Z1 — механический компьютер с электроприводом, разработанный немецким изобретателем Конрадом Цузе в 1936—1937 годах и собранный им в доме своих родителей в 1936—1938 годах. [1] [2] Это был двоичный механический калькулятор с электрическим приводом и ограниченной возможностью программирования, считывавший инструкции с перфорированной целлулоидной пленки.
«Z1» был первым свободно программируемым компьютером в мире, который использовал булеву логику и двоичные числа с плавающей точкой ; однако, он был ненадежен в работе. [3] [4] Он был завершен в 1938 году и финансировался полностью за счет частных средств. Этот компьютер был уничтожен во время бомбардировки Берлина в декабре 1943 года во время Второй мировой войны вместе со всеми планами строительства.
Z1 был первым в серии компьютеров, разработанных Цузе. Первоначально его название было «V1» от Versuchsmodell 1 (что означает «Экспериментальная модель 1»). После Второй мировой войны его переименовали в «Z1», чтобы отличать его от летающих бомб, разработанных Робертом Люссером . [5] Z2 и Z3 были последующими моделями, основанными на многих из тех же идей, что и Z1 .
Z1 содержал почти все части современного компьютера, то есть блок управления, память, микропоследовательности, логику с плавающей точкой и устройства ввода-вывода. Z1 свободно программировался с помощью перфоленты и считывателя перфоленты. [6] Было четкое разделение между считывателем перфоленты, блоком управления для надзора за всей машиной и выполнением инструкций, арифметическим блоком и устройствами ввода и вывода. Блок входной ленты считывал перфорации в 35-миллиметровой пленке . [7]
Z1 был 22-битным сложением и вычитанием чисел с плавающей точкой , с некоторой управляющей логикой, делающей его способным выполнять более сложные операции, такие как умножение (путем повторных сложений) и деление (путем повторных вычитаний). Набор инструкций Z1 состоял из восьми инструкций, и на каждую инструкцию уходило от одного до двадцати одного цикла .
Z1 имел 16-словную память с плавающей точкой, где каждое слово памяти могло быть прочитано и записано в блок управления. Механические блоки памяти были уникальны по своей конструкции и были запатентованы Конрадом Цузе в 1936 году. Машина могла выполнять инструкции только во время чтения с перфолентного считывателя , поэтому сама программа не загружалась полностью во внутреннюю память заранее.
Вход и выход были в десятичных числах с десятичной экспонентой, и блоки имели специальные машины для преобразования их в двоичные числа и обратно. Инструкции ввода и вывода считывались или записывались как числа с плавающей точкой. Программная лента представляла собой 35-миллиметровую пленку с инструкциями, закодированными в пробитых отверстиях.
.jpg/1280px-Zuse_Z1_-_Flickr_-_KlausNahr_(3).jpg)
"Z1 представлял собой машину весом около 1 тонны, состоявшую из примерно 20 000 деталей. Это был программируемый компьютер, работающий на основе двоичных чисел с плавающей точкой и двоичной коммутационной системы. Он полностью состоял из тонких металлических листов, которые Цузе и его друзья изготавливали с помощью лобзика". [8] "Устройством ввода [данных] была клавиатура... Программы Z1 (Цузе называл их Rechenpläne, вычислительные планы) хранились на перфолентах с использованием 8-битного кода" [8]
Строительство Z1 финансировалось частным образом. Цузе получил деньги на это от своих родителей, сестры Лизелотты, некоторых студентов братства AV Motiv (ср. Хельмут Шрайер ) и Курта Паннке (производителя счетных машин в Берлине).
Цузе построил Z1 в квартире своих родителей; фактически, ему разрешили использовать гостиную для его строительства. В 1936 году Цузе оставил свою работу в авиастроении, чтобы построить Z1.
Говорят, что Цузе использовал «тонкие металлические полоски» и, возможно, «металлические цилиндры» или стеклянные пластины для создания Z1. Вероятно, в нем не было коммерческих реле (хотя говорят, что Z3 использовал несколько телефонных реле). Единственным электрическим блоком был электродвигатель, который давал машине тактовую частоту 1 Гц (цикл в секунду).
«Память была создана из тонких полосок металла с прорезями и маленьких штифтов и оказалась быстрее, меньше и надежнее, чем реле. Z2 использовал механическую память Z1, но использовал арифметику на основе реле. Z3 был экспериментально построен полностью из реле. Z4 был первой попыткой создания коммерческого компьютера, вернувшегося к более быстрой и экономичной механической памяти с прорезями из металлических полос и релейной обработкой Z2, но война прервала разработку Z4». [9]
Z1 никогда не отличался особой надежностью в эксплуатации из-за плохой синхронизации, вызванной внутренними и внешними нагрузками на механические части.
Хотя различные источники делают разные заявления о том, как именно были сконструированы компьютеры Цузе, постепенно складывается четкое понимание. [10]
Оригинальный Z1 был уничтожен в результате воздушных налетов союзников в 1943 году , но в 1980-х годах Цузе решил восстановить машину. Первые наброски реконструкции Z1 были сделаны в 1984 году. Он снова построил (с помощью двух студентов-инженеров) тысячи элементов Z1 и закончил восстановление устройства в 1989 году. Эта реплика имеет память на 64 слова вместо 16 слов. Восстановленный Z1 (на фото) выставлен в Немецком музее технологий в Берлине. [7] [11]
Копия этой модели находится в Музее дорожного движения и техники в Берлине. Тогда она не работала как следует, и в этом отношении копия очень надежна — она тоже не работает как следует. [12]
