另一台电脑:Konrad Zuse和Z3

2021-06-18 06:37:18

自1935年以来,柏林工程师Konrad Zuse已经花了他的整个职业发展一系列自动计算器,这是世界上第一个:Z1,Z2,Z3,S1,S2和Z4。他用一群商机,技术人员和数学家完成了这一点,他们正在反对所有赔率。随着战争的所有艰辛和缺乏对同行的漠不关心,他们取得成功的事实是他们奉献和努力的遗憾。随着战争的结束,艰难的艰辛已经打破了。

两年前,在柏林战役中,轰炸机完全摧毁了综合家族家园和邻近的甲基脲的研讨会,在那里他们进行了研究和制造。所有计算器,工程图纸和笔记都在瓦砾中丢失,为新的Z4储蓄,即在Oranienstraße的另一个研讨会上完成整个运河的完成。在这一切中,Zuse在今年1月结婚,但是当最大的盟军在2月摧毁了奥拉尼亚斯·斯堡车间时,立即陷入了另一个危机。他们设法从地下室拯救Z4,并且奇迹般地安排将其摆脱柏林。 Zuse,他的家人和同事随后很快跟着。在这里和那里沿着逃生路线,他们设法完成了Z4的最终装配和测试 - 甚至发出哥廷根的空气动力学研究所的示范。

在抵达巴伐利亚阿尔卑斯山的抵达时,Zuse发现了一系列难民收藏,包括Werner Von Braun博士和来自Peenemünde的100个火箭科学家团队。虽然这里的每个人都在挣扎只是为了保持活力并找到食物和庇护所,但Zuse进一步担心让他的发明免受窥探的眼睛。紧张局势进一步上升,在谣言中循环一个谣言,在三瓶干邑白兰地之后,让他的军队不在这里保护科学家,而是如果美国人或法国的方法杀死他们所有人。

在所有这个疯狂的中,唯一和他的妻子Gisela欢迎一个男婴,并在一个Hinterstein农舍居住。 Zuse花了他的时间在称为普利克兰普拉尔的东西上工作,解释它是一种数学语言,让人们可以与这些新机器进行交流。他的其他业余爱好正在制作当地风景的伍德布洛克,他计划一旦经济恢复,他就会开始一家销售他的设备。毫无疑问,Konrad Zuse很快将在世界各地作为自动计算机的父亲着名和众所周知。

这是80年前,Konrad Zuse展示了他的模特Z3,一个适当的场合,以期待他的生命和成就。但尽管我们想象中上面的想象者的讲座,但大多数人以外的人在计算机历史遗迹之外从未听说过Konrad Zuse。如何创建和建立世界上第一个可编程计算机的人,但尚只是历史上的脚注?

Konrad Zuse在生活中发现了他的利基。作为一个年轻的青少年,他似乎注定要根据他的兴趣和技能成为一名工程师,总是用ercor lead和发明小工具来修补。但他也是一个有才华横溢的素描艺术家,摄影师,并享受在Skits和Play上的行为。在柏林技术大学的时间,他改变了两次。最初通过机械工程的刚性符合性推迟,他转换为架构,只能发现它同样无聊。他终于解决了土木工程,这在工程师和艺术家之间遇到了适当的平衡。

在1935年完成学业后,他的第一份工作是在柏林境外的亨舍尔飞机厂。但是他戒掉了几个月后,把注意力转向他一直在思考的东西 - 他可以建立一台机器来自动化那些无聊和重复的工程计算吗?

ZUES在新鲜的计算领域中几乎完全隔离。最初,至少,当我们今天想到它时,他并不是那么多于一般的电脑。他的目标是制作一个自动的机械加入机,以处理繁琐的计算,例如静态应力分析所需的繁琐计算。早期,他提出了使用二进制而不是十进制的关键决定。他正确地看到这将极大地简化了这样的机器的建筑,无论什么都是什么。

您可能会认为二进制数的选择将立即使继电器成为最明显的选择。虽然他用继电器进行了实验,但它们被统治得太不可靠。今天,我们认为理所当然的继电器和质量,但Zuse生活在20世纪30年代德国,并在他的家人和朋友支持的鞋带预算上运营。继电器是昂贵的,它们设计为不经常切换,而不是在许多赫兹不断运行。他可以获得的继电器比在当地电话交换机上丢弃他的朋友撤消他的朋友。除了他的朋友Helmut Schreyer一起,他们还通过使用真空管进行实验,但意识到由于战时短缺,技术将被显着延迟。

那么他是如何在没有继电器或真空管的情况下实施计算机的?这是机械的。 ZUES设计了巧妙的板式布置,平板杆和钢引脚,以制作数字存储器商店和浮点二进制算术逻辑单元(ALU)。

该视频解释了机械加法器的基本操作(不要让德国令人沮丧地观看它)。

如果您想挖掘如何机械地实现内存和ALU,请查看[FJKraan]的项目解释基础和OpenSCAD 3D打印机示例,您可以自己制作:

内存包括64个每22位字(14位尾数和8位指数和标志)。 ALU可以添加,减去,乘以和分开。程序指令在冲压胶带上提供,并由八项操作组成:

计算机的时钟相当于现代的四相CPU时钟。但它是机械而不是电气,并且可以由手曲柄或电动机驱动。每个时钟阶段都是四个平面运动之一 - 想象一下北方几厘米的平方板,然后西,然后南,然后向东回到起点。每个阶段执行了基本操作,幸运的是,没有基本操作占这些周期的三个以上。

暗示指令集的暗示,Zuse还建立了转换器以允许使用用于输入和输出的人友好的十进制数。当时纸带太罕见了商品,所以需要另一种解决方案。他们发现空白的35毫米电影电影工作得很好,并使用手持孔打孔写入他们的程序。

Z1于1938年结束,但从来都不是非常可靠的。但这并不意味着是一个成品,只有一个概念验证原型。下一步开始在Z2上开始,计划测试继电器是否适合。 ZUES保持Z2的机械存储器,但用继电器版本替换了ALU,但仅在固定点号上运行。它在1938年完成并成功展示,随后Zuse接受了部分资金来构建继任模型。

Z3完全与继电器设计。它基本上对Z1的改进,更快,更可靠。它于1941年5月12日交付并展示,然后ZUES开始构建另一台计算机,Z4在引言中提到的Z4。 Z4在Z3上扩展,添加了平方根,打孔输出,多胶带输入单元等新功能和条件分支指令。 ZUES继续在ALU中使用继电器,但由于其密度更大,因此返回机械记忆。 Z4最终投入全职服务,并从1950年到1959年运营。

随着Z3项目进行,请求来自Henschel,有助于生产导弹翅膀。 Zuse构建了什么是第一个过程控制计算机,S1和S2,并发明了一个模数转换器。这些单一用途计算机遵循新制造的翅膀的轮廓,因为一百个模数配备的滚轮测量了它们的曲线。

然后,机器将自动计算来自此数据的尾表面和jilerons的所需装饰,这是一个先前由十几台计算机(人,而不是机器)完成的任务。在围绕时钟进行两年后,工厂于1944年爆炸摧毁,S1和S2被摧毁或被苏联捕获。

如果您想了解有关每个型号的更多信息,请查看此广泛的网站,描述所有计算机等等。它是由Konrad Zuse的儿子制作的,他出生在上面的介绍,霍斯特·Zuse,他们成为电气工程师,软件工程师和计算机历史专家。

Zuse和他的团队能够在机械,继电器和甚至是计算机组件的机械,继电器和甚至真空管的过程之间来回转换,因为ZUSE在工作中的底层方程上掌握。他制定了自己的规则和符号系统,直到他的前数学老师告诉他他已经重新发明了命题微积分,或者今天更常用的布尔代数。通过将计算机操作降低到方程式中,设计概念与物理结构分开,使得更容易在实现之间来回跳。

ZUES意识到,通过框架,我们今天会称之为计算机语言,计算机可以不仅仅是解决方程的方式。自1939年以来一直在思考这种语言,并在战争的直接之后,他花了很多时间正式地形成了他所谓的Plankalkül,这是一个计算机的第一级高级编程语言 - 用英语翻译为一个正式规划系统。尽管Zuse的高希望,Plankalkül从未起飞,尽管有些人说它的元素可以在Algol 58中找到,尽管未经认可。

Zuse为他的许多发明制作了专利申请,并发出了许多专利。他为计算机本身的专利,会沮丧。他于1941年6月16日提出了专利申请。直到1952年战争后,德国专利局发表了索赔。在整个行业中没有公司反对,除了一个 - 凯旋计算器公司向该专利提出反对,后来透露将被IBM支持。法院案件多年来一直徘徊,仅在1967年最终被拒绝,理由是本发明不值得专利。

没有怀疑主要申请中有关物体的创新和进展。然而,由于发明优点不足,无法授予专利。

与此同时,Zuse已经开始将自己的计算机线商业化。 IBM有一个错误的开始,谁想要专利,但不会让Zuse继续发展。雷明顿兰德成为一个重要的早期客户,紧随其后的是苏黎世瑞士联邦理工学院(Eth),在苏黎世在1950年携带Z4的交付。业务在未来15年内增长,其中一系列电脑甚至绘图仪GraphyMat 64.但到20世纪60年代中期,该公司具有财务问题,并于1967年由西门子收购。

与已销毁或销售废料的许多历史计算机一样,多年来已经有几个Zuse的计算机娱乐。

通过Siemens的支持,Zuse于1984年开始了一个项目,以重建Z1。它于1989年完成,目前正在展示柏林德国技术博物馆。柏林自由大学的RaúlGojas教授已经写了一个优秀的深入的论文,就Z1及其重建工作。关于这个项目,Zuse曾经评论过:

然后,它没有很好地运行,并且在这方面,这个副本非常可靠 - 它也不好起来。

基于继电器的Z3已重建三次。首先,在1961年,Zuse本人建立了一份仍在慕尼黑德意志博物馆展出的复制品。 1997年再次,RaúlGojas和Horst Zuse教授建立了一项娱乐,现在在德国Hünfeld的展示Konrad Zuse Museum。最近,Horst Zuse教授建造了一个原始的大小重建,该重建于2010年在Konrad Zuse Museum安装。

并谈到复制品,这是konrad zuse本人的复制品,以乐高砖头的形式,从z3计算机上拿着一个继电器存储单元。

Zuse在战争时期犯了他最重要的发明。否则,今天可能知道实用,创业ZUES,不仅是技术先驱,而且作为贝尔盖茨的全球技术公司的创始人。

它确实让你想知道为什么Konrad Zuse尚未众所周知,为什么他的突破性发明和计算机经常被忽略。无论他是否制作了第一个可编程计算机,他的贡献都是无可否认的,超越他们的时间,并应得更好的认可。 Konrad Zuse的成就是由Eric Weiss的最重要的综述,他在1996年写下Zuse Zuse ofeee的oeee:

Zuse是一个有很多人才的人。他是一个持久的,创新,非常具有创新的工程设计师和建设者,一个数学逻辑师,一个成功的计算制造商家的创始人,以及令人印象深刻的艺术家。他的同胞和计算世界都将记住他,主要是针对第一个Z机器的概念,也是他的企业家公司,成功创造和运营,几乎没有外部帮助,在最艰难的条件下。

低于休息是1958年电视广播,Zuse(英文字幕可用)和关于KONRAD ZUSE的一些额外资源。