Die Computer von Konrad Zuse

Bedeutende Leistungen

Konrad Zuse gilt als einer der bedeutendsten Pioniere der Rechentechnik. Mit seiner Rechenmaschine Z3 schuf er 1941 die erste vollautomatische, programmgesteuerte Rechenanlage. Schon frühzeitig, während seines Studiums der Bauingenieurwissen- schaften, stellte Zuse erste Überlegungen zu automatischen Rechen-maschinen an. Er stellte den Rechenablaufs als eine Folge von Grundoperationen dar, d.h. in ein im voraus eingegebenes Programm mit Operations- und Adreßangaben. Der eigentlich revolutionäre Gedanke war die Verwendung des Dualsystems. Zuse formulierte ein Aussagenkalkül für im Dualsystem arbeitende Rechenautomaten. Ab 1936 versuchte er seine Grundkonzepte in verschiedenen Technologien zu realisieren. Bis zum Ende des zweiten Weltkrieges versuchte er dies in den vier Rechenmaschinen Z1, Z2, Z3

und Z4 zu verwirklichen. Er baute zunächst komplizierte Speicher-, Rechen- und Steuerwerke aus rein mechanischen Bauteilen. Danach vollzog er jedoch sehr schnell den Übergang zur Elektromechanik. Nach dem 2.Weltkrieg wurden von Zuse schließlich auch elektronische Rechenmaschinen gebaut. Zuse schuf auch die Grundlage für das, was man heute als algorithmisches Programmieren bezeichnet. Die "Ergibt-Zuweisung" geht auf ihn zurück. Hierfür verwendete er in der ersten Programmiersprache, dem sogenannten "Plankalkül", eine eigene Schreibweise. Zudem stellte er Überlegungen zum "bedingten Sprungbefehl" an, um vom starren Programmablauf wegzukommen. Auch die Erfindung des Analog-Digital-Wandlers geht auf Zuse zurück, als er für die Henschel-Flugzeugwerke einen Rechner zur automatischen Flügelvermessung konstruierte.

Die Maschinen Z1 und Z3

Allgemeine Informationen

Sein erster Versuch war die Z1, ein mechanisches Gerät, das die Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division in beliebiger Reihenfolge und mit gespeicherten Zahlen ausführen sollte. Die Z1 wurde 1938 fertiggestellt. Bald erwies sich aber, daß die bewegliche Bleche nicht zuverlässig genug waren, so daß Zuse auf später Relaistechnik umstieg. Nach einigen Experimenten mit der Z2 baute Zuse die Z3, die 1941 fertig und funktionsfähig war. Vom logischen Standpunkt aus war sie ähnlich zur Z1. Die Z3 war sozusagen eine zuverlässige Z1. Die Z3 und auch die Z4 arbeiten jedoch mit Elektronenröhren und nicht mehr mit Relais. In nur fünf Jahren hatte Zuse, gänzlich auf sich gestellt, seine Vision von 1936 realisiert. Diese Leistung ist um so erstaunlicher, wenn man bedenkt, daß der ENIAC und andere Maschinen in den USA von Teams mit praktisch unbegrenzter Finanzierung entwickelt wurden. Die Originale beider Maschinen sind im Zweiten Weltkrieg verlorengegangen. Zuse hat später sowohl die Z3 (1966) als auch die Z1 (1987 bis 1989, mit fast achtzig Jahren) nachgebaut.

Grundstruktur der Z1 und Z3

Die wichtigsten Bauteile von Zuses Computer sind der Speicher, das Rechenwerk, die Kontrolleinheit für die einzelnen Befehle (Leitwerk), die Zahleneingabe und die Zahlenausgabe. Gesteuert wird die Maschine durch einen Lochstreifen aus 35-Millimeter-Kinofilm. Ein Lochstreifenleser tastet jeweils acht nebeneinanderliegende Stellen des Streifens ab; wo ein Loch ist, wird der zugehörige Kontakt geschlossen. Eine Decodiereinheit löst dann die zum empfangenen Befehl gehörige Aktion aus. Nach deren Beendigung rückt der Lochstreifenleser den Filmstreifen einen Schritt vor, liest den nächsten Befehl, und so weiter.

Der Rechner Z4

Daten

Lebenslauf

Video

Ein Video der Z3 im Deutschen Museum (München).

Z3 Simulation

Die Simulation der Z3 von Alexander Thurm.