Конрад цузе и его компьютеры. Кто построил первый работающий компьютер? Технические характеристики Z2

Конрад Цузе – немецкий изобретатель, один из основоположников современной вычислительной техники. Более всего известен как создатель первого программируемого (и полного по Тьюрингу) компьютера в мире.

Родился Конрад в Берлине, Германия (Berlin, Germany); позже семья его перебралась в Браунсберг, Восточная Пруссия (Braunsberg, East Prussia). В 1923-м семья Цузе вновь сменила место жительства, обосновавшись в Хойерсверде (Hoyerswerda); здесь Цузе прошел в 1928-м подготовку, получив право поступить в университет. Некоторое время Конрад изучал инженерное дело и архитектуру, однако вскоре эти области ему наскучили; в 1935-м Цузе получил диплом по жилищно-гражданскому строительству. Некоторое время он проработал в компании "Ford", где использовал свои выдающиеся таланты художника для разработки реклам. Впоследствии Конрад перебрался на авиастроительную фабрику "Henschel", где занимался уже проектированием инженерного толка. По долгу службы ему приходилось производить уйму довольно однообразных вычислений; процесс этот Цузе изрядно раздражал, пробуждая мечты об автоматизации.

Экспериментировать с компьютерами Цузе начал в 1935-м, в квартире своих родителей. Первая его разработка, модель Z1, была завершена в 1936-м; представляла она собой по сути механический калькулятор с ограниченными возможностями программирования.

В 1937-м Конрад получил 2 патента, во многом предвосхитившие дальнейшие работы фон Неймана (John von Neumann); к 1938-му он довел работы над Z1 до конца. Устройство это содержало около 30000 металлических частей и из-за неточности схождения деталей не всегда работало как следует. Первая модель была уничтожена 30 января 1944-го; позже, в период с 1987-го по 1989-й, Конрад восстановил свое творение.

В 1939-м Цузе был призван на службу в армию, где ему дали достаточно средств для создания Z2. Представил готовую версию он в сентябре 1940-го; она занимала несколько комнат во все той же квартире и была построена уже на телефонных реле.

Полученные правительственные субсидии позволили Конраду продолжить исследования; в 1941-м он закончил работу над версией Z3. Этот программируемый 22-битный калькулятор мог работать с вещественными числами, поддерживал циклические операции, имел встроенную память и построен был на все тех же реле (причем по большей части бракованных). Несмотря на отсутствие условных переходов, машина эта была тьюринг-полной (что, впрочем, самого Цузе особо не интересовало – изобретателем двигали скорее практические соображения, нежели научный интерес).

В 1942-м Цузе начал работу над Z4; после одного из авианалетов частично готовую машину вывезли из Берлина. Продолжить работу над компьютером удалось лишь в 1949-м; 12 июля 1950-го работы были завершены – причем машина оказалась впечатляюще надежной.

Конрад Цузе никогда не был членом нацисткой партии, однако и из-за необходимости работать на нацистскую военную машину никогда особо не переживал. Как заявил Цузе намного позже, лучшим ученым и инженерам всегда приходилось либо идти на сделку со своей совестью, участвуя в сомнительных с моральной точки зрения проектах, либо попросту забывать о работе по специальности.

Лучшие дня

«Обаятельный хулиган» Посетило:156

Культовый американский музыкант

Все три машины, Z1, Z2 и Z3, были уничтожены в ходе бомбардировок Берлина в 1944 году . А в следующем, 1945 году , и сама созданная Цузе компания прекратила своё существование. Чуть ранее частично законченный был погружен на подводу и перевезён в безопасное место в баварской деревне. Именно для этого компьютера Цузе разработал первый в мире высокоуровневый язык программирования, названный им Планкалкюль (нем. Plankalkül исчисление планов ).

В 1985 году Цузе стал первым почётным членом немецкого «Общества информатики», а с 1987 года оно начало присваивать «Медаль Конрада Цузе », ставшую сегодня известнейшей немецкой наградой в области информатики . В 1995 году за дело всей жизни Цузе был удостоен ордена «Крест за заслуги перед Федеративной Республикой Германия ». В 2003 году на канале ZDF он был назван «величайшим» из живших немцев.

Политически Цузе относил себя к социалистам. Кроме прочего, это выразилось в стремлении поставить компьютеры на службу социалистическим идеям. В рамках «эквивалентной экономики » Цузе, совместно с Арно Петерсом , работал над созданием концепта высокотехнологичной плановой экономики, базирующейся на управлении мощными современными компьютерами. В процессе разработки этого концепта Цузе ввёл термин «компьютерный социализм ». Результатом этой работы была книга «Компьютерный социализм. Беседы с Конрадом Цузе» (2000), опубликованная в соавторстве.

После ухода на пенсию Цузе занялся своим любимым хобби - живописью . Цузе умер 18 декабря 1995 года в Хюнфельде (Германия), в возрасте 85 лет. Сегодня несколько городов Германии имеют улицы и здания , названные его именем, а также школа в г. Хюнфельде.

Напишите отзыв о статье "Цузе, Конрад"

Примечания

Литература

• Jürgen Alex. Konrad Zuse: der Vater des Computers / Alex J., Flessner H., Mons W. u. a.. - Parzeller, 2000. - 263 S. - ISBN 3-7900-0317-4 , KNO-NR: 08 90 94 10. (нем.)
• Raúl Rojas, Friedrich Ludwig Bauer, Konrad Zuse. Die Rechenmaschinen von Konrad Zuse. - Berlin: Springer, 1998. - Bd. VII. - 221 S. - ISBN 3-540-63461-4 , KNO-NR: 07 36 04 31. (нем.)
• Zuse K. Der Computer mein Leben. (нем.)
• The Computer - My Life. - Springer Verlag, 1993. - ISBN 0-387-56453-5 . (англ.)
• Знакомьтесь: компьютер = Understanding computers: Computer basics: Input/Output / Пер. с англ. К. Г. Батаева; Под ред. и с пред. В. М. Курочкина. - М .: Мир, 1989. - 240 с. - ISBN 5-03-001147-1 .
• Язык компьютера = Understanding computers: Software: Computer Languages / Пер. с англ. С. Е. Морковина и В. М. Ходукина; Под ред. и с пред. В. М. Курочкина. - М .: Мир, 1989. - 240 с. - ISBN 5-03-001148-X .
• Wilfried de Beauclair. Vom Zahnrad zum Chip: eine Bildgeschichte der Datenverarbeitung. - Balje: Superbrain-Verlag, 2005. - Bd. 3. - ISBN 3-00-013791-2 .

Ссылки

• (англ.)
• (англ.)
• (нем.)
• (нем.)
• (нем.) (англ.)
• (англ.)
• (англ.)
• (англ.)
• (нем.) (англ.)
• (нем.)
• (нем.)
• (рус.)
• (англ.) в , Миннесотский Университет

Отрывок, характеризующий Цузе, Конрад

– Нет, он не дурак, – обиженно и серьезно сказала Наташа.
– Ну так что ж ты хочешь? Вы нынче ведь все влюблены. Ну, влюблена, так выходи за него замуж! – сердито смеясь, проговорила графиня. – С Богом!
– Нет, мама, я не влюблена в него, должно быть не влюблена в него.
– Ну, так так и скажи ему.
– Мама, вы сердитесь? Вы не сердитесь, голубушка, ну в чем же я виновата?
– Нет, да что же, мой друг? Хочешь, я пойду скажу ему, – сказала графиня, улыбаясь.
– Нет, я сама, только научите. Вам всё легко, – прибавила она, отвечая на ее улыбку. – А коли бы видели вы, как он мне это сказал! Ведь я знаю, что он не хотел этого сказать, да уж нечаянно сказал.
– Ну всё таки надо отказать.
– Нет, не надо. Мне так его жалко! Он такой милый.
– Ну, так прими предложение. И то пора замуж итти, – сердито и насмешливо сказала мать.
– Нет, мама, мне так жалко его. Я не знаю, как я скажу.
– Да тебе и нечего говорить, я сама скажу, – сказала графиня, возмущенная тем, что осмелились смотреть, как на большую, на эту маленькую Наташу.
– Нет, ни за что, я сама, а вы слушайте у двери, – и Наташа побежала через гостиную в залу, где на том же стуле, у клавикорд, закрыв лицо руками, сидел Денисов. Он вскочил на звук ее легких шагов.
– Натали, – сказал он, быстрыми шагами подходя к ней, – решайте мою судьбу. Она в ваших руках!
– Василий Дмитрич, мне вас так жалко!… Нет, но вы такой славный… но не надо… это… а так я вас всегда буду любить.
Денисов нагнулся над ее рукою, и она услыхала странные, непонятные для нее звуки. Она поцеловала его в черную, спутанную, курчавую голову. В это время послышался поспешный шум платья графини. Она подошла к ним.
– Василий Дмитрич, я благодарю вас за честь, – сказала графиня смущенным голосом, но который казался строгим Денисову, – но моя дочь так молода, и я думала, что вы, как друг моего сына, обратитесь прежде ко мне. В таком случае вы не поставили бы меня в необходимость отказа.
– Г"афиня, – сказал Денисов с опущенными глазами и виноватым видом, хотел сказать что то еще и запнулся.
Наташа не могла спокойно видеть его таким жалким. Она начала громко всхлипывать.
– Г"афиня, я виноват перед вами, – продолжал Денисов прерывающимся голосом, – но знайте, что я так боготво"ю вашу дочь и всё ваше семейство, что две жизни отдам… – Он посмотрел на графиню и, заметив ее строгое лицо… – Ну п"ощайте, г"афиня, – сказал он, поцеловал ее руку и, не взглянув на Наташу, быстрыми, решительными шагами вышел из комнаты.

На другой день Ростов проводил Денисова, который не хотел более ни одного дня оставаться в Москве. Денисова провожали у цыган все его московские приятели, и он не помнил, как его уложили в сани и как везли первые три станции.
После отъезда Денисова, Ростов, дожидаясь денег, которые не вдруг мог собрать старый граф, провел еще две недели в Москве, не выезжая из дому, и преимущественно в комнате барышень.
Соня была к нему нежнее и преданнее чем прежде. Она, казалось, хотела показать ему, что его проигрыш был подвиг, за который она теперь еще больше любит его; но Николай теперь считал себя недостойным ее.
Он исписал альбомы девочек стихами и нотами, и не простившись ни с кем из своих знакомых, отослав наконец все 43 тысячи и получив росписку Долохова, уехал в конце ноября догонять полк, который уже был в Польше.

После своего объяснения с женой, Пьер поехал в Петербург. В Торжке на cтанции не было лошадей, или не хотел их смотритель. Пьер должен был ждать. Он не раздеваясь лег на кожаный диван перед круглым столом, положил на этот стол свои большие ноги в теплых сапогах и задумался.
– Прикажете чемоданы внести? Постель постелить, чаю прикажете? – спрашивал камердинер.
Пьер не отвечал, потому что ничего не слыхал и не видел. Он задумался еще на прошлой станции и всё продолжал думать о том же – о столь важном, что он не обращал никакого.внимания на то, что происходило вокруг него. Его не только не интересовало то, что он позже или раньше приедет в Петербург, или то, что будет или не будет ему места отдохнуть на этой станции, но всё равно было в сравнении с теми мыслями, которые его занимали теперь, пробудет ли он несколько часов или всю жизнь на этой станции.
Смотритель, смотрительша, камердинер, баба с торжковским шитьем заходили в комнату, предлагая свои услуги. Пьер, не переменяя своего положения задранных ног, смотрел на них через очки, и не понимал, что им может быть нужно и каким образом все они могли жить, не разрешив тех вопросов, которые занимали его. А его занимали всё одни и те же вопросы с самого того дня, как он после дуэли вернулся из Сокольников и провел первую, мучительную, бессонную ночь; только теперь в уединении путешествия, они с особенной силой овладели им. О чем бы он ни начинал думать, он возвращался к одним и тем же вопросам, которых он не мог разрешить, и не мог перестать задавать себе. Как будто в голове его свернулся тот главный винт, на котором держалась вся его жизнь. Винт не входил дальше, не выходил вон, а вертелся, ничего не захватывая, всё на том же нарезе, и нельзя было перестать вертеть его.
Вошел смотритель и униженно стал просить его сиятельство подождать только два часика, после которых он для его сиятельства (что будет, то будет) даст курьерских. Смотритель очевидно врал и хотел только получить с проезжего лишние деньги. «Дурно ли это было или хорошо?», спрашивал себя Пьер. «Для меня хорошо, для другого проезжающего дурно, а для него самого неизбежно, потому что ему есть нечего: он говорил, что его прибил за это офицер. А офицер прибил за то, что ему ехать надо было скорее. А я стрелял в Долохова за то, что я счел себя оскорбленным, а Людовика XVI казнили за то, что его считали преступником, а через год убили тех, кто его казнил, тоже за что то. Что дурно? Что хорошо? Что надо любить, что ненавидеть? Для чего жить, и что такое я? Что такое жизнь, что смерть? Какая сила управляет всем?», спрашивал он себя. И не было ответа ни на один из этих вопросов, кроме одного, не логического ответа, вовсе не на эти вопросы. Ответ этот был: «умрешь – всё кончится. Умрешь и всё узнаешь, или перестанешь спрашивать». Но и умереть было страшно.
Торжковская торговка визгливым голосом предлагала свой товар и в особенности козловые туфли. «У меня сотни рублей, которых мне некуда деть, а она в прорванной шубе стоит и робко смотрит на меня, – думал Пьер. И зачем нужны эти деньги? Точно на один волос могут прибавить ей счастья, спокойствия души, эти деньги? Разве может что нибудь в мире сделать ее и меня менее подверженными злу и смерти? Смерть, которая всё кончит и которая должна притти нынче или завтра – всё равно через мгновение, в сравнении с вечностью». И он опять нажимал на ничего не захватывающий винт, и винт всё так же вертелся на одном и том же месте.
Слуга его подал ему разрезанную до половины книгу романа в письмах m mе Suza. [мадам Сюза.] Он стал читать о страданиях и добродетельной борьбе какой то Аmelie de Mansfeld. [Амалии Мансфельд.] «И зачем она боролась против своего соблазнителя, думал он, – когда она любила его? Не мог Бог вложить в ее душу стремления, противного Его воле. Моя бывшая жена не боролась и, может быть, она была права. Ничего не найдено, опять говорил себе Пьер, ничего не придумано. Знать мы можем только то, что ничего не знаем. И это высшая степень человеческой премудрости».
Всё в нем самом и вокруг него представлялось ему запутанным, бессмысленным и отвратительным. Но в этом самом отвращении ко всему окружающему Пьер находил своего рода раздражающее наслаждение.
– Осмелюсь просить ваше сиятельство потесниться крошечку, вот для них, – сказал смотритель, входя в комнату и вводя за собой другого, остановленного за недостатком лошадей проезжающего. Проезжающий был приземистый, ширококостый, желтый, морщинистый старик с седыми нависшими бровями над блестящими, неопределенного сероватого цвета, глазами.
Пьер снял ноги со стола, встал и перелег на приготовленную для него кровать, изредка поглядывая на вошедшего, который с угрюмо усталым видом, не глядя на Пьера, тяжело раздевался с помощью слуги. Оставшись в заношенном крытом нанкой тулупчике и в валеных сапогах на худых костлявых ногах, проезжий сел на диван, прислонив к спинке свою очень большую и широкую в висках, коротко обстриженную голову и взглянул на Безухого. Строгое, умное и проницательное выражение этого взгляда поразило Пьера. Ему захотелось заговорить с проезжающим, но когда он собрался обратиться к нему с вопросом о дороге, проезжающий уже закрыл глаза и сложив сморщенные старые руки, на пальце одной из которых был большой чугунный перстень с изображением Адамовой головы, неподвижно сидел, или отдыхая, или о чем то глубокомысленно и спокойно размышляя, как показалось Пьеру. Слуга проезжающего был весь покрытый морщинами, тоже желтый старичек, без усов и бороды, которые видимо не были сбриты, а никогда и не росли у него. Поворотливый старичек слуга разбирал погребец, приготовлял чайный стол, и принес кипящий самовар. Когда всё было готово, проезжающий открыл глаза, придвинулся к столу и налив себе один стакан чаю, налил другой безбородому старичку и подал ему. Пьер начинал чувствовать беспокойство и необходимость, и даже неизбежность вступления в разговор с этим проезжающим.
Слуга принес назад свой пустой, перевернутый стакан с недокусанным кусочком сахара и спросил, не нужно ли чего.
– Ничего. Подай книгу, – сказал проезжающий. Слуга подал книгу, которая показалась Пьеру духовною, и проезжающий углубился в чтение. Пьер смотрел на него. Вдруг проезжающий отложил книгу, заложив закрыл ее и, опять закрыв глаза и облокотившись на спинку, сел в свое прежнее положение. Пьер смотрел на него и не успел отвернуться, как старик открыл глаза и уставил свой твердый и строгий взгляд прямо в лицо Пьеру.
Пьер чувствовал себя смущенным и хотел отклониться от этого взгляда, но блестящие, старческие глаза неотразимо притягивали его к себе.

– Имею удовольствие говорить с графом Безухим, ежели я не ошибаюсь, – сказал проезжающий неторопливо и громко. Пьер молча, вопросительно смотрел через очки на своего собеседника.
– Я слышал про вас, – продолжал проезжающий, – и про постигшее вас, государь мой, несчастье. – Он как бы подчеркнул последнее слово, как будто он сказал: «да, несчастье, как вы ни называйте, я знаю, что то, что случилось с вами в Москве, было несчастье». – Весьма сожалею о том, государь мой.
Пьер покраснел и, поспешно спустив ноги с постели, нагнулся к старику, неестественно и робко улыбаясь.
– Я не из любопытства упомянул вам об этом, государь мой, но по более важным причинам. – Он помолчал, не выпуская Пьера из своего взгляда, и подвинулся на диване, приглашая этим жестом Пьера сесть подле себя. Пьеру неприятно было вступать в разговор с этим стариком, но он, невольно покоряясь ему, подошел и сел подле него.
– Вы несчастливы, государь мой, – продолжал он. – Вы молоды, я стар. Я бы желал по мере моих сил помочь вам.
– Ах, да, – с неестественной улыбкой сказал Пьер. – Очень вам благодарен… Вы откуда изволите проезжать? – Лицо проезжающего было не ласково, даже холодно и строго, но несмотря на то, и речь и лицо нового знакомца неотразимо привлекательно действовали на Пьера.
– Но если по каким либо причинам вам неприятен разговор со мною, – сказал старик, – то вы так и скажите, государь мой. – И он вдруг улыбнулся неожиданно, отечески нежной улыбкой.
– Ах нет, совсем нет, напротив, я очень рад познакомиться с вами, – сказал Пьер, и, взглянув еще раз на руки нового знакомца, ближе рассмотрел перстень. Он увидал на нем Адамову голову, знак масонства.
– Позвольте мне спросить, – сказал он. – Вы масон?
– Да, я принадлежу к братству свободных каменьщиков, сказал проезжий, все глубже и глубже вглядываясь в глаза Пьеру. – И от себя и от их имени протягиваю вам братскую руку.

Электро-механические компьютеры

Во-первых (закон есть закон), после долгого судебного разбирательства федеральный судья США Эрл Р. Ларсон (Earl R. Larson) 19 октября 1973 года аннулировал патент, ранее выданный Эккерту (Eckert) и Мочли (Mauchly), официально признав Атанасова изобретателем первого электронного цифрового компьютера.

Во-вторых, и компьютер Атанасова и ЭНИАК основой своей элементной базы имеют элекро-вакуумные лампы. Вспомним же определение. «Электроника – это наука о взаимодействии заряженных частиц с электрическим полем …». Электронные лампы не являются первыми электронными компонентами и не на лампах были созданы первые вычислительные устройства, работа которых была основана на электронных компонентах. Существовал целый класс вычислительных машин – релейные. Конечно можно говорить о «полностью электронных» и о «электро-механических» вычислительных машинах, но с точки зрения приоритена это не столь важно.

Ко́нрад Цу́зе (нем. Konrad Zuse ; 22 июня 1910, Берлин, Германская империя - 18 декабря 1995, Хюнфельд, Германия) - немецкий инженер, пионер компьютеростроения. Наиболее известен как создатель первого действительно работающего программируемого компьютера (1941) и первого языка программирования высокого уровня (1945).

Рис. 2.1. Конрад Цузе

В 1935 году Цузе получил образование инженера в Берлинской высшей технической школе в Шарлоттенбурге, которая сегодня носит название Берлинского технического университета. По её окончании он поступил на работу на авиационную фабрику Хейнкеля в городе Дессау, однако, проработав всего лишь год, уволился, вплотную занявшись созданием программируемой счётной машины. Поэкспериментировав с десятичной системой счисления, молодой инженер предпочёл ей двоичную. В 1938 году появилась первая действующая разработка Цузе, названная им Z1. Это был двоичный механический вычислитель с электрическим приводом и ограниченной возможностью программирования при помощи клавиатуры. Результат вычислений в десятичной системе отображался на ламповой панели. Построенный на собственные средства и деньги друзей и смонтированный на столе в гостиной родительского дома, Z1 работал ненадёжно из-за недостаточной точности выполнения составных частей. Модель Z1 - это первый в мире цифровой механический компьютер с программным управлением . Архитектурными особенностями Z1 являлись также: двоичная кодировка и система представления чисел с плавающей запятой (или “полулогарифмическая” система, если использовать терминологию К. Цузе). При этом длина числа составляла 21 разряд, из которых 1 разряд отводился под знак числа, 7 разрядов предназначались для порядка и его знака, 13 разрядов – для мантиссы.

Вычислительная машина Z1 – по сути тестовая модель, которая никогда не применялась для практических целей. Эта машина была реконструирована в Берлине самим К.Цузе в 1980-х годах, сейчас она экспонируется в Берлинском музее транспорта и технологии.

Технические характеристики Z1:

Частота: 1 Гц

Арифметическое устройство: с плавающей точкой, длина машинного слова 22 бита

Средняя скорость вычислений: 5 секунд на операцию сложения, 10 секунд на операцию умножения

Память: 64 машинных слова

Вес: 1000 кг

Рис. 2.2. Воссозданная модель Z1.

Вторая мировая война сделала невозможным общение Цузе с другими энтузиастами создания вычислительной техники в Великобритании и Соединённых Штатах Америки. В 1939 году Цузе был призван на военную службу, однако сумел убедить армейских начальников в необходимости дать ему возможность продолжить свои разработки. В 1940 году он получил поддержку Исследовательского института аэродинамики (нем. Aerodynamische Versuchsanstalt ), который использовал его работу для создания управляемыхракет. Благодаря ей Цузе построил доработанную версию вычислителя - Z2 на основе телефонных реле. В машине Z2 арифметическое устройство и устройство управления были реализованы на реле, а память оставалась механической (от модели Z1).

В отличие от Z1, новая машина считывала инструкции с перфорированной 35-миллиметровой киноплёнки. Она тоже была демонстрационной моделью и не использовалась для практических целей. В этом же году Цузе организовал компанию Zuse Apparatebau для производства программируемых машин.

Технические характеристики Z2:

Частота: 5 Гц

Арифметическое устройство: с фиксированным положением запятой, длина машинного слова 16 бит

Средняя скорость вычислений: 0,8 секунды на одну операцию сложения

Количество реле в арифметическом устройстве: 600

Память: 64 машинных слова

Потребление энергии: 1000 Вт

Вес: 300 кг

Удовлетворённый функциональностью Z2, в 1941 году Цузе создал уже более совершенную модель - Z3. Модель Z3 – первая в мире двоичная электромеханическая ВМ с программным управлением. Работы по созданию машины Z3 были начаты в 1939 г., а ее монтаж был полностью завершен 5 декабря 1941 г.

12 мая 1941 года в Берлине Конрад Цузе представил собравшимся ученым работу Z3. Успех демонстрации был огромен. Не случайно именно Z3 считается первым работоспособным, свободно программируемым компьютером в мире (его "конкуренты", Mark I и ENIAC появились после 1943 года). Правда, в памяти Z3 программы не хранил, для этого память из 64 слов была мала, да Цузе и не стремился к этому. Имелся недостаток - отсутствие реализации условного перехода.

Рис. 2.3. ВМ Z3.

Рис. 2.4. Реле Z3.

Машина Z3 предназначалась для выполнения операций сложения, вычитания, умножения, деления, извлечения квадратного корня и вспомогательных функций (в частности, двоично-десятичных преобразований чисел). Для представления чисел использовалась двоичная система с плавающей запятой. Длина числа – 22 двоичных разряда, из которых 1 разряд – знак числа, 7 разрядов – порядок или экспонента (в дополнительном коде), 14 разрядов – мантисса (в нормализованной форме). Быстродействие ВМ при выполнении сложения – 3 или 4 операции в 1 сек., а время умножения двух чисел составляло 4 – 5 сек.

Впрочем, программируемость этого двоичного вычислителя, собранного, как и предыдущая модель, на основе телефонных реле, также была ограниченной. Несмотря на то, что порядок вычислений теперь можно было определять заранее, условные переходы и циклы отсутствовали. Тем не менее, Z3 первым среди вычислительных машин Цузе получил практическое применение и использовался для проектирования крыла самолёта.

Однако главная проблема заключалась в том, что высшие военные чины Вермахта не сомневались в быстрой победе германского оружия, а потому придавали мало значения компьютерам. Показателен такой факт. Однажды Цузе и его друг Гельмут Шрейер, инженер по специальности, обратились за помощью к генералам, чтобы те помогли с финансированием ЭВМ, созданной не на реле, а на вакуумных лампах (идея Шрейера). Военные, услышав, что на постройку такого компьютера уйдет около двух лет, отвергли идею Цузе-Шрейере, заявив, что войну Германия выиграет гораздо раньше, обойдясь без помощи новых электронных вычислительных средств.

Табл. 2.1. Основные характеристики Z3

Вплоть до 1944 года Z3 успешно использовали для авиационных расчетов, когда после бомбардировки, компьютер был уничтожен. Конрад Цузе берется за создание четвертого компьютера - Z4.

В ходе бомбардировок Берлина в 1944 году были уничтожены все три машины, Z1, Z2 и Z3.

Z4 - вычислительная машина Конрада Цузе, создана им на основе опыта разработки первого программируемого компьютера Z3. Компания Цузе готовила Z4 для серийного производства. Z4 умел избегать вычислений неправильных чисел - это позволяло оставлять компьютер в "одиночестве" и днём, и ночью без человеческого контроля. Компьютер изобретался во время второй мировой войны, боясь, что изобретение может быть уничтожено в ходе военных действий, Конрад Цузе принимает решение разобрать и спрятать компьютер. Частично законченный Z4 был погружен на подводу и перевезён в безопасное место в баварской деревне. Именно для этого компьютера Цузе разработал первый в мире высокоуровневый язык программирования, названный им Планкалкюль (нем. Plankalkül исчисление планов ).

На долю Z4, в отличие от предшественников, выпала завидная судьба. Компания Цузе готовила Z4 для серийного производства, однако страх перед бомбежками вынудил не окончательно отлаженный компьютер вывезти из Берлина. Цузе спрятал компьютер в разобранном виде в сарае альпийского отеля местечка Хинтерштайн. Послевоенные годы были тяжелым испытанием для Цузе, которому пришлось практически заново собирать Z4. Для восстановления механической памяти брались железные консервные банки, оставленные войсками антигитлеровской коалиции.

В 1946 году Цузе организовал коммерческую компанию по производству компьютеров «Инженерная служба Цузе в Хопферау» (нем. Zuse-Ingenieurbüro Hopferau ). Венчурный капитал был получен от Швейцарской высшей технической школы и компании IBM.

Рис. 2.5. Восстановленный Z4.

В 1948 году восстановленный Z4 был на лошадях перевезен в местечко Хопферау, где Цузе посетил профессор Штифель из Высшей технической школы в Цюрихе (ETHZ). До сих пор не совсем ясно, откуда профессор проведал про Z4.

Эта встреча стала поворотным пунктом для дальнейшей жизни Конрада Цузе. На глазах у Штифеля он написал программу, сделал перфокарту и ввел данные в Z4. Полученный результат был правильным. Воодушевленный этим, Штифель предложил арендовать Z4. Чтобы подписать контракт с ETHZ, Цузе зарегистрировал компанию "Zuse KG". Надо сказать, что выбора у цюрихского профессора не было. На тот момент он мог рассчитывать лишь на Z4, поскольку американские компьютеры заполучить было невозможно, а машина Цузе работала надежно (даже несмотря на память из металлических пластин), имела специальный блок для создания программ и ряд других плюсов.

В сентябре 1950 года Z4 был, наконец, закончен и поставлен в ETH Zürich. В то время он был единственным работающим компьютером в континентальной Европе и первым компьютером в мире, который был продан. В этом Z4 на пять месяцев опередил Марк I и на десять - UNIVAC.

Технические характеристики Z4:

Табл. 2.2. Основные характеристики Z4

Арифметическое устройство: с плавающей точкой, 32 бита, +, -, *, /, квадратный корень Средняя скорость вычисления: операция сложения 400 мс Потребление энергии: 4000 Ватт.

Масса: 1000 кг

Элементов: около 2500 реле

До 1954 года Z4 работал в Цюрихе, затем, до 1959 года - во Франции (Институт "Franco-Allemand des Recherches de St. Louis"). Подсчитано, что за пять лет работы (1950-1955) Z4 рассчитал около 100 различных проектов. Стоит отметить, что в начале 50-х годов прошлого века на территории Европы работали всего два компьютера: Z4 Конрада Цузе и МЭСМ Сергея Лебедева (СССР)5.

Цузе и его компанией были построены и другие компьютеры, название каждого из которых начиналось с заглавной буквы Z. Наиболее известны машины Z11, продававшийся предприятиям оптической промышленности и университетам, и Z22 - первый компьютер с памятью на магнитных носителях.

В настоящее время полностью функционирующая модель компьютера Z3 находится в «Немецком музее» города Мюнхена, а модель вычислителя Z1 передана в Немецкий технический музей Берлина. Сегодня в последнем открыта также специальная выставка, посвящённая Конраду Цузе и его работам. На выставке представлены двенадцать его машин, оригинальные документы по разработке языка Планкалкюль и несколько картин Цузе.

(Германия) и продолжительное время жил с родителями на севере Саксонии в городке Хойерсверда (нем. Hoyerswerda ). С детских лет мальчик проявлял интерес к конструированию. Ещё в школе он спроектировал действующую модель машины по размену монет и создавал проект города на 37 миллионов жителей. А в годы студенчества к нему впервые пришла идея создания автоматического программируемого вычислителя.

Цузе считал, что устройство вселенной похоже на сеть взаимосвязанных компьютеров. В он издает книгу «Rechnender Raum» («Вычислительное пространство»), которая в году была переведена на английский язык сотрудниками с названием «Calculating Space».

В - годах, несмотря на перенесённый сердечный приступ, Цузе воссоздал свой первый компьютер «Z1» . Законченная модель насчитывала 30 тысяч компонентов, стоила 800 тысяч немецких марок и потребовала для своей сборки труда 4-х энтузиастов (включая самого Цузе). Финансирование проекта обеспечивалось компанией Siemens AG наряду с пятью другими компаниями.

В настоящее время полностью функционирующая модель компьютера «Z3» находится в «Немецком музее» города Мюнхена , а модель вычислителя «Z1» передана в Немецкий технический музей Берлина . Сегодня в последнем открыта также специальная выставка, посвящённая Конраду Цузе и его работам. На выставке представлены двенадцать его машин, оригинальные документы по разработке языка Планкалкюль и несколько картин Цузе.

За свой вклад и первые успехи в области автоматических вычислений, независимое предложение использования двоичной системы и арифметики с плавающей запятой, а также проектирование первого в Германии и одного из самых первых в мире программно-управляемых компьютеров в году Цузе получил мемориальную премию Гарри М. Гуда (англ. Harry M. Goode Memorial Award ), медаль и 2000 долларов от «Computer Society» .

В году Цузе стал первым почётным членом немецкого «Общества информатики» , а с оно начало присваивать «Медаль Конрада Цузе», ставшую сегодня известнейшей немецкой наградой в области информатики . В -м за дело всей жизни Цузе был удостоен ордена «Крест за заслуги перед Федеративной Республикой Германия». А в -м на канале ZDF он был назван «величайшим» из живших немцев.

После ухода на пенсию Цузе занялся своим любимым хобби, - живописью. Цузе умер 18 декабря в Хюнфельд (Германия). Сегодня несколько городов Германии имеют улицы, названные его именем.

Литература

• Konrad Zuse: Der Vater des Computers. / Jürgen Alex, Hermann Flessner, Wilhelm Mons u. a. - Parzeller, . - 264 S(нем.) . ISBN 3-7900-0317-4, KNO-NR: 08 90 94 10
• Die Rechenmaschinen von Konrad Zuse / Hrsg. v. Raul Rojas. - Berlin: Springer, . - VII, 221 S(нем.) . ISBN 3-540-63461-4, KNO-NR: 07 36 04 31
• Der Computer mein Leben. / Konrad Zuse(нем.) .
• The Computer - My Life - Springer Verlag (August )(англ.) . ISBN 0-387-56453-5
• Знакомьтесь: компьютер = Understanding computers: Computer basics: Input/Output ; Пер. с англ. К. Г. Батаева; Под ред. и с пред. В. М. Курочкина - Москва: Мир, . - 240 с., ил. ISBN 5-03-001147-1(рус.) .
• Язык компьютера = Understanding computers: Software: Computer Languages ; Пер. с англ. С. Е. Морковина и В. М. Ходукина; Под ред. и с пред. В. М. Курочкина - Москва: Мир, . - 240 с., ил. ISBN 5-03-001148-X (рус.) .

Ссылки

• На Викискладе есть медиафайлы по теме Конрад Цузе
• Биография (англ.)
• Краткая биография в онлайновом виртуальном музее LeMO (нем.)
• Конрад Цузе и его вычислители на сайте его сына, Хорнста Цузе в Техническом университете г. Берлин (нем.)
• Интернет-архив Конрада Цузе (англ.)
• Технический университет г. Берлин (нем.) (англ.)
• Жизнь и труды Конрада Цузе ( (англ.)
• Конрад Цузе (англ.)
• Конрад Цузе, создатель первого программируемого компьютера (англ.)
• Тезисы Цузе о цифровой физике и вычисляемой вселенной (англ.)
• Информация о Музее Конрада Цузе в г. Хойерсверда (нем.) (англ.)

Сергей Бобровский

Таким титулом награжден немецкий инженер , родившийся в 1910 г. и умерший в возрасте 85 лет (более подробно его биография описана в статье “Компьютерный музей”, PC Week/RE, № 9/98, с. 60).

В 30-х годах Цузе занимался проектированием самолетов в компании Henschel Aircraft и ему приходилось выполнять огромные объемы вычислений для определения оптимальной конструкции крыльев. В то время существовали только механические калькуляторы с десятичной системой счисления, и Цузе заинтересовала проблема автоматизации всего процесса вычислений, так как он вынужден был выполнять множество однообразных рутинных расчетов по заданной схеме. В 1934 г. Цузе придумал модель автоматического калькулятора, которая состояла из устройства управления, вычислительного устройства и памяти и полностью совпадала с архитектурой сегодняшних компьютеров.

В те годы Цузе пришел к выводу, что будущие компьютеры будут основаны на шести принципах:

• двоичная система счисления;
• использование устройств, работающих по принципу “да/нет” (логические 1 и 0);
• полностью автоматизированный процесс работы вычислителя;
• программное управление процессом вычислений;
• поддержка арифметики с плавающей запятой;
• использование памяти большой емкости.

Цузе оказался абсолютно прав. Он первым в мире сказал, что обработка данных начинается с бита (бит он называл да/нет-статусом, а формулы двоичной алгебры - условными суждениями), первым ввел термин “машинное слово” (word), первым объединил в вычислителе арифметические и логические операции, отметив, что “элементарная операция компьютера - проверка двух двоичных чисел на равенство. Результатом будет тоже двоичное число с двумя значениями (равно, не равно)”. При этом Цузе не имел никакого представления не только об аналогичных исследованиях коллег в США и Англии, но даже о механическом вычислителе Чарльза Бэббиджа, созданном в XIX веке.

В 1936 г. Цузе запатентовал идею механической памяти. Год спустя он создал работающую память для хранения 12 двоичных чисел по 24 бита и активно занялся созданием первой версии своего вычислителя, которую он сначала назвал Versuchsmodell-1 (V-1), но эта аббревиатура совпала с названием немецких ракет V1, и тогда он переименовал свое творение в Z1. Арифметический модуль мог работать с числами с плавающей запятой (фактически они состояли из двух чисел: одно представляло собой 16-разрядную мантиссу, другое - 7-разрядную экспоненту), осуществлял преобразования двоичных чисел в десятичные и обратно и поддерживал ввод и вывод данных. Устройство ввода программы с помощью перфорированной киноленты сделал Хельмут Шрейер, друг Цузе, который раньше работал киномехаником. Результаты расчетов показывались с помощью электрических ламп. Z1 был закончен в 1938 г. и работал неустойчиво из-за ненадежной механической памяти.

Трудами Цузе заинтересовалось руководство Института аэродинамических исследований третьего рейха. Они взялись финансировать работы над следующей моделью вычислителя Z2. В качестве более надежной элементной базы Конрад выбрал электромагнитные телефонные реле, единственные в то время устройства, пригодные для создания компьютера. Релейный Z2 был построен в апреле 1939 г. и успешно заработал, но Цузе призвали в армию, и хотя у него были очень влиятельные друзья, он отслужил год, прежде чем вернулся обратно в институт. Там он приступил к проектированию более мощной модели - Z3, потом снова был призван на фронт, но через короткое время вернулся в институт окончательно.

Цузе закончил Z3 5 декабря 1941 г. Ввод программы, представлявшей собой последовательность довольно мощных логических команд, по-прежнему происходил с перфорированной киноленты. Память Z3 позволяла хранить 64 слова (14 бит на мантиссу, 7 бит на экспоненту и 1 бит на знак) и состояла из 1400 реле. Для арифметического вычислителя потребовалось 600 реле, и еще 400 реле применялось в устройстве управления. Z3 выполнял не только 4 арифметических операции, но и вычисление квадратного корня, умножение на –1, 0,1, 0,5, 2 и 10. Скорость работы Z3 была примерно равна скорости работы американского компьютера Harvard Mark I, созданного в конце 40-х годов. Z3 выполнял 3-4 операции сложения в секунду и умножал два числа за 4-5 секунд, позволяя при этом обрабатывать числа с плавающей запятой более эффективно, чем

Одновременно Цузе занимался проектированием механических устройств дистанционного управления бомбами для повышения точности попадания в цель. Для создания модели требовалось провести очень большие вычисления, и он сначала сделал специализированный компьютер, выполнявший фиксированную последовательность операций. Затем он решил также автоматизировать работу оператора, занимавшегося вводом данных, и первым в мире сделал то, что сегодня называется аналогово-цифровым преобразователем.

Из-за небольшого объема памяти на Z3 нельзя было решать, в частности, системы линейных уравнений, а институту это требовалось. В 1941 г. Цузе решил разработать более мощную модель - Z4. Он понимал все минусы своей машины и хотел создать полноценный компьютер, которому, по оценкам самого Цузе, требовалась емкость памяти как минимум 8 тысяч слов. Но немецкое руководство ответило ему, что Германия так близка к победе, что компьютеры ей не нужны. Во время войны все практические работы в этой области полностью прекратились. По окончании войны Цузе на короткое время был арестован, но всю жизнь отрицал, что выполнял какие-то секретные работы для правительства.

После войны Цузе временно остался не у дел. Z3 был разрушен, Z4 не закончен, зарубежные компьютеры и еще не работали, и он занялся теоретическими исследованиями. Ему помогал математик Герр Лохмейер. Цузе попытался автоматизировать игру в шахматы, описать правила игры в терминах логических вычислений. Сразу возникли проблемы, хорошо известные сегодня специалистам по искусственному интеллекту, - не было подходящего инструментария для работы со сложными структурами данных. В 1945 г. Цузе создал первый в мире символический язык Plankalkul (термина “алгоритмический язык” еще не существовало) и технику трансляции адресов, кроме того, у него родились идеи использования подпрограмм с параметрами. В то же время Цузе придумал название своему устройству - логическая вычислительная машина.

В начале 50-х годов экономика Германии пошла на подъем. Цузе организовал фирму Zuze KG, построил машину Z11 и использовал ее для решения задач перепланировки земель, проектирования оптических приборов. Уже тогда возникли проблемы создания хорошего ПО. Затем Цузе построил Z22, которая поддерживала общие алгоритмы вычислений, могла работать с произвольными структурами данных, имела достаточный объем памяти и была популярна у многих немецких инженеров и ученых. Цузе полагал, что у него появятся заказы на расчеты от малых и средних компаний, но они тогда не очень нуждались в подобных услугах, и Zuze KG оказалась убыточной. Государственное финансирование работ в компьютерной области началось позже.

Цузе продолжал экспериментировать с различными вычислительными устройствами, сделал автоматическую рисовальную доску - первый прообраз современных CAD. В 1964 г. он предложил автоматическую систему управления крупными ткацкими станками. С 1966 г. Цузе стал работать в компании Siemens AG.

Одним из своих наиболее выдающихся достижений Цузе считал создание языка Plankalkul, который не был привязан к архитектуре и наборам команд конкретного компьютера в отличие от первых языков ассемблера.

В Plankalkul было введено понятие объекта. Объект мог быть примитивным, основанным на двоичных числах произвольной длины (при записи логической единицы Цузе использовал символ L; например, двоичное число 1001 записывалось как L00L), и составным (структуры, рекурсивно определяемые массивы произвольной размерности и т. д.). Битовый массив размерности [n][m] обозначался как n x m x S0. Индексация в Plankalkul всегда начиналась с 0. Разрешалось работать с подмассивами: для трехмерного массива V можно указать матрицу V[i] и вектор V[i][j]. Для описания переменной использовалась нотация S1 . n (n бит).

Plankalkul допускал использование значительно более сложных синтаксических конструкций. Десятичное число (0-9) определялось с помощью записи S1 . 4 (4 бита, значения от 0 до 15) с наложенным ограничением по диапазону. Структура из трех компонентов записывалась, например, как (A2, S1 . 4, A3), где объекты A2 и A3 определялись ранее. Для упорядочения сложных описаний в языке использовался специальный синтаксис.

В качестве идентификаторов переменных применялось сочетание “буква + число”. Первой буквой могла быть V (параметр ввода), Z (промежуточное значение), R (результирующее значение), C (константа). Программы и подпрограммы (параметры передавались по значению) трактовались как переменные (префикс P). Например, запись P3 . 7 означала вызов 7-й программы 3-й программной группы. Plankalkul предусматривал возможность работы массивов программ, что сегодня только реализуется в распределенных системах!

Цузе придумал оператор присваивания, для которого определил знак. На Цюрихской конференции по Алголу европейская группа хотела ввести в стандарт языка именно его, и только под сильным давлением американской группы, не заинтересованной в введении символов, не поддерживаемых в компьютерах США, согласилась на сочетание:=.

Plankalkul поддерживал мощные синтаксические конструкции и позволял компактно описывать сложные условные циклы. Правда, запись программы была “многоэтажной”, с верхними и нижними индексами, и походила на символические потоковые диаграммы, получившие распространение в США в 60-х годах. По мощности Plankalkul приближался к Алголу 68, но в отличие от него, в Plankalkul не поддерживалась адресная арифметика, что в целом повышало надежность программы. На Plankalkul было написано много самых разных невычислительных алгоритмов: обработки символьной информации, генерации шахматных ходов и др. В музее Retrocomputing museum (www.ccil.org/retro/) автору статьи сообщили, что в память о Цузе планируется сделать компилятор для Plankalkul.

Сегодня работы Цузе известны во всем мире. Он оказал несомненное влияние на развитие европейских компьютерных технологий. Его труды использовались при создании новых компьютеров и особенно при разработке первых алгоритмических языков программирования. Конрад Цузе получил множество наград и призов и заслужил международное признание. В последние годы жизни он занимался преимущественно рисованием. Любовь к изобразительному искусству Цузе сохранил, видимо, с тех пор, как двадцатипятилетним инженером рисовал многочисленные схемы своих первых компьютеров.