Podcast di storia

Quale rappresentazione in virgola mobile ha usato lo Z1 di Konrad Zuse?

Quale rappresentazione in virgola mobile ha usato lo Z1 di Konrad Zuse?

Wikipedia osserva: "Lo Z1 era un sommatore e sottrattore di valori in virgola mobile a 22 bit".

Ma il formato specifico utilizzato non si vede da nessuna parte.


C'è una versione che ha ricostruito da solo in mostra al Museo tedesco della tecnologia.

Secondo mrob.com, ha usato un sistema base-2 con 24 bit di dati (non sono sicuro del motivo per cui la discrepanza con coloro che affermano 22. Forse è un incollaggio involontario dalla linea Z3?) con 7 bit per l'esponente e 16 per la mantissa (e presumibilmente un bit per il segno), che ha prodotto un intervallo di 9,9999×10^8 .

C'è una discussione del suo sistema in dettaglio qui. Quella pagina dice che in realtà ha usato 14 bit per la mantissa (con ovviamente un bit in più "implicito", proprio come in IEEE). Se questo riferimento è corretto, ciò potrebbe spiegare la discrepanza. Quindi il formato sarebbe stato 22 bit con 14 bit mantissa (con un extra implicito), un esponente a 7 bit e un bit di segno.

Non ho trovato nulla che spieghi dove nella sua parola dati ha tenuto la mantissa, l'esponente e il segno.


Contributi chiave di Konrad Zuse alla storia della progettazione e del software dei computer

Ricostruzione, o replica completa, del computer Z1 costruito da Zuse e tre soci tra il 1986 e il 1989. Deutsche Technikmuseum, Berlino. Il computer originale è stato distrutto.

Konrad Zuse ha dato numerosi contributi originali alla progettazione di computer e software che hanno preceduto gli sviluppi americani e inglesi, ma poiché Zuse ha lavorato nella Germania nazista le sue idee erano sconosciute al di fuori della Germania fino a ben dopo la seconda guerra mondiale, e quindi non hanno avuto influenza sullo sviluppo del computer industriale in America e Inghilterra. Mentre completava la sua laurea in ingegneria presso la Technische Universität di Berlino nel 1934, Zuse si rese conto che un calcolatore automatico avrebbe avuto bisogno solo di un controllo, una memoria e un'unità aritmetica. L'11 aprile 1936 Zuse fece domanda per un brevetto sulla sua calcolatrice elettromagnetica controllata da un programma, chiamata Z1, che costruì nel soggiorno dell'appartamento dei suoi genitori a Berlino. Zuse completò la ZI, che aveva 30.000 parti, nel 1938. Indipendentemente da Claude Shannon, Zuse sviluppò una forma di logica simbolica per assistere nella progettazione dei circuiti binari.

La Z1 è stata la prima calcolatrice binaria liberamente programmabile mai costruita, ma non ha funzionato in modo affidabile ed è stata distrutta durante la seconda guerra mondiale. La domanda di brevetto di Zuse è l'unica documentazione sopravvissuta del lavoro prebellico di Zuse sui computer. Tra il 1986 e il 1989 Zuse e tre soci hanno creato una replica della Z1, che è conservata al Deutsche Technikmuseum di Berlino.

Con il suo socio Helmut Schreyer, Zuse iniziò a lavorare sulla sua Z2 poco dopo aver completato la Z1. Nel 1939 gli uomini completarono la macchina Z2 a Berlino. Utilizzava lo stesso tipo di memoria meccanica della Z1, ma utilizzava 800 relè nelle unità di aritmetica e di controllo. Il 15 ottobre 1939 Helmut Schreyer scrisse un memorandum riguardante lo Z2, Rechnische Rechenmachine (inedito all'epoca), in cui affermava che sarebbe stato possibile costruire un computer con tubi a vuoto in grado di elaborare "10,000 operazioni al secondo". Questo memorandum e il resto delle idee di Zuse e Schreyer divennero noti solo in Occidente dopo la seconda guerra mondiale.

Nel 1940 il governo tedesco iniziò a finanziare il lavoro di Zuse attraverso l'Aerodynamische Versuchsanstalt (AVA, Aerodynamic Research Institute, precursore del Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V, DLR). A quel tempo Zuse costruì i computer S1 e S2 e le macchine per scopi speciali per il calcolo delle correzioni aerodinamiche alle ali delle bombe volanti radiocomandate.

"L'S2 era dotato di un convertitore analogico-digitale integrato sotto il controllo del programma, che lo rendeva il primo computer controllato dal processo. Queste macchine hanno contribuito ai missili guidati Henschel Werke Hs 293 e Hs 294 sviluppati dall'esercito tedesco tra il 1941 e il 1945, che erano i precursori del moderno missile da crociera. Il design del circuito dell'S1 era il predecessore dello Z11 di Zuse. Zuse credeva che queste macchine fossero state catturate dall'occupazione delle truppe sovietiche nel 1945" (articolo di Wikipedia su Konrad Zuse, accesso 03-03-2012 ).

Continuando a lavorare a Berlino, con l'assistenza di Helmut Shreyer, Zuse completò la sua macchina Z3 il 12 maggio 1941. Questo fu il primo computer digitale elettromeccanico Turing completamente funzionante al mondo con ventiquattrocento relè. Lo Z3 eseguiva programmi perforati in rotoli di film scartati. Nel 1944 fu distrutta dai bombardamenti. Sempre nel 1941 Schreyer conseguì il dottorato in ingegneria delle telecomunicazioni presso la Technische Universitäumlt di Berlino con una tesi sull'uso dei relè a valvole nei circuiti di commutazione. Schreyer ha convertito i progetti logici di Zuse in circuiti elettronici, costruendo un semplice prototipo di computer elettronico con 100 tubi a vuoto, che ha raggiunto una frequenza di commutazione di 10.000 Hz. Poiché nessuno al di fuori della Germania aveva alcuna conoscenza dello Z3, il progetto di Zuse non ebbe alcuna influenza sullo sviluppo dell'informatica negli Stati Uniti o in Inghilterra durante o dopo la seconda guerra mondiale. Nel 2012 c'era una replica della Z3 in mostra al Deutsches Museum di Monaco.

Nel 1942 Zuse iniziò a lavorare sul computer elettromeccanico Z4 a Berlino, completando il lavoro poco prima del V-E Day nel 1945. Costruito dalla sua azienda, Zuse Apparatebau, lo Z4 fu il primo computer digitale commerciale al mondo. Per salvaguardarlo dai bombardamenti, la macchina fu smontata e spedita da Berlino in un villaggio delle Alpi Bavaresi. Nel 1950 è stato ristrutturato, modificato e installato presso l'ETH di Zurigo. Per diversi anni è stato l'unico computer elettronico digitale funzionante nell'Europa continentale, ed è rimasto operativo a Zurigo fino al 1955. È conservato al Deutsches Museum di Monaco.

"Lo Z4 era molto simile allo Z3 nel suo design, ma è stato notevolmente migliorato sotto diversi aspetti. La memoria consisteva in parole in virgola mobile a 32 bit anziché a 22 bit. Un'unità speciale chiamata Planfertigungsteil (unità di costruzione del programma), che perforava i nastri del programma, rendeva molto più semplice la programmazione e la correzione dei programmi per la macchina mediante l'uso di operazioni simboliche e celle di memoria. I numeri sono stati inseriti ed emessi come virgola mobile decimale anche se il funzionamento interno era in binario. La macchina aveva un vasto repertorio di istruzioni che includeva radice quadrata, MAX, MIN e segno. I test condizionali includevano test per l'infinito. Quando è stata consegnata all'ETH di Zurigo, la macchina è stata dotata di una filiale condizionata e può stampare su una macchina da scrivere Mercedes. C'erano due nastri di programma in cui il secondo poteva essere usato per contenere una subroutine (originariamente ne erano previsti sei).

"Nel 1944 Zuse stava lavorando allo Z4 con circa due dozzine di persone, tra cui diverse donne. Alcuni ingegneri che lavoravano presso l'impianto di telecomunicazioni dell'OKW lavoravano anche per Zuse come occupazione secondaria. Per evitare che cadesse nelle mani dei sovietici , lo Z4 fu evacuato da Berlino nel febbraio 1945 e trasportato a Göumlttingen, mentre lo Z4 fu completato a Göumlttingen in una struttura del Aerodynamische Versuchsanstalt (AVA, Aerodynamic Research Institute), che era diretto da Albert Betz. Ma quando fu presentato agli scienziati dell'AVA il ruggito del fronte in avvicinamento si sentiva già, così il computer fu trasportato con un camion della Wehrmacht a Hinterstein a Bad Hindelang, dove Konrad Zuse incontrò Wernher von Braun" (articolo di Wikipedia su Z4, accesso 01-01-2015).

Per lo Z4 Zuse ha sviluppato Plankalkül, il primo linguaggio di programmazione "di alto livello" non von Neumann. Alcuni dei suoi primi appunti sull'argomento risalgono al 1941. Il linguaggio era ben sviluppato nel 1945. A causa della segretezza del tempo di guerra e degli sforzi di Zuse per commercializzare il computer Z3 e i suoi successori, Zuse non pubblicò nulla su Plankalkühl all'epoca in cui lo ha sviluppato. Zuse ha scritto un libro sull'argomento nel 1946, ma questo è rimasto inedito fino a quando non è stato modificato molti anni dopo per la pubblicazione su Internet. Nel 1948 pubblicò un documento riassuntivo, "Über den Allgemeinen Plankalkül als Mittel zur Formulierung schematisch-kombinativer Aufgaben", Archiv der Mathematik I (1948) 441-449. Tuttavia, questo non ha attirato molta attenzione.

" . . . per molto tempo a venire la programmazione di un computer sarebbe stata considerata solo come programmazione con codice macchina. Il Plankalkül fu infine pubblicato in modo più completo nel 1972 e il primo compilatore per esso fu implementato nel 1998. Un'altra implementazione indipendente seguì nel anno 2000 dalla Libera Università di Berlino" (articolo di Wikipedia su Plankalkühl, accesso 12-04-2011).

A causa della sua affiliazione nazista, a Zuse non fu permesso di tornare nell'industria informatica fino agli anni '50. Nel 1958 ha prodotto lo Z22, il primo computer digitale elettronico commerciale prodotto in Germania. Lo Z22 utilizzava tubi a vuoto e data relativamente tarda per quella tecnologia, poiché la maggior parte delle aziende di computer americane passarono allo stato solido nel 1957. La società di Zuse, Zuse KG, divenne la prima azienda tedesca indipendente di computer elettronici. Alla fine è stato acquistato da Siemens.


Virgola mobile sui computer di Konrad Zuse

Da quello che ho capito, con l'aritmetica in virgola mobile, spostare i valori su e giù è importante, poiché un valore in virgola mobile è essenzialmente un'equazione come 2 e ×m. Questa supposizione può essere supportata sfogliando la libreria in virgola mobile per il 6502, che è stata scritta da Steve Wozniak e Ray Rankin. Vedo che ci sono alcuni anelli che girano e girano e lsr e lsr , per preparare le mantisse per un'addizione dritta, e quindi normalizza il risultato che comporta il girare e girare di nuovo, questa volta con asl e rol . Naturalmente, se il 6502 potesse spostarsi di più di 1, ciò significherebbe una riduzione del numero di turni richiesti.

Per ridurre il numero di spostamenti nell'intero processo, MANIAC-II ha memorizzato solo quattro bit per l'esponente, riempiendo implicitamente a destra di zeri. Ciò significa che la mantissa verrà spostata molto di più in una volta, il che ridurrà il numero di iterazioni del ciclo. In altre parole, la virgola mobile su questa macchina non è un'equazione come 2 e ×m, è un'equazione come c e ×m, dove c è una potenza costante di due. Perché a quanto pare, sui computer a valvole è vantaggioso ridurre lo spostamento.

E i computer relay? Un relè ha una velocità di commutazione molto più lenta di un transistor (non sono sicuro di come sia paragonabile alle valvole a vuoto), quindi penso che sarà stato fatto uno sforzo per ridurre il numero di turni/rotazioni, come con il MANIAC-II. I computer di Konrad Zuse erano tutti in virgola mobile nell'hardware. Sono interessato ai dettagli di implementazione qui. Questi computer avevano bisogno di spostare i numeri su e giù, come fa l'implementazione del software a cui mi sono collegato? Se sì, le macchine Zuse prendono qualche "scorciatoia" come fa il MANIAC-II?


Quale rappresentazione in virgola mobile ha usato lo Z1 di Konrad Zuse? - Storia

Oggi tratteremo la complicata eredità di Konrad Zuse.

Konrad Zuse è uno dei più grandi pionieri dei primi computer di cui relativamente pochi hanno sentito parlare. Tendiamo a celebrare coloro che hanno vissuto e lavorato nei paesi alleati nell'era della seconda guerra mondiale. Ma Zuse era nato a Berlino nel 1910. Ha lavorato in isolamento durante quei primi giorni, costruendo il suo storico computer Z1 a 26 anni nel soggiorno dei suoi genitori. Era il 1936.

Quel computer era un computer meccanico ed era davvero più di un guru quando si trattava di calcolo meccanico ed elettromeccanico. L'informatica meccanica era molto simile all'orologeria, con ingranaggi e automazioni. C'era dell'arte in esso, e Zuse era stato un artista all'inizio della sua vita.

Questo è stato il primo computer che conteneva davvero ogni parte di ciò che oggi penseremmo di un computer moderno. Aveva un'unità centrale di controllo dell'elaborazione. Aveva memoria. Aveva input tramite nastro perforato che poteva essere utilizzato per programmarlo. Aveva persino una logica in virgola mobile. Aveva un motore elettrico che funzionava a 1 hertz.

Questo progetto vivrebbe all'interno dei futuri computer da lui costruiti, ma fu distrutto nel 1943 durante i raid aerei e sarebbe andato perso nella storia fino a quando Zuse non ne costruì una replica nel 1989.

Ha iniziato a costruire lo Z2 nel 1940. Questo usava la stessa memoria dello Z1 (64 parole) ma aveva 600 relè che gli permettevano di arrivare fino a 5 hertz. Avrebbe anche accelerato i calcoli basati su quei relè, ma la potenza richiesta sarebbe salita fino a mille watt. Lo avrebbe consegnato al DVL tedesco, ora il Centro aerospaziale tedesco. Se ci sono nazisti sulla luna, è probabile che i suoi computer li mettano lì.

Ed è proprio qui che sono intervenute le autorità tedesche e, come negli Stati Uniti, hanno iniziato a finanziare gli sforzi per il progresso tecnologico. Hanno visto il valore di modellare tutta la matematica su questi colossi. Hanno versato i soldi per costruire la Z3. E questo si è rivelato ironicamente il primo computer Turing completo. Avrebbe continuato le lunghezze delle parole a 22 bit e avrebbe funzionato a 5 hertz. Ma questo dispositivo avrebbe 2.600 relè e aiuterebbe a risolvere i problemi di sbattimento delle ali e altri complicati misteri matematici aerodinamici. La macchina utilizzava anche l'algebra booleana, un concetto introdotto nell'informatica in modo indipendente da Claude Shannon negli Stati Uniti. Fu terminato nel 1941, due anni prima che Tommy Flowers terminasse il Colosso e un anno prima che venisse costruito l'Atanasoff-Berry Computer. E 7 anni prima dell'ENIAC. E questo bambino era veloce. Quei relè hanno elaborato i problemi di moltiplicazione in 3 secondi. Improvvisamente potresti calcolare le radici quadrate in pochissimo tempo. Ma lo sforzo bellico tedesco era più focalizzato sull'informatica meccanica e questa svolta non è mai stata considerata fondamentale per lo sforzo bellico. Tuttavia, fu distrutto dai raid aerei alleati, proprio come lo erano stati i suoi fratelli minori.

La guerra era andata dal 1939 al 1945, anno in cui sposò Gisela e nacque il suo primo figlio. Avrebbe finito di costruire la Z4 giorni prima della fine della guerra e incontrò Alan Turing nel 1947. Aveva fondato Zuse KG nel 1949. I tedeschi stavano uscendo da una depressione postbellica e normalizzando le relazioni con il resto d'Europa. La Z4 sarebbe finalmente entrata in produzione a Zurigo nel 1950. La sua squadra era composta da un paio di dozzine di persone e si stava facendo conoscere. Con l'elettronica sempre migliore e più veloce e meglio conosciuta, è stato in grado di portare specialisti e con 2.500 relè - ora 21 relè passo-passo. - per arrivare fino a 40 hertz. E per complicare qualcosa da un libro che ho letto, no Apple non è stata la prima azienda ad collegare una tastiera a un computer, gli Z lo hanno fatto negli anni '50 poiché ora stavano usando una macchina da scrivere per aiutare a programmare il computer. OK, bene, l'ENIAC l'ha fatto nel 1946... Ma puoi immaginare di collegare una tastiera a un dispositivo piuttosto che semplicemente toccare lo schermo. Arcaico!

Per due anni, lo Z4 è stato l'unico computer digitale in tutta Europa. Ma tutto stava per cambiare. Avrebbero perfezionato il design e costruito lo Z5, consegnandolo a Leitz GMBH nel 1953. Gli americani hanno cercato di reclutarlo per unirsi al loro crescente numero di scienziati informatici inviando Douglas Buck e altri. Ma è rimasto in Germania.

Avrebbero armeggiato con i progetti e nel 1955 arrivò lo Z11, spedito nel 1957. Questo sarebbe stato il primo computer che producevano multipli in una quasi catena di montaggio che costruì 48 e diede loro abbastanza soldi per costruire il loro prossimo grande successo, lo Z22. Questo era il suo settimo e avrebbe usato tubi a vuoto. E in realtà aveva un compilatore ALGOL 58. Se puoi crederci, l'Università di Scienze Applicate di Karlsruhe ne ha ancora uno in corso! Ha aggiunto una forma rudimentale di raffreddamento ad acqua, telescrivente, memoria del tamburo e memoria centrale. Ora facevano parte del mainstream informatico.

E nel 1961 sarebbero diventati transistorizzati con lo Z23. Memoria di ferrite. 150 kilohertz, Algol 60. Questo era alla pari con qualsiasi cosa venga costruita al mondo. Transistor e diodi. Ne venderanno quasi 100 nei prossimi anni. Avrebbero anche varianti Z25 e Z26. Lo Z31 sarebbe stato spedito nel 1963. Sarebbero arrivati ​​allo Z43. Ma l'azienda avrebbe avuto problemi finanziari e sarebbe stata venduta a Siemens nel 1967, che era entrata nel mondo dei computer negli anni '50. Essere in grado di concentrarsi su qualcosa di diverso dalla gestione di un'azienda ha spinto Zuse a scrivere Calculating Space, postulando efficacemente che l'universo è una struttura computazionale, ora nota come fisica digitale. Lui non era strano, tu sei strano. Ok, lui era...

Non è mai stato un nazista, ma ha costruito macchine che avrebbero potuto aiutare i loro sforzi. Puoi tracciare la storia dell'era dei mainframe dagli ingranaggi ai relè, dalle valvole ai transistor nelle sue macchine. IBM e altre società hanno concesso in licenza i suoi brevetti. E molti progressi sono stati quasi convalidati da lui scoprendoli indipendentemente, come l'uso dell'algebra booleana nell'informatica. Ma in una certa misura era un tedesco in un'era perduta della storia, spesso qualcosa che ricade sui perdenti in una guerra.

Quindi Konrad Zuse, grazie per una delle poche linee temporali pulite. È stato un divertimento divertente. Spero che tu abbia un bel posto nella storia, per quanto complicato possa essere. E grazie a voi ascoltatori per esservi sintonizzati su questo episodio del podcast sulla storia dell'informatica. Siamo così fortunati ad averti fermato. Spero che tu abbia una bella giornata senza complicazioni!


BIBLIOGRAFIA

I taccuini e i documenti di Konrad Zuse sono stati venduti dalla vedova nel 2006 al Deutsches Museum di Monaco, dove sono conservati negli archivi.

OPERE DI ZUSE

Der Plankalkül. Relazione tecnica 63. Bonn: Gesellschaft für Mathematik und Datenverarbeitung, 1972.

Ansätze einer Theorie des Netzautomaten. Lipsia: Barth, 1975.

Petri-Netze aus der Sicht des Ingenieurs. Braunschweig Wiesbaden: Vieweg, 1980.

Il computer: la mia vita. Berlino: Springer-Verlag, 1993.

ALTRI LAVORI

Pietro, Arno. Was ist und wie verwirklicht sich: Computer-Sozialismus: Gespräche mit Konrad Zuse. Berlino: Neues Leben, 2000.

Rossi, Raul. "L'eredità di Konrad Zuse: l'architettura di Z1 e Z3." IEEE Annals of the History of Computing 19, n. 2 (1997): 5-16.

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Contenuti

Konrad Zuse nacque a Berlino il 22 giugno 1910. Nel 1912, la sua famiglia si trasferì a Braunsberg (oggi Braniewo in Polonia), nella Prussia orientale, dove suo padre era un impiegato delle poste. Zuse frequentò il Collegium Hosianum a Braunsberg e nel 1923 la famiglia si trasferì a Hoyerswerda, dove conseguì la maturità nel 1928, qualificandolo per l'accesso all'università. [ citazione necessaria ]

Si iscrive al Technische Hochschule Berlino (ora Università Tecnica di Berlino) e ha esplorato sia l'ingegneria che l'architettura, ma li ha trovati noiosi. Zuse si è poi laureato in ingegneria civile nel 1935. [ citazione necessaria ]

Dopo la laurea, Zuse ha lavorato per la Ford Motor Company, utilizzando le sue capacità artistiche nella progettazione di annunci pubblicitari. [10] Ha iniziato a lavorare come ingegnere progettista presso la fabbrica di aerei Henschel a Schönefeld vicino a Berlino. Ciò richiedeva l'esecuzione di molti calcoli di routine a mano, che trovava paralizzante, portandolo a sognare di eseguirli a macchina. [ citazione necessaria ]

A partire dal 1935, ha sperimentato la costruzione di computer nell'appartamento dei suoi genitori in Wrangelstraße 38, trasferendosi con loro nel nuovo appartamento in Methfesselstraße 10, la strada che porta al Kreuzberg, a Berlino. [12] Lavorando nell'appartamento dei suoi genitori nel 1936, produsse il suo primo tentativo, la Z1, una calcolatrice meccanica binaria in virgola mobile con programmabilità limitata, che leggeva le istruzioni da una pellicola perforata da 35 mm. [10]

Nel 1937, Zuse presentò due brevetti che anticipavano un'architettura von Neumann. Nel 1938 terminò la Z1 che conteneva circa 30.000 parti metalliche e non funzionava mai bene a causa dell'insufficiente precisione meccanica. Il 30 gennaio 1944, la Z1 e i suoi progetti originali furono distrutti con l'appartamento dei suoi genitori e molti edifici vicini da un raid aereo britannico nella seconda guerra mondiale. [13]

Zuse completò il suo lavoro in modo completamente indipendente da altri importanti scienziati informatici e matematici del suo tempo. Tra il 1936 e il 1945 fu in un isolamento intellettuale quasi totale. [14]

1939–1945

Nel 1939, Zuse fu chiamato al servizio militare, dove gli furono date le risorse per costruire infine lo Z2. [11] Nel settembre 1940 Zuse presentò lo Z2, che occupava diverse stanze dell'appartamento dei genitori, agli esperti della Deutsche Versuchsanstalt für Luftfahrt (DVL, Istituto di ricerca tedesco per l'aviazione). [15] Lo Z2 era una versione rivista dello Z1 che utilizzava relè telefonici.

Nel 1940, il governo tedesco iniziò a finanziare lui e la sua azienda attraverso il Aerodynamische Versuchsanstalt (AVA, Aerodynamic Research Institute, precursore del DLR), [16] che utilizzò il suo lavoro per la produzione di bombe plananti. Zuse costruì le macchine informatiche S1 e S2, che erano dispositivi per scopi speciali che calcolavano le correzioni aerodinamiche alle ali delle bombe volanti radiocomandate. L'S2 era caratterizzato da un convertitore analogico-digitale integrato sotto il controllo del programma, rendendolo il primo computer controllato dal processo. [17]

Nel 1941 Zuse fondò una società, Zuse Apparatebau (Zuse Apparatus Construction), per fabbricare le sue macchine, [18] affittando un'officina sul lato opposto in Methfesselstraße 7 e che si estende attraverso l'isolato fino a Belle-Alliance Straße 29 (ribattezzata e rinumerata Mehringdamm 84 nel 1947). [12] [19]

Nel 1941, migliorò la macchina base Z2 e costruì la Z3. Il 12 maggio 1941 Zuse presenta al pubblico la Z3, costruita nella sua officina. [19] [20] Lo Z3 era un calcolatore binario a virgola mobile a 22 bit caratterizzato da programmabilità con loop ma senza salti condizionati, con memoria e unità di calcolo basata su relè telefonici. I relè telefonici utilizzati nelle sue macchine sono stati in gran parte raccolti da scorte scartate. Nonostante l'assenza di salti condizionali, lo Z3 era un computer Turing completo. Tuttavia, la completezza di Turing non fu mai considerata da Zuse (che aveva in mente applicazioni pratiche) e dimostrò solo nel 1998 (vedi Storia dell'hardware informatico).

Lo Z3, il primo computer elettromeccanico completamente operativo, è stato parzialmente finanziato dal DVL, sostenuto dal governo tedesco, che ha voluto automatizzare i suoi calcoli estesi. Una richiesta del suo collega Helmut Schreyer - che aveva aiutato Zuse a costruire il prototipo Z3 nel 1938 [21] - per il finanziamento del governo per un successore elettronico dello Z3 fu negata come "strategicamente irrilevante".

Nel 1937, Schreyer aveva consigliato a Zuse di utilizzare i tubi a vuoto come elementi di commutazione. Zuse a quel tempo considerava un'idea folle ("Schnapsidee" nelle sue stesse parole). L'officina di Zuse in Methfesselstraße 7 (con la Z3) fu distrutta in un raid aereo alleato alla fine del 1943 e l'appartamento dei genitori con Z1 e Z2 il 30 gennaio dell'anno successivo, mentre il successore Z4, che Zuse aveva iniziato a costruire nel 1942 [17] nella nuova sede del Industriehof su Oranienstraße 6, è rimasto intatto. [22]

Il 3 febbraio 1945, i bombardamenti aerei causarono devastanti distruzioni nella Luisenstadt, l'area intorno a Oranienstraße, comprese le case vicine. [23] Questo evento ha effettivamente portato la ricerca e lo sviluppo di Zuse a un arresto completo. Il computer Z4 basato su relè telefonico parzialmente finito è stato quindi imballato e trasferito da Berlino il 14 febbraio, arrivando a Göttingen circa due settimane dopo. [22]

Queste macchine hanno contribuito ai missili guidati Henschel Werke Hs 293 e Hs 294 sviluppati dall'esercito tedesco tra il 1941 e il 1945, che furono i precursori del moderno missile da crociera. [17] [24] [25] Il design del circuito dell'S1 era il predecessore dello Z11 di Zuse. [17] Zuse credeva che queste macchine fossero state catturate dall'occupazione delle truppe sovietiche nel 1945. [17]

Mentre lavorava al suo computer Z4, Zuse si rese conto che la programmazione in codice macchina era troppo complicata. Ha iniziato a lavorare su una tesi di dottorato. [26] contenente ricerche pionieristiche anni in anticipo sui tempi [ editorializzare ] , principalmente il primo linguaggio di programmazione di alto livello, Plankalkül ("Plan Calculus") e, come un elaborato programma di esempio, il primo vero motore di scacchi per computer. [27]

1945–1995

Dopo il bombardamento di Luisenstadt del 1945, volò da Berlino per l'Algovia rurale. [ citazione necessaria ] Nell'estrema privazione della Germania del dopoguerra, Zuse non fu in grado di costruire computer.

Zuse ha fondato una delle prime aziende informatiche: la Zuse-Ingenieurbüro Hopferau. Il capitale è stato raccolto nel 1946 attraverso l'ETH di Zurigo e un'opzione IBM sui brevetti di Zuse. [ citazione necessaria ]

Nel 1947, secondo le memorie del pioniere tedesco dei computer Heinz Billing del Max Planck Institute for Physics, ci fu un incontro tra Alan Turing e Konrad Zuse a Gottinga. [28] L'incontro ha avuto la forma di un colloquio. I partecipanti erano Womersley, Turing, Porter dall'Inghilterra e alcuni ricercatori tedeschi come Zuse, Walther e Billing. (Per maggiori dettagli vedere Herbert Bruderer, Konrad Zuse und die Schweiz).

Non è stato fino al 1949 che Zuse è stato in grado di riprendere il lavoro sulla Z4. Mostrerebbe il computer al matematico Eduard Stiefel del Politecnico federale di Zurigo (Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) Zurigo) che poi ne ordinò uno nel 1950. Nel novembre 1949 fu fondata la Zuse KG e quella Z4 fu consegnata all'ETH di Zurigo nel luglio 1950, rivelandosi molto affidabile. [10]

Nel 1949 Zuse fondò un'altra società, Zuse KG ad Haunetal-Neukirchen nel 1957 la sede dell'azienda si trasferì a Bad Hersfeld. Lo Z4 fu terminato e consegnato all'ETH di Zurigo, in Svizzera, nel settembre 1950. A quel tempo era l'unico computer funzionante nell'Europa continentale e il secondo computer al mondo ad essere venduto, battuto solo dal BINAC, che non ha mai funzionato correttamente dopo che è stato consegnato. Altri computer, tutti numerati con una Z iniziale, fino allo Z43, [29] furono costruiti da Zuse e dalla sua compagnia. Notevoli sono lo Z11, venduto all'industria dell'ottica e alle università, e lo Z22, il primo computer con una memoria basata su memoria magnetica. [30]

Non potendo fare alcuno sviluppo hardware, continuò a lavorare sul Plankalkül, pubblicando infine alcuni brevi estratti della sua tesi nel 1948 e nel 1959 il lavoro nella sua interezza, tuttavia, rimase inedito fino al 1972. [27] La ​​tesi di dottorato fu presentata all'Università di Augusta, ma respinta per motivi formali, perché Zuse ha dimenticato di pagare la tassa di iscrizione all'università di 400 marchi. Il rifiuto non lo infastidiva. [31]

Plankalkül ha leggermente influenzato il progetto di ALGOL 58 [32] ma è stato a sua volta implementato solo nel 1975 in una tesi di Joachim Hohmann. [33] Heinz Rutishauser, uno degli inventori di ALGOL, scrisse: "Il primissimo tentativo di ideare un linguaggio algoritmico fu intrapreso nel 1948 da K. Zuse. La sua notazione era abbastanza generale, ma la proposta non ottenne mai la considerazione che meritava" . Ulteriori implementazioni sono seguite nel 1998 e poi nel 2000 da un team della Libera Università di Berlino. Donald Knuth ha suggerito un esperimento mentale: cosa sarebbe successo se il bombardamento non fosse avvenuto e la tesi di dottorato fosse stata pubblicata come previsto? [27]

Nel 1956 Zuse iniziò a lavorare su un plotter di grande formato ad alta precisione. Fu dimostrato alla Fiera di Hannover del 1961, [34] e divenne noto anche al di fuori del mondo tecnico grazie all'opera pionieristica di computer art di Frieder Nake. [35] Altri plotter progettati da Zuse includono ZUSE Z90 e ZUSE Z9004. [34]

Nel 1967, Zuse suggerì che l'universo stesso funzionasse su un automa cellulare o su una struttura computazionale simile (fisica digitale) nel 1969, pubblicò il libro Rechnender Raum (tradotto in inglese come Calcolare lo spazio). [ citazione necessaria ]

Negli ultimi anni della sua vita, [ quando? ] Zuse concettualizzò e creò un automa a torre puramente meccanico, estensibile e modulare che chiamò "torre dell'elica" ("Helixturm"). La struttura si basa su una trasmissione ad ingranaggi che utilizza un movimento rotatorio (ad esempio fornito da una manovella) per assemblare componenti modulari da uno spazio di stoccaggio, elevando una torre a forma di tubo il processo è reversibile e invertendo la direzione di ingresso decostruirà il torre e immagazzinare i componenti. Il Deutsches Museum ha restaurato il modello funzionale 1:30 originale di Zuse che può essere esteso fino a un'altezza di 2,7 m. generatori eolici e impianti di trasmissione radio [38]

Tra il 1987 e il 1989, Zuse ha ricreato la Z1, subendo un attacco di cuore a metà del progetto. È costato 800.000 marchi tedeschi (circa $ 500.000) e ha richiesto quattro persone (incluso Zuse) per assemblarlo. Il finanziamento per questo progetto di retrocalcolo è stato fornito da Siemens e da un consorzio di cinque società. [ citazione necessaria ]

Konrad Zuse sposò Gisela Brandes nel gennaio 1945, impiegando una carrozza, lui stesso vestito con frac e cilindro e con Gisela con un velo da sposa, poiché Zuse attribuiva importanza a una "cerimonia nobile". Il loro figlio Horst, il primo di cinque figli, nacque nel novembre 1945.

Sebbene Zuse non sia mai diventato un membro del partito nazista, non è noto che abbia espresso dubbi o scrupoli sul lavoro per lo sforzo bellico nazista. Molto più tardi, ha suggerito che nei tempi moderni, i migliori scienziati e ingegneri di solito devono scegliere tra fare il loro lavoro per affari e interessi militari più o meno discutibili in un patto faustiano, o non perseguire affatto la loro linea di lavoro. [39]

Dopo che Zuse si ritirò, si concentrò sul suo hobby della pittura. [40]

Zuse morì il 18 dicembre 1995 a Hünfeld, Assia (vicino a Fulda) per insufficienza cardiaca. [43]


Zuse Z1 costruito da Konrad Zuse

Lo Z1 era un computer meccanico progettato da Konrad Zuse dal 1935 al 1936 e costruito da lui dal 1936 al 1938. Era un calcolatore meccanico a comando elettrico binario con programmabilità limitata, che leggeva istruzioni da nastro perforato. Una riproduzione di questa macchina (nella foto) è conservata al Deutsches Technikmuseum di Berlino.

La macchina era un sommatore e sottrattore di valori in virgola mobile a 22 bit, con una logica di controllo che lo rendeva capace di operazioni più complesse come la moltiplicazione (per addizioni ripetute) e la divisione (per sottrazioni ripetute). L'ISA di Z1 aveva nove istruzioni e il suo CPI variava da 1 a 20.

Lo Z1 è stato il primo di una serie di computer progettati da Konrad Zuse. La Z2 e la Z3 erano dei seguiti basati su molte delle stesse idee della Z1.

Il computer aveva una memoria a virgola mobile di 64 parole, in cui ogni parola di memoria poteva essere letta e scritta dall'unità di controllo. Le unità di memoria meccaniche erano uniche nel loro design e furono brevettate da Konrad Zuse nel 1936. La macchina era in grado di eseguire solo istruzioni lette dal lettore di nastri perforati, quindi il programma stesso non fu mai caricato in memoria.

Lo Z1 è stato il primo computer liberamente programmabile al mondo che utilizzava la logica booleana ei numeri binari in virgola mobile. [citazione necessaria] Fu completato nel 1938 e finanziato completamente da fondi privati. Il primo computer di Konrad Zuse, costruito tra il 1936 e il 1938, fu distrutto dai bombardamenti di Berlino nel dicembre 1943, durante la seconda guerra mondiale, insieme a tutti i progetti di costruzione.

Lo Z1 conteneva quasi tutte le parti di un computer moderno, ad es. G. centralina, memoria, microsequenze, logica in virgola mobile (Solo l'unità logica non è stata realizzata) e dispositivi di input output.


Z1 - Il primo computer

Konrad announced to his parents that he was giving up his job so that he could stay at home and build a computer on the kitchen table. Not surprsingly they were "not very delighted".

The V1, V for Versuchsmodell or "Experimental model" and later renamed as the Z1 (Zuse1) grew to be 2 meters by 1.5 meters and it was fully mechanical.

The Z1 in living room of the family home where it was built

In fact it was built using yet more of the German equivalent of Meccano. It consisted of one thousand thin slotted metal plates which made up its memory. Input was via a "paper" tape reader only Zuse used old 35mm film stock with holes punched in it. It also had a keyboard and showed its results via a row of lights.

Although its mechanical construction was ingenious, its most important feature was that it used binary. All mechanical calculators before the Z1, and even Babagge's design, were based on decimal arithmetic.

The adoption of binary made it possible for Zuse to avoid all of the complex gearing needed to do decimal arithmetic and handle the "carry" and "borrow" problem. It also led naturally to a modular design using the mechanical analog of logic gates.

You might also be surprised to discover that the arithmetic unit was a 22 bit floating point unit but it could only add and subtract - multiplication was performed by repeated addition.

The machine wasn't reliable and of course it was very, very slow. It had nine instructions and each one took multiple cycles to complete and each cycle took one second.

The Z1 replica in the German Museum of Technology (Berlin)
Photo by ComputerGeek


Konrad Zuse

Konrad Zuse was born on 22 June, 1910, in Berlin (Wilmersdorf), the capital of Germany, in the family of a Prussian postal officer&mdashEmil Wilhelm Albert Zuse (26.04.1873-14.05.1946) and Maria Crohn Zuse (10.01.1882-02.07.1957). Konrad had a sister, two years older Lieselotte (1908-1953).

In 1912, the Zuse family leaved for Braunsberg, a sleepy small town in east Prussia, where Emil Zuse was appointed a postal clerk. From his early childhood Konrad started to demonstrate a huge talent, but not in mathematics, or engineering, but in painting (look at the fabulous chalk drawing nearby, made by Zuse in his school-time).

Konrad went too young to the school and enrolled the humanistic Gymnasium Hosianum in Braunsberg. After his family moved to Hoyerswerda (Hoyerswerda is a town in the German Bundesland of Saxony), he passed his Abitur (abitur is the word commonly used in Germany for the final exams young adults take at the end of their secondary education) at Reform-Real-Gymnasium in Hoyerswerda. After the graduation the young Konrad fall in a state of uncertainty, what to study later&mdashengineering or painting. La pellicola Metropolis of Fritz Lang from 1927 impressed pretty much Konrad. He dreamed to design and build a giant and impressive futuristic city as Metropolis and even started to draw some projects. So finally he decided to study civil engineering at the Technical College (Technischen Hochschule) in Berlin-Charlottenburg.

During his study he worked also as bricklayer and bridge builder. During this time the traffic lights were introduced into Berlin, causing a total chaos in the traffic. Zuse was one of the first people, who tried to design something like a "green wave", but unsuccessful. He was also very interested in the field of photography, and designed an automated systems for development of band negatives, using punch cards as accompanying maps for control purposes. Later on he devised a special system for film projections, so called Elliptisches Kino

The next major project of the young dreamer was the conquest of space. He dreamed to build bases on the moons of the outer planets of Solar System. In this bases will be built a fleet of rockets, each with a hundred or two hundred people passengers, capable to fly with a speed one-thousandth the speed of light, so to reach the nearest fixed star for thousand years.

The future city Metropolis, the automatic photo lab, the elliptical cinema, the space project&mdashall this is only a small part of the technical ideas, preparing the invention of the computer. After the graduation from Technischen Hochschule in 1935, he started as a design engineer at the Henschel Flugzeugwerke (Henschel aircraft factory) in Berlin-Schönefeld, but resigned a year later, deciding to devote entirely to the construction of a computer. From 1935 till 1964 Zuse was almost entirely devoted to the development of the first relays computer in the world, the first workable programmable computer in the world (see computers of Zuse), the first high-level computer language in the world, etc.

In January 1945 Konrad Zuse married to one of his employees&mdashGisela Ruth Brandes. On November, 17, the same year was born their first son&mdashHorst, which will follow his eminent father and will get a diploma degree in electrical engineering and a Ph.D. degree in computer science. Later on were born Monika (1947-1988), Ernst Friedrich (1950-1979), Hannelore Birgit (1957) and Klaus-Peter (1961).

After 1964, the Zuse KG was no longer owned and controlled by Konrad Zuse. It was a heavy blow for Zuse to loose his company, but the active debts were too high. In 1967 he received another blow, because the German patent court rejected his patent applications and Zuse lost his 26 year fight about the invention of the Z3 with all its new features (click here, to see the Zuse’s first patent application from 1941).

An oil painting from Konrad Zuse (1979) (Source: www.epemag.com/zuse)

But in 1960s the retired Zuse was still a man, full of energy and ideas. He started to write an autobiography (published in 1970), made a lot of beautiful oil paintings (see the upper image), reconstructed his first computer (Z1), etc. In 1965, he was given the Werner von Siemens Award in Germany, which is the most prestigious technical award in Germany. In the same 1965 Zuse received the Harry Goode Memorial Award together with George Stibitz in Las Vegas.

In 1969 Zuse published Rechnender Raum, the first book on digital physics. He proposed that the universe is being computed by some sort of cellular automaton or other discrete computing machinery, challenging the long-held view that some physical laws are continuous by nature. He focused on cellular automata as a possible substrate of the computation, and pointed out that the classical notions of entropy and its growth do not make sense in deterministically computed universes.

In 1992 Zuse started his last project&mdashthe Helix-Tower (see the lower image), a variable height tower, for catching wind in order to produce energy in an easier way, build from uniformly shaped and repeatable elements. The propeller and wind generator had to be mounted on the top of the tower. Zuse used a very elegant mechanical construction and immediately received a patent for this in 1993. The height of the tower could be modified by adding or subtracting building blocks.

Konrad Zuse with the project of his Helix-Tower (Source: www.epemag.com/zuse)

Konrad Zuse must be credited (alone or with other inventors) for the following pioneering achievements in the computer science:
1. The use of the binary number system for numbers and circuits.
2. The use of floating point numbers, along with the algorithms for the translation between binary and decimal and vice versa.
3. The carry look-ahead circuit for the addition operation and program look-ahead (the program is read two instructions in advance, and it is tested to see whether memory instructions can be performed ahead of time).
4. The world’s first complete high-level language (Plankalkül).

This remarkable man, Konrad Zuse, died from a heart attack on 18 December, 1995, in Hünfeld, Germany.

La storia completa del Mac

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Which floating-point representation did Konrad Zuse's Z1 use? - Storia

The Z1 was a mechanical computer designed by Konrad Zuse from 1935 to 1936 and built by him from 1936 to 1938. It was a binary electrically driven mechanical calculator with limited programmability, reading instructions from punched tape.

The Z1 was the first freely programmable computer in the world which used Boolean logic and binary floating point numbers, however it was unreliable in operation. It was completed in 1938 and financed completely from private funds. This computer was destroyed in the bombardment of Berlin in December 1943, during World War II, together with all construction plans.

The Z1 was the first in a series of computers that Zuse designed. It’s original name was “V1” for VersuchsModell 1 (meaning Experimental Model 1). It was renamed “Z1” to differentiate from Wernher von Braun’s Bombs, after WW2. The Z2 and Z3 were follow-ups based on many of the same ideas as the Z1.

Diagrams from Zuse’s May 1936 patent for a binary switching element using a mechanism of flat sliding rods. The Z1 was based on such elements.

The Z1 contained almost all parts of a modern computer, i.e. control unit, memory, micro sequences, floating point logic (the Boolean logic unit was not realized) and input-output devices. The Z1 was freely programmable via punched tape and a punched tape reader. There was a clear separation between the punched tape reader, the control unit for supervising the whole machine and the execution of the instructions, the arithmetic unit, and the input and output devices.

The Z1 was a 22-bit floating point value adder and subtracter, with some control logic to make it capable of more complex operations such as multiplication (by repeated additions) and division (by repeated subtractions). The Z1’s instruction set had nine instructions and it took between one and twenty cycles per instruction.

The Z1 had a 64-word floating point memory, where each word of memory could be read from – and written to – by the control unit. The mechanical memory units were unique in their design and were patented by Konrad Zuse in 1936. The machine was only capable of executing instructions while reading from the punched tape reader, so the program itself was not loaded in its entirety into internal memory in advance.

The input and output were in decimal numbers, with a decimal exponent and the units had special machinery for converting these to and from binary numbers. The input and output instructions would be read or written as floating point numbers. The program tape was 35 mm film with the instructions encoded in punched holes.

Construction

Construction of the Z1 was privately financed. Zuse got money from his parents, his sister Lieselotte, some students of the fraternity AV Motiv (cf. Helmut Schreyer) and Kurt Pannke, a calculating machines manufacturer in Berlin to do so.

Zuse constructed the Z1 in his parents’ apartment in fact, he was allowed to use the living room for his construction. In 1936, Zuse quit his job in airplane construction in order to build the Z1. His parents were not enthusiastic, but they did support him any way they could.

Zuse used thin metal sheets to construct his machine. There were no relays in it. The only electrical unit was an electric motor to give the clock frequency of 1 Hz (cycle per second) to the machine.

The machine was never very reliable in operation due to the precise synchronization required to avoid undue stresses on the mechanical parts.

Reconstruction of Z1

The original Z1 was destroyed by the Allied air raids in 1943, but in 1986 Zuse decided to rebuild the machine. He constructed thousands of elements of the Z1 again, and finished rebuilding the device in 1989. The rebuilt Z1 (pictured) is displayed at the German Museum of Technology (Berlin).


Guarda il video: Numerazione: Codifica numeri binari con virgola mobile (Gennaio 2022).