Serwis Edukacyjny
w I-LO w Tarnowie
obrazek

Materiały dla uczniów liceum

  Wyjście       Spis treści       Wstecz       Dalej  

Autor: prof. Horst Zuse
Tłumaczył: mgr Jerzy Wałaszek

©2021 mgr Jerzy Wałaszek
I LO w Tarnowie

Rozdział 7

Fabryka Zuse KG

SPIS TREŚCI

Rozdział 7

W 1949 Konrad Zuse założył firmę Zuse KG z pięcioma pracownikami w małej wiosce liczącej około 800 mieszkańców, zwanej Neukirchen (Kreis Hünfeld, 120 km na północ od Frankfurtu). (Słowo "KG" oznacza specjalny rodzaj firmy w formie ograniczonego współudziału. Od 1949 do 1947 współudziałowcami byli: Alfred Eckardt, Harro Stucken i Konrad Zuse. Od 1957 współudziałowcami byli Konrad Zuse i jego żona, a od 1964 Zuse KG miało kilku właścicieli, co opisano dalej w tym rozdziale). Zuse KG było pierwszym przedsiębiorstwem komputerowym w Niemczech. Budynek używany przez Zuse KG w Neukirchen był wcześniej stacją wymiany poczty.

obrazek
Fot. 63. Rysunek przedstawiający budynek
firmy Zuse KG w Neukirchen wykonany
przez Konrada Zuse w roku 1950
obrazek
Fot. 64. Fotografia właściwego budynku.
Komputer Z4 został odrestaurowany
na pierwszym piętrze w pobliżu schodów

W 1949 pierwszym zadaniem firmy Zuse KG było odbudowanie komputera Z4 w celu dostarczenia go do ETH-Zürich. Z4 przetransportowano z Hopferau do Neukirchen (trasa około 500 km), a następnie dodano mu następujące cechy:

Efekty odbudowy komputera Z4 pokazano na Fot. 65 i Fot. 66.

obrazek
Fot. 65. Odbudowany komputer Z4
w Neukirchen w 1950
obrazek
Fot. 66. Konsola komputera Z4.
Na lewo znajdują się urządzenia
wprowadzania i wyprowadzania danych
dla zmiennoprzecinkowych liczb dziesiętnych,
w środku jest czytnik i perforator taśm,
a na prawo umieszczono Planfertigungsteil
(moduł tworzenia programu)

Komputer Z4 dostarczono do ETH-Zürich 11 sierpnia 1950. Zgodnie z notatkami Speisera był to wielki dzień dla ETH i Szwajcarii. Zaledwie w pół roku po inauguracji Z4 w ETH Rutishauser mógł donieść o efektach używania maszyny.

Naprawiony Z4 składał się z około dziesięciu szaf z przekaźnikami zawierających po 2.200 zwykłych przekaźników oraz dodatkowo z 21 przekaźnikowych wybieraków krokowych dla mikrosekwensera. Pamięć w Z4 była mechaniczna z 64 słowami, każde po 32 bity. Struktura pamięci mechanicznej była podobna do pamięci zastosowanej w komputerze Z1. Jednakże komputer Z1 posiadał komórki pamięci o długości 22 bitów, natomiast w Z4 rozmiar słowa pamięci uległ powiększeniu do 32 bitów. Każde słowo było bezpośrednio adresowalne przez instrukcje na taśmie perforowanej. Pamięć mechaniczna stanowiła unikalną cechę taj maszyny. W rzeczywistości, gdy naukowcy z ETH-Zürich zobaczyli ją po raz pierwszy w 1948 w Hopferau, donieśli profesorowi Stiefelowi, iż nigdy nie widzieli jeszcze na własne oczy tak niezwykłej konstrukcji. Donieśli mu również, iż mieli duże wątpliwości, czy taka pamięć będzie kiedykolwiek działała niezawodnie.

obrazekobrazek
Fot. 67 (po lewej) i Fot. 68 (po prawej).
Pamięć w Z4 składająca się
z cienkich metalowych pasków.
Ten rodzaj pamięci pracował bardzo
niezawodnie w maszynach Z1 (1938) i Z2 (1939).
Pojemność pamięci w Z4 wynosiła 64 słowa,
każde zawierające 32 bity

Speiser [SPEI98] tak napisał o działaniu komputera Z4:

Maszyna została przetransportowana do ETH we wrześniu 1950 i po względnie krótkim okresie czasu podjęła pracę. Z4 udowodnił swoją niezawodność, a częstość awarii nie przekraczała dopuszczalnego zakresu. Bardzo szybko maszynę można było pozostawiać bez nadzoru w czasie jej nocnych obliczeń, co w tym czasie było czymś dosyć niezwykłym. Sam Zuse był, co zupełnie zrozumiałe, bardzo dumny z tego osiągnięcia. Człowiek ten posiadał duże poczucie humoru i pewnego razu oznajmił, iż grzechot przekaźników w Z4 był jedyną interesującą rzeczą w życiu nocnym w Zurychu. Aby docenić warunki, w jakich pracowaliśmy, powtarzam, iż moc obliczeniowa tej maszyny wynosiła 1000 operacji na godzinę. Ze względów wykonawczych problemy wymagające więcej niż 100 godzin pracy Z4 nie były brane pod uwagę. W ten sposób warunkiem ograniczającym stało się 100.000 operacji i 64 miejsca w pamięci. W świetle dzisiejszych standardów, gdzie termin Gigaflopy (miliardy operacji zmiennoprzecinkowych) jest słowem codziennym, a pamięć mierzy się gigabajtami (miliardami bajtów), trudno uwierzyć, iż na Z4 można było prowadzić jakiekolwiek użyteczne prace. A mimo to w tym czasie, przynajmniej na kontynencie europejskim, nie istniał instytut matematyczny posiadający dostęp do mocy obliczeniowej porównywalnej z naszą.

Praca na Z4 była interaktywna w pełnym znaczeniu tego słowa. Oczywiście określenie "interaktywna praca z komputerem" w tym czasie jeszcze nie istniało z tej prostej przyczyny, iż sytuacja, gdy obliczenia komputerowe stają się nieinteraktywne, nigdy jeszcze nie wystąpiła. Matematyk był jednocześnie programistą oraz operatorem i mógł ciągle śledzić wykonywanie się programu. Wyniki pośrednie były drukowane i mogły być sprawdzone, a program mógł zostać w razie potrzeby zmodyfikowany. Lecz sygnały, które programista otrzymywał od komputera, nie były tylko optyczne lecz również akustyczne. Klikanie czytnika taśmy perforowanej stanowiło informację o tempie wykonywania programu albo o jego zablokowaniu się, a grzechot przekaźników pozwalał stwierdzić, jaki rodzaj operacji jest właśnie wykonywany. Była to duża pomoc przy wyszukiwaniu błędów, zarówno w sprzęcie jak i w programach.

W rzeczywistości pamięć, złożona z tysięcy metalowych pasków, śrubek i bolców była najbardziej niezawodną cechą komputera Z4. Pracował on bardzo pewnie i pozostawiano go uruchomionego bez nadzoru na noc. Speiser, jako osoba odpowiedzialna za konserwację Z4, napisał również [SPEI98]:

Chociaż, jak podano, niezawodność była całkiem dobra, jednakże pamiętam wielogodzinne poszukiwania pomyłek, które często miały swoje korzenie w nieprawidłowej pracy styków jakiegoś przekaźnika zabrudzonych kurzem. Wykryliśmy także kilka zimnych lutów, które stopniowo przerywały kontakt elektryczny, odszukanie ich było szczególnie nużące, ponieważ powodowały one nieregularne błędy. W dwóch przypadkach musiałem rozebrać elementy pamięci. Oznaczało to wyjęcie około 1000 bolców i założenie ich z powrotem. Były dwa typy bolców, o długości 2.5 i 2.6 mm. Jeśli z powodu pomyłki zamieniłem jeden pojedynczy bolec, cała pamięć blokowała się - bardzo frustrujące doświadczenie.

obrazek
Fot. 69. Konrad Zuse pracujący
na Z4 w Neukirchen (1950)
obrazek
Fot. 70. Konrad Zuse sprawdza jedną
z taśm perforowanych komputera Z4.
Taśmy te sprawiły, iż komputery Konrada Zuse
były swobodnie programowalnymi maszynami

Konrad Zuse nazywał programy słowem Rechenplan (plan obliczeń). Komputer Z4 używał modułu zwanego Planfertigungsteil (moduł przygotowania planu)(8), który służył do tworzenia w bardzo prosty sposób taśm perforowanych zawierających instrukcje dla komputera Z4. Z tego powodu możliwe było nauczenie się programowania Z4 w mniej niż trzy godziny.

(8)Konrad Zuse planował również Planfertigungsgerät (urządzenie do przygotowywania planu), które miało być rozszerzoną wersją modułu Z4 Planfertigungsteil (moduł przygotowania planu). Pomysł Konrada Zuse opierał się na symbolicznym zapisie programu, podobnie do notacji matematycznej, a następnie kompilacji tych programów wysokiego poziomu na język maszynowy komputera Z4.

W roku 1945 moduł Planfertigungsteil stanowił już element składowy komputera Z4. Można zauważyć, iż Konrad Zuse starał się maksymalnie ułatwić pisanie programów dla swojej maszyny. Z jednej strony moduł Planfertigungsteil pozwalał programiście używać symbolicznych komórek pamięci, instrukcji i symbolicznych operacji arytmetycznych przy tworzeniu programu, a było również możliwe kopiowanie programów i wprowadzanie poprawek. Z drugiej strony instrukcje i dane na taśmie perforowanej można było z łatwością pokazać przy pomocy lampek.

obrazek
Fot. 71. Planfertigungsteil (moduł przygotowania planu)
komputera Z4, który używano do tworzenia
w prosty sposób taśm perforowanych
obrazek
Fot. 72. jedna z taśm perforowanych komputera Z4
z instrukcjami na temat sposobów jej przygotowania.
Możliwe było również umieszczenie
na taśmie perforowanej wyników pośrednich
i później użycie tej taśmy jako danych wejściowych

Zestaw Instrukcji Komputera Z4

Komputer Z4 posiadał duży zestaw instrukcji w celu wykonywania programów zawierających skomplikowane obliczenia naukowe. Prawie wszystkie instrukcje komputera Z4 powstały w 1942, chociaż w 1949 dodano niektóre rozszerzenia, o czym wspominałem wcześniej. Z4 mógł wykonywać 1000 instrukcji na godzinę. Procesor arytmetyczny był bardzo zaawansowanym, dwójkowym procesorem zmiennoprzecinkowym. Lista jego instrukcji jest następująca:

Obsługa Wyjątków Arytmetycznych

Podobnie do Z3, komputer Z4 zapewniał zaawansowaną obsługę wyjątków arytmetycznych. Jeśli obliczenia arytmetyczne doprowadzą do przekroczenia dopuszczalnego zakresu liczb, wynoszącego w przybliżeniu od 10-20 do 1020, to maszyna da w wyniku wartość specjalną już do końca obliczeń, na przykład:

bardzo duża + bardzo duża = bardzo duża

bardzo duża - bardzo duża = niezdefiniowane

0 / 0 = niezdefiniowane

Jeśli znak wartości niezdefiniowanej jest połączony ze znakiem innej wartości niezdefiniowanej, to wynik jest niezdefiniowany. Metoda ta pomagała zapobiegać obliczaniu nieprawidłowych liczb w czasie pracy bez nadzoru (która zwykle była wykonywana w instytucie ETH nocą).

obrazek
Fot. 73. Dwa czytniki taśmy perforowanej
komputera Z4

Odrestaurowanie komputera Z4 kosztowało firmę Zuse KG około 60.000 DM. Instytut ETH Zürich zapłacił sumę 40.000 franków szwajcarskich (około 100.000 DM w tym czasie) z góry za Z4. Mając te pieniądze stało się możliwe założenie firmy Zuse KG i odbudowa Z4. (Warto wspomnieć, iż przeciętny dochód w tym okresie wynosił około180 DM miesięcznie). Z4 okazał się dużym sukcesem zarówno dla Instytutu ETH jak i dla Zuse KG.

Czasy obliczeń komputera Z4

Komputer Z4 posiadał następujące czasy obliczeń podane w sekundach:

Dodawanie 0.5
Mnożenie 3.0
Dzielenie 6.0
Pierwiastek Kwadratowy 6.0
Dostęp do Pamięci (w większości współbieżny z innymi operacjami) 0.5
Ogólne Osiągi 2000 instrukcji lub 1000 operacji arytmetycznych na godzinę

W pracy [SPEI98] Speiser pisze:

Wszystkie te parametry komputera Z4 widziane z pozycji roku 1949, były bardzo przekonywujące dla Stiefela, Rutishausera i Speisera. Musimy sobie uświadomić, iż w tamtym okresie działał zaledwie tuzin sterowanych programem komputerów, wszystkie w USA. Mniej niż garstka używane było w badaniach nad matematyką numeryczną, reszta dokonywała rutynowych obliczeń. Nie było wątpliwości, iż Z4 mógł zostać użyty do poważnych badań matematycznych.

Teraz zacytujemy ponownie Speisera [SPEI98], gdy opisuje pracę naukową wykonaną przy pomocy Z4 oraz ówczesne reakcje w Niemczech:

Gdy maszyna Z4 została zainstalowana, istotne prace rozpoczęto prawie natychmiastowo. W ciągu kilku lat Zurych urósł do jednego z najbardziej wybijających się ośrodków analizy numerycznej. ... Twórcza atmosfera tam panująca, ciągłe tworzenie i ocenianie nowych idei, dogłębna wiedza akademicka oraz mocny osąd naukowy były na porządku dziennym, kusi mnie prawie, aby powiedzieć: to było powietrze, którym wszyscy oddychaliśmy. Prawie nie mogę uwierzyć, iż Stiefel, gdy zdecydował się pozyskać Z4, śmiałby nawet marzyć o sukcesie na taką skalę!

Z4 był również intensywnie wykorzystywany w edukacji. Już w 1951 zaoferowaliśmy studentom kurs programowania komputera z ćwiczeniami praktycznymi na tej maszynie. Wierzymy, iż w tej dziedzinie byliśmy pierwsi na kontynencie europejskim. Powinno więc to być wzięte pod uwagę przez tych, którzy często krytykują, iż szwajcarskie uniwersytety późno uznały znaczenie informatyki.

Warto skomentować sytuację panującą w Niemczech we wczesnych latach 50-tych. W czasie gdy Z4 był instalowany i uruchamiany w Zurychu, w Zachodnich Niemczech rozpoczęto trzy projekty komputerowe: w Darmstadt, Monachium i Göttingen. Zainteresowanie Z4 było dosyć niskie, mówiąc uprzejmie. Aby zrozumieć takie postępowanie, musimy wziąć pod uwagę podstawowe różnice w priorytetach: Stiefel życzył sobie posiadać moc obliczeniową komputera do swojej dyspozycji tak szybko jak to było możliwe, nawet jeśli była ona skromna. Z drugiej strony te trzy niemieckie grupy miały ambicję zbudowania komputerów elektronicznych przy pomocy zaawansowanej technologii; byli pod mniejszym naciskiem ze strony matematyków, wygłodniałych obliczeń komputerowych. Lecz gdy wyniki naukowe zaczęły wypływać z Zurychu w 1951 i 1952, pojawiły się głosy krytyki w Niemczech mówiące, iż Z4 powinien być zatrzymany w swojej ojczyźnie, a nie wypuszczony za granicę.

Dla mnie, posiadającego wgląd w przeszłość, wyjaśnienie tego, co zaszło jest całkowicie jasne: Uniwersytety w 1950 wciąż cierpiały skutki wojny. Budynki były ciężko uszkodzone, wyposażenie prawie nie istniało i zgodnie z tym stanem rzeczy ograniczone fundusze musiały być przeznaczone na utrzymanie uniwersyteckiego życia na akceptowalnym poziomie. Suma 50.000 DM, którą wypłaciliśmy za Z4, była widocznie poza możliwościami jakiegokolwiek uniwersytetu. Fundusze w takiej ilości mogły pochodzić jedynie z federalnego ministerstwa, być może z ministerstwa kraju i z Planu Marshalla, którego wpływ był wysoce korzystny. Lecz w tych kręgach opinia była kryształowo czysta: Przyszłość należała do elektroniki, byłoby dużym błędem przeznaczać ograniczone fundusze na maszynę przekaźnikową.

Komputer Z5

W 1950 firma Leitz Company z Wetzlar zamówiła duży komputer na przekaźnikach, Z5. Fot. 74 i Fot. 75 pokazują tę maszynę oraz pracowników firmy Zuse KG w roku 1952, którzy zbudowali Z5. Podobnie do Z4, komputer Z5, sprzedany za 300.000 DM, był również dużym sukcesem dla firmy Zuse KG.

obrazek
Fot. 74. Komputer Z5 był rozszerzoną
wersją maszyny Z4 i został dostarczony
do firmy Leitz Company w 1952.
Maszyna ta posiadała około 3.000
standardowych przekaźników
i ponad 30 przekaźnikowych
wybieraków krokowych
obrazek
Fot. 75. Firma Zuse KG budowała Z5
od 1950 do 1952 przy pomocy
około 30 pracowników

Do budowy Z5 Konrad Zuse użył 2.800 jednakowych, nowoczesnych przekaźników telefonicznych w celu przezwyciężenia niskiej niezawodności lamp próżniowych. Sama maszyna zajmowała obszar 10 metrów na 4.5 metra, natomiast urządzenia wejścia/wyjścia zajmowały 2.5 metra na 4.5 metra. Z5 był pierwszym komercyjnym komputerem wybudowanym w Niemczech (prawdopodobnie również w Europie) i został dostarczony do firmy niemieckiej. Z5 również był największym komputerem na przekaźnikach kiedykolwiek zbudowanym i sprzedanym w Niemczech Zachodnich (w 1955 został skonstruowany w Niemczech Wschodnich komputer OPREMA, który używał 17.000 przekaźników).

Z5 był sześć razy szybszy od Z4, posiadał dwunastosłowową pamięć (każde zawierało 35 bitów, więc liczby zmiennoprzecinkowe zapisywane były przy użyciu 1 bitu dla znaku, 7 bitów dla wykładnika oraz 27 bitów dla mantysy), oraz pamięć specjalną do przechowywania ośmiu stałych (takich jak +0, +1, +10, +π, +1/3, + 1/5, +1/7, +220). Z5 był maszyną trójadresową i miał częstotliwość taktowania około 40 Hertzów.

Warto zwrócić uwagę, iż Z5 nie był komputerem z pamięcią programu, ponieważ program nie był umieszczany w pamięci wraz z danymi. Zamiast tego Z5 wykorzystywał technikę podprogramów zrealizowaną za pomocą trzech czytników taśmy perforowanej (opartych o standardową taśmę filmową 35 mm), które były nawzajem włączane. Czytniki taśmy perforowanej odczytywały dwanaście 20-bitowych kombinacji na sekundę (instrukcje lub liczby zmiennoprzecinkowe).

Chociaż pamięć była bardzo mała, można było na tej maszynie wykonywać skomplikowane obliczenia metod numerycznych wymaganych w systemach soczewek optycznych. Czas wykonania wynosił 0,1 sekundy dla dodawania, 0,4 sekundy dla mnożenia, 0,75 sekundy dla dzielenia lub pierwiastka kwadratowego, 0,05 sekundy na wymnożenie liczby zmiennoprzecinkowej przez stałą, a od 0,4 do 1,4 sekundy na zamianę liczby zmiennoprzecinkowej na jej dziesiętny odpowiednik lub na odwrót. Wyliczenie pierwiastka równania algebraicznego ósmego stopnia zabierało około 38 sekund, a obliczenie wartości wyznacznika czwartego stopnia wymagało 15 sekund pracy tej maszyny.

Jednakże Z5 był tylko dużym zadaniem, które otrzymała firma Zuse KG pomiędzy 1949 a 1955. W tym okresie 300,000 DM stanowiło olbrzymią sumę pieniędzy. Miesięczny dochód typowej rodziny nie przekraczał 200 DM. Po Drugiej Wojnie Światowej sytuacja w Niemczech i w całej Europie była bardzo ciężka. Do 60% Niemczech legło w gruzach, a zdolność wytwórcza niemieckiej gospodarki wynosiła mniej niż 20-30% w porównaniu z rokiem 1939. Dlatego firmy po prostu nie posiadały funduszy pieniężnych na zakup komputerów. Z tego powodu Konrad Zuse starał się prowadzić pewne interesy z firmami z USA. Udało mu się zawrzeć kontrakt z firmą Remington Rand Corporation, co oznaczało dla niego możliwość sprzedaży około 50 małych maszyn przekaźnikowych (Z7-Z9). Z wyjątkiem komputera badawczego G1 w Göttingen tworzonego przez zespół Billinga oraz instytutów w Darmstadt i Monachium, rząd niemiecki nie wspierał finansowo instytucji przy zakupie komputerów aż do około roku 1955.

Komputer Z11

Chociaż sytuacja w Niemczech była bardzo trudna, w 1954 firma Zuse KG skonstruowała Z11 jako następcę maszyny SM1 (1952-1954), opracowanej przez Seifersa w Monachium do obliczeń związanych z podziałami gruntów rolniczych. Komputer Z11, posiadając częstotliwość zegara 40 Hertzów, był bardzo popularny z uwagi na łatwą obsługę dzięki programom sprzętowym(9). Programy te wykonywały rachunki z zakresu parcelowania gruntów przez zwykłe naciskanie przycisków.

(9)Programy sprzętowe są implementowane przy użyciu przekaźników oraz przekaźnikowych wybieraków krokowych. Wybieraki krokowe wybierają mikrosekwencje algorytmów zaimplementowanych przy pomocy przekaźników. Swobodnie programowalne maszyny, których programy zapisuje się na taśmach lub kartach perforowanych, są dużo potężniejsze od maszyn z programami sprzętowymi.

Od roku 1955 komputer Z11 był zamawiany przez urzędy miernicze do parcelacji gruntów. W 1956 został wyposażony w czytniki taśm perforowanych, co sprawiło, iż stał się maszyną swobodnie programowalną poprzez taśmę perforowaną. Długość słowa w Z11 wynosząca 38 bitów (wysoka dokładność) oraz jego arytmetyka zmiennoprzecinkowa sprawiły, iż maszyna ta stała się bardzo popularna w przemyśle optycznym oraz na uniwersytetach. W 1956 firma Zuse KG sprzedała tylko pięć sztuk komputerów Z11, ale do 1959 sytuacja się zmieniła i Zuse KG mogło sprzedać 35 sztuk Z11 (w roku 1959 cena Z11 wynosiła 100,000 DM). W tym czasie niemiecki przemysł optyczny przodował na całym świecie i prawie każdy zakład wytwarzający w Niemczech wyposażenie optyczne zamówił Z11. Od 1955 Towarzystwo DFG (Deutsche Forschungsgemeinschaft - Niemieckie Towarzystwo Naukowe) zaczęło wydawać fundusze pieniężne na instalowanie komputerów na uniwersytetach.

obrazek
Fot. 76. Komputer Z11 był początkowo
używany do parcelacji gruntów.
Później został rozszerzony
do swobodnie programowalnej maszyny
i używano go w przemyśle optycznym
obrazek
Fot. 77. Pamięć w Z11 z około 20 słowami
po 38 bitów

Grafomat Z64

W 1955 Konrad Zuse rozpoczął prace nad Grafomatem Z64 będącym maszyną rysującą z dokładnością do 1/20 mm.

obrazek
Fot. 78. Grafomat Z64 był stosowany
do precyzyjnych rysunków
w zastosowaniach naukowych
i handlowych (1964)
obrazek
Fot. 79. Dwie skrzynie przekładniowe,
które mogły przetworzyć impulsy cyfrowe
na 15 różnych prędkości przy rysowaniu
linii i krzywych
(później zastąpiono je silnikami krokowymi)

Przy pomocy Z64 Konrad Zuse próbował spełnić inne marzenie. Chciał zbudować maszyny rysujące w celu uczynienia wyników złożonych obliczeń bardziej zrozumiałymi i bardziej widocznymi. Z64 sterowany był za pomocą taśmy perforowanej, którą mogły wyprodukować komputery Z22, Z23, Z25 lub Z31 (maszyny te przedstawimy dalej). Ruch pisaków rysunkowych sterowany był przez dwie przekładnie, mogące przetworzyć impulsy cyfrowe na analogowe rysunki. Przekładnie te zostały wynalezione i skonstruowane przez Konrada Zuse w latach 1955-1957. Grafomat Z64 był bardzo niezawodną i dobrze przyjmowaną maszyną w przemyśle oraz instytutach badawczych. Wysoko ceniono dużą dokładność rysunków, niezawodność, niski koszt konserwacji oraz ogromną różnorodność zastosowań.

Komputer Z22

W 1957 firma Zuse KG rozpoczęła budowę komputerów elektronicznych (opartych na lampach próżniowych) rozpoczynając od maszyny Z22. Skok w numeracji maszyn z Z11 na Z22 oznaczał zmianę technologii, a firma Zuse KG potrzebowała długiego okresu czasu na skonstruowanie swojego pierwszego komputera elektronicznego.

obrazek
Fot. 80. Komputer Z22 był pierwszą maszyną
firmy Zuse KG zbudowaną przy użyciu
próżniowych lamp elektronowych
obrazek
Fot. 81. 8KB dysk magnetyczny
komputera Z22

Z22, będący maszyną seryjną, był pierwszym komputerem firmy Zuse KG wyposażonym w pamięć programu. Maszyna ta zbudowana została z 600 lamp i 2400 diod, posiadała częstotliwość zegara 150 kHz, długość słowa 38 bitów oraz bęben magnetyczny o pojemności 8 KB. Z22 był również pierwszym komputerem firmy Zuse KG używającym modułu arytmetyki stałoprzecinkowej (obliczenia zmiennoprzecinkowe wykonywano programowo). Maszynę tę dostarczano z powodzeniem na uniwersytety, do zakładów przemysłowych i instytutów naukowych. W 1960 stał się dostępny model Z22R. Była to pierwsza maszyna z pamięcią na rdzeniach ferrytowych.

Niestety, firma Zuse KG nie była mocna finansowo. Główny powód tego stanu rzeczy leżał w powojennej sytuacji i stanie prawnym patentów Konrada Zuse, to drugie nie zostało rozwiązane aż do 1967. Konrad Zuse wahał się przez długi czas zastosować lampy próżniowe w komputerach. Powodem była ówczesna zawodność lamp elektronowych. Celem Konrada Zuse była budowa niezawodnych komputerów do rozwiązywania zadań inżynieryjnych i naukowych. Nie chciał budować maszyn eksperymentalnych, jak G1 w Göttingen. Dążył do rozwinięcia swojej idei uwolnienia umysłu człowieka od nużących i głupich rachunków.

W wyniku przez długi czas Konrad Zuse bardziej ufał technologiom opartym na przekaźnikach niż na lampach próżniowych. Innym powodem była chęć zaoszczędzenia firmie ryzyka finansowego związanego z zawodnymi komputerami. Nawet w 1954 elektroniczny komputer eksperymentalny G1 w Göttingen czasami potrafił pracować bez problemów przez trzy do czterech dni, gdy był w dobrej kondycji (a tylko przez pięć minut, gdy pojawiały się sporadyczne błędy). Dla Konrada Zuse taki stan rzeczy był nie do przyjęcia. Jednakże w roku 1955 era przekaźników minęła. Firma Zuse KG opracowała Z22 bez jakichkolwiek dotacji finansowych, lecz maszynę tą oparto na koncepcji komputera opracowanej przez Theodora Fromme'a i H. Pöscha. Z kolei ich koncepcja opierała się na schemacie Willema Louisa van der Poela [POEL62] z Holandii. Była to decyzja kierownicza podjęta przez Konrada Zuse. Maszyna ta łączyła ze sobą wszechstronną użyteczność z prostotą konstrukcyjną. Stosowane w niej były bardzo proste instrukcje, a mnożenia, operacje zmiennoprzecinkowe itd. realizowano za pomocą podprogramów. Dwie wcześniejsze maszyny o nazwach Z20 i Z21 były planowane w oparciu o taką koncepcję, następnie skonstruowany został komputer Z22 i nadano mu nazwę Minima. Z22 był bardzo uniwersalną maszyną, a jego cena 180,000 DM była dużo niższa niż cena maszyn budowanych zagranicą. Firma Zuse KG otrzymała zapłatę z góry od Technische Hochschule (Techniczna Szkoła Wyższa) w Berlinie i Aachen za wyprodukowanie Z22. Przy produkcji bębna magnetycznego zawarto umowę licencyjną z Gerhardem Dirksem - innym pionierem komputerowym w Niemczech a także w USA. Do roku 1958 komputer Z22 działał prawidłowo i w tym samym roku sprzedano jeszcze 18 takich maszyn.

W firmie Zuse KG zaszły jeszcze inne duże zmiany w 1957. Pomieszczenia dostępne w Neukirchen stały się zbyt małe, więc zakład przeniesiono do Bad Hersfeld, które znajduje się około 15 km na północ od Neukirchen. W tym okresie Bad Hersfeld miało około 25.000 mieszkańców.

Do lat 1961/62 sprzedano ponad pięćdziesiąt maszyn Z22. obecnie dwie w pełni sprawne maszyny Z22 można odwiedzić w Fachhochschule (Wyższa Szkoła Zawodowa) w Karlsruhe oraz w Bundesministerium für Bildung und Wissenschaft (Państwowe Ministerstwo Kultury i Nauki).

Komputer Z23

Rozwój komputerów następował coraz szybciej. Teraz poznano dobrze tranzystory i w 1959 firma Zuse KG wybudowała komputer Z23, który był zaawansowanym komputerem tranzystorowym posiadającym prawię taką samą logikę działania jak Z22. Komputer Z23 zastąpił w latach 1961/62 model Z22.

obrazek
Fot. 82. Komputer Z23 miał podobną strukturę do Z22, i był pierwszym komputerem tranzystorowym

Osiągi Z23 były dużo lepsze od osiągów Z22. Pierwsza maszyna Z23 została dostarczona do klienta w 1961. Maszyna ta posiadała pamięć na rdzeniach ferrytowych o pojemności 240 słów (każde po 40 bitów) i bęben magnetyczny mogący przechować 8192 słów (również każde po 40 bitów). Z23 był trzy razy szybszy od Z22, a programy napisane dla Z22 mogły być uruchamiane na Z23 bez żadnych konwersji.

Z23 odniósł duży sukces i do 1 stycznia 1967 roku zainstalowano ich w Niemczech łącznie dziewięćdziesiąt siedem sztuk.

Komputer Z31

Z31 był budowany równolegle z Z23. Był to pierwszy komputer firmy Zuse KG, który miał zawierać moduł arytmetyki dziesiętnej i był projektowany specjalnie z zamiarem wykorzystania w bankowości i zastosowaniach handlowych. Fot. 83 ukazuje Z31 od roku 1962.

obrazek
Fot. 83. Maszyna Z31 była pierwszym komputerem dziesiętnym firmy Zuse KG

Opracowanie i budowa Z31 było bardzo kosztowne, lecz sprzedano tylko siedem maszyn. Była to bardzo droga pomyłka w zarządzaniu firmą, a Zuse KG pogrążało się coraz bardziej w kłopotach finansowych.

Komputer Z25

Budowa komputera Z25 rozpoczęła się w 1961. Celem była mała i tania maszyna, która nadawałaby się dla wielu różnych zastosowań.

obrazek
Fot. 84. Centrum komputerowe zawierające pewną liczbę maszyn Z25
w Thyssen AG (przedsiębiorstwo metalurgiczne) w 1964.
Z25 był używany jako komputer przemysłowy.
W Thyssen AG komputery Z25 sterowały transportem rudy
na pasach transmisyjnych o długości przekraczającej 15 km

Pierwsze cztery Z25 dostarczono w 1964, a do 1969 Zuse KG sprzedało 102 maszyny. Jednakże w 1964 Zuse KG popadło w ostre kłopoty finansowe z powodu problemów produkcyjnych z Z25. Tranzystory wymagały specjalnej metody lutowania, ale nie było to znane w czasie rozpoczęcia produkcji. W wyniku produkcja musiała być wstrzymana na osiem tygodni, lecz firma wciąż musiała płacić pensje pracownikom. To był koniec uczestnictwa Konrada Zuse w zarządzie firmy Zuse KG.

obrazek
Fot. 85. Zakłady Zuse KG w Bad Hersfeld w 1964.
W tym czasie firma zatrudniała około 1200 pracowników

Jak wspomniano powyżej, z początkiem roku 1962 firma Zuse KG coraz bardziej pogrążała się w trudnościach finansowych. Spowodowane to było wieloma różnymi powodami, z których najważniejsze podaje poniższa tabela:

obrazek
Fot. 86. Slogan reklamowy
Zuse KG z 1960:
Zuse - Twój Partner
Rozpoczynając w 1962 firma Zuse KG dołożyła wielu starań, aby sterować produkcją za pomocą komputerów przemysłowych. Zainteresowała się tym bardzo firma metalurgiczna o nazwie Rheinstahl i w 1964 wykupiła Zuse KG. W 1965 firma BBC (Brown Boveri i Cie), która produkowała elektrownie, wyposażenie elektryczne i tym podobne rzeczy, odkupiła Zuse KG od Rheinstahl. W końcu w roku 1967 Zuse KG została całkowicie przejęta przez przedsiębiorstwo Siemens AG. W 1969 znak firmowy Zuse KG został usunięty przez Siemens AG i Konrad Zuse opuścił Zuse KG.
obrazek
Fot. 87. Mapa ukazująca sprzedaż komputerów
w Niemczech przez firmę Zuse KG
w latach od 1949 do 1969.
Zuse KG sprzedało w tym okresie
około 250 komputerów za łączną sumę
100 milionów DM
obrazek
Fot. 88. Ogłoszenie Zuse KG
z roku 1961
Poniższa tablica daje przegląd najważniejszych komputerów wyprodukowanych przez Konrada Zuse i jego firmę Zuse KG od roku 1936 do 1969 (kolumna "ilość" odnosi się do liczby stworzonych jednostek). Wymieniamy również niektóre maszyny pominięte w tym artykule, lecz nie umieściliśmy tam wszystkich maszyn specjalnych, które wyprodukowała Zuse KG. Jednakże w pracy [ZUSE98] każda maszyna pochodząca z Zuse KG jest opisana i zilustrowana na obrazku, jak również przedstawiono symulację w czasie rzeczywistym komputera Z3.
Rok Nazwa Ilość Uwagi
1936-1938 Z1 1 Pierwsza na świecie maszyna z binarnym procesorem zmiennoprzecinkowym, binarną logiką, równolegle pracującymi urządzeniami, swobodnie programowalna, z oddzielną pamięcią, jednostką sterującą, jednostką arytmetyczną, urządzeniami wejścia/wyjścia. Dwustanowe, mechaniczne elementy składowe, 64 słów (każde zawierające 22 bity). Brak pamięci programu. Zawodna praca.
1938-1939 Z2 1 Arytmetyka stałoprzecinkowa, 800 przekaźników, procesor przetwarzający 16-bitowe, binarne liczby stałoprzecinkowe, pamięć mechaniczna, model testowy dla przekaźników. Brak pamięci programu. Niezawodna praca.
1940-1941 Z3 1 Pierwszy na świecie, działający komputer z binarną logiką, potężnym binarnym procesorem zmiennoprzecinkowym, obsługą wyjątków arytmetycznych, 2400 przekaźników, 64 słowa (każde po 22 bity), rozdzielenie pamięci, jednostki sterującej, jednostki arytmetycznej, urządzeń wejścia/wyjścia. Brak pamięci programu.
1942-1945 Z4 1 Następca Z3, lecz z pamięcią mechaniczną 64 słów (każde zawierające 32 bity), 2200 przekaźników, binarny procesor zmiennoprzecinkowy, obsługa wyjątków arytmetycznych, rozbudowany w 1949 dla ETH-Zürich: skok warunkowy, wywoływanie podprogramów (drugi czytnik taśmy perforowanej), urządzenie wyjściowe MERCEDES. Brak pamięci programu.
1942 S1 1 Komputer specjalny do mierzenia powierzchni skrzydeł samolotów, oprogramowanie sprzętowe, 600 przekaźników, system binarny, 12 bitowa długość słowa, zniszczony w 1944. Brak pamięci programu.
1944 S2 1 Ulepszona wersja S1, automatyczne pomiary skrzydeł przy pomocy około 100 wskaźników zegarowych, oprogramowanie sprzętowe, zniszczony w 1945. Prawdopodobnie pierwszy na świecie komputer przemysłowy. Brak pamięci programu
1950-1952 Z5 1 Zamówiony przez Leitz / Wetzlar (do obliczeń optycznych), rozszerzenie Z4 z wieloma czytnikami taśmy perforowanej i wieloma perforatorami taśmy, Sześć razy szybszy od Z4, system binarny, arytmetyka zmiennoprzecinkowa, 32-bitowe słowa, największy w Niemczech komputer na przekaźnikach, pierwszy handlowy komputer w Niemczech, 300.000 DM. Brak pamięci programu.
1951-1955 Z7 30 Zliczający perforację, zamówiony przez Remington Rand, 30 sztuk, nazwany Remington M9. Brak pamięci programu.
1955 Z11 38 Używany przy parcelacji gruntów rolniczych, oprogramowanie sprzętowe, później swobodnie programowalny, procesor zmiennoprzecinkowy, łatwy w użyciu przez naciskanie przycisków, 120.000 DM w 1960. Brak pamięci programu.
1957 Z22 50 Pierwszy komputer elektroniczny firmy Zuse KG, 38-bitowe słowa, arytmetyka stałoprzecinkowa, zasada minimum, bęben magnetyczny przechowujący 8192 słów, pierwszy komputer z pamięcią programu wyprodukowany przez Zuse KG, odniósł duży sukces, 180.000 DM.
1961 Z23 87 Pierwszy komputer tranzystorowy, ta sama logika co w Z22, trzy razy szybszy od Z22, słowa 40-bitowe, odniósł duży sukces. Posiadał pamięć programu.
1963 Z25 105 Mały i bardzo wszechstronny komputer, 18-bitowe słowa, sterowanie produkcją w przedsiębiorstwach, dużo urządzeń peryferyjnych, 98.000 DM. Wyposażony w pamięć programu.
1961 Z31 7 Równolegle opracowywany z Z23, zaprojektowany do zastosowań handlowych (takich jak banki), jednostka arytmetyki dziesiętnej, zbyt kosztowny i zbyt duży, klapa dla Zuse KG. Posiadał pamięć programu.
1958 Z64 85 Maszyna rysująca z dużą dokładnością  (1/20 mm), sterowana za pomocą taśmy perforowanej, używana do wykresów graficznych oraz w przemyśle optycznym.
1965 Z43 >100 Nowoczesny komputer tranzystorowy, logika TTL. Posiadał pamięć programu
Tablica 1: Lista komputerów wyprodukowanych przez Konrada Zuse i przez firmę Zuse KG od 1936 do 1969. Odtworzony Z1 znajduje się w Deutsche Technik Museum w Berlin-Kreuzberg. Odtworzony Z3 oraz oryginalny Z4 są na ekspozycji w Deutsche Museum w Monachium. Komputer Z11 można oglądać w Heinz Nixdorf Museumsforum w Paderborn, które jest największym muzeum komputerów na świecie. Z11 można również odwiedzić w Deutsche Technik Museum w Berlinie, gdzie znajdują się również maszyny Z23 i Z64. Z22 można oglądać na ekspozycji w Deutsche Museum w Monachium oraz w Stadt- und Kreisgeschichtliche Museum w Hünfeld, gdzie miasto Hünfeld pokazuje niektóre z komputerów Konrada Zuse, wraz z Z22, Z23, Z25 i  Z64. W Hoyerswerda, gdzie mieszkał Konrad Zuse od 1924 do 1928, w domu mieszkalnym jego rodziców został zainstalowany Z22, który wciąż działa. We wrześniu 1999 komputer Z23 został wysłany do Krzemowej Doliny (Boston Computer Museum).

Z mojej perspektywy historia firmy Zuse KG jest historią fascynującą. Od roku 1949 do 1969 Zuse KG wyprodukowała około 250 komputerów o wartości 100 milionów DM. Chociaż firma Zuse KG posiadała w 1964 zamówienia na więcej niż 25 milionów DM, a spodziewane dochody brutto były bliskie 40 milionom DM, Konrad Zuse nie mógł zachować swojego stanu posiadania Zuse KG jako jego własnej firmy. Od czasu założenia jej na podwórku w małej wiosce Neukirchen (Kreis Hünfeld) w 1949, firma Zuse KG do 1969 urosła do bardzo twórczego przedsiębiorstwa komputerowego (do 1964 stanowiąc własność i podlegając kierownictwu Konrada Zuse).

obrazek
Fot. 89. Firma Zuse KG rozpoczęła karierę
z pięcioma pracownikami w Neukirchen w 1949
obrazek
Fot. 90. Zuse KG urosła do nowoczesnego przedsiębiorstwa
w Bad Hersfeld (15 km na północ od Neukirchen)
zatrudniającego około 1200 pracowników w 1964.
Biuro Konrada Zuse znajdowało się na szczycie budynku
(okna w kolorze czerwonym)
Z mojego punktu widzenia Konrad Zuse nie był upadłym przedsiębiorcą. Konrad Zuse i jego przedsiębiorstwo wyprzedzali swoje czasy o lata w projektowaniu komputerów, ich produkcji, w maszynach graficznych sterowanych komputerowo oraz w ideach związanych z komputerami.
Na początek:  podrozdziału   strony 

Życie i Praca Konrada Zuse

Autor Horst Zuse

Schaperstraße 21
10719 Berlin, Germany
Tel./fax: +49-30-881-59-88
E-mail: horst.zuse@t-online.de

Tekst, fotografie oraz inne obrazki pojawiające się w artykule "Życie i Praca Konrada Zuse" są prywatną własnością Horsta Zuse i ich nieupoważniona reprodukcja lub imitacja w całości lub w części jest jawnie zabroniona. Historia życia i twórczości Konrada Zuse została umieszczona w Serwisie Edukacyjnym Nauczycieli I-LO w Tarnowie za pisemną zgodą syna wynalazcy, prof. dr inż. Horsta Zuse


Zespół Przedmiotowy
Chemii-Fizyki-Informatyki

w I Liceum Ogólnokształcącym
im. Kazimierza Brodzińskiego
w Tarnowie
ul. Piłsudskiego 4
©2021 mgr Jerzy Wałaszek

Materiały tylko do użytku dydaktycznego. Ich kopiowanie i powielanie jest dozwolone
pod warunkiem podania źródła oraz niepobierania za to pieniędzy.

Pytania proszę przesyłać na adres email: i-lo@eduinf.waw.pl

Serwis wykorzystuje pliki cookies. Jeśli nie chcesz ich otrzymywać, zablokuj je w swojej przeglądarce.

Informacje dodatkowe.