Z3

Elektromekanisk dator, specialdesignad dator, Turingkomplett
Tillkomst	1941
Uppkallad efter	Konrad Zuse
Land	Tyska riket
Inom det administrativa området	• Tyskland; • Berlin
Kronologi	• Z1; • Z2; • Z3
	• Z4; • Z5
Skapare	Konrad Zuse, Helmut Schreyer
Utgivningsdatum	1941
Tillverkare	Konrad Zuse
Klockfrekvens	5 hertz

Konrad Zuses datormodell Z3 var världens första fungerande, fritt programmerbara och helautomatiska dator, en komplett turingmaskin. Den var byggd med reläer, som implementerade en 22-bitars ordlängd, hade en klockfrekvens av 5,33 Hz. Totalt bestod den av cirka 2 600 reläer, varav 1 400 behövdes till minnet och 600 till aritmetikenheten. Programkoden lagrades på hålremsor. Initialvärden matades in manuellt.: 32–37

Z3 stod färdig i Berlin 1941. Den ansågs inte nödvändig, så den togs aldrig i ordinarie drift.: 30, 38–39 (Den skulle kunna lösa problem som system av linjära ekvationer och deras determinanter, andragradsekvationer och egenvärden (för vingfladder).) Baserat på den tyske aerodynamikingenjören Hans Georg Küssners arbete (känd för Küssnereffekten) skrevs ett "Program för att beräkna en komplex matris" och användes för att lösa problem med vingfladder. Zuse bad den tyska regeringen om finansiering för att ersätta reläerna med helt elektroniska omkopplare, men finansiering nekades under andra världskriget eftersom en sådan utveckling ansågs "inte krigsviktig".: 148

Den ursprungliga Z3 förstördes den 21 december 1943 under ett allierat bombardemang av Berlin. Den Z3 kallades ursprungligen V3 (Versuchsmodell 3 eller Experimentmodell 3) men döptes om så att den inte skulle förväxlas med Tysklands V-vapen. En fullt fungerande replik byggdes 1961 av Zuses företag, Zuse KG, som visas permanent på Deutsches Museum i München.: 30

Z3 visades 1998 vara i princip Turingkomplett. Men eftersom den saknade villkorlig förgrening, uppfyllde Z3 endast denna definition genom att spekulativt beräkna alla möjliga resultat av en beräkning.

Tack vare denna maskin och dess föregångare har Konrad Zuse ofta föreslagits som datorns uppfinnare.

Instruktionduppsättning

Z3 fungerade som en stackmaskin med en stack av två register, R1 och R2. Den första laddningsoperationen i ett program skulle ladda innehållet i en minnesplats till R1, medan nästa laddningsoperation skulle ladda innehållet i en minnesplats till R2. Aritmetiska instruktioner skulle fungera på innehållet i R1 och R2, lämna resultatet i R1 och rensa R2 där nästa laddningsoperation skulle laddas in. En lagringsoperation skulle lagra innehållet i Rl i en minnesplats och rensa Rl och nästa laddningsoperation skulle ladda innehållet i en minnesplats till R1.: 8

En "läs tangentbord"-operation skulle läsa ett tal från tangentbordet till R1 och rensa R2. En visningsinstruktion skulle visa innehållet i R1 och rensa R2 varefter nästa laddningsinstruktion skulle laddas in i R2.: 8

Z3 som en universell Turing-maskin

Det var möjligt att konstruera slingor på Z3, men det fanns ingen villkorlig greninstruktion. Trots det var Z3 Turingkomplett – hur man implementerar en universell Turing-maskin på Z3 visades 1998 av Raúl Rojas. Han föreslog att bandprogrammet skulle behöva vara tillräckligt långt för att köra alla möjliga vägar genom båda sidor av varje gren. Det skulle beräkna alla möjliga svar, men de onödiga resultaten skulle raderas (en sorts spekulativ avrättning). Rojas avslutar: "Vi kan därför säga att, ur ett abstrakt teoretiskt perspektiv, är beräkningsmodellen för Z3:an likvärdig med beräkningsmodellen för dagens (1997) datorer. Ur ett praktiskt perspektiv, och på det sätt som Z3 verkligen var programmerad, var den inte likvärdig med modernare datorer."

Denna till synes begränsning motsäger det faktum att Z3 gav en praktisk instruktionsuppsättning för 1940-talets typiska ingenjörstillämpningar. Med tanke på de befintliga hårdvarubegränsningarna var Zuses huvudmål vid den tiden att ha en fungerande enhet för att underlätta hans arbete som anläggningsingenjör.

Specifikationer

Genomsnittlig beräkningshastighet: addition – 0,8 sekunder, multiplikation – 3 sekunder
Aritmetisk enhet: Binär flyttal, 22-bitars, addera, subtrahera, multiplicera, dividera, kvadratrot
Dataminne: 64 22-bitars ord
Programminne: Hålad celluloidtejp
Inmatning: Decimaltal med flyttal
Utdata: Decimaltal med flyttal
Ingång och utgång underlättades av en terminal, med ett speciellt tangentbord för inmatning och en rad lampor för att visa resultat
Element: Cirka 2 000 reläer (1 400 för minnet)
Frekvens: 5–10 hertz
Strömförbrukning: Cirka 4 000 watt
Vikt: Cirka 1 ton

Senare rekonstruktioner

En senare rekonstruktion i regi av Raúl Rojas och Horst Zuse startade 1997 och avslutades 2003. Den finns nu i Konrad Zuse-museet i Hünfeld, Tyskland. Minnet halverades till 32 ord. Strömförbrukningen är cirka 400 W och vikten är cirka 30 kg.

År 2008 startade Horst Zuse en rekonstruktion av Z3 själv. Den presenterades 2010 i Konrad Zuse-museet i Hünfeld.

Se även

Referenser

Den här artikeln är helt eller delvis baserad på material från engelskspråkiga Wikipedia, Z3 (computer), 9 mars 2025.

Noter

↑ ”A Computer Pioneer Rediscovered, 50 Years On”. The New York Times. 20 april 1994. Arkiverad från originalet den 4 november 2016. https://web.archive.org/web/20161104051054/http://www.nytimes.com/1994/04/20/news/20iht-zuse.html.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Morelli, Marcello (2001) (på italienska). Dalle calcolatrici ai computer degli anni Cinquanta. FrancoAngeli. sid. 177. ISBN 978-8-84642879-0. https://books.google.com/books?id=p5GszzXR550C&pg=PA177. Läst 5 augusti 2014
1 2 Weiss, Eric A. (Summer 1996). ”Konrad Zuse Obituary” (på amerikansk engelska). IEEE Annals of the History of Computing 18 (2): sid. 3–4. doi:10.1109/mahc.1996.489747. ISSN 1058-6180. https://archive.org/details/ieee-annals-of-the-history-of-computing_summer-1996_18_2/page/3.
1 2 Borchers, Detlef Henning (12 maj 2016). ”Vor 75 Jahren: Computer Z3 wird vorgeführt – 75 years ago: Computer Z3 is demonstrated” (på tyska). heise online. https://www.heise.de/newsticker/meldung/Vor-75-Jahren-Computer-Z3-wird-vorgefuehrt-3205261.html. Läst 13 maj 2018.
1 2 3 Ceruzzi, Paul E. (1983). ”2. Computers in Germany”. Reckoners: The Prehistory of The Digital Computer, From Relays to the Stored Program Concept, 1935–1945. Greenwood Press. sid. 21, 30, 32–39. ISBN 0-313-23382-9. Läst 3 november 2018
↑ Zuse, Konrad (2013) (på engelska). The Computer – My Life. Springer Science & Business Media. sid. 64. ISBN 978-3-66202931-2. https://books.google.com/books?id=edWoCAAAQBAJ&pg=PA64 (NB. This is a translation of the original German title Der Computer – Mein Lebenswerk.)
↑ Slater, Robert (1989). Portraits in Silicon. MIT Press. sid. 46–47. ISBN 978-0-26269131-4. https://books.google.com/books?id=aWTtMyYmKhUC&pg=PA46
↑ Schindler, Max J. (1990) (på engelska). Computer-aided software design: build quality software with CASE. Wiley. sid. 419. ISBN 978-0-47150650-8. https://books.google.com/books?id=uxWzAAAAIAAJ&q=determinants
↑ Hellige, Hans Dieter, red (2004) (på tyska). Geschichten der Informatik. Visionen, Paradigmen, Leitmotive. Berlin: Springer. sid. 102, 113, 115, 152. ISBN 978-3-540-00217-8. ”Man hat 1939 über uns gelächelt, als wir elektronische Geräte bauen wollten. […] Wir sagten uns damals: Die elektronische Maschine ist wunderbar, aber erst müssen ihre Bauelemente entwickelt werden.”
↑ Hohn, Hans-Willy (1998) (på tyska). Kognitive Strukturen und Steuerungsprobleme der Forschung. Kernphysik und Informatik im Vergleich. Schriften des Max-Planck-Instituts für Gesellschaftsforschung Köln. sid. 148–149. ISBN 978-3-593-36102-4
↑ ”Z3 Computer (1938–1941)”. www.computermuseum.li. Arkiverad från originalet den 17 juni 2008. https://web.archive.org/web/20080617234903/http://www.computermuseum.li/Testpage/Z3-Computer-1939.htm.
1 2 Rojas, Raúl (5 september 1997). ”How to Make Zuse's Z3 a Universal Computer”. IEEE Annals of the History of Computing 20 (3 (July–September 1998)): sid. 51–54. doi:10.1109/85.707574. Arkiverad från originalet den 9 december 2021. https://web.archive.org/web/20211209133441/http://www.inf.fu-berlin.de/inst/ag-ki/rojas_home/documents/1997/Universal_Computer.pdf. Läst 2 juli 2022. (8 sidor)
↑ ”Konrad Zuse Biography”. RTD Net. http://www.rtd-net.de/Zuse.html. ”From various sides Konrad Zuse was awarded with the title "Inventor of the computer".”
↑ ”Konrad Zuse”. The German Way. https://www.german-way.com/notable-people/featured-bios/konrad-zuse/. ”The Konrad-Zuse-Zentrum für Informationstechnik Berlin (ZIB), founded in 1986, is a working memorial to the German inventor of the computer.”
↑ von Leszczynski, Ulrike (27 juni 2010). ”Z like Zuse: German inventor of the computer”. Monsters & Critics. Arkiverad från originalet den 22 maj 2013. https://web.archive.org/web/20130522022610/http://www.monstersandcritics.com/tech/features/article_1566782.php/Z-like-Zuse-German-inventor-of-the-computer. ”he [Zuse] built the world's first computer in Berlin”
↑ Bellis, Mary (31 juli 2017). ”Konrad Zuse and the Invention of the Modern Computer”. https://www.thoughtco.com/konrad-zuse-modern-computer-4078237. ”Zuse earned the semi-official title of "inventor of the modern computer" for his series of automatic calculators, which he invented to help him with his lengthy engineering calculations.”
1 2 Rojas, Raúl (April–June 1997). ”Konrad Zuse's Legacy: The Architecture of the Z1 and Z3”. IEEE Annals of the History of Computing 19 (2): sid. 5–16 [7–8]. doi:10.1109/85.586067. Arkiverad från originalet den 3 juli 2022. https://web.archive.org/web/20220703082408/http://ed-thelen.org/comp-hist/Zuse_Z1_and_Z3.pdf. Läst 3 juli 2022. (12 sidor)
↑ Zuse, Konrad (2 oktober 1987). ”My First Computer and First Thoughts About Data Processing”. Computer Pioneers – Konrad Zuse. IEEE Computer Society. http://history.computer.org/pioneers/zuse.html. Läst 14 maj 2018. Sök efter 1941; ["Computer Design-Past, Present, Future", talk in Lund/Sweden, 1987-10-02, previously unpublished.]
1 2 Lippe, Wolfram-Manfred (2010). ”Kapitel 14: Die ersten programmierbaren Rechner – The first programmable computers” (på tyska). Die Geschichte der Rechenautomaten – The history of calculating machines. doi:10.1007/978-3-642-36193-7_6. Arkiverad från originalet den 19 juli 2011. http://cs.uni-muenster.de/Professoren/Lippe/lehre/skripte/geschichte/pdf/Kap14.pdf. Läst 21 juni 2010 (NB. This script was published in December 2013 in a three-volume book series "Geschichte der Rechenautomaten": "Von der Himmelsscheibe von Nebra bis zu den ersten Rechenmaschinen", "Von mechanischen Chiffriergeräten bis zu den ersten programmierbaren Rechnern" and "Von der Entwicklung der Hardware bis zum WWW" by Springer Vieweg, but abandoned when a lot of the content was found to have been plagiarized from other sources including Wikipedia.)
↑ Rojas, Raúl. ”Reconstruction of Konrad Zuse's Z3 Computer”. dcis.inf.fu-berlin.de. http://dcis.inf.fu-berlin.de/rojas/reconstruction-of-konrad-zuses-z3-computer/.
↑ ”Reconstructing the calculating machine Z3”. Konrad Zuse Internet Archive. http://zuse.zib.de/reconstructionZ3.
↑ ”Z3-Nachbau-2001 – Z3 replica 2001” (på tyska). www.horst-zuse.homepage.t-online.de. http://www.horst-zuse.homepage.t-online.de/z3-nachbau-2001.html.
↑ Zuse, Horst (2013). ”Reconstruction of Konrad Zuse's Z3”. i Arthur Tatnall; Tilly Blyth; Roger Johnson (på engelska). Making the History of Computing Relevant. IFIP Advances in Information and Communication Technology. "416". Springer Berlin Heidelberg. sid. 287–296. doi:10.1007/978-3-642-41650-7_26. ISBN 978-3-64241649-1
↑ Zwernemann-Blech, Irene. ”Events during Zuse Year 2010”. www.horst-zuse.homepage.t-online.de. Arkiverad från originalet den 13 december 2019. https://web.archive.org/web/20191213211036/http://www.horst-zuse.homepage.t-online.de/horst-zuse-zuse-jahr-2010-html/english/veranstaltung.html. Läst 3 november 2018.
↑ ”Z3-Präsentationen – Z3-Presentations” (på tyska). www.horst-zuse.homepage.t-online.de. http://www.horst-zuse.homepage.t-online.de/horst-zuse-z3-html/z3-vermarktung.html. Läst 3 november 2018.

Vidare läsning

Rojas, Raúl; Darius, Frank; Göktekin, Cüneyt; Heyne, Georg (22 augusti 2005). ”The reconstruction of Konrad Zuse's Z3”. IEEE Annals of the History of Computing 27 (3): sid. 23–32. doi:10.1109/mahc.2005.48. ISSN 1058-6180.
Rojas, Raúl (Spring 2006). ”The Zuse Computers” (edited transscript of speech). ""37"". Computing Before Computers seminar, Science Museum: Computer Conservation Society (CCS). ISSN 0958-7403. Arkiverad från originalet den 25 juni 2022. https://web.archive.org/web/20220625103304/http://www.cs.man.ac.uk/CCS/res/res37.htm#c. Läst 26 juli 2008.

Externa länkar

Wikimedia Commons har media som rör Z3.
En beskrivning av Z3
Z3 page at Horst Zuse's website
The Life and Work of Konrad Zuse
Paul E. Ceruzzi Collection on Konrad Zuse (CBI 219). Charles Babbage Institute, University of Minnesota. Collection contains published reports, articles, product literature, and other materials.

[NYT_1994-1] ”A Computer Pioneer Rediscovered, 50 Years On”. The New York Times. 20 april 1994. Arkiverad från originalet den 4 november 2016. https://web.archive.org/web/20161104051054/http://www.nytimes.com/1994/04/20/news/20iht-zuse.html.

[Morelli_2001-2] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Morelli, Marcello (2001) (på italienska). Dalle calcolatrici ai computer degli anni Cinquanta. FrancoAngeli. sid. 177. ISBN 978-8-84642879-0. https://books.google.com/books?id=p5GszzXR550C&pg=PA177. Läst 5 augusti 2014

[Weiss_1996-3] 1 2 Weiss, Eric A. (Summer 1996). ”Konrad Zuse Obituary” (på amerikansk engelska). IEEE Annals of the History of Computing 18 (2): sid. 3–4. doi:10.1109/mahc.1996.489747. ISSN 1058-6180. https://archive.org/details/ieee-annals-of-the-history-of-computing_summer-1996_18_2/page/3.

[Borchers_2016-4] 1 2 Borchers, Detlef Henning (12 maj 2016). ”Vor 75 Jahren: Computer Z3 wird vorgeführt – 75 years ago: Computer Z3 is demonstrated” (på tyska). heise online. https://www.heise.de/newsticker/meldung/Vor-75-Jahren-Computer-Z3-wird-vorgefuehrt-3205261.html. Läst 13 maj 2018.

[Ceruzzi_1983-5] 1 2 3 Ceruzzi, Paul E. (1983). ”2. Computers in Germany”. Reckoners: The Prehistory of The Digital Computer, From Relays to the Stored Program Concept, 1935–1945. Greenwood Press. sid. 21, 30, 32–39. ISBN 0-313-23382-9. Läst 3 november 2018

[Zuse_2013-6] Zuse, Konrad (2013) (på engelska). The Computer – My Life. Springer Science & Business Media. sid. 64. ISBN 978-3-66202931-2. https://books.google.com/books?id=edWoCAAAQBAJ&pg=PA64 (NB. This is a translation of the original German title Der Computer – Mein Lebenswerk.)

[Slater_1989-7] Slater, Robert (1989). Portraits in Silicon. MIT Press. sid. 46–47. ISBN 978-0-26269131-4. https://books.google.com/books?id=aWTtMyYmKhUC&pg=PA46

[Schindler_1990-8] Schindler, Max J. (1990) (på engelska). Computer-aided software design: build quality software with CASE. Wiley. sid. 419. ISBN 978-0-47150650-8. https://books.google.com/books?id=uxWzAAAAIAAJ&q=determinants

[Hellige_2004-9] Hellige, Hans Dieter, red (2004) (på tyska). Geschichten der Informatik. Visionen, Paradigmen, Leitmotive. Berlin: Springer. sid. 102, 113, 115, 152. ISBN 978-3-540-00217-8. ”Man hat 1939 über uns gelächelt, als wir elektronische Geräte bauen wollten. […] Wir sagten uns damals: Die elektronische Maschine ist wunderbar, aber erst müssen ihre Bauelemente entwickelt werden.”

[Hohn_1998-10] Hohn, Hans-Willy (1998) (på tyska). Kognitive Strukturen und Steuerungsprobleme der Forschung. Kernphysik und Informatik im Vergleich. Schriften des Max-Planck-Instituts für Gesellschaftsforschung Köln. sid. 148–149. ISBN 978-3-593-36102-4

[CMLI-11] ”Z3 Computer (1938–1941)”. www.computermuseum.li. Arkiverad från originalet den 17 juni 2008. https://web.archive.org/web/20080617234903/http://www.computermuseum.li/Testpage/Z3-Computer-1939.htm.

[Rojas_1997_Universal-12] 1 2 Rojas, Raúl (5 september 1997). ”How to Make Zuse's Z3 a Universal Computer”. IEEE Annals of the History of Computing 20 (3 (July–September 1998)): sid. 51–54. doi:10.1109/85.707574. Arkiverad från originalet den 9 december 2021. https://web.archive.org/web/20211209133441/http://www.inf.fu-berlin.de/inst/ag-ki/rojas_home/documents/1997/Universal_Computer.pdf. Läst 2 juli 2022. (8 sidor)

[RTD-13] ”Konrad Zuse Biography”. RTD Net. http://www.rtd-net.de/Zuse.html. ”From various sides Konrad Zuse was awarded with the title "Inventor of the computer".”

[GermanWay-14] ”Konrad Zuse”. The German Way. https://www.german-way.com/notable-people/featured-bios/konrad-zuse/. ”The Konrad-Zuse-Zentrum für Informationstechnik Berlin (ZIB), founded in 1986, is a working memorial to the German inventor of the computer.”

[Leszczynski_2010-15] von Leszczynski, Ulrike (27 juni 2010). ”Z like Zuse: German inventor of the computer”. Monsters & Critics. Arkiverad från originalet den 22 maj 2013. https://web.archive.org/web/20130522022610/http://www.monstersandcritics.com/tech/features/article_1566782.php/Z-like-Zuse-German-inventor-of-the-computer. ”he [Zuse] built the world's first computer in Berlin”

[Bellis_2017-16] Bellis, Mary (31 juli 2017). ”Konrad Zuse and the Invention of the Modern Computer”. https://www.thoughtco.com/konrad-zuse-modern-computer-4078237. ”Zuse earned the semi-official title of "inventor of the modern computer" for his series of automatic calculators, which he invented to help him with his lengthy engineering calculations.”

[Rojas_1997_Legacy-17] 1 2 Rojas, Raúl (April–June 1997). ”Konrad Zuse's Legacy: The Architecture of the Z1 and Z3”. IEEE Annals of the History of Computing 19 (2): sid. 5–16 [7–8]. doi:10.1109/85.586067. Arkiverad från originalet den 3 juli 2022. https://web.archive.org/web/20220703082408/http://ed-thelen.org/comp-hist/Zuse_Z1_and_Z3.pdf. Läst 3 juli 2022. (12 sidor)

[Zuse_1987-18] Zuse, Konrad (2 oktober 1987). ”My First Computer and First Thoughts About Data Processing”. Computer Pioneers – Konrad Zuse. IEEE Computer Society. http://history.computer.org/pioneers/zuse.html. Läst 14 maj 2018. Sök efter 1941; ["Computer Design-Past, Present, Future", talk in Lund/Sweden, 1987-10-02, previously unpublished.]

[Lippe_2007-19] 1 2 Lippe, Wolfram-Manfred (2010). ”Kapitel 14: Die ersten programmierbaren Rechner – The first programmable computers” (på tyska). Die Geschichte der Rechenautomaten – The history of calculating machines. doi:10.1007/978-3-642-36193-7_6. Arkiverad från originalet den 19 juli 2011. http://cs.uni-muenster.de/Professoren/Lippe/lehre/skripte/geschichte/pdf/Kap14.pdf. Läst 21 juni 2010 (NB. This script was published in December 2013 in a three-volume book series "Geschichte der Rechenautomaten": "Von der Himmelsscheibe von Nebra bis zu den ersten Rechenmaschinen", "Von mechanischen Chiffriergeräten bis zu den ersten programmierbaren Rechnern" and "Von der Entwicklung der Hardware bis zum WWW" by Springer Vieweg, but abandoned when a lot of the content was found to have been plagiarized from other sources including Wikipedia.)

[Rojas_DCIS-20] Rojas, Raúl. ”Reconstruction of Konrad Zuse's Z3 Computer”. dcis.inf.fu-berlin.de. http://dcis.inf.fu-berlin.de/rojas/reconstruction-of-konrad-zuses-z3-computer/.

[ZIB-21] ”Reconstructing the calculating machine Z3”. Konrad Zuse Internet Archive. http://zuse.zib.de/reconstructionZ3.

[Zuse_2001-22] ”Z3-Nachbau-2001 – Z3 replica 2001” (på tyska). www.horst-zuse.homepage.t-online.de. http://www.horst-zuse.homepage.t-online.de/z3-nachbau-2001.html.

[Zuse_2013_IFIP-23] Zuse, Horst (2013). ”Reconstruction of Konrad Zuse's Z3”. i Arthur Tatnall; Tilly Blyth; Roger Johnson (på engelska). Making the History of Computing Relevant. IFIP Advances in Information and Communication Technology. "416". Springer Berlin Heidelberg. sid. 287–296. doi:10.1007/978-3-642-41650-7_26. ISBN 978-3-64241649-1

[Zwernemann-Blech_2010-24] Zwernemann-Blech, Irene. ”Events during Zuse Year 2010”. www.horst-zuse.homepage.t-online.de. Arkiverad från originalet den 13 december 2019. https://web.archive.org/web/20191213211036/http://www.horst-zuse.homepage.t-online.de/horst-zuse-zuse-jahr-2010-html/english/veranstaltung.html. Läst 3 november 2018.

[Zuse_2018-25] ”Z3-Präsentationen – Z3-Presentations” (på tyska). www.horst-zuse.homepage.t-online.de. http://www.horst-zuse.homepage.t-online.de/horst-zuse-z3-html/z3-vermarktung.html. Läst 3 november 2018.