Конрад Зус: сновидець, який створив перший комп'ютер

Другий світ Війна дала потужний імпульс розвитку технології та науки. У військово-промисловому комплексі завжди зібрані величезні людські, грошові та інші ресурси. І нази, в їх обсесії з світовим домінуванням, працювали особливо зцільно на винаході та науково-технічних інновацій. Тим не менш, історія першого програмування комп'ютера почалася до війни, з звичним бажанням німецького архітектора спростити своє життя.

Р



Конрад Зус (1910-1995)

Німецький інженер і винахідник першого робочого комп’ютера Конрад Зус отримав у світ інформаційних технологій майже випадково. Майбутній винахідник був наділений хорошими здібностями для образотворчого мистецтва, а також близьким будівництвом і будівництвом. Тому він увійшов до Технічного університету Берліна на факультеті архітектури та цивільної інженерії (1930-1935), де зацікавився математикою та фізикою. Під час вивчення будівництва будівель і доріг Zuse зіткнулася з серйозною проблемою. Цей тип конструкції необхідно розв'язати величезні системи лінійних рівнянь, які були дуже важко розрахувати з логарифним правилом або навіть механічним калькулятором часу.
Як згадувала Зуша, «Я був студентом цивільної інженерії в Берліні». Берлін - це красиве місто, яке відкриває безліч можливостей для молоді, щоб мати приємний час, наприклад, з гарною дівчиною. Замість, ми змушені були виконувати величезні і жахливі розрахунки. й

Для таких аномалій, інженери використовуються спеціальні столи, де вони записували формули для виконання базових операцій в системі бінарного числа. Після цього Zuse мав ідею автоматизації цього процесу за допомогою простого обчислювального пристрою. Іншими словами, щоб винахідити перший програмований бінарний обчислювальний апарат.



(Фото бінарних програмованих комп'ютерів Z1)

Через гілочки до зірок

У 1936 р. Зуша завершила логічний план для свого першого комп’ютера, V1 (від німецького Versuchsmodell-1, значення «експериментальна модель»). Попри те, що назви всіх машин повинні починатися з V (V1 до V4), але після Другої світової війни він змінив імена до Z1-Z4 (перший лист ім'я винахідника) для уникнення неприємних об'єднань з V1-V4 військовими ракетами.



(плановий контур)

Зуша не мала досвіду в галузі електроніки, не мала достатньих знань в галузі механіки і, звичайно, не може знати принципи роботи інших обчислювальних пристроїв. Але ці обставини не турбували його. Молодий винахідник відразу почав реалізувати свою ідею. За допомогою знайомих він підняв невелику кількість грошей на дослідження і разом з кількома друзями, почав роботу. У Берлінській квартирі своїх батьків відбувся процес розвитку і складання - в будинку вітальня перетворилася в реальну майстерню. Немає спеціально обладнаних лабораторій, без допомоги від уряду, міністерств або університетів. Конрад зробив все себе, побудував свій комп'ютер практично нічого. З іншого боку, можливо, ця обставина дав йому перевагу, так як він міг дивитися на проблеми машинного арифметмететичного по-різному і знайти новий підхід до вирішення певних проблем. Пізніше винахідник написав, що через ігнорування, він не обмежувався пошуком найкращої системи автоматичного обчислення. Після намагання десяткової системи, Zuse припинилася на бінарних.



(Зловживання в прогресі)

З використанням обертових елементів і керованих на значеннях в десятковій системі. Особливістю З1 було те, що він займав обробку чисел у бінарній системі та металеві пластини не використовували для перемикання. Слід зазначити, що ці пластини вирізати Zuse і своїми друзями вручну, з звичайною щелепою (2000 штук!). Таблиці переміщуються в строго визначеному напрямку. Розміщені пластини, що вказують на значення обчислених значень та математичних операцій, перенесли ряд інших пластин, які змінюють реєстр бінарних чисел та зберігають проміжний результат. Отримані дані допускаються на інші перетворення. Власний простий послідовний алгоритм розрахунку оператора був прототипом сучасної комп’ютерної програми. Нездатна функція першого комп'ютера була клавіатурою для введення даних з лампами, що блимає, щоб вказати результати.

Ведуться роботи з винахідництва понад двох років. У 1938 р. З1 був випущений. Це був величезний, що складається з 20 000 частин. Електродвигун 1 кВт забезпечує частоту годинника одного Hertz (один цикл за секунду).

Основні характеристики З1

Реалізація: тонкощі
Частота: 1 Гц
Комплектуючі: плаваючі точки
Середня швидкість розрахунку: множення 10 секунд, додавання 5 секунд
Вхід даних: клавіатура, перфольга зчитувач
Вихід даних: Панель лампи (декілька представлення)
Пам'ять: 64 слів 22 біт
Вага: близько 1000 кг

Перший пристрій Zuse не мав можливості «Зберегти програму». Не було умовного переходу. Але варто більше від верстата, побудованої з металевих пластин з 64 слів пам'яті? Крім того, компанія Zuse розробила теоретичні основи для своїх комп’ютерів. Він був знайомий з бінарною цифровою системою Leibniz. Але він не мав ідеї алгебри Джорджа Божої. Для розробки власної системи необхідно вивчити математичну логіку багатьох емінесентних науковців з метою розробки власної системи, викликаючи позначення «Кондиціональний комбінаторний» (Бедінгунскомбінаторік).

р.

(робочий номер)

Механічний пристрій Zusa був великим науковим значенням, що дає можливість створення комп'ютерів програмного забезпечення, що працюють з бінарним кодом. Але надійність автомобіля залишилася набагато краще. Пристрій постійно зламаний завдяки низькій якості обладнання. При роботі з пам'яттю виникла проблема в синхронізації, яка необхідна для запобігання надмірного механічного навантаження на рухомі частини. Але архітектура винаходу здавалася досить успішним і підкаже Zuse, щоб розглянути інші види технологій.

Далі робота над машиною сильно вплинула на другу Зуша, інженер з електроніки Helmut Schreer. Він оцінив розвиток і запропонував його поліпшити, замінивши пластини вакуумними лампами. І при створенні нової моделі зберігають логічні принципи попереднього, що дозволяють операторам виконувати математичні операції з десятковими номерами.

У 1938 р. Зуша та Шреер дали демонстрацію електронних схем в Університеті Берліна, детальує будівництво електронного комп’ютера. Але варто відзначити, що такий пристрій зажадає близько 2000 радіобульгаторів і кілька тисяч цибулин, так як вони були практично незбираними. Учені університету класифікували ідею як фантазії двох снів. Найбільші електронні пристрої часу склали всього кілька сотень вакуумних труб.
Але критика професорів не вплине на рішення друзів, щоб здійснити свої плани та побудувати нову модель.



(Наукові друзі Zuse і Schreer)

Намагатися знайти фінансування, Zuse спробував отримати контракт з екс-механіком виробника Курт Панке. Відмовлялися. Паннкке висловило впевненість, що в галузі обчислювальних машин вже винайшли все можливе. Тим не менш, колишній виробник калькуляторів погодився відвідати майстерню Зуша і був так вражений своєю роботою, яку він вирішив надати винахіднику сім тисяч знаків.

Стійкість до досконалості

Зуша була проведена в Нац армію. Він провів менше шести місяців. Зус був демобілізований до Берліна, де він став членом наукової еліти Гітлера.

Робота над створенням релейної електронної обчислювальної машини відновила. Шреер запропонував свої послуги знову. Вчені звернулися до військового керівництва з фінансової підтримки, пропонуючи розробити сучасний пристрій для німецької армії. Така машина може швидко обробляти складні розрахунки, тим самим підвищуючи ефективність тактичної авіації. За попередніми оцінками вчених, винахідник такого пристрою займе близько двох років. Але військові відмовилися. У цьому періоді нац Німеччина досягла світового панування.

Не втрачаючи надії, вчені звернулися до директорів Берлінського авіаційного заводу «Геншель», що виробляли тактичні бомбардувальники. І, нарешті, отримав затвердження, керівництво заводу позбавило можливість використання комп’ютерної техніки в процесі створення військової техніки. Компанія Zuse отримала спеціальне відділення з кращими інженерами електроніки компанії. Наприкінці 1940 року введено в експлуатацію З2. Новий комп’ютер обладнаний цифровим процесором на основі реле та вакуумних труб. Він автоматично обчислює ряд параметрів геометрії стабілізаторів аеробних бомб, перетворив їх аналогове значення в бінарну систему номеру, обчислюючи необхідні дані за формулами, внесеними оператором заздалегідь і дав закінчений результат у вигляді десяткових чисел. Результати були відправлені безпосередньо на виробничий магазин.

У цьому ж році Zuse почала розробку Z3, машина побудована повністю на реле, але з логічною структурою з Z1 і Z2. У 1941 році до розвитку американських науковців було готово до експлуатації.



Програмований комп'ютер Z3 і був створений на базі електронних реле (600 для арифметтичного пристрою, 1400 для пам'яті і 400 для контрольного блоку). У всіх інших аспектах вона нагадує Z1 і Z2: бінарну систему калібру, плаваючі номери точок, арифмететичний пристрій з двома 22-бітними реєстрами, контроль через 8 каналів стрічки (тобто команда складається з 8 біт). Кожне слово може зберігатися в комп'ютерній пам'яті в одному годинниковому циклі. Загальна пам'ять була 64 слів 22 біт. Це була машина, яка вперше застосовувала сучасний принцип розміщення адресної пам'яті, де кожен 22-бітне слово можна розмістити в пам'яті або витягувати з неї командою PRz і PSz (з є відповідним реєстром оперативної пам'яті з адресами від 1 до 64). Арифметичний модуль комп'ютера складається з паралельних додатків, які використовуються для обробки логарифмічних виразів і плаваючих чисел точки.

Zuse розробила свій набір інструкцій, який входить до десятки основних і декількох десятків додаткових команд. Для визначення комплексних алгоритмів обчислювальної системи було створено реальну мову програмування. Так Зус також зараховуються за допомогою створення першої мови програмування високого рівня, Plankalkül (Німецька для Plankalkül, “облік планів”). Його характерні риси були: безкоштовна переносимість (в залежності від архітектури та комплекту машинних команд), оператори умов (крім ELSE), цикли, підротрини, не рекуренція, робота з масивами та підарами, комплексний синтаксис.

У грудні 1941 р. З3 було введено в експлуатацію і відразу ж прийнято військовими авіавиробниками. За допомогою З3 було розраховано аеродинамічні та балістичні характеристики перших німецьких круїзних ракет.

Після успішного введення З3 в військову техніку, Зуза підписала контракт з Німецьким дослідним управлінням ВПС (DIV) для проектування наступного покоління електричної обчислювальної машини.



(Zuze проти Z3)

Довгоочікуваний Z4

Нова модель була дуже схожа на Z3, включаючи всі прогресивні розробки Zuse. Цей комп'ютер включені елементи: 2500 реле, 21 крок реле. Уже було 1024 реєстрів пам'яті для зберігання 22-бітних слів. Завдяки більш потужному процесору, швидкість виконання перетворення бінарних чисел зросла. З4 мала пристрій підготовки програми. Він також знав, як уникнути обчислення неправильних результатів. Споживана потужність машини 4 кВт.

Створення нового комп’ютеру три роки і від грудня 1944 року проект був поруч з завершенням. Під час роботи на З4, його головна мета була побудувати прототипний верстат, який може бути виготовлений в тисячі. Але недолік необхідних матеріалів і складної ситуації в країні (висота хостових місць), зробив це завдання практично неможливо. Під час одного з повітряних рейдів на Берліні, перший Z3 був повністю зруйнований, а коли радянська армія вступила в німецьку столицю в травні 1945 р. Зус змушений був захотіти своєю родиною в Баварію. Звісно, він взяв з ним вже зібраний комп'ютер Z4. У Баварських Альпах він захопив машину до тих пір, поки не заспокоївся.

Основні характеристики З4

Реалізація: Реле, пам'ять - металеві пластини
Частота: 30 Гц
Комплектуючі: плаваюча точка обробки номеру, довжина машинного слова - 32 біт
Середня швидкість розрахунку: 0,4 секунд для додавання, 0,3 секунд для багатозастосувань
Середня швидкість обчислення: 11 багатофункціональних операцій за секунду
Вхід даних: десяткова клавіатура, перфоль
Вихід даних: Маркетолог
Пам'ять: 64 слів 22 біт
Вага: близько 1000 кг



(комп'ютер Z4)

У 1948 р. Зуша звернувся до професора Едуарда Стифеля, який визнано З4 як придатним для наукових розрахунків. Незважаючи на трохи застарілу технологію машини, Stiefel вражається простотою програмування і потужністю арифметичного пристрою з його здатністю обробляти винятки.

Зуша КГ. В першу комерційну компанію у світі займався розробкою та виробництвом комп’ютерних технологій для авіації та оптичної промисловості, університетських лабораторій. Компанія запустила комерційні комп’ютери в Німеччині в 50-х (Z5, Z11, Z22 і Z23). Zuse створив перший комп'ютер з пам'яттю на магнітних носіях Z22.



(Магнітний комп'ютер пам'яті Z22)

Не дивлячись на свій інженерний талант і аудит, Зуша відстала від своїх американських суперників. Повоєнна Німеччина не була правим місцем для інновації в електронному майбутньому. Всі гроші уряду пішли перебудувати країну. І Зуша не мала інфраструктури для подальшого розвитку. Не вдалося дізнатися про нові інструменти та програми.

А вже у 60-х роках європейський ринок активно заповнив американські електронні комп’ютери, які поступово замінили комп’ютери Зуша. У 1962 році компанія продала в Коричневий Бувері і Ко. а пізніше стала частиною корпорації Siemens.

Конрад Зус назвав себе політичною людиною. Розглянуто розвиток комп'ютерної техніки в Німеччині бізнес його життя і шкодував, що він ніколи не реалізував свою мрію - створити портативний персональний комп'ютер для бізнесменів. У цьому він був попереду американських розробників. Після продажу компанії він приймав довгу пристрасть - живопис. Він навіть пофарбував кілька портретів відомих людей у світі комп’ютерних технологій. Один з них був Білл Гейтс, який Вус зустрівся на виставці.



(Звичай на другу улюблену діяльність)

Конрада Зуза помер у 1995 році в м. Хючнфельд (Німеччина), проживала в вісімдесяти років.

З1, З2 і З3 не збереглися до цього дня, вони були знищені під час бомбардування Берліна в 1945 році. Але Zuse вдалося зберегти комп'ютер Z4, який знаходиться в батьківщині винахідника в Технічному музеї Берліна.



Каліфорнійський музей комп'ютерної історії в горі Перегляд посмертно включений Conrad Zuse як видатний винахідник першого повністю автоматизованого комп'ютера з програмним управлінням.

Джерело: geektimes.ru/company/ua-hosting/blog/265362/