Z1 (komputer) - Z1 (computer)

Replika Z1 w Niemieckim Muzeum Techniki w Berlinie
Widok wnętrza Z1

Z1 był napędzany silnikiem mechanicznym Komputer zaprojektowany przez Konrada Zuse od 1936 do 1937 roku, którą zbudowano w domu rodziców od 1936 do 1938. To był napędzany elektrycznie binarny kalkulator mechaniczny o ograniczonej możliwości programowania, czytanie instrukcji z perforowanej folii celuloidu.

„Z1” był pierwszym swobodnie programowalnym komputerem na świecie, który wykorzystywał logikę Boole'a i binarne liczby zmiennoprzecinkowe , jednak był zawodny w działaniu. Ukończono go w 1938 r. i sfinansowano w całości ze środków prywatnych. Ten komputer został zniszczony podczas bombardowania Berlina w grudniu 1943 r., podczas II wojny światowej , wraz ze wszystkimi planami konstrukcyjnymi.

Z1 był pierwszym z serii komputerów zaprojektowanych przez Zuse. Jego pierwotna nazwa brzmiała „V1” dla VersuchsModell 1 (co oznacza model eksperymentalny 1). Po II wojnie światowej został przemianowany na „Z1”, aby odróżnić go od latających bomb zaprojektowanych przez Roberta Lussera . Z2 i Z3 były follow-up w oparciu o wiele tych samych pomysłów jak Z1.

Projekt

Schematy z patentu Zuse z maja 1936 na binarny element przełączający wykorzystujący mechanizm płaskich prętów ślizgowych. Z1 bazował na takich elementach.

Z1 zawierał prawie wszystkie części nowoczesnego komputera, tj. jednostkę sterującą, pamięć, mikrosekwencje, logikę zmiennoprzecinkową i urządzenia wejścia-wyjścia. Z1 można było swobodnie programować za pomocą taśmy dziurkowanej i czytnika taśm dziurkowanych. Istniała wyraźna separacja między czytnikiem taśmy dziurkowanej, jednostką sterującą do nadzorowania całej maszyny i wykonywania instrukcji, jednostką arytmetyczną oraz urządzeniami wejściowymi i wyjściowymi. Wejściowa jednostka taśmowa odczytuje perforacje w 35-milimetrowej folii.

Z1 był 22-bitowym sumatorem i odejmowaniem wartości zmiennoprzecinkowych , z pewną logiką sterowania, aby był zdolny do bardziej złożonych operacji, takich jak mnożenie (poprzez wielokrotne dodawanie) i dzielenie (poprzez wielokrotne odejmowanie). Zestaw instrukcji Z1 miał dziewięć instrukcji i zajmował od jednego do dwudziestu cykli na instrukcję .

Z1 miał 64-słowną pamięć zmiennoprzecinkową, w której każde słowo pamięci mogło być odczytywane i zapisywane w jednostce sterującej. Mechaniczne jednostki pamięci były unikalne w swojej konstrukcji i zostały opatentowane przez Konrada Zuse w 1936 roku. Maszyna była w stanie wykonywać instrukcje tylko podczas odczytu z czytnika taśmy dziurkowanej , więc sam program nie był wcześniej ładowany w całości do pamięci wewnętrznej.

Wejście i wyjście były w liczbach dziesiętnych, z wykładnikiem dziesiętnym, a jednostki miały specjalną maszynerię do konwersji tych liczb na i z liczb binarnych. Instrukcje wejścia i wyjścia byłyby odczytywane lub zapisywane jako liczby zmiennoprzecinkowe. Taśma programowa była taśmą 35 mm z instrukcjami zakodowanymi w dziurkowanych otworach.

Budowa

„Z1 była maszyną ważącą około 1 tony, która składała się z około 20 000 części. Był to programowalny komputer, oparty na binarnych liczbach zmiennoprzecinkowych i binarnym systemie przełączania. Składał się w całości z cienkich blach, które Zuse i jego przyjaciele wyprodukowali za pomocą układanki." „Urządzeniem wejściowym [danych] była klawiatura… Programy Z1 (Zuse nazywał je Rechenpläne, plany obliczeniowe) były przechowywane na taśmach dziurkowanych za pomocą 8-bitowego kodu”

Budowa Z1 została sfinansowana ze środków prywatnych. Zuse dostał na to pieniądze od swoich rodziców, siostry Lieselotte, kilku uczniów bractwa AV Motiv (por. Helmut Schreyer ) i Kurta Pannke (producenta maszyn liczących w Berlinie).

Zuse skonstruował Z1 w mieszkaniu rodziców; w rzeczywistości pozwolono mu wykorzystać salon do swojej budowy. W 1936 Zuse zrezygnował z pracy przy budowie samolotów, aby zbudować Z1.

Mówi się, że Zuse użył „cienkich metalowych pasków” i być może „metalowych cylindrów” lub szklanych płyt do skonstruowania Z1. Prawdopodobnie nie było w nim komercyjnych przekaźników (choć mówi się, że Z3 używał kilku przekaźników telefonicznych). Jedyną jednostką elektryczną był silnik elektryczny, który nadawał maszynie częstotliwość zegara 1  Hz (cykl na sekundę).

„Pamięć została zbudowana z cienkich pasków metalu ze szczelinami i małych pinów i okazała się szybsza, mniejsza i bardziej niezawodna niż przekaźniki. Z2 używał pamięci mechanicznej Z1, ale używał arytmetyki przekaźnikowej. Z3 został eksperymentalnie zbudowany w całości z przekaźników. Z4 był pierwszą próbą komercyjnego komputera, przywracając do Z2 szybszą i bardziej ekonomiczną mechaniczną pamięć szczelinową z metalowymi paskami, z przetwarzaniem przekaźnikowym, ale wojna przerwała rozwój Z4.

Z1 nigdy nie był bardzo niezawodny w działaniu z powodu słabej synchronizacji spowodowanej wewnętrznymi i zewnętrznymi naprężeniami części mechanicznych.

Rekonstrukcja

Rekonstrukcja Z1

Oryginalny Z1 został zniszczony przez alianckie naloty w 1943 roku , ale w latach 80-tych Zuse postanowił odbudować maszynę. Pierwsze szkice rekonstrukcji Z1 powstały w 1984 roku. Zbudował (z pomocą dwóch studentów inżynierii) tysiące elementów Z1, a odbudowę zakończył w 1989 roku. Przebudowany Z1 (na zdjęciu) jest wystawiany w niemieckim Muzeum Techniki w Berlinie.

Cytat

Replika tego modelu znajduje się w Muzeum Ruchu i Techniki w Berlinie. Wtedy nie działała dobrze, a pod tym względem replika jest bardzo niezawodna - też nie działa dobrze.

—  Konrad Zuse

Zobacz też

Bibliografia

  1. ^ Bauer, Friedrich L. (05.11.2009). Geneza i podstawy informatyki: we współpracy z Heinz Nixdorf MuseumsForum . Springer Media o nauce i biznesie. P. 78. Numer ISBN 9783642029929.
  2. ^ Zuse Konrad (1976). Plankalkül . GM. P. 21.
  3. ^ Priestley, Mark (2011). Nauka o operacjach: maszyny, logika i wynalazek programowania . Skoczek. Numer ISBN 978-1-84882-554-3.
  4. ^ Rojas, Raul (wiosna 2006). „Komputery Zuse” . ZMARTWYCHWSTANIE Biuletyn Towarzystwa Ochrony Komputerów (37). ISSN  0958-7403 .
  5. ^ OBITUARY : Konrad Zuse - Ludzie - Aktualności - The Independent
  6. ^ Rojas, R (1997). „Dziedzictwo Konrada Zuse: Architektura Z1 i Z3” (PDF) . Roczniki historii informatyki IEEE . 19 (2): 5–15. doi : 10.1109/85.586067 .
  7. ^ „Historia komputera” , GA Erskine, CERN, Genewa, Szwajcaria
  8. ^ a b Konrad Zuse - pierwszy komputer przekaźnikowy , artykuł z Historii Komputerów
  9. ^ Kto zrobił pierwszy komputer , Chris Malcolm, 2000
  10. ^ „Rekonstrukcja komputera Z1 | Raúl Rojas” . dcis.inf.fu-berlin.de .
  11. ^ Rojas, Raul (7 czerwca 2014). „Z1: Architektura i algorytmy pierwszego komputera Konrada Zuse”. arXiv : 1406.1886 [ cs.AR ].
  12. ^ Hans Dieter Hellige: Geschichten der Informatik - Visionen, Paradigmen, Leitmotive. Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2004. ISBN  3-540-00217-0 . str. 36.

Dalsza lektura

  • Zuse, Konrad (1993). Komputer — moje życie . Springer-Verlag. Numer ISBN 978-3-540-56453-9.
  • Rojas, Raul (08.2016). „Zasady projektowania komputerów mechanicznych Konrada Zuse”. arXiv : 1603,02396 [ cs.OH ]. Artykuł opisuje zasady projektowania Zuse Z1.

Linki zewnętrzne