Z3

Z3 to pierwszy działający, w pełni automatyczny komputer o zmiennym programie zbudowany przez niemieckiego inżyniera Konrada Zuse w 1941 roku na bazie jego wcześniejszej, mechanicznej konstrukcji, Z1. Maszyna była wykorzystywana w czasie wojny do obliczeń niezbędnych przy projektowaniu skrzydeł.

Z1 był maszyną mechaniczną, a Z3 przekaźnikową lecz posiadały identyczną organizację. Wykonywały tylko dodawanie, odejmowanie, mnożenie, dzielenie i pierwiastkowanie na binarnych liczbach zmiennoprzecinkowych przechowywanych w 64 słowach pamięci. Program zapisany był na ośmiokanałowej taśmie perforowanej i wykonywany w miarę wczytywania. Dla realizacji pętli należało końce taśmy skleić w pętlę. Dane były wprowadzane przez klawiaturę a wynik odczytywany z wyświetlacza.

Jedyny istniejący egzemplarz komputera został zniszczony przez Aliantów pod koniec wojny, lecz jego replikę zbudowaną w latach 60. można zobaczyć w Muzeum Techniki (Deutsches Museum) w Monachium.

Replika w Deutsches Museum w Monachium

Dane Z3

• procesor:
  • system: binarny
  • czas mnożenia: 3 s
  • częstotliwość zegara: 5 1/3 Hz
  • zawierał 600 przekaźników
• pamięć:
  • danych: 64 słowa 22 bitowe; zawierająca łącznie z układem sterowania 1800 przekaźników
  • programu: ośmiokanałowa taśma perforowana
• sterowanie mikroprogramowe
• urządzenie we/wy
  • klawiatura dziesiętna
  • wyświetlacz dziesiętny
• format danych: binarna liczba zmiennoprzecinkowa zawierająca:
  • bit znaku
  • 7 bitów wykładnika zapisanych jako liczba w kodzie uzupełnieniowym do dwóch
  • 14 bitów mantysy (pierwszy bit zawsze równy 1 nie był pamiętany)
  • każda liczba z wykładnikiem równym -64 jest zerem
  • każda liczba z wykładnikiem równym 63 jest nieskończonością
  • zakres liczb:
    • wewnętrzny: 2^-63 = 1,08 x 10^-19 do 2⁶² = 4,61 x 10¹⁸
    • wprowadzanych : od 1 x 10^-8 do 9999 x 10⁸
    • wyświetlanych: od 1 x 10^-8 do 19999 x 10⁸
• konstruktor: Konrad Zuse

Kompletność Turinga

O maszynie mówimy, że jest kompletna w sensie Turinga, kiedy można za jej pomocą zrealizować każdy algorytm. Powszechnie uważano, że Z3 nie spełniał tych wymogów, ponieważ nie posiadał instrukcji warunkowych, pierwszeństwo przyznając amerykańskiemu komputerowi ENIAC z 1944 roku. W 1998 roku Raúl Rojas udowodnił, że na komputerze Z3 można zaimplementować maszynę Turinga, pod warunkiem niezawodności i braku ograniczeń co do rozmiaru pamięci, co jednak oznaczało, że komputer ten faktycznie jest kompletny w sensie Turinga.

Znaczenie

Z3 był maszyną wyprzedzającą swoją epokę. Współczesnym komputerom, mimo iż oparte są one na układach elektronicznych, pod względem działania bliżej jest właśnie do tego niemieckiego projektu, niż do amerykańskiego ENIAC-a. Powody, dla których nie był on szeroko znany, miały podłoże polityczne oraz społeczne - po wojnie głównym ośrodkiem rozwoju informatyki były Stany Zjednoczone i to właśnie tam, niezależnie, wynaleziono i spopularyzowano szereg rozwiązań wcześniej użytych w komputerach Z1 oraz Z3.

Linki zewnętrzne

• opis Z3
• Szczegółowy opis budowy oraz historii powstania Z3