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Quelle représentation à virgule flottante le Z1 de Konrad Zuse a-t-il utilisé ?

Quelle représentation à virgule flottante le Z1 de Konrad Zuse a-t-il utilisé ?

Wikipedia note : « Le Z1 était un additionneur et un soustracteur de valeur à virgule flottante 22 bits ».

Mais le format spécifique utilisé est introuvable.


Une version qu'il a reconstruite est exposée au Musée allemand de la technologie.

Selon mrob.com, il a utilisé un système base 2 avec 24 bits de données (je ne sais pas pourquoi l'écart avec ceux qui prétendent 22. C'est peut-être une pâte par inadvertance de la ligne Z3 ?) avec 7 bits pour l'exposant et 16 pour la mantisse (et probablement un bit pour le signe), ce qui a donné une plage de 9,9999 × 10^8 .

Il y a une discussion de son système en détail ici. Cette page dit qu'il a en fait utilisé 14 bits pour la mantisse (avec bien sûr un bit supplémentaire "implicite", comme dans IEEE). Si cette référence est correcte, cela peut expliquer l'écart. Le format aurait donc été 22 bits avec 14 bits de mantisse (avec un supplémentaire implicite), un exposant de 7 bits et un bit de signe.

Je n'ai rien trouvé expliquant où dans son mot de données il a gardé la mantisse, l'exposant et le signe.


Principales contributions de Konrad Zuse à l'histoire de la conception informatique et des logiciels

Reconstruction, ou réplique complète, de l'ordinateur Z1 construit par Zuse et trois associés entre 1986 et 1989. Deutsche Technikmuseum, Berlin. L'ordinateur d'origine a été détruit.

Konrad Zuse a apporté de nombreuses contributions originales à la conception informatique et aux logiciels qui ont précédé les développements américains et anglais, mais parce que Zuse a travaillé dans l'Allemagne nazie, ses idées étaient inconnues en dehors de l'Allemagne jusqu'à bien après la Seconde Guerre mondiale, et n'avaient donc aucune influence sur le développement de l'ordinateur. l'industrie en Amérique et en Angleterre. Alors qu'il terminait son diplôme d'ingénieur à la Technische Universität Berlin en 1934, Zuse réalisa qu'une calculatrice automatique n'aurait besoin que d'une commande, d'une mémoire et d'une unité arithmétique. Le 11 avril 1936, Zuse a déposé une demande de brevet pour sa calculatrice électromagnétique commandée par programme, appelée Z1, qu'il a construite dans le salon de l'appartement de ses parents à Berlin. Zuse a terminé le ZI, qui comptait 30 000 pièces, en 1938. Indépendamment de Claude Shannon, Zuse a développé une forme de logique symbolique pour aider à la conception des circuits binaires.

Le Z1 a été la première machine à calculer librement programmable à base binaire jamais construite, mais elle n'a pas fonctionné de manière fiable et elle a été détruite pendant la Seconde Guerre mondiale. La demande de brevet de Zuse est la seule documentation survivante du travail d'avant-guerre de Zuse sur les ordinateurs. Entre 1986 et 1989, Zuse et trois associés ont créé une réplique du Z1, qui est conservée au Deutsche Technikmuseum de Berlin.

Avec son associé Helmut Schreyer, Zuse a commencé à travailler sur son Z2 peu de temps après avoir terminé le Z1. En 1939, les hommes ont terminé la machine Z2 à Berlin. Il utilisait le même type de mémoire mécanique que le Z1, mais utilisait 800 relais dans les unités de calcul et de contrôle. Le 15 octobre 1939, Helmut Schreyer rédige un mémorandum concernant le Z2, Rechnische Rechenmachine (non publié à l'époque), dans lequel il déclarait qu'il serait possible de construire un ordinateur avec des tubes à vide qui traiterait « 10 000 opérations par seconde ». après la Seconde Guerre mondiale.

En 1940, le gouvernement allemand commença à financer les travaux de Zuse par le biais de l'Aerodynamische Versuchsanstalt (AVA, Aerodynamic Research Institute, précurseur du Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V, DLR). A cette époque, Zuse a construit les ordinateurs S1 et S2 et les machines à usage spécial pour calculer les corrections aérodynamiques des ailes des bombes volantes radiocommandées.

"Le S2 comportait un convertisseur analogique-numérique intégré sous contrôle de programme, ce qui en fait le premier ordinateur contrôlé par processus. Ces machines ont contribué aux missiles guidés Henschel Werke Hs 293 et ​​Hs 294 développés par l'armée allemande entre 1941 et 1945, qui étaient les précurseurs du missile de croisière moderne. La conception du circuit du S1 était le prédécesseur du Z11 de Zuse. Zuse croyait que ces machines avaient été capturées par les troupes soviétiques d'occupation en 1945" (article Wikipédia sur Konrad Zuse, consulté le 03-03-2012 ).

Continuant à travailler à Berlin, avec l'aide d'Helmut Shreyer, Zuse acheva sa machine Z3 le 12 mai 1941. Il s'agissait du premier ordinateur numérique électromécanique Turing-complet entièrement fonctionnel au monde et doté de vingt-quatre cents relais. Le Z3 exécutait des programmes découpés dans des rouleaux de film de film mis au rebut. En 1944, il a été détruit lors de bombardements. Toujours en 1941, Schreyer a obtenu son doctorat en ingénierie des télécommunications de la Technische Universität Berlin avec une thèse sur l'utilisation des relais à tube à vide dans les circuits de commutation. Schreyer a converti les conceptions logiques de Zuse&rsquos en circuits électroniques, construisant un prototype simple d'un ordinateur électronique avec 100 tubes à vide, qui a atteint une fréquence de commutation de 10 000 Hz. Parce que personne en dehors de l'Allemagne n'avait connaissance du Z3, la conception de Zuse n'a eu aucune influence sur le développement de l'informatique aux États-Unis ou en Angleterre pendant ou après la Seconde Guerre mondiale. En 2012, une réplique du Z3 était exposée au Deutsches Museum de Munich.

En 1942, Zuse a commencé à travailler sur l'ordinateur électromécanique Z4 à Berlin, achevant les travaux peu de temps avant le jour de la victoire en 1945. Construit par sa société, Zuse Apparatebau, le Z4 a été le premier ordinateur numérique commercial au monde. Pour la protéger contre les bombardements, la machine a été démontée et expédiée de Berlin à un village des Alpes bavaroises. En 1950, il a été rénové, modifié et installé à l'ETH de Zurich. Pendant plusieurs années, il a été le seul ordinateur numérique électronique en état de marche en Europe continentale et il est resté opérationnel à Zurich jusqu'en 1955. Il est conservé au Deutsches Museum de Munich.

"Le Z4 était très similaire au Z3 dans sa conception mais a été considérablement amélioré à plusieurs égards. La mémoire se composait de mots à virgule flottante de 32 bits plutôt que de 22 bits. Une unité spéciale appelée le Planfertigungsteil (unité de construction de programme), qui perforait les bandes de programme, facilitait grandement la programmation et la correction des programmes de la machine grâce à l'utilisation d'opérations symboliques et de cellules mémoire. Les nombres étaient entrés et sortis en virgule flottante décimale même si le fonctionnement interne était en binaire. La machine disposait d'un vaste répertoire d'instructions, notamment racine carrée, MAX, MIN et signe. Les tests conditionnels comprenaient des tests pour l'infini. Lorsqu'elle a été livrée à l'ETH Zurich, la machine avait une installation de succursale conditionnelle ajoutée et pouvait imprimer sur une machine à écrire Mercedes. Il y avait deux bandes de programme où la seconde pouvait être utilisée pour contenir un sous-programme (à l'origine, six étaient prévus).

"En 1944, Zuse travaillait sur le Z4 avec environ deux douzaines de personnes, dont plusieurs femmes. Certains ingénieurs qui travaillaient dans les installations de télécommunications de l'OKW travaillaient également pour Zuse à titre secondaire. Pour éviter qu'il ne tombe entre les mains des Soviétiques , le Z4 a été évacué de Berlin en février 1945 et transporté à Göttingen. Le Z4 a été achevé à Göttingen dans une installation de la Aerodynamische Versuchsanstalt (AVA, Aerodynamic Research Institute), qui était dirigé par Albert Betz. Mais quand il a été présenté aux scientifiques de l'AVA, le rugissement du front qui approchait pouvait déjà être entendu, alors l'ordinateur a été transporté avec un camion de la Wehrmacht à Hinterstein à Bad Hindelang, où Konrad Zuse a rencontré Wernher von Braun" (article Wikipédia sur Z4, consulté le 01-01-2015).

Pour le Z4, Zuse a développé Plankalkül, le premier langage de programmation "de haut niveau" non von Neumann. Certaines de ses premières notes sur le sujet datent de 1941. Le langage était bien développé en 1945. En raison du secret en temps de guerre et des efforts de Zuse pour commercialiser l'ordinateur Z3 et ses successeurs, Zuse n'a rien publié sur Plankalkühl à l'époque où il l'a développé. Zuse a écrit un livre sur le sujet en 1946, mais celui-ci est resté inédit jusqu'à ce qu'il soit édité de nombreuses années plus tard pour une publication sur Internet. En 1948, il publie un article de synthèse, "Über den Allgemeinen Plankalkül als Mittel zur Formulierung schematisch-kombinativer Aufgaben", Archiv der Mathematik I (1948) 441-449. Cependant, cela n'a pas attiré beaucoup d'attention.

"... pendant longtemps, la programmation d'un ordinateur ne serait considérée que comme une programmation avec du code machine. Le Plankalkül a finalement été publié de manière plus complète en 1972 et le premier compilateur a été mis en œuvre en 1998. Une autre implémentation indépendante a suivi dans le l'an 2000 par l'Université libre de Berlin" (article Wikipédia sur Plankalkühl, consulté le 04/12/2011).

En raison de son affiliation nazie, Zuse n'a pas été autorisé à revenir dans l'industrie informatique avant les années 1950. En 1958, il a produit le Z22, le premier ordinateur numérique électronique commercial produit en Allemagne. Le Z22 utilisait des tubes à vide et une date relativement tardive pour cette technologie, car la plupart des sociétés informatiques américaines sont passées à l'état solide en 1957. La société de Zuse, Zuse KG, est devenue la première société allemande indépendante d'informatique électronique. Il a finalement été acheté par Siemens.


Virgule flottante sur les ordinateurs de Konrad Zuse

D'après ce que je comprends, avec l'arithmétique à virgule flottante, le déplacement des valeurs vers le haut et vers le bas est important, car une valeur à virgule flottante est essentiellement une équation comme 2 e × m. Cette supposition peut être étayée en parcourant la bibliothèque à virgule flottante pour le 6502, qui a été écrite par Steve Wozniak et Ray Rankin. Je peux voir qu'il y a quelques boucles qui tournent en rond et lsr et lsr , pour préparer les mantisses pour une addition droite, puis normalise le résultat qui consiste à tourner encore et encore, cette fois avec asl et rol . Bien sûr, si le 6502 pouvait se déplacer de plus de 1, cela signifierait une réduction du nombre de quarts de travail requis.

Pour réduire le nombre de décalages dans tout ce processus, le MANIAC-II n'a stocké que quatre bits pour l'exposant, remplissant implicitement vers la droite avec des zéros. Cela signifie que la mantisse sera déplacée beaucoup plus loin à la fois, ce qui réduira le nombre d'itérations de boucle. En d'autres termes, la virgule flottante sur cette machine n'est pas une équation comme 2 e ×m, c'est une équation comme c e ×m, où c est une puissance constante de deux. Parce qu'apparemment, sur les ordinateurs à tube à vide, il est avantageux de réduire les changements de vitesse.

Et les ordinateurs relais ? Un relais a une vitesse de commutation beaucoup plus lente qu'un transistor (je ne sais pas comment cela se compare aux tubes à vide), donc je pense que des efforts auront été faits pour réduire le nombre de décalages/rotations, comme avec le MANIAC-II. Les ordinateurs de Konrad Zuse faisaient tous des virgules flottantes dans le matériel. Je suis intéressé par les détails de mise en œuvre ici. Ces ordinateurs avaient-ils besoin de décaler les chiffres vers le haut et vers le bas, comme le fait l'implémentation logicielle à laquelle je me suis lié ? Si oui, les machines Zuse prennent-elles des "raccourcis" comme le fait le MANIAC-II ?


Quelle représentation à virgule flottante le Z1 de Konrad Zuse a-t-il utilisé ? - Histoire

Aujourd'hui, nous allons couvrir l'héritage compliqué de Konrad Zuse.

Konrad Zuse est l'un des plus grands pionniers de l'informatique précoce dont relativement peu ont entendu parler. Nous avons tendance à célébrer ceux qui ont vécu et travaillé dans les pays alliés à l'époque de la Seconde Guerre mondiale. Mais Zuse était né à Berlin en 1910. Il travaillait de manière isolée pendant ces premiers jours, construisant son ordinateur historique Z1 à 26 ans dans le salon de ses parents. C'était en 1936.

Cet ordinateur était un ordinateur mécanique et il était vraiment plus un gourou quand il s'agissait de l'informatique mécanique et électromécanique. L'informatique mécanique ressemblait beaucoup à l'horlogerie, avec des engrenages et des automatismes. Il y avait de l'art dedans, et Zuse avait été un artiste très tôt dans sa vie.

C'était le premier ordinateur qui contenait vraiment toutes les parties de ce que nous pensons aujourd'hui d'un ordinateur moderne. Il disposait d'une unité centrale de contrôle de traitement. Il avait de la mémoire. Il avait une entrée par bande perforée qui pouvait être utilisée pour le programmer. Il avait même une logique à virgule flottante. Il avait un moteur électrique qui fonctionnait à 1 hertz.

Cette conception vivrait à l'intérieur des futurs ordinateurs qu'il a construits, mais a été détruite en 1943 lors de raids aériens, et serait perdue dans l'histoire jusqu'à ce que Zuse construise une réplique en 1989.

Il a commencé à construire le Z2 en 1940. Celui-ci utilisait la même mémoire que le Z1 (64 mots) mais possédait 600 relais qui lui permettaient d'aller jusqu'à 5 hertz. Il accélérerait également les calculs basés sur ces relais, mais la puissance requise passerait à mille watts. Il le remettrait au DVL allemand, maintenant le Centre aérospatial allemand. S'il y a des nazis sur la lune, ses ordinateurs les y mettent probablement.

Et c'est vraiment là que les autorités allemandes sont intervenues et, comme aux États-Unis, ont commencé à financer des efforts de progrès technologique. Ils ont vu l'intérêt de modéliser tous les calculs sur ces mastodontes. Ils ont amassé l'argent pour construire le Z3. Et cela s'est avéré ironiquement être le premier ordinateur Turing-complet. Il continuerait des longueurs de mots de 22 bits et fonctionnerait à 5 hertz. Mais cet appareil aurait 2 600 relais et aiderait à résoudre les problèmes de flottement d'aile et d'autres mystères mathématiques aérodynamiques compliqués. La machine utilisait également l'algèbre booléenne, un concept introduit indépendamment dans l'informatique par Claude Shannon aux États-Unis. Il a été terminé en 1941, deux ans avant que Tommy Flowers ne termine le Colossus et un an avant la construction de l'ordinateur Atanasoff-Berry. Et 7 ans avant ENIAC. Et ce bébé était rapide. Ces relais ont résolu les problèmes de multiplication en 3 secondes. Soudain, vous pouvez calculer les racines carrées en un rien de temps. Mais l'effort de guerre allemand était davantage axé sur l'informatique mécanique et cette percée n'a jamais été considérée comme critique pour l'effort de guerre. Pourtant, il a été détruit par les raids aériens alliés, tout comme ses jeunes frères et sœurs l'avaient été.

La guerre avait duré de 1939 à 1945, année où il épousa Gisela et où naquit son premier enfant. Il finira la construction du Z4 quelques jours avant la fin de la guerre et rencontre Alan Turing en 1947. Il fonde Zuse KG en 1949. Les Allemands sortent d'une dépression d'après-guerre et normalisent leurs relations avec le reste de l'Europe. Le Z4 allait finalement entrer en production à Zurich en 1950. Son équipe comptait maintenant une vingtaine de personnes et il se faisait connaître. L'électronique devenant de plus en plus rapide et connue, il a pu faire venir des spécialistes et avec 2 500 relais - désormais 21 relais pas à pas. - pour obtenir jusqu'à 40 hertz. Et pour compliquer quelque chose dans un livre que j'ai lu, non, Apple n'a pas été la première entreprise à connecter un clavier à un ordinateur, les Z l'ont fait dans les années 50 car ils utilisaient maintenant une machine à écrire pour aider à programmer l'ordinateur. OK, très bien, ENIAC l'a fait en 1946… Mais pouvez-vous imaginer brancher un clavier à un appareil plutôt que de simplement taper sur l'écran. Archaïque!

Pendant deux ans, le Z4 a été le seul ordinateur numérique dans toute l'Europe. Mais tout était sur le point de changer. Ils affineraient la conception et construiraient le Z5, le livrant à Leitz GMBH en 1953. Les Américains ont essayé de le recruter pour rejoindre leur cache grandissante d'informaticiens en envoyant Douglas Buck et d'autres. Mais il est resté en Allemagne.

Ils bricolaient avec les conceptions et en 1955 est venu le Z11, expédié en 1957. Ce serait le premier ordinateur qu'ils produisaient en plusieurs exemplaires dans une presque chaîne de montage de 48 et leur a donné assez d'argent pour construire leur prochain grand succès, le Z22. C'était son septième et utiliserait des tubes à vide. Et avait en fait un compilateur ALGOL 58. Si vous pouvez le croire, l'Université des sciences appliquées de Karlsruhe en a encore un en cours ! Il a ajouté une forme rudimentaire de refroidissement par eau, de téléscripteur, de mémoire de tambour et de mémoire centrale. Ils faisaient désormais partie du courant informatique dominant.

Et en 1961, ils deviendraient transistorisés avec le Z23. Mémoire ferrite. 150 kilohertz, Algol 60. C'était comparable à tout ce qui se construit dans le monde. Transistors et diodes. Ils en vendraient près de 100 au cours des prochaines années. Ils auraient même des variantes Z25 et Z26. Le Z31 serait expédié en 1963. Ils arriveraient au Z43. Mais l'entreprise connaîtra des problèmes financiers et sera vendue à Siemens en 1967, qui s'était lancé dans l'informatique dans les années 1950. Pouvoir se concentrer sur autre chose que la gestion d'une entreprise a incité Zuse à écrire Calculating Space, posant effectivement que l'univers est une structure informatique, maintenant connue sous le nom de physique numérique. Il n'était pas bizarre, tu es bizarre. D'accord, il était…

ous n'avons jamais été un nazi, mais il a construit des machines qui auraient pu aider leurs efforts. Vous pouvez retracer l'histoire de l'ère du mainframe, des engrenages aux relais en passant par les tubes et les transistors dans ses machines. IBM et d'autres sociétés ont concédé ses brevets sous licence. Et de nombreuses avancées ont été presque validées par lui en les découvrant de manière indépendante, comme l'utilisation de l'algèbre de Boole en informatique. Mais dans une certaine mesure, il était un Allemand à une époque perdue de l'histoire, ce qui revient souvent aux perdants d'une guerre.

Alors Konrad Zuse, merci pour l'une des rares chronologies propres. C'était une escapade amusante. J'espère que vous avez une belle place dans l'histoire, aussi compliquée soit-elle. Et merci aux auditeurs d'avoir écouté cet épisode de l'histoire de l'informatique en podcast. Nous sommes tellement chanceux que vous vous arrêtiez. J'espère que vous passez une journée agréable et sans complication!


BIBLIOGRAPHIE

Les carnets et documents de Konrad Zuse ont été vendus par sa veuve en 2006 au Deutsches Museum de Munich, où ils sont conservés dans les archives.

UVRES DE ZUSE

Der Plankalkül. Rapport technique 63. Bonn : Gesellschaft für Mathematik und Datenverarbeitung, 1972.

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

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

L'ordinateur : ma vie. Berlin : Springer-Verlag, 1993.

D'AUTRES TRAVAUX

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

Rojas, Raul. « L'héritage de Konrad Zuse : l'architecture du Z1 et du Z3 ». IEEE Annales de l'histoire de l'informatique 19, non. 2 (1997) : 5-16.

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Contenu

Konrad Zuse est né à Berlin le 22 juin 1910. En 1912, sa famille a déménagé à Braunsberg en Prusse orientale (aujourd'hui Braniewo en Pologne), où son père était employé des postes. Zuse a fréquenté le Collegium Hosianum à Braunsberg, et en 1923, la famille a déménagé à Hoyerswerda, où il a passé son Abitur en 1928, le qualifiant pour entrer à l'université. [ citation requise ]

Il s'est inscrit au Technische Hochschule Berlin (aujourd'hui Université technique de Berlin) et a exploré à la fois l'ingénierie et l'architecture, mais les a trouvées ennuyeuses. Zuse a ensuite poursuivi des études de génie civil et a obtenu son diplôme en 1935. [ citation requise ]

Après l'obtention de son diplôme, Zuse a travaillé pour la Ford Motor Company, utilisant ses compétences artistiques dans la conception de publicités. [10] Il a commencé à travailler comme ingénieur de conception à l'usine d'avions Henschel à Schönefeld près de Berlin. Cela nécessitait l'exécution de nombreux calculs de routine à la main, qu'il trouvait abrutissants, l'amenant à rêver de les faire à la machine. [ citation requise ]

À partir de 1935, il expérimente la construction d'ordinateurs dans l'appartement de ses parents sur Wrangelstraße 38, emménageant avec eux dans leur nouvel appartement sur Methfesselstraße 10, la rue menant au Kreuzberg, Berlin. [12] Travaillant dans l'appartement de ses parents en 1936, il a produit sa première tentative, le Z1, une calculatrice mécanique binaire à virgule flottante avec une programmabilité limitée, lisant des instructions à partir d'un film 35 mm perforé. [dix]

En 1937, Zuse a déposé deux brevets qui anticipaient une architecture von Neumann. En 1938, il acheva la Z1 qui contenait quelque 30 000 pièces métalliques et ne fonctionna jamais bien en raison d'une précision mécanique insuffisante. Le 30 janvier 1944, le Z1 et ses plans originaux ont été détruits avec l'appartement de ses parents et de nombreux bâtiments voisins par un raid aérien britannique pendant la Seconde Guerre mondiale. [13]

Zuse a terminé son travail de manière totalement indépendante des autres grands informaticiens et mathématiciens de son époque. Entre 1936 et 1945, il est dans un isolement intellectuel quasi total. [14]

1939–1945

En 1939, Zuse a été appelé au service militaire, où il a reçu les ressources pour finalement construire le Z2. [11] En septembre 1940, Zuse a présenté le Z2, couvrant plusieurs pièces de l'appartement parental, aux experts de la Deutsche Versuchsanstalt für Luftfahrt (DVL, c'est-à-dire l'Institut allemand de recherche pour l'aviation). [15] Le Z2 était une version révisée du Z1 utilisant des relais téléphoniques.

En 1940, le gouvernement allemand a commencé à le financer, lui et son entreprise, par le biais de la Aerodynamische Versuchsanstalt (AVA, Aerodynamic Research Institute, précurseur du DLR), [16] qui a utilisé ses travaux pour la fabrication de bombes glissantes. Zuse a construit les machines informatiques S1 et S2, qui étaient des dispositifs à usage spécial qui calculaient les corrections aérodynamiques des ailes des bombes volantes radiocommandées. Le S2 comportait un convertisseur analogique-numérique intégré sous contrôle de programme, ce qui en faisait le premier ordinateur contrôlé par processus. [17]

En 1941, Zuse a créé une entreprise, Zuse Apparatebau (Zuse Apparatus Construction), pour fabriquer ses machines, [18] louant un atelier du côté opposé à Methfesselstraße 7 et s'étendant à travers le bloc jusqu'à Belle-Alliance Straße 29 (rebaptisé et renuméroté Mehringdamm 84 en 1947). [12] [19]

En 1941, il améliore la machine de base Z2 et construit le Z3. Le 12 mai 1941, Zuse présente au public le Z3, construit dans son atelier. [19] [20] Le Z3 était un calculateur binaire à virgule flottante de 22 bits doté d'une programmabilité avec des boucles mais sans sauts conditionnels, avec une mémoire et une unité de calcul basée sur des relais téléphoniques. Les relais téléphoniques utilisés dans ses machines ont été en grande partie collectés à partir de stocks mis au rebut. Malgré l'absence de sauts conditionnels, le Z3 était un ordinateur complet de Turing. Cependant, la complétude de Turing n'a jamais été considérée par Zuse (qui avait des applications pratiques en tête) et n'a été démontrée qu'en 1998 (voir Histoire du matériel informatique).

Le Z3, le premier ordinateur électromécanique entièrement opérationnel, a été partiellement financé par DVL, soutenu par le gouvernement allemand, qui souhaitait automatiser ses calculs approfondis. Une demande de son collègue Helmut Schreyer - qui avait aidé Zuse à construire le prototype Z3 en 1938 [21] - pour un financement gouvernemental pour un successeur électronique du Z3 a été refusée comme " stratégiquement sans importance ".

En 1937, Schreyer avait conseillé à Zuse d'utiliser des tubes à vide comme éléments de commutation. Zuse considérait à cette époque que c'était une idée folle ("Schnapsidee" selon ses propres mots). L'atelier de Zuse sur Methfesselstraße 7 (avec le Z3) a été détruit lors d'un raid aérien allié fin 1943 et l'appartement parental avec Z1 et Z2 le 30 janvier de l'année suivante, tandis que le successeur Z4, que Zuse avait commencé à construire en 1942 [17] dans de nouveaux locaux au Industriehof sur Oranienstraße 6, est resté intact. [22]

Le 3 février 1945, des bombardements aériens ont causé des destructions dévastatrices dans la Luisenstadt, la zone autour d'Oranienstraße, y compris les maisons voisines. [23] Cet événement a effectivement mis fin à la recherche et au développement de Zuse. L'ordinateur Z4 partiellement terminé et basé sur un relais téléphonique a ensuite été emballé et déplacé de Berlin le 14 février, pour arriver à Göttingen environ deux semaines plus tard. [22]

Ces machines ont contribué aux missiles guidés Henschel Werke Hs 293 et ​​Hs 294 développés par l'armée allemande entre 1941 et 1945, qui étaient les précurseurs du missile de croisière moderne. [17] [24] [25] La conception de circuit du S1 était le prédécesseur du Z11 de Zuse. [17] Zuse croyait que ces machines avaient été capturées par les troupes soviétiques d'occupation en 1945. [17]

En travaillant sur son ordinateur Z4, Zuse s'est rendu compte que la programmation en code machine était trop compliquée. Il a commencé à travailler sur une thèse de doctorat. [26] contenant des recherches révolutionnaires des années en avance sur son temps [ éditorialiser ] , principalement le premier langage de programmation de haut niveau, Plankalkül ("Plan Calculus") et, en tant qu'exemple de programme élaboré, le premier véritable moteur d'échecs informatique. [27]

1945–1995

Après le bombardement de Luisenstadt en 1945, il s'envola de Berlin pour l'Allgäu rural. [ citation requise ] Dans la privation extrême de l'Allemagne d'après-guerre, Zuse était incapable de construire des ordinateurs.

Zuse a fondé l'une des premières sociétés informatiques : la Zuse-Ingenieurbüro Hopferau. Le capital a été levé en 1946 via l'ETH Zurich et une option IBM sur les brevets de Zuse. [ citation requise ]

En 1947, selon les mémoires du pionnier allemand de l'informatique Heinz Billing de l'Institut Max Planck de physique, il y a eu une rencontre entre Alan Turing et Konrad Zuse à Göttingen. [28] La rencontre a pris la forme d'un colloque. Les participants étaient Womersley, Turing, Porter d'Angleterre et quelques chercheurs allemands comme Zuse, Walther et Billing. (Pour plus de détails, voir Herbert Bruderer, Konrad Zuse und die Schweiz).

Ce n'est qu'en 1949 que Zuse put reprendre le travail sur le Z4. Il montra l'ordinateur au mathématicien Eduard Stiefel de l'Ecole polytechnique fédérale de Zurich (Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) Zürich) qui en commanda un en 1950. En novembre 1949, Zuse KG fut fondée et ce Z4 fut livré à l'ETH Zurich en juillet 1950, et s'avéra très fiable. [dix]

En 1949, Zuse fonde une autre société, Zuse KG à Haunetal-Neukirchen en 1957, le siège social de l'entreprise déménage à Bad Hersfeld. Le Z4 a été terminé et livré à l'ETH Zurich, en Suisse, en septembre 1950. À cette époque, c'était le seul ordinateur en état de marche en Europe continentale et le deuxième ordinateur au monde à être vendu, battu seulement par le BINAC, qui n'a jamais fonctionné. correctement après sa livraison. D'autres ordinateurs, tous numérotés avec un Z de tête, jusqu'à Z43, [29] ont été construits par Zuse et sa société. A noter le Z11, qui a été vendu à l'industrie de l'optique et aux universités, et le Z22, le premier ordinateur doté d'une mémoire basée sur le stockage magnétique. [30]

Incapable de faire le moindre développement matériel, il a continué à travailler sur le Plankalkül, publiant finalement quelques brefs extraits de sa thèse en 1948 et 1959. Le travail dans son intégralité est cependant resté inédit jusqu'en 1972. [27] La ​​thèse de doctorat a été soumise à l'Université de Augsbourg, mais rejeté pour des raisons formelles, car Zuse a oublié de payer les frais d'inscription à l'université de 400 Mark. Le rejet ne l'a pas dérangé. [31]

Plankalkül a légèrement influencé la conception d'ALGOL 58 [32] mais n'a été lui-même mis en œuvre qu'en 1975 dans une thèse de Joachim Hohmann. [33] Heinz Rutishauser, l'un des inventeurs d'ALGOL, a écrit : « La toute première tentative de concevoir un langage algorithmique a été entreprise en 1948 par K. Zuse. Sa notation était assez générale, mais la proposition n'a jamais atteint la considération qu'elle méritait. . D'autres implémentations ont suivi en 1998, puis en 2000 par une équipe de l'Université libre de Berlin. Donald Knuth a suggéré une expérience de pensée : que se serait-il passé si le bombardement n'avait pas eu lieu et si la thèse de doctorat avait donc été publiée comme prévu ? [27]

En 1956, Zuse commença à travailler sur un traceur grand format de haute précision. Il a été démontré à la foire de Hanovre de 1961 [34] et est devenu bien connu également en dehors du monde technique grâce au travail d'art informatique pionnier de Frieder Nake. [35] D'autres traceurs conçus par Zuse incluent le ZUSE Z90 et le ZUSE Z9004. [34]

En 1967, Zuse a suggéré que l'univers lui-même fonctionne sur un automate cellulaire ou une structure de calcul similaire (physique numérique) en 1969, il a publié le livre Rechnender Raum (traduit en anglais par Calcul de l'espace). [ citation requise ]

Dans les dernières années de sa vie, [ lorsque? ] Zuse a conceptualisé et créé un automate de tour purement mécanique, extensible et modulaire qu'il a nommé "tour hélicoïdale" ("Helixturm"). La structure est basée sur un entraînement par engrenage qui utilise un mouvement rotatif (par exemple fourni par une manivelle) pour assembler des composants modulaires à partir d'un espace de stockage, en élevant une tour en forme de tube, le processus est réversible et en inversant le sens d'entrée déconstruira le tour et stocker les composants. Le Deutsches Museum a restauré le modèle fonctionnel original de Zuse à l'échelle 1:30 qui peut être étendu à une hauteur de 2,7 m. [37] Zuse a prévu que la construction complète atteigne une hauteur de 120 m, et l'a envisagé pour une utilisation avec éoliennes et installations de transmission radio [38]

Entre 1987 et 1989, Zuse a recréé la Z1, victime d'une crise cardiaque à mi-parcours du projet. Il a coûté 800 000 DM (environ 500 000 $) et a nécessité quatre personnes (y compris Zuse) pour l'assembler. Le financement de ce projet de rétro-informatique a été assuré par Siemens et un consortium de cinq sociétés. [ citation requise ]

Konrad Zuse a épousé Gisela Brandes en janvier 1945, employant une voiture, lui-même vêtu d'un frac et d'un haut-de-forme et avec Gisela dans un voile de mariage, car Zuse attachait de l'importance à une "noble cérémonie". Leur fils Horst, le premier de cinq enfants, est né en novembre 1945.

Bien que Zuse ne soit jamais devenu membre du parti nazi, il n'est pas connu pour avoir exprimé des doutes ou des scrupules à travailler pour l'effort de guerre nazi. Beaucoup plus tard, il a suggéré qu'à l'époque moderne, les meilleurs scientifiques et ingénieurs doivent généralement choisir entre faire leur travail pour des intérêts commerciaux et militaires plus ou moins douteux dans un marché faustien, ou ne pas poursuivre leur travail du tout. [39]

Après la retraite de Zuse, il s'est concentré sur son passe-temps de peinture. [40]

Zuse est décédé le 18 décembre 1995 à Hünfeld, Hesse (près de Fulda) d'une insuffisance cardiaque. [43]


Zuse Z1 construit par Konrad Zuse

Le Z1 était un ordinateur mécanique conçu par Konrad Zuse de 1935 à 1936 et construit par lui de 1936 à 1938. C'était une calculatrice mécanique binaire à commande électrique avec une programmabilité limitée, lisant des instructions à partir de bandes perforées. Une reproduction de cette machine (photo) est conservée au Deutsches Technikmuseum Berlin.

La machine était un additionneur et un soustracteur de valeur à virgule flottante de 22 bits, avec une logique de contrôle la rendant capable d'opérations plus complexes telles que la multiplication (par des additions répétées) et la division (par des soustractions répétées). L'ISA de Z1 avait neuf instructions et son CPI variait de 1 à 20.

Le Z1 était le premier d'une série d'ordinateurs conçus par Konrad Zuse. Le Z2 et le Z3 étaient des suites basées sur bon nombre des mêmes idées que le Z1.

L'ordinateur avait une mémoire à virgule flottante de 64 mots, où chaque mot de mémoire pouvait être lu et écrit par l'unité de contrôle. Les unités de mémoire mécaniques étaient uniques dans leur conception et ont été brevetées par Konrad Zuse en 1936. La machine n'était capable d'exécuter que des instructions lues à partir du lecteur de bande perforée, de sorte que le programme lui-même n'a jamais été chargé dans la mémoire.

Le Z1 était le premier ordinateur librement programmable au monde qui utilisait la logique booléenne et les nombres à virgule flottante binaire. [citation nécessaire] Il a été achevé en 1938 et entièrement financé par des fonds privés. Le premier ordinateur de Konrad Zuse, construit entre 1936 et 1938, a été détruit lors du bombardement de Berlin en décembre 1943, pendant la Seconde Guerre mondiale, ainsi que tous les plans de construction.

Le Z1 contenait presque toutes les pièces d'un ordinateur moderne, par ex. g. unité de contrôle, mémoire, micro séquences, logique à virgule flottante (seule l'unité logique n'a pas été réalisée) et dispositifs d'entrée et de sortie.


Z1 - Le premier ordinateur

Konrad a annoncé à ses parents qu'il abandonnait son travail pour pouvoir rester à la maison et construire un ordinateur sur la table de la cuisine. Sans surprise, ils n'étaient "pas très enchantés".

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

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

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

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

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

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

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

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


Konrad Zuse

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

L'histoire complète du Mac

Le Macintosh, ou Mac, est une série de plusieurs gammes d'ordinateurs personnels, fabriqués par Apple Inc. Le premier Macintosh a été introduit le 24 janvier 1984 par Steve Jobs et c'était le premier ordinateur personnel à succès commercial à comporter deux … Continue de lire


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

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

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

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

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

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

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

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

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

Construction

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

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

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

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

Reconstruction of Z1

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


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