparatuur en de toegang tot de processor, en biedt diensten aan de programma's van de gebruiker, de applicaties. Het is in lagen opgebouwd: elke laag schermt de lagen daarboven af van de technische details van de hardware. Moderne besturingssystemen verdelen de processortijd over meerdere processen, zodat programma's tegelijk kunnen draaien. Met virtueel geheugen krijgt elk proces een eigen, grote adresruimte die deels op de schijf staat.
Geschiedenis
De eerste computers hadden geen besturingssysteem: programmeurs laadden hun programma's met schakelaars en moesten elk detail van de hardware kennen. Om de dure processor niet te laten wachten op trage invoer en uitvoer, ontstonden systemen die meerdere programma's afwisselend uitvoerden. In de jaren zestig volgde timesharing, waarbij veel gebruikers tegelijk met één computer werkten, elk met een deel van de processortijd. Virtueel geheugen werd eind jaren vijftig aan de Universiteit van Manchester ontwikkeld onder leiding van Tom Kilburn. De Atlas uit 1962, die dit principe toepaste, geldt bij sommigen als de eerste computer met een echt besturingssysteem.
Ken Thompson en Dennis Ritchie schreven bij Bell Labs, geïnspireerd door het timesharingsysteem Multics, het besturingssysteem Unix. Unix werd met de broncode vrij verspreid onder universiteiten en werd lange tijd het meest gebruikte besturingssysteem op universiteiten en webservers. Op de pc werd aanvankelijk MS-DOS gebruikt; in de jaren tachtig namen Apple met de Macintosh en Microsoft met Windows de grafische gebruikersomgeving over.
Soorten en verspreiding
Er bestaan gesloten (propriëtaire) en open besturingssystemen. Microsoft Windows en het op Unix gebaseerde macOS van Apple zijn propriëtair, net als de meeste besturingssystemen voor mainframes. Linux, een variant van Unix, wordt verspreid onder de GNU General Public License en draait op pc's, werkstations en tegenwoordig ook op IBM-mainframes. Smartphones en tablets vragen om compacte besturingssystemen die betrouwbaar, snel en veilig zijn. Gemeten naar webverkeer was Android in september 2026 wereldwijd het meest gebruikte besturingssysteem (42,5%), gevolgd door Windows (29,0%), iOS (19,5%), macOS (6,4%) en Linux (1,7%).
Ingebedde systemen gebruiken vaak een realtimebesturingssysteem, dat binnen een vaste tijd op sensorgegevens moet reageren, zoals bij de besturing van een vliegtuig.
Soorten computers
Supercomputers
Rekenkasten van JUPITER in Jülich (2025), de enige Europese supercomputer boven één exaflops
Supercomputers zijn de krachtigste computers van hun tijd. Ze worden onder meer gebruikt voor weermodellen en kernwapensimulaties. In plaats van speciale processors gebruiken ze tegenwoordig grote aantallen standaardprocessors die via een snel netwerk parallel samenwerken. Op de TOP500-lijst van juni 2026 staat de Chinese LineShine in Shenzhen op de eerste plaats, met 2,198 exaflops (meer dan 2 triljoen bewerkingen met drijvendekommagetallen per seconde). Daarna volgen de Amerikaanse systemen El Capitan, Frontier en Aurora en het Duitse JUPITER Booster. Dat zijn de vijf systemen die boven één exaflops uitkomen.
Mainframes
Mainframes verwerken nog altijd grote aantallen transacties. Volgens IBM gebruiken 45 van de 50 grootste banken ter wereld en ongeveer twee derde van de Fortune 500-bedrijven een mainframe. In 2025 bracht IBM met de z17 een nieuwe generatie uit, die onder meer miljoenen transacties in realtime kan beoordelen, bijvoorbeeld om fraude op te sporen. Ook bij overheden draaien kernprocessen nog op oude programmatuur. Bij de Nederlandse Belastingdienst was begin 2024 ongeveer 18% van de circa 900 systemen geschreven in COBOL, een programmeertaal van ruim een halve eeuw oud. Via COBOL-processen liep ongeveer 70% van de financiële transacties van de dienst.
Servers en datacenters
Servers zijn computers die gegevens opslaan en verwerken voor andere computers. Ze staan meestal in datacenters en zijn uitgerust met gewone processors en vaak ook met grafische processors (GPU's), onder andere voor kunstmatige intelligentie. Volgens het Internationaal Energieagentschap verbruikten datacenters in 2024 zo'n 415 terawattuur, ongeveer 1,5% van het wereldwijde elektriciteitsverbruik. In zijn basisscenario verwacht het agentschap dat dit verbruik in 2030 ruwweg verdubbeld is tot circa 945 terawattuur.
Personal computers en mobiele apparaten
Tot de personal computers rekent men desktops en laptops. Het onderscheid met het krachtigere werkstation voor wetenschappers en ingenieurs, dat in de jaren tachtig nog duidelijk was, is grotendeels verdwenen. Smartphones en tablets zijn volwaardige computers met een eigen besturingssysteem.
Ingebedde systemen
De meeste computers zijn onzichtbaar: kleine processors die als ingebed systeem elektrische en mechanische functies besturen in vliegtuigen, fabrieken, auto's en huishoudelijke apparaten. Ze hoeven meestal niet snel te zijn en kunnen daardoor goedkoop worden gemaakt.
Gerard Alberts en Bas van Vlijmen, Computerpioniers. Het begin van het computertijdperk in Nederland, Amsterdam University Press, 2017, ISBN 978-94-6298-378-6
Charles Petzold, Code. The Hidden Language of Computer Hardware and Software, tweede, herziene editie, Microsoft Press, 2022, ISBN 978-0-13-790910-0
12(fr) Yves Citton,Combinateur (ou ordinatrice).Angles morts du numérique ubiquitaire. Glossaire critique et amoureux.Presses universitaires de Paris Nanterre(2023).
