Z3 im Detail
Z3 - Großes Foto
Die Zuverlässigkeit der Relaistechnik, getestet mit der Z2 (1938-39), überzeugte
Konrad Zuse, und er baute die Z3 vollständig aus Relais (ca. 600 im Rechenwerk und
1600 im Speicher). Die Maschine Z3, teilweise gefördert durch die DVL (Deutsche Versuchsanstalt
für Luftfahrt), wurde am 12. Mai 1941 fertiggestellt und gilt heute als
der erste funktionsfähige, frei programmierbare, auf dem binären Zahlensystem (Gleitkommazahlen)
und der binären Schaltungstechnik basierende Rechner der Welt.
Von der Z3 existiert nur eine Zeichnung, da die Maschine selbst mit den Originalfotos
bei dem Bombenangriff am 21. Dezember 1943 zerstört wurden.
Konrad Zuse ließ die Rechenanlage Z3 im Jahr 1961 zu Werbezwecken nachbauen. Links
hinten ist der Speicher für 32 binäre Gleitkommazahlen zu je 22 Bit zu sehen (Die
Original Z3 war mit zwei Speicherschränken ausgestattet), rechts das Gleitkommarechenwerk
für die vier Grundrechenarten und die Quadratwurzel. Die Programmsteuerung erfolgt
wie bei der Z1 mit einem 8-Kanalfilmstreifen. Das Steuerwerk (rechts unten) besteht
aus 9 Schrittschaltern und die Ein- und Ausgabeeinheiten arbeiten im Dezimalsystem.
Wie schon ausgeführt wurde, enthielt der Rechner Z3 einen binären Speicher mit 64
Worten zu je 22 Bit, ein Wählwerk zur Schaltung der Adressen im Speicher, Gleitkommarechenwerke
mit den beiden Registern R1 und R2 (je 22 Bit) zum Speichern der Operanden für die
arithmetische Operationen, Ein- und Ausgabeeinheiten mit dezimalen Gleitkommazahlen
und Lochstreifen mit Lochstreifenleser zur Programmsteuerung.
Beispiel für eine Addition: R1 + R2 ® R1: Der Inhalt von Register R1 wird mit dem
Inhalt von Register R2 addiert und das Ergebnis wird nach R1 geschrieben, danach
wird der Inhalt von R2 gelöscht. Das Rechenwerk der Z3 konnte nur auf die beiden
Register direkt zugreifen, die Register selbst konnten auf jedes Wort im Speicher
adressiert werden. Die Steuereinheit kontrolliert abhängig von den Befehlen auf dem
Lochstreifen und der Konsole die gesamte Maschine.
Die Z3 konnte in zwei Betriebsmodi betrieben werden, und zwar in dem Programm- und
Dialogmodus. Das Rechnen im Dialog erfolgt wie mit einem Taschenrechner in der umgekehrten
polnischen Notation. Die Z3 verfügte über eine arithmetische Ausnahmebehandlung (oben
links auf der Konsole), d.h. bei nicht definierten mathematischen Operationen, z.B.
der Division durch Null, stoppte die Maschine mit einer Lampenanzeige.
Die Taktfrequenz der Z3 betrug ca. fünf Hertz (Z1 ein Hertz). Da für eine Addition
drei Takte benötigt wurden, dauerte eine Addition ca. 0,8 Sek. und eine Multiplikation
ca. drei Sek.
In dem Heft 25 Jahre Zuse von 1961 gibt Konrad Zuse die Anzahl der Relais mit 2600
an. Auch wird dort berichtet, daß an der Konsole die Rechenoperationen 2, 1/2, 10,
0,1 und -1 möglich waren.
Zitat aus dem Heft rechts
Die Rechenkontakte wurden stromlos geschaltet Eine lange Schaltwalze mit hochbelastbaren
Abgriff gab den Rechentakt bzw. die Schaltimpulse an alle Steuerrelais des Rechners;
jedes Funken, jeder Materialbrand an den Kontakten wird dadurch vermieden und äußerste
Zuverlässigkeit erreicht.
Ausführliche Informationen finden Sie auf der DVD und in der Zuse-Broschüre.
Links
Zuse Z3 - Ein von Neumann-Rechner?
