Z3

Z3 – pierwszy działający, w pełni automatyczny komputer o zmiennym programie, zbudowany przez niemieckiego inżyniera Konrada Zusego 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.

Z3

Replika Z3 w Deutsches Museum w Monachium
Producent	Konrad Zuse
Premiera	1941
Procesor	5 1/3 Hz
Nośnik danych	taśma perforowana
poprzednik: Z2 następca: Z4

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].

Dane Z3

• procesor:
  • system: binarny
  • czas mnożenia: 3 s
  • częstotliwość zegara: 5 ⅓ 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 × 10⁻¹⁹ do 2⁶² = 4,61 × 10¹⁸
    • wprowadzanych: od 1 × 10⁻⁸ do 9999 × 10⁸
    • wyświetlanych: od 1 × 10⁻⁸ do 19999 × 10⁸
• waga: około 1000 kg
• 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, arytmetycznie symulując instrukcje warunkowe^[2] i adresowanie pośrednie, co oznaczało, że komputer ten jest teoretycznie kompletny w sensie Turinga^[3].

Znaczenie

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

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

• ABC
• Colossus