Z3

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Z3 – 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. W 1961 zbudowano jego replikę, którą można zobaczyć w Muzeum Techniki (Deutsches Museum) w Monachium[1].

Replika w Deutsches Museum w Monachium

Dane Z3[edytuj | edytuj kod]

  • 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
  • waga: ok. 1000 kg
  • konstruktor: Konrad Zuse.

Kompletność Turinga[edytuj | edytuj kod]

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, arytmetycznie symulując instrukcje warunkowe[2] i adresowanie pośrednie, co oznaczało, że komputer ten jest teoretycznie kompletny w sensie Turinga[3].

Znaczenie[edytuj | edytuj kod]

Z3 był maszyną wyprzedzającą swoją epokę[potrzebny przypis]. 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[potrzebny przypis]. 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.

Współczesne rekonstrukcje[edytuj | edytuj kod]

Rekonstrukcja Z3 Horsta Zuse z 2010

Współczesna rekonstrukcja pod kierownictwem Raúla Rojas i Horsta Zuse została rozpoczęta w 1997 i ukończona w 2003. Znajduje się w Muzeum Konrada Zuse w Hünfeld, Niemcy[4][5]. Pamięć danych została zmniejszona o połowę (do 32 słów). Waga to ok. 30 kg[6].

W 2008 Horst Zuse rozpoczął własną rekonstrukcję Z3[7]. Została ona zaprezentowana w 2010 w Muzeum Konrada Zuse[8][9].

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. 2. Computers in Germany: DESCRIPTION OF THE Z3 [w:] Paul E. Ceruzzi, Reckoners, ed-thelen.org, 1983, s. 30 [dostęp 2018-11-03].
  2. Przez wykonanie każdej możliwej ścieżki dla każdego z warunków. Obliczone zostały by wszystkie możliwe odpowiedzi, a niepotrzebne rezultaty były by anulowane (rodzaj wykonywania spekulatywnego).
  3. R. Rojas, How to make Zuse's Z3 a universal computer, „IEEE Annals of the History of Computing”, 20 (3), 1998, s. 51–54, DOI10.1109/85.707574, ISSN 1058-6180 [dostęp 2018-11-03] (ang.).
  4. Reconstruction of Konrad Zuse’s Z3 Computer | Raúl Rojas, dcis.inf.fu-berlin.de [dostęp 2018-11-03] (ang.).
  5. Reconstructing the calculating machine Z3, zuse.zib.de (ang.).
  6. Z3-Nachbau-2001 [Replika Z3 2001], www.horst-zuse.homepage.t-online.de [dostęp 2018-11-03] (niem.).
  7. Horst Zuse, Reconstruction of Konrad Zuse’s Z3, Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2013, s. 287–296, DOI10.1007/978-3-642-41650-7_26, ISBN 978-3-642-41649-1 [dostęp 2018-11-03] (ang.).
  8. Irene Zwernemann-Blech, Events during Zuse Year 2010, www.horst-zuse.homepage.t-online.de [dostęp 2018-11-03].
  9. Z3-Präsentationen [Z3 - Prezentacje], www.horst-zuse.homepage.t-online.de [dostęp 2018-11-03] (niem.).

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]