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Qual representação de ponto flutuante o Z1 de Konrad Zuse usou?

Qual representação de ponto flutuante o Z1 de Konrad Zuse usou?

A Wikipedia observa: "O Z1 era um somador e subtrator de valor de ponto flutuante de 22 bits".

Mas o formato específico usado está longe de ser visto.


Há uma versão que ele mesmo reconstruiu em exibição no Museu Alemão de Tecnologia.

De acordo com mrob.com, ele usou um sistema de base 2 com 24 bits de dados (não sei por que a discrepância com aqueles que afirmam 22. Talvez seja uma pasta inadvertida da linha Z3?) Com 7 bits para o expoente e 16 para a mantissa (e presumivelmente um bit para o sinal), o que resultou em um intervalo de 9,9999 × 10 ^ 8.

Há uma discussão de seu sistema em detalhes aqui. Essa página diz que ele realmente usou 14 bits para a mantissa (com, é claro, um bit extra "implícito", assim como no IEEE). Se essa referência estiver correta, isso pode explicar a discrepância. Assim, o formato teria sido 22 bits com 14 bits de mantissa (com um extra implícito), um expoente de 7 bits e um bit de sinal.

Não encontrei nada que soletre onde em sua palavra de dados ele manteve a mantissa, expoente e sinal.


Principais contribuições de Konrad Zuse para a história do design e software de computadores

Reconstrução, ou réplica completa, do computador Z1 construído por Zuse e três associados entre 1986 e 1989. Deutsche Technikmuseum, Berlin. O computador original foi destruído.

Konrad Zuse fez inúmeras contribuições originais ao design e software de computador que antecederam os desenvolvimentos americanos e ingleses, mas como Zuse trabalhou na Alemanha nazista, suas ideias eram desconhecidas fora da Alemanha até bem depois da Segunda Guerra Mundial e, portanto, não tiveram influência no desenvolvimento do computador indústria na América e Inglaterra. Ao concluir seu diploma de engenharia na Technische Universit & aumlt Berlin em 1934, Zuse percebeu que uma calculadora automática precisaria apenas de um controle, uma memória e uma unidade aritmética. Em 11 de abril de 1936, Zuse solicitou a patente de sua calculadora eletromagnética controlada por programa, chamada Z1, que ele construiu na sala de estar do apartamento de seus pais em Berlim. Zuse completou o ZI, que tinha 30.000 peças, em 1938. Independentemente de Claude Shannon, Zuse desenvolveu uma forma de lógica simbólica para auxiliar no projeto dos circuitos binários.

O Z1 foi a primeira máquina de calcular baseada em binários livremente programável já construída, mas não funcionou de forma confiável e foi destruída na Segunda Guerra Mundial. O pedido de patente de Zuse é a única documentação sobrevivente do trabalho de Zuse em computadores antes da guerra. Entre 1986 e 1989, Zuse e três associados criaram uma réplica do Z1, que está preservada no Deutsche Technikmuseum, em Berlim.

Com seu associado Helmut Schreyer, Zuse começou a trabalhar em seu Z2 logo após completar o Z1. Em 1939, os homens concluíram a máquina Z2 em Berlim. Ele usava o mesmo tipo de memória mecânica do Z1, mas usava 800 relés nas unidades aritméticas e de controle. Em 15 de outubro de 1939 Helmut Schreyer escreveu um memorando sobre o Z2, Rechnische Rechenmachine (não publicado na época), no qual afirmava que seria possível construir um computador com tubos de vácuo que processasse & ldquo10.000 operações por segundo. & rdquo Este memorando e o restante das idéias de Zuse e Schreyer só se tornaram conhecidos no Ocidente após a Segunda Guerra Mundial.

Em 1940, o governo alemão começou a financiar o trabalho de Zuse por meio do Aerodynamische Versuchsanstalt (AVA, Instituto de Pesquisa Aerodinâmica, precursor do Deutsches Zentrum f & uumlr Luft- und Raumfahrt e.V, DLR). Nessa época, Zuse construiu os computadores S1 e S2 e máquinas de uso especial para computar correções aerodinâmicas nas asas de bombas voadoras controladas por rádio.

"O S2 apresentava um conversor analógico-digital integrado sob controle de programa, tornando-o o primeiro computador controlado por processo. Essas máquinas contribuíram para os mísseis guiados Henschel Werke Hs 293 e Hs 294 desenvolvidos pelos militares alemães entre 1941 e 1945, que foram os precursores do moderno míssil de cruzeiro. O projeto do circuito do S1 foi o predecessor do Z11 de Zuse. Zuse acreditava que essas máquinas haviam sido capturadas por tropas soviéticas de ocupação em 1945 "(artigo da Wikipedia sobre Konrad Zuse, acessado em 03-03-2012 )

Continuando a trabalhar em Berlim, com a ajuda de Helmut Shreyer, Zuse completou sua máquina Z3 em 12 de maio de 1941. Este foi o primeiro computador digital eletromecânico totalmente funcional de Turing-complete totalmente funcional com 2.400 relés. O Z3 executava programas perfurados em rolos de filme descartado. Em 1944, foi destruído em bombardeios. Também em 1941, Schreyer recebeu seu doutorado em engenharia de telecomunicações pela Technische Universit & aumlt Berlin com uma dissertação sobre o uso de relés de tubo a vácuo em circuitos de comutação. Schreyer converteu os projetos lógicos de Zuse e rsquos em circuitos eletrônicos, construindo um protótipo simples de um computador eletrônico com 100 válvulas de vácuo, que alcançou uma frequência de chaveamento de 10.000 Hz. Como ninguém fora da Alemanha tinha conhecimento do Z3, o design de Zuse não teve influência no desenvolvimento da computação nos Estados Unidos ou na Inglaterra durante ou após a Segunda Guerra Mundial. Em 2012, havia uma réplica do Z3 em exibição no Deutsches Museum de Munique.

Em 1942, Zuse começou a trabalhar no computador eletromecânico Z4 em Berlim, concluindo o trabalho pouco antes do Dia V-E em 1945. Construído por sua empresa, Zuse Apparatebau, o Z4 foi o primeiro computador digital comercial do mundo. Para protegê-la contra bombardeios, a máquina foi desmontada e enviada de Berlim para uma vila nos Alpes da Baviera. Em 1950 foi reformado, modificado e instalado na ETH de Zurique. Por vários anos, foi o único computador digital eletrônico em funcionamento na Europa continental e permaneceu operacional em Zurique até 1955. Ele está preservado no Deutsches Museum em Munique.

"O Z4 era muito semelhante ao Z3 em seu design, mas foi significativamente aprimorado em vários aspectos. A memória consistia em palavras de ponto flutuante de 32 bits em vez de 22 bits. Uma unidade especial chamada de Planfertigungsteil (unidade de construção de programa), que perfurava as fitas do programa tornava a programação e correção de programas para a máquina muito mais fácil pelo uso de operações simbólicas e células de memória. Os números foram inseridos e produzidos como ponto flutuante decimal, embora o funcionamento interno fosse em binário. A máquina tinha um grande repertório de instruções, incluindo raiz quadrada, MAX, MIN e sinal. Os testes condicionais incluem testes para o infinito. Quando entregue na ETH Zurich, a máquina teve uma filial condicional adicionada e podia imprimir em uma máquina de escrever Mercedes. Havia duas fitas de programa onde a segunda poderia ser usada para manter uma sub-rotina (originalmente seis foram planejadas).

"Em 1944, Zuse estava trabalhando no Z4 com cerca de duas dezenas de pessoas, incluindo várias mulheres. Alguns engenheiros que trabalhavam nas instalações de telecomunicações do OKW também trabalharam para Zuse como ocupação secundária. Para evitar que caísse nas mãos dos soviéticos , o Z4 foi evacuado de Berlim em fevereiro de 1945 e transportado para G & oumlttingen. O Z4 foi concluído em G & oumlttingen nas instalações do Aerodynamische Versuchsanstalt (AVA, Instituto de Pesquisa Aerodinâmica), dirigido por Albert Betz. Mas quando foi apresentado aos cientistas do AVA o rugido da frente que se aproximava já podia ser ouvido, então o computador foi transportado com um caminhão da Wehrmacht para Hinterstein em Bad Hindelang, onde Konrad Zuse conheceu Wernher von Braun "(artigo da Wikipedia em Z4, acessado em 01-01-2015).

Para o Z4, a Zuse desenvolveu o Plankalk & uumll, a primeira linguagem de programação não von Neumann de "alto nível". Algumas de suas primeiras notas sobre o tópico datam de 1941. A linguagem estava bem desenvolvida em 1945. Por causa do sigilo do tempo da guerra e dos esforços de Zuse para comercializar o computador Z3 e seus sucessores, Zuse não publicou nada no Plankalk & uumlhl na época em que desenvolveu. Zuse escreveu um livro sobre o assunto em 1946, mas permaneceu inédito até ser editado muitos anos depois para publicação na Internet. Em 1948, ele publicou um artigo de resumo, "& Uumlber den Allgemeinen Plankalk & uumll als Mittel zur Formulierung schematisch-kombinativer Aufgaben", Archiv der Mathematik I (1948) 441-449. No entanto, isso não atraiu muita atenção.

"... por muito tempo, programar um computador só seria pensado como programação com código de máquina. O Plankalk & uumll foi finalmente publicado de forma mais abrangente em 1972 e o primeiro compilador para ele foi implementado em 1998. Outra implementação independente seguida no ano 2000 pela Universidade Livre de Berlim "(artigo da Wikipedia sobre Plankalk & uumlhl, acessado em 12-04-2011).

Por causa de sua afiliação nazista, Zuse não teve permissão para voltar à indústria de computadores até os anos 1950. Em 1958, ele produziu o Z22, o primeiro computador digital eletrônico comercial produzido na Alemanha. O Z22 usava tubos de vácuo e mdasha relativamente tarde para essa tecnologia, já que a maioria das empresas de computador americanas mudou para o estado sólido em 1957. A empresa de Zuse, Zuse KG, tornou-se a primeira empresa alemã independente de computadores eletrônicos. Eventualmente, foi comprado pela Siemens.


Ponto flutuante em computadores Konrad Zuse & # 39s

Pelo que entendi, com a aritmética de ponto flutuante, mudar os valores para cima e para baixo é importante, já que um valor de ponto flutuante é essencialmente uma equação como 2 e × m. Esta suposição pode ser suportada navegando na biblioteca de ponto flutuante do 6502, que foi escrita por Steve Wozniak e Ray Rankin. Posso ver que existem alguns loops que giram e giram e lsr e lsr, para preparar as mantissas para uma adição direta, e então normaliza o resultado que envolve dar voltas e voltas novamente, desta vez com asl e rol. Claro, se o 6502 pudesse mudar em mais de 1, isso significaria uma redução no número de mudanças necessárias.

Para reduzir o número de turnos em todo esse processo, o MANIAC-II armazenava apenas quatro bits para o expoente, preenchendo implicitamente à direita com zeros. Isso significa que a mantissa será deslocada muito mais de uma vez, o que reduzirá o número de iterações do loop. Em outras palavras, o ponto flutuante nesta máquina não é uma equação como 2 e × m, é uma equação como c e × m, onde c é alguma potência constante de dois. Porque, aparentemente, em computadores de tubo a vácuo é vantajoso reduzir o deslocamento.

E os computadores de retransmissão? Um relé tem uma velocidade de chaveamento muito mais lenta do que um transistor (não tenho certeza de como isso se compara com as válvulas), então acho que algum esforço terá sido feito para reduzir o número de mudanças / rotações, como com o MANIAC-II. Todos os computadores de Konrad Zuse possuíam hardware de ponto flutuante. Estou interessado em detalhes de implementação aqui. Esses computadores precisavam mudar os números para cima e para baixo, como a implementação de software a que vinculei faz? Se sim, as máquinas Zuse usam algum "atalho" como o MANIAC-II?


Qual representação de ponto flutuante o Z1 de Konrad Zuse usou? - História

Hoje vamos abordar o legado complicado de Konrad Zuse.

Konrad Zuse é um dos maiores pioneiros no início da computação, do qual poucos ouviram falar. Temos a tendência de celebrar aqueles que viveram e trabalharam nos países aliados na era da Segunda Guerra Mundial. Mas Zuse nasceu em Berlim em 1910. Ele trabalhou isolado durante aqueles primeiros dias, construindo seu histórico computador Z1 aos 26 anos na sala de estar de seus pais. Era 1936.

Esse computador era um computador mecânico e ele era realmente mais um guru quando se tratava de computação mecânica e eletromecânica. A computação mecânica era muito parecida com a fabricação de relógios, com engrenagens e automações. Havia arte nele, e Zuse fora um artista desde cedo.

Este foi o primeiro computador que realmente continha todas as partes do que hoje pensaríamos de um computador moderno. Ele tinha uma unidade de controle de processamento central. Ele tinha memória. Tinha entrada por meio de fita perfurada que podia ser usada para programá-la. Ele até tinha lógica de ponto flutuante. Ele tinha um motor elétrico que funcionava a 1 hertz.

Este projeto viveria dentro de futuros computadores que ele construiu, mas foi destruído em 1943 durante ataques aéreos, e seria perdido para a história até que Zuse construísse uma réplica em 1989.

Ele começou a construir o Z2 em 1940. Ele usava a mesma memória do Z1 (64 palavras), mas tinha 600 relés que permitiam que ele chegasse a 5 hertz. Ele também acelerou os cálculos com base nesses relés, mas a energia necessária aumentaria para mil watts. Ele o entregaria ao DVL alemão, agora o Centro Aeroespacial Alemão. Se houver nazistas na lua, seus computadores provavelmente os colocarão lá.

E foi aí que as autoridades alemãs entraram em ação e, como nos Estados Unidos, começaram a financiar esforços de avanço tecnológico. Eles viram o valor de modelar toda a matemática nesses gigantes. Eles juntaram dinheiro para construir o Z3. E este acabou sendo, ironicamente, o primeiro computador com Turing completo. Ele continuaria com comprimentos de palavra de 22 bits e executaria a 5 hertz. Mas esse dispositivo teria 2.600 relés e ajudaria a resolver problemas de vibração das asas e outros complicados mistérios matemáticos aerodinâmicos. A máquina também usava álgebra booleana, um conceito trazido para a computação de forma independente por Claude Shannon nos Estados Unidos. Foi concluído em 1941, dois anos antes de Tommy Flowers terminar o Colossus e 1 ano antes de o computador Atanasoff-Berry ser construído. E 7 anos antes do ENIAC. E esse bebê era rápido. Esses relés resolveram problemas de multiplicação em 3 segundos. De repente, você pode calcular raízes quadradas em nenhum momento. Mas o esforço de guerra alemão estava mais focado na computação mecânica e esse avanço nunca foi considerado crítico para o esforço de guerra. Ainda assim, foi destruído por ataques aéreos aliados, assim como seus irmãos mais novos.

A guerra vai de 1939 a 1945, ano em que se casou com Gisela e nasceu seu primeiro filho. Ele terminaria de construir o Z4 dias antes do fim da guerra e conheceu Alan Turing em 1947. Ele havia encontrado Zuse KG em 1949. Os alemães estavam emergindo de uma depressão pós-guerra e normalizando as relações com o resto da Europa. O Z4 finalmente entraria em produção em Zurique em 1950. Sua equipe agora era composta por algumas dezenas de pessoas e ele estava se tornando conhecido. Com a eletrônica cada vez melhor, mais rápida e mais conhecida, ele conseguiu trazer especialistas e 2.500 relés - agora 21 relés graduais. - para obter até 40 hertz. E para complicar algo de um livro que li, não a Apple não foi a primeira empresa a conectar um teclado a um computador, os Zs fizeram isso nos anos 50, pois agora estavam usando uma máquina de escrever para ajudar a programar o computador. OK, tudo bem, o ENIAC fez isso em 1946 ... Mas você pode imaginar conectar um teclado a um dispositivo em vez de apenas tocar na tela. Arcaico!

Por dois anos, o Z4 foi o único computador digital em toda a Europa. Mas tudo isso estava prestes a mudar. Eles refinariam o projeto e construiriam o Z5, entregando-o à Leitz GMBH em 1953. Os americanos tentaram recrutá-lo para se juntar ao seu crescente cache de cientistas da computação, enviando Douglas Buck e outros para fora. Mas ele ficou na Alemanha.

Eles iriam mexer nos designs e em 1955 veio o Z11, lançado em 1957. Este seria o primeiro computador que eles produziram múltiplos em um prédio 48 quase em linha de montagem e deu a eles dinheiro suficiente para construir seu próximo grande sucesso, o Z22. Este era o sétimo e usava tubos de vácuo. E na verdade tinha um compilador ALGOL 58. Se você pode acreditar, a Universidade de Ciências Aplicadas de Karlsruhe ainda tem um funcionando! Adicionou uma forma rudimentar de resfriamento de água, teletipo, memória de tambor e memória central. Eles agora faziam parte do mainstream da computação.

E em 1961 eles seriam transistorizados com o Z23. Memória de ferrite. 150 quilohertz, Algol 60. Isso estava no mesmo nível de qualquer coisa que estava sendo construída no mundo. Transistores e diodos. Eles venderiam quase 100 deles nos próximos anos. Eles teriam até variantes Z25 e Z26. O Z31 seria lançado em 1963. Eles chegariam ao Z43. Mas a empresa enfrentaria problemas financeiros e seria vendida para a Siemens em 1967, que havia entrado na área de computação na década de 1950. Ser capaz de se concentrar em algo diferente de dirigir uma empresa levou Zuse a escrever Calculating Space, efetivamente postulando que o universo é uma estrutura computacional, agora conhecida como física digital. Ele não era estranho, você é estranho. OK, ele era ...

ele nunca foi um nazista, mas construiu máquinas que poderiam ter ajudado no esforço deles. Você pode rastrear a história da era do mainframe, desde engrenagens a relés, tubos e transistores em suas máquinas. A IBM e outras empresas licenciaram suas patentes. E muitos avanços foram quase validados por ele os descobrir de forma independente, como o uso da álgebra booleana na computação. Mas até certo ponto ele era um alemão em uma era perdida da história, freqüentemente algo que cabe aos perdedores em uma guerra.

Portanto, Konrad Zuse, obrigado por um dos poucos cronogramas limpos. Foi uma brincadeira divertida. Espero que você tenha um lugar adorável na história, por mais complicado que seja. E obrigado ouvintes, por entrarem em sintonia com este episódio da história da computação podcast. Temos muita sorte de ter você por aqui. Espero que você tenha um dia adorável e bastante descomplicado!


BIBLIOGRAFIA

Os cadernos e documentos de Konrad Zuse foram vendidos por sua viúva em 2006 para o Deutsches Museum em Munique, onde estão armazenados nos arquivos.

OBRAS DE ZUSE

Der Plankalkül. Relatório técnico 63. Bonn: Gesellschaft für Mathematik und Datenverarbeitung, 1972.

Ansätze einer Theorie des Netzautomaten. Leipzig: Barth, 1975.

Petri-Netze aus der Sicht des Ingenieurs. Braunschweig Wiesbaden: Vieweg, 1980.

O Computador: Minha Vida. Berlin: Springer-Verlag, 1993.

OUTROS TRABALHOS

Peters, Arno. Was ist und wie verwirklicht sich: Computer-Sozialismus: Gespräche mit Konrad Zuse. Berlim: Neues Leben, 2000.

Rojas, Raul. “O legado de Konrad Zuse: a arquitetura do Z1 e Z3.” Anais da História da Computação do IEEE 19, não. 2 (1997): 5-16.

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Conteúdo

Konrad Zuse nasceu em Berlim em 22 de junho de 1910. Em 1912, sua família mudou-se para Braunsberg da Prússia Oriental (agora Braniewo na Polônia), onde seu pai trabalhava nos correios. Zuse frequentou o Collegium Hosianum em Braunsberg e, em 1923, a família mudou-se para Hoyerswerda, onde foi aprovado no Abitur em 1928, qualificando-o para entrar na universidade. [ citação necessária ]

Ele se matriculou no Technische Hochschule Berlin (agora Universidade Técnica de Berlim) e explorou engenharia e arquitetura, mas as achou enfadonhas. Zuse então estudou engenharia civil, graduando-se em 1935. [ citação necessária ]

Após a formatura, Zuse trabalhou para a Ford Motor Company, usando suas habilidades artísticas no design de anúncios. [10] Ele começou a trabalhar como engenheiro de design na fábrica de aeronaves Henschel em Schönefeld, perto de Berlim. Isso exigia a realização de muitos cálculos de rotina à mão, que ele considerava entorpecentes, levando-o a sonhar em fazê-los à máquina. [ citação necessária ]

Começando em 1935, ele experimentou a construção de computadores no apartamento de seus pais na Wrangelstraße 38, mudando-se com eles para seu novo apartamento na Methfesselstraße 10, a rua que conduz ao Kreuzberg, em Berlim. [12] Trabalhando no apartamento de seus pais em 1936, ele produziu sua primeira tentativa, a Z1, uma calculadora mecânica binária de ponto flutuante com programação limitada, lendo instruções de um filme perfurado de 35 mm. [10]

Em 1937, Zuse apresentou duas patentes que anteciparam uma arquitetura de von Neumann. Em 1938, ele terminou o Z1, que continha cerca de 30.000 peças de metal e nunca funcionou bem devido à precisão mecânica insuficiente. Em 30 de janeiro de 1944, o Z1 e seus projetos originais foram destruídos com o apartamento de seus pais e muitos edifícios vizinhos por um ataque aéreo britânico na Segunda Guerra Mundial. [13]

Zuse completou seu trabalho de forma totalmente independente de outros cientistas da computação e matemáticos importantes de sua época. Entre 1936 e 1945, ele esteve em isolamento intelectual quase total. [14]

1939–1945

Em 1939, Zuse foi chamado para o serviço militar, onde recebeu os recursos para construir o Z2. [11] Em setembro de 1940, Zuse apresentou o Z2, cobrindo vários quartos do apartamento dos pais, para especialistas do Deutsche Versuchsanstalt für Luftfahrt (DVL, ou seja, Instituto Alemão de Pesquisa para a Aviação). [15] O Z2 foi uma versão revisada do Z1 usando relés de telefone.

Em 1940, o governo alemão começou a financiar ele e sua empresa por meio do Aerodynamische Versuchsanstalt (AVA, Aerodynamic Research Institute, precursor do DLR), [16] que utilizou seu trabalho para a produção de bombas planadoras. Zuse construiu as máquinas de computação S1 e S2, que eram dispositivos de propósito especial que computavam correções aerodinâmicas para as asas de bombas voadoras controladas por rádio. O S2 apresentava um conversor analógico-digital integrado sob controle de programa, tornando-o o primeiro computador controlado por processo. [17]

Em 1941, Zuse abriu uma empresa, Zuse Apparatebau (Zuse Apparatus Construction), para fabricar suas máquinas, [18] alugando uma oficina no lado oposto na Methfesselstraße 7 e estendendo-se pelo bloco até a Belle-Alliance Straße 29 (renomeada e renumerada como Mehringdamm 84 em 1947). [12] [19]

Em 1941, ele aprimorou a máquina Z2 básica e construiu o Z3. Em 12 de maio de 1941, Zuse apresentou ao público o Z3, construído em sua oficina. [19] [20] O Z3 era uma calculadora binária de ponto flutuante de 22 bits com capacidade de programação com loops, mas sem saltos condicionais, com memória e uma unidade de cálculo baseada em relés de telefone. Os relés telefônicos usados ​​em suas máquinas foram coletados em grande parte do estoque descartado. Apesar da ausência de saltos condicionais, o Z3 era um computador Turing completo. No entanto, a completude de Turing nunca foi considerada por Zuse (que tinha aplicações práticas em mente) e apenas foi demonstrada em 1998 (veja História do hardware de computação).

O Z3, o primeiro computador eletromecânico totalmente operacional, foi parcialmente financiado pelo DVL apoiado pelo governo alemão, que queria automatizar seus cálculos extensos. Um pedido de seu colega de trabalho Helmut Schreyer - que ajudou Zuse a construir o protótipo do Z3 em 1938 [21] - para financiamento do governo para um sucessor eletrônico do Z3 foi negado como "estrategicamente sem importância".

Em 1937, Schreyer aconselhou Zuse a usar tubos de vácuo como elementos de comutação. Zuse, nessa época, considerou uma ideia maluca ("Schnapsidee" em suas próprias palavras). A oficina de Zuse em Methfesselstraße 7 (com o Z3) foi destruída em um ataque aéreo da Allied no final de 1943 e o apartamento dos pais com Z1 e Z2 em 30 de janeiro do ano seguinte, enquanto o sucessor Z4, que Zuse começou a construir em 1942 [17] em novas instalações no Industriehof na Oranienstraße 6, permaneceu intacta. [22]

Em 3 de fevereiro de 1945, um bombardeio aéreo causou uma destruição devastadora em Luisenstadt, a área ao redor de Oranienstraße, incluindo casas vizinhas. [23] Este evento efetivamente interrompeu a pesquisa e o desenvolvimento de Zuse. O computador Z4 baseado em relé telefônico parcialmente concluído foi embalado e transferido de Berlim em 14 de fevereiro, chegando a Göttingen aproximadamente duas semanas depois. [22]

Essas máquinas contribuíram para os mísseis guiados Henschel Werke Hs 293 e Hs 294 desenvolvidos pelos militares alemães entre 1941 e 1945, que foram os precursores dos modernos mísseis de cruzeiro. [17] [24] [25] O projeto do circuito do S1 foi o predecessor do Z11 de Zuse. [17] Zuse acreditava que essas máquinas haviam sido capturadas pelas tropas de ocupação soviéticas em 1945. [17]

Enquanto trabalhava em seu computador Z4, Zuse percebeu que programar em código de máquina era muito complicado. Ele começou a trabalhar em uma tese de doutorado. [26] contendo pesquisas inovadoras anos à frente de seu tempo [ editorializando ], principalmente a primeira linguagem de programação de alto nível, Plankalkül ("Plan Calculus") e, como um programa de exemplo elaborado, o primeiro motor de xadrez de computador real. [27]

1945–1995

Após o bombardeio de Luisenstadt em 1945, ele voou de Berlim para a zona rural de Allgäu. [ citação necessária ] Na extrema privação da Alemanha do pós-guerra, Zuse foi incapaz de construir computadores.

Zuse fundou uma das primeiras empresas de informática: a Zuse-Ingenieurbüro Hopferau. O capital foi levantado em 1946 por meio da ETH Zurich e uma opção da IBM nas patentes de Zuse. [ citação necessária ]

Em 1947, de acordo com as memórias do pioneiro da computação alemão Heinz Billing, do Instituto Max Planck de Física, houve um encontro entre Alan Turing e Konrad Zuse em Göttingen. [28] O encontro teve a forma de um colóquio. Os participantes foram Womersley, Turing, Porter da Inglaterra e alguns pesquisadores alemães como Zuse, Walther e Billing. (Para obter mais detalhes, consulte Herbert Bruderer, Konrad Zuse und die Schweiz).

Não foi até 1949 que Zuse foi capaz de retomar o trabalho no Z4. Ele mostraria o computador ao matemático Eduard Stiefel do Instituto Federal Suíço de Tecnologia de Zurique (Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) Zürich) que então encomendou um em 1950. Em novembro de 1949, a Zuse KG foi fundada e o Z4 foi entregue à ETH Zurique em julho de 1950, e provou ser muito confiável. [10]

Em 1949, Zuse fundou outra empresa, Zuse KG em Haunetal-Neukirchen em 1957, a sede da empresa mudou-se para Bad Hersfeld. O Z4 foi concluído e entregue na ETH Zurique, Suíça, em setembro de 1950. Na época, era o único computador funcionando na Europa continental, e o segundo computador a ser vendido no mundo, batido apenas pelo BINAC, que nunca funcionava corretamente após a entrega. Outros computadores, todos numerados com um Z inicial, até Z43, [29] foram construídos por Zuse e sua empresa. Destacam-se o Z11, que foi vendido para a indústria ótica e universidades, e o Z22, primeiro computador com memória baseada em armazenamento magnético. [30]

Incapaz de fazer qualquer desenvolvimento de hardware, ele continuou a trabalhar no Plankalkül, eventualmente publicando alguns breves trechos de sua tese em 1948 e 1959, o trabalho em sua totalidade, no entanto, permaneceu inédito até 1972. [27] A tese de doutorado foi apresentada na Universidade de Augsburg, mas rejeitado por motivos formais, porque Zuse se esqueceu de pagar a taxa de inscrição na universidade de 400 marcos. A rejeição não o incomodou. [31]

O Plankalkül influenciou ligeiramente o design do ALGOL 58 [32], mas foi implementado apenas em 1975 em uma dissertação de Joachim Hohmann. [33] Heinz Rutishauser, um dos inventores do ALGOL, escreveu: "A primeira tentativa de criar uma linguagem algorítmica foi empreendida em 1948 por K. Zuse. Sua notação era bastante geral, mas a proposta nunca atingiu a consideração que merecia" . Outras implementações ocorreram em 1998 e, em seguida, em 2000, por uma equipe da Universidade Livre de Berlim. Donald Knuth sugeriu um experimento mental: o que poderia ter acontecido se o bombardeio não tivesse ocorrido e se a tese de doutorado tivesse sido publicada conforme planejado? [27]

Em 1956, Zuse começou a trabalhar em uma plotadora de grande formato de alta precisão. Foi demonstrado na Feira de Hanover em 1961, [34] e tornou-se bem conhecido também fora do mundo técnico graças ao trabalho pioneiro de arte computacional de Frieder Nake. [35] Outros plotters projetados por Zuse incluem o ZUSE Z90 e o ZUSE Z9004. [34]

Em 1967, Zuse sugeriu que o próprio universo está funcionando em um autômato celular ou estrutura computacional semelhante (física digital) em 1969, ele publicou o livro Rechnender Raum (traduzido para o inglês como Calculando Espaço). [ citação necessária ]

Nos últimos anos de sua vida, [ quando? ] Zuse conceituou e criou um autômato de torre modular, extensível e puramente mecânico que ele chamou de "torre helicoidal" ("Helixturm"). A estrutura é baseada em uma engrenagem que emprega movimento rotativo (por exemplo, fornecido por uma manivela) para montar componentes modulares a partir de um espaço de armazenamento, elevando uma torre em forma de tubo, o processo é reversível e invertendo a direção de entrada irá desconstruir o torre e armazene os componentes. O Deutsches Museum restaurou o modelo funcional 1:30 original de Zuse, que pode ser estendido a uma altura de 2,7 m. [37] Zuse pretendia que a construção completa atingisse uma altura de 120 m, e o imaginou para uso com geradores de energia eólica e instalações de transmissão de rádio. [38]

Entre 1987 e 1989, Zuse recriou o Z1, sofrendo um ataque cardíaco no meio do projeto. Custou 800.000 DM (aproximadamente $ 500.000) e exigiu quatro pessoas (incluindo Zuse) para montá-lo. O financiamento para este projeto de retrocomputação foi fornecido pela Siemens e um consórcio de cinco empresas. [ citação necessária ]

Konrad Zuse casou-se com Gisela Brandes em janeiro de 1945, empregando uma carruagem, ele mesmo vestido de fraque e cartola e com Gisela com véu de noiva, pois Zuse dava importância a uma "cerimônia nobre". O filho deles, Horst, o primeiro de cinco filhos, nasceu em novembro de 1945.

Embora Zuse nunca tenha se tornado membro do Partido Nazista, ele não expressou quaisquer dúvidas ou escrúpulos em trabalhar para o esforço de guerra nazista. Muito mais tarde, ele sugeriu que, nos tempos modernos, os melhores cientistas e engenheiros geralmente têm que escolher entre fazer seu trabalho para negócios mais ou menos questionáveis ​​e interesses militares em uma barganha faustiana, ou simplesmente não seguir sua linha de trabalho. [39]

Depois que Zuse se aposentou, ele se concentrou em seu hobby de pintura. [40]

Zuse morreu em 18 de dezembro de 1995 em Hünfeld, Hesse (perto de Fulda) de insuficiência cardíaca. [43]


Zuse Z1 construído por Konrad Zuse

O Z1 foi um computador mecânico projetado por Konrad Zuse de 1935 a 1936 e construído por ele de 1936 a 1938. Era uma calculadora mecânica binária acionada eletricamente com programação limitada, lendo instruções de fita perfurada. Uma reprodução desta máquina (foto) está alojada no Deutsches Technikmuseum Berlin.

A máquina era um somador e subtrator de valor de ponto flutuante de 22 bits, com alguma lógica de controle tornando-a capaz de operações mais complexas, como multiplicação (por adições repetidas) e divisão (por subtrações repetidas). O ISA de Z1 tinha nove instruções e seu CPI variava de 1 a 20.

O Z1 foi o primeiro de uma série de computadores projetados por Konrad Zuse. O Z2 e o Z3 foram acompanhamentos baseados em muitas das mesmas ideias do Z1.

O computador tinha uma memória de ponto flutuante de 64 palavras, onde cada palavra da memória podia ser lida e escrita pela unidade de controle. As unidades de memória mecânica eram únicas em seu design e foram patenteadas por Konrad Zuse em 1936. A máquina só era capaz de executar instruções lidas no leitor de fita perfurada, de modo que o programa em si nunca era carregado na memória.

O Z1 foi o primeiro computador livremente programável do mundo que usou lógica booleana e números de ponto flutuante binários. [Carece de fontes?] Foi concluído em 1938 e totalmente financiado por fundos privados. O primeiro computador de Konrad Zuse, construído entre 1936 e 1938, foi destruído no bombardeio de Berlim em dezembro de 1943, durante a Segunda Guerra Mundial, juntamente com todos os planos de construção.

O Z1 continha quase todas as peças de um computador moderno, e. g. unidade de controle, memória, micro sequências, lógica de ponto flutuante (apenas a unidade lógica não foi realizada) e dispositivos de entrada e saída.


Z1 - O primeiro computador

Konrad anunciou aos pais que estava desistindo do emprego para poder ficar em casa e montar um computador na mesa da cozinha. Not surprsingly they were "not very delighted".

The V1, V for Versuchsmodell or "Experimental model" and later renamed as the Z1 (Zuse1) grew to be 2 meters by 1.5 meters and it was fully mechanical.

The Z1 in living room of the family home where it was built

In fact it was built using yet more of the German equivalent of Meccano. It consisted of one thousand thin slotted metal plates which made up its memory. Input was via a "paper" tape reader only Zuse used old 35mm film stock with holes punched in it. It also had a keyboard and showed its results via a row of lights.

Although its mechanical construction was ingenious, its most important feature was that it used binary. All mechanical calculators before the Z1, and even Babagge's design, were based on decimal arithmetic.

The adoption of binary made it possible for Zuse to avoid all of the complex gearing needed to do decimal arithmetic and handle the "carry" and "borrow" problem. It also led naturally to a modular design using the mechanical analog of logic gates.

You might also be surprised to discover that the arithmetic unit was a 22 bit floating point unit but it could only add and subtract - multiplication was performed by repeated addition.

The machine wasn't reliable and of course it was very, very slow. It had nine instructions and each one took multiple cycles to complete and each cycle took one second.

The Z1 replica in the German Museum of Technology (Berlin)
Photo by ComputerGeek


Konrad Zuse

Konrad Zuse was born on 22 June, 1910, in Berlin (Wilmersdorf), the capital of Germany, in the family of a Prussian postal officer&mdashEmil Wilhelm Albert Zuse (26.04.1873-14.05.1946) and Maria Crohn Zuse (10.01.1882-02.07.1957). Konrad had a sister, two years older Lieselotte (1908-1953).

In 1912, the Zuse family leaved for Braunsberg, a sleepy small town in east Prussia, where Emil Zuse was appointed a postal clerk. From his early childhood Konrad started to demonstrate a huge talent, but not in mathematics, or engineering, but in painting (look at the fabulous chalk drawing nearby, made by Zuse in his school-time).

Konrad went too young to the school and enrolled the humanistic Gymnasium Hosianum in Braunsberg. After his family moved to Hoyerswerda (Hoyerswerda is a town in the German Bundesland of Saxony), he passed his Abitur (abitur is the word commonly used in Germany for the final exams young adults take at the end of their secondary education) at Reform-Real-Gymnasium in Hoyerswerda. After the graduation the young Konrad fall in a state of uncertainty, what to study later&mdashengineering or painting. O filme Metropolis of Fritz Lang from 1927 impressed pretty much Konrad. He dreamed to design and build a giant and impressive futuristic city as Metropolis and even started to draw some projects. So finally he decided to study civil engineering at the Technical College (Technischen Hochschule) in Berlin-Charlottenburg.

During his study he worked also as bricklayer and bridge builder. During this time the traffic lights were introduced into Berlin, causing a total chaos in the traffic. Zuse was one of the first people, who tried to design something like a "green wave", but unsuccessful. He was also very interested in the field of photography, and designed an automated systems for development of band negatives, using punch cards as accompanying maps for control purposes. Later on he devised a special system for film projections, so called Elliptisches Kino

The next major project of the young dreamer was the conquest of space. He dreamed to build bases on the moons of the outer planets of Solar System. In this bases will be built a fleet of rockets, each with a hundred or two hundred people passengers, capable to fly with a speed one-thousandth the speed of light, so to reach the nearest fixed star for thousand years.

The future city Metropolis, the automatic photo lab, the elliptical cinema, the space project&mdashall this is only a small part of the technical ideas, preparing the invention of the computer. After the graduation from Technischen Hochschule in 1935, he started as a design engineer at the Henschel Flugzeugwerke (Henschel aircraft factory) in Berlin-Schönefeld, but resigned a year later, deciding to devote entirely to the construction of a computer. From 1935 till 1964 Zuse was almost entirely devoted to the development of the first relays computer in the world, the first workable programmable computer in the world (see computers of Zuse), the first high-level computer language in the world, etc.

In January 1945 Konrad Zuse married to one of his employees&mdashGisela Ruth Brandes. On November, 17, the same year was born their first son&mdashHorst, which will follow his eminent father and will get a diploma degree in electrical engineering and a Ph.D. degree in computer science. Later on were born Monika (1947-1988), Ernst Friedrich (1950-1979), Hannelore Birgit (1957) and Klaus-Peter (1961).

After 1964, the Zuse KG was no longer owned and controlled by Konrad Zuse. It was a heavy blow for Zuse to loose his company, but the active debts were too high. In 1967 he received another blow, because the German patent court rejected his patent applications and Zuse lost his 26 year fight about the invention of the Z3 with all its new features (click here, to see the Zuse’s first patent application from 1941).

An oil painting from Konrad Zuse (1979) (Source: www.epemag.com/zuse)

But in 1960s the retired Zuse was still a man, full of energy and ideas. He started to write an autobiography (published in 1970), made a lot of beautiful oil paintings (see the upper image), reconstructed his first computer (Z1), etc. In 1965, he was given the Werner von Siemens Award in Germany, which is the most prestigious technical award in Germany. In the same 1965 Zuse received the Harry Goode Memorial Award together with George Stibitz in Las Vegas.

In 1969 Zuse published Rechnender Raum, the first book on digital physics. He proposed that the universe is being computed by some sort of cellular automaton or other discrete computing machinery, challenging the long-held view that some physical laws are continuous by nature. He focused on cellular automata as a possible substrate of the computation, and pointed out that the classical notions of entropy and its growth do not make sense in deterministically computed universes.

In 1992 Zuse started his last project&mdashthe Helix-Tower (see the lower image), a variable height tower, for catching wind in order to produce energy in an easier way, build from uniformly shaped and repeatable elements. The propeller and wind generator had to be mounted on the top of the tower. Zuse used a very elegant mechanical construction and immediately received a patent for this in 1993. The height of the tower could be modified by adding or subtracting building blocks.

Konrad Zuse with the project of his Helix-Tower (Source: www.epemag.com/zuse)

Konrad Zuse must be credited (alone or with other inventors) for the following pioneering achievements in the computer science:
1. The use of the binary number system for numbers and circuits.
2. The use of floating point numbers, along with the algorithms for the translation between binary and decimal and vice versa.
3. The carry look-ahead circuit for the addition operation and program look-ahead (the program is read two instructions in advance, and it is tested to see whether memory instructions can be performed ahead of time).
4. The world’s first complete high-level language (Plankalkül).

This remarkable man, Konrad Zuse, died from a heart attack on 18 December, 1995, in Hünfeld, Germany.

A história completa do Mac

O Macintosh, ou Mac, é uma série de várias linhas de computadores pessoais, fabricados pela Apple Inc. O primeiro Macintosh foi lançado em 24 de janeiro de 1984 por Steve Jobs e foi o primeiro computador pessoal de sucesso comercial a apresentar dois & # x02026 Continue lendo


Which floating-point representation did Konrad Zuse's Z1 use? - História

The Z1 was a mechanical computer designed by Konrad Zuse from 1935 to 1936 and built by him from 1936 to 1938. It was a binary electrically driven mechanical calculator with limited programmability, reading instructions from punched tape.

The Z1 was the first freely programmable computer in the world which used Boolean logic and binary floating point numbers, however it was unreliable in operation. It was completed in 1938 and financed completely from private funds. This computer was destroyed in the bombardment of Berlin in December 1943, during World War II, together with all construction plans.

The Z1 was the first in a series of computers that Zuse designed. It’s original name was “V1” for VersuchsModell 1 (meaning Experimental Model 1). It was renamed “Z1” to differentiate from Wernher von Braun’s Bombs, after WW2. The Z2 and Z3 were follow-ups based on many of the same ideas as the Z1.

Diagrams from Zuse’s May 1936 patent for a binary switching element using a mechanism of flat sliding rods. The Z1 was based on such elements.

The Z1 contained almost all parts of a modern computer, i.e. control unit, memory, micro sequences, floating point logic (the Boolean logic unit was not realized) and input-output devices. The Z1 was freely programmable via punched tape and a punched tape reader. There was a clear separation between the punched tape reader, the control unit for supervising the whole machine and the execution of the instructions, the arithmetic unit, and the input and output devices.

The Z1 was a 22-bit floating point value adder and subtracter, with some control logic to make it capable of more complex operations such as multiplication (by repeated additions) and division (by repeated subtractions). The Z1’s instruction set had nine instructions and it took between one and twenty cycles per instruction.

The Z1 had a 64-word floating point memory, where each word of memory could be read from – and written to – by the control unit. The mechanical memory units were unique in their design and were patented by Konrad Zuse in 1936. The machine was only capable of executing instructions while reading from the punched tape reader, so the program itself was not loaded in its entirety into internal memory in advance.

The input and output were in decimal numbers, with a decimal exponent and the units had special machinery for converting these to and from binary numbers. The input and output instructions would be read or written as floating point numbers. The program tape was 35 mm film with the instructions encoded in punched holes.

Construção

Construction of the Z1 was privately financed. Zuse got money from his parents, his sister Lieselotte, some students of the fraternity AV Motiv (cf. Helmut Schreyer) and Kurt Pannke, a calculating machines manufacturer in Berlin to do so.

Zuse constructed the Z1 in his parents’ apartment in fact, he was allowed to use the living room for his construction. In 1936, Zuse quit his job in airplane construction in order to build the Z1. His parents were not enthusiastic, but they did support him any way they could.

Zuse used thin metal sheets to construct his machine. There were no relays in it. The only electrical unit was an electric motor to give the clock frequency of 1 Hz (cycle per second) to the machine.

The machine was never very reliable in operation due to the precise synchronization required to avoid undue stresses on the mechanical parts.

Reconstruction of Z1

The original Z1 was destroyed by the Allied air raids in 1943, but in 1986 Zuse decided to rebuild the machine. He constructed thousands of elements of the Z1 again, and finished rebuilding the device in 1989. The rebuilt Z1 (pictured) is displayed at the German Museum of Technology (Berlin).


Assista o vídeo: Konrad Zuses Z1 (Novembro 2021).