Z3
| Tillkomst | 1941 | |
|---|---|---|
| Uppkallad efter | Konrad Zuse | |
| Land | Tyska riket | |
| Inom det administrativa området | • Tyskland • Berlin | |
| Kronologi | • Z1 • Z2 • Z3 | |
| • Z4 • Z5 | ||
| Skapare | Konrad Zuse, Helmut Schreyer | |
| Utgivningsdatum | 1941 | |
| Tillverkare | Konrad Zuse | |
| Klockfrekvens | 5 hertz | |
Konrad Zuses datormodell Z3 var världens första fungerande, fritt programmerbara och helautomatiska dator, en komplett turingmaskin.[1] Den var byggd med reläer, som implementerade en 22-bitars ordlängd, hade en klockfrekvens av 5,33 Hz.[2] Totalt bestod den av cirka 2 600 reläer, varav 1 400 behövdes till minnet och 600 till aritmetikenheten. Programkoden lagrades på hålremsor. Initialvärden matades in manuellt.[3][4][5]: 32–37
Z3 stod färdig i Berlin 1941. Den ansågs inte nödvändig, så den togs aldrig i ordinarie drift.[3][4][6][5]: 30, 38–39 (Den skulle kunna lösa problem som system av linjära ekvationer och deras determinanter, andragradsekvationer och egenvärden (för vingfladder).[7][8]) Baserat på den tyske aerodynamikingenjören Hans Georg Küssners arbete (känd för Küssnereffekten) skrevs ett "Program för att beräkna en komplex matris[9]" och användes för att lösa problem med vingfladder. Zuse bad den tyska regeringen om finansiering för att ersätta reläerna med helt elektroniska omkopplare, men finansiering nekades under andra världskriget eftersom en sådan utveckling ansågs "inte krigsviktig".[10]: 148
Den ursprungliga Z3 förstördes den 21 december 1943 under ett allierat bombardemang av Berlin. Den Z3 kallades ursprungligen V3 (Versuchsmodell 3 eller Experimentmodell 3) men döptes om så att den inte skulle förväxlas med Tysklands V-vapen.[11] En fullt fungerande replik byggdes 1961 av Zuses företag, Zuse KG, som visas permanent på Deutsches Museum i München.[5]: 30
Z3 visades 1998 vara i princip Turingkomplett.[12] Men eftersom den saknade villkorlig förgrening, uppfyllde Z3 endast denna definition genom att spekulativt beräkna alla möjliga resultat av en beräkning.
Tack vare denna maskin och dess föregångare har Konrad Zuse ofta föreslagits som datorns uppfinnare.[13][14][15][16]
Instruktionduppsättning
[redigera | redigera wikitext]Z3 fungerade som en stackmaskin med en stack av två register, R1 och R2. Den första laddningsoperationen i ett program skulle ladda innehållet i en minnesplats till R1, medan nästa laddningsoperation skulle ladda innehållet i en minnesplats till R2. Aritmetiska instruktioner skulle fungera på innehållet i R1 och R2, lämna resultatet i R1 och rensa R2 där nästa laddningsoperation skulle laddas in. En lagringsoperation skulle lagra innehållet i Rl i en minnesplats och rensa Rl och nästa laddningsoperation skulle ladda innehållet i en minnesplats till R1.[17]: 8
En "läs tangentbord"-operation skulle läsa ett tal från tangentbordet till R1 och rensa R2. En visningsinstruktion skulle visa innehållet i R1 och rensa R2 varefter nästa laddningsinstruktion skulle laddas in i R2.[17]: 8
Z3 som en universell Turing-maskin
[redigera | redigera wikitext]Det var möjligt att konstruera slingor på Z3, men det fanns ingen villkorlig greninstruktion. Trots det var Z3 Turingkomplett – hur man implementerar en universell Turing-maskin på Z3 visades 1998 av Raúl Rojas. Han föreslog att bandprogrammet skulle behöva vara tillräckligt långt för att köra alla möjliga vägar genom båda sidor av varje gren. Det skulle beräkna alla möjliga svar, men de onödiga resultaten skulle raderas (en sorts spekulativ avrättning). Rojas avslutar: "Vi kan därför säga att, ur ett abstrakt teoretiskt perspektiv, är beräkningsmodellen för Z3:an likvärdig med beräkningsmodellen för dagens (1997) datorer. Ur ett praktiskt perspektiv, och på det sätt som Z3 verkligen var programmerad, var den inte likvärdig med modernare datorer."[12]
Denna till synes begränsning motsäger det faktum att Z3 gav en praktisk instruktionsuppsättning för 1940-talets typiska ingenjörstillämpningar. Med tanke på de befintliga hårdvarubegränsningarna var Zuses huvudmål vid den tiden att ha en fungerande enhet för att underlätta hans arbete som anläggningsingenjör.[18]
Specifikationer
[redigera | redigera wikitext]- Genomsnittlig beräkningshastighet: addition – 0,8 sekunder, multiplikation – 3 sekunder[2]
- Aritmetisk enhet: Binär flyttal, 22-bitars, addera, subtrahera, multiplicera, dividera, kvadratrot[2]
- Dataminne: 64 22-bitars ord [2]
- Programminne: Hålad celluloidtejp[2]
- Inmatning: Decimaltal med flyttal[2]
- Utdata: Decimaltal med flyttal[2]
- Ingång och utgång underlättades av en terminal, med ett speciellt tangentbord för inmatning och en rad lampor för att visa resultat[19]
- Element: Cirka 2 000 reläer (1 400 för minnet)[19]
- Frekvens: 5–10 hertz[2]
- Strömförbrukning: Cirka 4 000 watt[2]
- Vikt: Cirka 1 ton[2]
Senare rekonstruktioner
[redigera | redigera wikitext]
En senare rekonstruktion i regi av Raúl Rojas och Horst Zuse startade 1997 och avslutades 2003. Den finns nu i Konrad Zuse-museet i Hünfeld, Tyskland.[20][21] Minnet halverades till 32 ord. Strömförbrukningen är cirka 400 W och vikten är cirka 30 kg.[22]
År 2008 startade Horst Zuse en rekonstruktion av Z3 själv.[23] Den presenterades 2010 i Konrad Zuse-museet i Hünfeld.[24][25]
Se även
[redigera | redigera wikitext]Referenser
[redigera | redigera wikitext]- Den här artikeln är helt eller delvis baserad på material från engelskspråkiga Wikipedia, Z3 (computer), 9 mars 2025.
Noter
[redigera | redigera wikitext]- ^ ”A Computer Pioneer Rediscovered, 50 Years On”. The New York Times. 1994-04-20. https://www.nytimes.com/1994/04/20/news/20iht-zuse.html.
- ^ [a b c d e f g h i j] (på italienska) Dalle calcolatrici ai computer degli anni Cinquanta. FrancoAngeli. 2001. Sid. 177. ISBN 978-8-84642879-0. https://books.google.com/books?id=p5GszzXR550C&pg=PA177. Läst 5 augusti 2014.
- ^ [a b] ”Konrad Zuse Obituary” (på amerikansk engelska). IEEE Annals of the History of Computing 18 (2): sid. 3–4. Summer 1996. doi:. ISSN 1058-6180.
- ^ [a b] ”Vor 75 Jahren: Computer Z3 wird vorgeführt” (på tyska). heise online. 2016-05-12. https://www.heise.de/newsticker/meldung/Vor-75-Jahren-Computer-Z3-wird-vorgefuehrt-3205261.html.
- ^ [a b c] ”2. Computers in Germany”. Reckoners: The Prehistory of The Digital Computer, From Relays to the Stored Program Concept, 1935–1945. Greenwood Press. 1983. Sid. 21, 30, 32–39. ISBN 0-313-23382-9. Läst 3 november 2018.
- ^ (på engelska) The Computer – My Life. Springer Science & Business Media. 2013. Sid. 64. ISBN 978-3-66202931-2. https://books.google.com/books?id=edWoCAAAQBAJ&pg=PA64. (NB. This is a translation of the original German title Der Computer – Mein Lebenswerk.)
- ^ Portraits in Silicon. MIT Press. 1989. Sid. 46–47. ISBN 978-0-26269131-4. https://books.google.com/books?id=aWTtMyYmKhUC&pg=PA46.
- ^ (på engelska) Computer-aided software design: build quality software with CASE. Wiley. 1990. Sid. 419. ISBN 978-0-47150650-8. https://books.google.com/books?id=uxWzAAAAIAAJ&q=determinants.
- ^ Hellige, Hans Dieter, red (2004) (på tyska). Geschichten der Informatik. Visionen, Paradigmen, Leitmotive. Berlin: Springer. Sid. 102, 113, 115, 152. ISBN 978-3-540-00217-8. ”Man hat 1939 über uns gelächelt, als wir elektronische Geräte bauen wollten. […] Wir sagten uns damals: Die elektronische Maschine ist wunderbar, aber erst müssen ihre Bauelemente entwickelt werden.”
- ^ (på tyska) Kognitive Strukturen und Steuerungsprobleme der Forschung. Kernphysik und Informatik im Vergleich. Schriften des Max-Planck-Instituts für Gesellschaftsforschung Köln. 1998. Sid. 148–149. ISBN 978-3-593-36102-4.
- ^ ”Z3 Computer (1938–1941)”. www.computermuseum.li. http://www.computermuseum.li/Testpage/Z3-Computer-1939.htm.
- ^ [a b] ”How to Make Zuse's Z3 a Universal Computer”. IEEE Annals of the History of Computing 20 (3): sid. 51–54. 1997-09-05. July–September 1998. doi:. http://www.inf.fu-berlin.de/inst/ag-ki/rojas_home/documents/1997/Universal_Computer.pdf. Läst 2 juli 2022. (8 pages)
- ^ ”Konrad Zuse Biography”. RTD Net. http://www.rtd-net.de/Zuse.html. ”From various sides Konrad Zuse was awarded with the title "Inventor of the computer".”
- ^ ”Konrad Zuse”. The German Way. https://www.german-way.com/notable-people/featured-bios/konrad-zuse/. ”The Konrad-Zuse-Zentrum für Informationstechnik Berlin (ZIB), founded in 1986, is a working memorial to the German inventor of the computer.”
- ^ ”Z like Zuse: German inventor of the computer”. Monsters & Critics. 2010-06-27. http://www.monstersandcritics.com/tech/features/article_1566782.php/Z-like-Zuse-German-inventor-of-the-computer. ”he [Zuse] built the world's first computer in Berlin” Arkiverad 22 maj 2013 hämtat från the Wayback Machine.
- ^ ”Konrad Zuse and the Invention of the Modern Computer”. Konrad Zuse and the Invention of the Modern Computer. 2017-07-31. https://www.thoughtco.com/konrad-zuse-modern-computer-4078237. ”Zuse earned the semi-official title of "inventor of the modern computer" for his series of automatic calculators, which he invented to help him with his lengthy engineering calculations.”
- ^ [a b] ”Konrad Zuse's Legacy: The Architecture of the Z1 and Z3”. IEEE Annals of the History of Computing 19 (2): sid. 5–16 [7–8]. April–June 1997. doi:. http://ed-thelen.org/comp-hist/Zuse_Z1_and_Z3.pdf. Läst 3 juli 2022. (12 pages)
- ^ ”My First Computer and First Thoughts About Data Processing”. history.computer.org. 1987-10-02. http://history.computer.org/pioneers/zuse.html. Search for 1941; ["Computer Design-Past, Present, Future", talk in Lund/Sweden, 1987-10-02, previously unpublished.]
- ^ [a b] ”Kapitel 14 – Die ersten programmierbaren Rechner” (på tyska). Die Geschichte der Rechenautomaten. 2010. doi:. http://cs.uni-muenster.de/Professoren/Lippe/lehre/skripte/geschichte/pdf/Kap14.pdf. Läst 21 juni 2010. (NB. This script was published in December 2013 in a three-volume book series "Geschichte der Rechenautomaten": "Von der Himmelsscheibe von Nebra bis zu den ersten Rechenmaschinen", "Von mechanischen Chiffriergeräten bis zu den ersten programmierbaren Rechnern" and "Von der Entwicklung der Hardware bis zum WWW" by Springer Vieweg, but abandoned when a lot of the content was found to have been plagiarized from other sources including Wikipedia.[1][2][3])
- ^ ”Reconstruction of Konrad Zuse's Z3 Computer”. dcis.inf.fu-berlin.de. http://dcis.inf.fu-berlin.de/rojas/reconstruction-of-konrad-zuses-z3-computer/.
- ^ ”Reconstructing the calculating machine Z3”. Konrad Zuse Internet Archive. http://zuse.zib.de/reconstructionZ3.
- ^ ”Z3-Nachbau-2001” (på tyska). www.horst-zuse.homepage.t-online.de. http://www.horst-zuse.homepage.t-online.de/z3-nachbau-2001.html.
- ^ (2013) "Reconstruction of Konrad Zuse's Z3" in IFIP WG 9.7 International Conference, HC 2013. {{{booktitle}}} 416: 287–296, Springer Berlin Heidelberg. DOI:10.1007/978-3-642-41650-7_26.
- ^ ”Events during Zuse Year 2010”. www.horst-zuse.homepage.t-online.de. http://www.horst-zuse.homepage.t-online.de/horst-zuse-zuse-jahr-2010-html/english/veranstaltung.html.
- ^ ”Z3-Präsentationen” (på tyska). www.horst-zuse.homepage.t-online.de. http://www.horst-zuse.homepage.t-online.de/horst-zuse-z3-html/z3-vermarktung.html.
Vidare läsning
[redigera | redigera wikitext]- ”The reconstruction of Konrad Zuse's Z3”. IEEE Annals of the History of Computing 27 (3): sid. 23–32. 2005-08-22. doi:. ISSN 1058-6180.
- ”The Zuse Computers”. Resurrection - The Bulletin of the Computer Conservation Society (Computing Before Computers seminar, Science Museum: Computer Conservation Society (CCS)) "37". Spring 2006. ISSN 0958-7403. http://www.cs.man.ac.uk/CCS/res/res37.htm#c.
Externa länkar
[redigera | redigera wikitext]
Wikimedia Commons har media som rör Z3.- En beskrivning av Z3
- Z3 page at Horst Zuse's website
- The Life and Work of Konrad Zuse
- Paul E. Ceruzzi Collection on Konrad Zuse (CBI 219). Charles Babbage Institute, University of Minnesota. Collection contains published reports, articles, product literature, and other materials.
| ||||||||||
| ||||||||||