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¿Qué representación de punto flotante usó el Z1 de Konrad Zuse?

¿Qué representación de punto flotante usó el Z1 de Konrad Zuse?

Wikipedia señala: "El Z1 era un sumador y restador de valor de punto flotante de 22 bits".

Pero el formato específico utilizado no se ve por ninguna parte.


Hay una versión que reconstruyó él mismo en exhibición en el Museo Alemán de Tecnología.

Según mrob.com, usó un sistema de base 2 con 24 bits de datos (no estoy seguro de por qué la discrepancia con los que afirman 22. ¿Quizás es un pegado inadvertido de la línea Z3?) Con 7 bits para el exponente y 16 para la mantisa (y presumiblemente un bit para el signo), lo que resultó en un rango de 9,9999 × 10 ^ 8.

Aquí hay una discusión de su sistema en detalle. Esa página dice que en realidad usó 14 bits para la mantisa (con, por supuesto, un bit adicional "implícito", como en IEEE). Si esta referencia es correcta, entonces eso puede explicar la discrepancia. Por lo tanto, el formato habría sido 22 bits con 14 bits de mantisa (con uno adicional implícito), un exponente de 7 bits y un bit de signo.

No he encontrado nada que explique dónde en su palabra de datos guardaba la mantisa, el exponente y el signo.


Contribuciones clave de Konrad Zuse a la historia del diseño informático y el software

Reconstrucción, o réplica completa, de la computadora Z1 construida por Zuse y tres asociados entre 1986 y 1989. Deutsche Technikmuseum, Berlín. La computadora original fue destruida.

Konrad Zuse hizo numerosas contribuciones originales al diseño y software de computadoras que precedieron a los desarrollos estadounidenses e ingleses, pero debido a que Zuse trabajó en la Alemania nazi, sus ideas fueron desconocidas fuera de Alemania hasta mucho después de la Segunda Guerra Mundial y, por lo tanto, no tuvieron influencia en el desarrollo de la computadora. industria en América e Inglaterra. Mientras completaba su título de ingeniero en la Technische Universit & aumlt Berlin en 1934, Zuse se dio cuenta de que una calculadora automática solo necesitaría un control, una memoria y una unidad aritmética. El 11 de abril de 1936, Zuse solicitó una patente para su calculadora electromagnética controlada por programa, llamada Z1, que construyó en la sala de estar del apartamento de sus padres en Berlín. Zuse completó el ZI, que tenía 30.000 piezas, en 1938. Independientemente de Claude Shannon, Zuse desarrolló una forma de lógica simbólica para ayudar en el diseño de los circuitos binarios.

La Z1 fue la primera máquina calculadora binaria de programación libre jamás construida, pero no funcionó de manera confiable y fue destruida en la Segunda Guerra Mundial. La solicitud de patente de Zuse es la única documentación sobreviviente del trabajo de Zuse antes de la guerra en computadoras. Entre 1986 y 1989, Zuse y tres asociados crearon una réplica del Z1, que se conserva en el Deutsche Technikmuseum de Berlín.

Con su socio Helmut Schreyer, Zuse comenzó a trabajar en su Z2 poco después de completar el Z1. En 1939, los hombres completaron la máquina Z2 en Berlín. Utilizaba el mismo tipo de memoria mecánica que el Z1, pero utilizaba 800 relés en las unidades aritméticas y de control. El 15 de octubre de 1939, Helmut Schreyer escribió un memorando sobre el Z2, Rechnische Rechenmachine (inédito en ese momento), en el que afirmaba que sería posible construir una computadora con tubos de vacío que procesara & ldquo10,000 operaciones por segundo & rdquo. Este memorando y el resto de las ideas de Zuse y Schreyer solo se conocieron en Occidente después de la Segunda Guerra Mundial.

En 1940, el gobierno alemán comenzó a financiar el trabajo de Zuse a través del Aerodynamische Versuchsanstalt (AVA, Instituto de Investigación Aerodinámica, precursor del Deutsches Zentrum f & uumlr Luft- und Raumfahrt e.V, DLR). En ese momento, Zuse construyó las computadoras S1 y S2 y máquinas de propósito especial para calcular las correcciones aerodinámicas de las alas de las bombas voladoras controladas por radio.

"El S2 contaba con un convertidor analógico-digital integrado bajo control de programa, lo que lo convirtió en la primera computadora controlada por procesos. Estas máquinas contribuyeron a los misiles guiados Henschel Werke Hs 293 y Hs 294 desarrollados por el ejército alemán entre 1941 y 1945, que fueron los precursores del moderno misil de crucero. El diseño del circuito del S1 fue el predecesor del Z11 de Zuse. Zuse creía que estas máquinas habían sido capturadas por las tropas soviéticas de ocupación en 1945 "(artículo de Wikipedia sobre Konrad Zuse, consultado el 03-03-2012 ).

Continuando con su trabajo en Berlín, con la ayuda de Helmut Shreyer, Zuse completó su máquina Z3 el 12 de mayo de 1941. Esta fue la primera computadora digital electromecánica Turing completamente funcional del mundo y mdash con dos mil cuatrocientos relés. El Z3 ejecutó programas perforados en rollos de película desechada. En 1944 fue destruido en bombardeos. También en 1941 Schreyer recibió su doctorado en ingeniería de telecomunicaciones de la Technische Universit & aumlt Berlin con una disertación sobre el uso de relés de tubo de vacío en circuitos de conmutación. Schreyer convirtió los diseños lógicos de Zuse & rsquos en circuitos electrónicos, construyendo un prototipo simple de una computadora electrónica con 100 tubos de vacío, que alcanzó una frecuencia de conmutación de 10,000 Hz. Debido a que nadie fuera de Alemania tenía conocimiento del Z3, el diseño de Zuse no tuvo influencia en el desarrollo de la computación en los Estados Unidos o Inglaterra durante o después de la Segunda Guerra Mundial. En 2012 se exhibió una réplica del Z3 en el Deutsches Museum de Múnich.

En 1942 Zuse comenzó a trabajar en la computadora electromecánica Z4 en Berlín, completando el trabajo poco antes del Día V-E en 1945. Construido por su compañía, Zuse Apparatebau, la Z4 fue la primera computadora digital comercial del mundo. Para protegerla de los bombardeos, la máquina fue desmantelada y enviada desde Berlín a un pueblo de los Alpes bávaros. En 1950 fue remodelado, modificado e instalado en ETH en Zurich. Durante varios años fue la única computadora digital electrónica en funcionamiento en Europa continental, y permaneció operativa en Zurich hasta 1955. Se conserva en el Deutsches Museum de Munich.

"El Z4 era muy similar al Z3 en su diseño, pero se mejoró significativamente en varios aspectos. La memoria consistía en palabras de coma flotante de 32 bits en lugar de 22 bits. Una unidad especial llamada Planfertigungsteil (unidad de construcción de programas), que perforaba las cintas del programa facilitaba mucho la programación y la corrección de programas para la máquina mediante el uso de operaciones simbólicas y celdas de memoria. Los números se ingresaron y emitieron como punto flotante decimal a pesar de que el trabajo interno estaba en binario. La máquina tenía un gran repertorio de instrucciones que incluían raíz cuadrada, MAX, MIN y signo. Las pruebas condicionales incluían pruebas de infinito. Cuando se entregó a ETH Zurich, la máquina tenía una sucursal condicional agregada y podía imprimir en una máquina de escribir Mercedes. Había dos cintas de programa en las que la segunda podía usarse para mantener una subrutina (originalmente se planearon seis).

"En 1944, Zuse estaba trabajando en el Z4 con unas dos docenas de personas, incluidas varias mujeres. Algunos ingenieros que trabajaban en las instalaciones de telecomunicaciones del OKW también trabajaron para Zuse como ocupación secundaria. Para evitar que cayera en manos de los soviéticos , el Z4 fue evacuado de Berlín en febrero de 1945 y transportado a G & oumlttingen. El Z4 se completó en G & oumlttingen en una instalación de la Aerodynamische Versuchsanstalt (AVA, Instituto de Investigaciones Aerodinámicas), que estuvo a cargo de Albert Betz. Pero cuando se presentó a los científicos de la AVA ya se podía escuchar el rugido del frente que se acercaba, por lo que la computadora fue transportada con un camión de la Wehrmacht a Hinterstein en Bad Hindelang, donde Konrad Zuse conoció a Wernher von Braun ”(artículo de Wikipedia sobre Z4, consultado el 1 de enero de 2015).

Para el Z4, Zuse desarrolló Plankalk & uumll, el primer lenguaje de programación de "alto nivel" que no es de von Neumann. Algunas de sus primeras notas sobre el tema datan de 1941. El lenguaje estaba bien desarrollado en 1945. Debido al secreto en tiempos de guerra y los esfuerzos de Zuse para comercializar la computadora Z3 y sus sucesores, Zuse no publicó nada en Plankalk & uumlhl en el momento en que él lo desarrolló. Zuse escribió un libro sobre el tema en 1946, pero este permaneció inédito hasta que fue editado muchos años después para su publicación en Internet. En 1948 publicó un artículo de resumen, "& Uumlber den Allgemeinen Plankalk & uumll als Mittel zur Formulierung schematisch-kombinativer Aufgaben", Archiv der Mathematik Yo (1948) 441-449. Sin embargo, esto no atrajo mucha atención.

"... durante mucho tiempo, la programación de una computadora solo se consideraría como programación con código de máquina. El Plankalk & uumll se publicó finalmente de manera más completa en 1972 y el primer compilador se implementó en 1998. Otra implementación independiente siguió en el año 2000 por la Universidad Libre de Berlín "(artículo de Wikipedia sobre Plankalk & uumlhl, consultado el 12-04-2011).

Debido a su afiliación nazi, a Zuse no se le permitió volver a la industria de las computadoras hasta la década de 1950. En 1958 produjo el Z22, el primer ordenador digital electrónico comercial producido en Alemania. El Z22 usó tubos de vacío y mdasha fecha relativamente tardía para esa tecnología, ya que la mayoría de las empresas informáticas estadounidenses cambiaron a estado sólido en 1957. La empresa de Zuse, Zuse KG, se convirtió en la primera empresa alemana independiente de ordenadores electrónicos. Finalmente fue comprado por Siemens.


Punto flotante en las computadoras Konrad Zuse & # 39s

Por lo que entiendo, con la aritmética de punto flotante, es importante cambiar los valores hacia arriba y hacia abajo, ya que un valor de punto flotante es esencialmente una ecuación como 2 e × m. Esta suposición se puede respaldar navegando en la biblioteca de coma flotante del 6502, que fue escrita por Steve Wozniak y Ray Rankin. Puedo ver que hay algunos bucles que dan vueltas y vueltas y lsr y lsr, para preparar las mantisas para una adición directa, y luego normaliza el resultado que implica dar vueltas y vueltas nuevamente, esta vez con asl y rol. Por supuesto, si el 6502 pudiera cambiar en más de 1, eso significaría una reducción en el número de turnos requeridos.

Para reducir el número de cambios en todo este proceso, el MANIAC-II almacenó solo cuatro bits para el exponente, llenándose implícitamente a la derecha con ceros. Esto significa que la mantisa se desplazará mucho más a la vez, lo que reducirá el número de iteraciones de bucle. En otras palabras, el punto flotante en esta máquina no es una ecuación como 2 e × m, es una ecuación como c e × m, donde c es una potencia constante de dos. Porque aparentemente, en las computadoras de tubo de vacío es ventajoso reducir los cambios.

¿Qué pasa con las computadoras de retransmisión? Un relé tiene una velocidad de conmutación mucho más lenta que un transistor (no estoy seguro de cómo se compara esto con los tubos de vacío), por lo que creo que se habrá hecho un esfuerzo para reducir el número de cambios / rotaciones, como con el MANIAC-II. Todas las computadoras de Konrad Zuse tenían hardware de punto flotante. Estoy interesado en los detalles de implementación aquí. ¿Estas computadoras necesitaban cambiar los números hacia arriba y hacia abajo, como lo hace la implementación de software a la que me vinculé? Si es así, ¿las máquinas Zuse toman algún "atajo" como lo hace el MANIAC-II?


¿Qué representación de punto flotante usó el Z1 de Konrad Zuse? - Historia

Hoy vamos a cubrir el complicado legado de Konrad Zuse.

Konrad Zuse es uno de los mayores pioneros en la informática temprana del que relativamente pocos han oído hablar. Tendemos a celebrar a aquellos que vivieron y trabajaron en países aliados en la era de la Segunda Guerra Mundial. Pero Zuse había nacido en Berlín en 1910. Trabajó aislado durante esos primeros días, construyendo su histórica computadora Z1 a los 26 años en la sala de estar de sus padres. Era 1936.

Esa computadora era una computadora mecánica y él era más un gurú en lo que respecta a la computación mecánica y electromecánica. La informática mecánica se parecía mucho a la fabricación de relojes, con engranajes y automatizaciones. Había arte en ello, y Zuse había sido artista desde muy joven.

Esta fue la primera computadora que realmente contenía cada parte de lo que pensaríamos hoy de una computadora moderna. Tenía una unidad de control de procesamiento central. Tenía memoria. Tenía entrada a través de una cinta perforada que podía usarse para programarlo. Incluso tenía lógica de punto flotante. Tenía un motor eléctrico que funcionaba a 1 hertz.

Este diseño viviría dentro de las futuras computadoras que construyó, pero fue destruido en 1943 durante los ataques aéreos, y se perdería en la historia hasta que Zuse construyó una réplica en 1989.

Comenzó a construir el Z2 en 1940. Este usaba la misma memoria que el Z1 (64 palabras) pero tenía 600 relés que le permitían obtener hasta 5 hercios. También aceleraría los cálculos basados ​​en esos relés, pero la potencia requerida aumentaría a mil vatios. Se lo entregaría al DVL alemán, ahora Centro Aeroespacial Alemán. Si hay nazis en la luna, es probable que sus computadoras los pongan allí.

Y aquí es realmente donde las autoridades alemanas intervinieron y, al igual que en los EE. UU., Comenzaron a financiar esfuerzos en el avance tecnológico. Vieron el valor de modelar todas las matemáticas en estos gigantes. Ellos pusieron el dinero en efectivo para construir el Z3. Y resultó ser, irónicamente, la primera computadora completa de Turing. Continuaría con longitudes de palabras de 22 bits y funcionaría a 5 hercios. Pero este dispositivo tendría 2.600 relés y ayudaría a resolver problemas de aleteo y otros complicados misterios matemáticos aerodinámicos. La máquina también utilizó álgebra de Boole, un concepto que Claude Shannon introdujo en la informática de forma independiente en los EE. UU. Se terminó en 1941, dos años antes de que Tommy Flowers terminara el Colossus y 1 año antes de que se construyera el Atanasoff-Berry Computer. Y 7 años antes de ENIAC. Y este bebé fue rápido. Esos relés resolvieron problemas de multiplicación en 3 segundos. De repente, podía calcular raíces cuadradas en poco tiempo. Pero el esfuerzo de guerra alemán se centró más en la computación mecánica y este avance nunca se consideró crítico para el esfuerzo de guerra. Aún así, fue destruido por ataques aéreos aliados, al igual que sus hermanos menores.

La guerra había pasado de 1939 a 1945, año en que se casó con Gisela y nació su primer hijo. Terminaría de construir el Z4 días antes del final de la guerra y conoció a Alan Turing en 1947. Había encontrado Zuse KG en 1949. Los alemanes estaban saliendo de una depresión posterior a la guerra y normalizando las relaciones con el resto de Europa. El Z4 finalmente entraría en producción en Zurich en 1950. Su equipo ahora contaba con un par de docenas de personas y se estaba dando a conocer. Con la electrónica cada vez mejor, más rápida y más conocida, pudo traer especialistas y con 2500 relés, ahora 21 relés escalonados. - para llegar a 40 hercios. Y para complicar algo de un libro que leí, no Apple no fue la primera compañía en conectar un teclado a una computadora, los Z lo hicieron en los años 50, ya que ahora usaban una máquina de escribir para ayudar a programar la computadora. Está bien, ENIAC lo hizo en 1946 ... Pero, ¿te imaginas conectando un teclado a un dispositivo en lugar de simplemente tocar la pantalla? ¡Arcaico!

Durante dos años, el Z4 fue el único ordenador digital en toda Europa. Pero eso estaba a punto de cambiar. Ellos refinarían el diseño y construirían el Z5, y se lo entregarían a Leitz GMBH en 1953. Los estadounidenses trataron de reclutarlo para que se uniera a su creciente caché de científicos informáticos enviando a Douglas Buck y otros. Pero se quedó en Alemania.

Jugarían con los diseños y en 1955 llegó el Z11, que se enviaría en 1957. Esta sería la primera computadora que produjeron en un edificio de casi línea de ensamblaje 48 y les dio suficiente dinero para construir su próximo gran éxito, el Z22. Este era su séptimo y usaría tubos de vacío. Y de hecho tenía un compilador ALGOL 58. Si puedes creerlo, ¡la Universidad de Ciencias Aplicadas de Karlsruhe todavía tiene una en funcionamiento! Añadió una forma rudimentaria de refrigeración por agua, teletipo, memoria de batería y memoria central. Ahora eran parte de la corriente principal de la informática.

Y en 1961 se transistorizarían con el Z23. Memoria de ferrita. 150 kilohercios, Algol 60. Esto estaba a la par con cualquier cosa que se construyera en el mundo. Transistores y diodos. Venderían casi 100 de ellos en los próximos años. Incluso tendrían variantes Z25 y Z26. El Z31 se enviaría en 1963. Llegarían al Z43. Pero la empresa tendría problemas financieros y sería vendida a Siemens en 1967, que se había introducido en la informática en la década de 1950. Ser capaz de concentrarse en algo más que dirigir una empresa llevó a Zuse a escribir Calculating Space, afirmando efectivamente que el universo es una estructura computacional, ahora conocida como física digital. No era raro, eres raro. OK, él estaba ...

Nunca fue un nazi, pero construyó máquinas que podrían haber ayudado a sus esfuerzos. Puede rastrear la historia de la era del mainframe, desde engranajes hasta relés, tubos y transistores en sus máquinas. IBM y otras empresas licenciaron sus patentes. Y muchos avances fueron casi validados por él descubriéndolos de forma independiente, como el uso del álgebra de Boole en la informática. Pero hasta cierto punto era un alemán en una era perdida de la historia, a menudo algo que cae en manos de los perdedores en una guerra.

Entonces, Konrad Zuse, gracias por una de las pocas líneas de tiempo limpias. Fue un juego divertido. Espero que tenga un lugar encantador en la historia, por complicado que sea. Y gracias a los oyentes por sintonizar este episodio de la historia del podcast de la informática. Somos muy afortunados de que nos visite. ¡Espero que tengas un día encantador y sin complicaciones!


BIBLIOGRAFÍA

Los cuadernos y documentos de Konrad Zuse fueron vendidos por su viuda en 2006 al Deutsches Museum de Múnich, donde se almacenan en los archivos..

OBRAS DE ZUSE

Der Plankalkül. Informe técnico 63. Bonn: Gesellschaft für Mathematik und Datenverarbeitung, 1972.

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

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

La computadora: mi vida. Berlín: Springer-Verlag, 1993.

OTROS TRABAJOS

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

Rojas, Raúl. "El legado de Konrad Zuse: la arquitectura del Z1 y el Z3". IEEE Annals of the History of Computing 19, no. 2 (1997): 5–16.

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Contenido

Konrad Zuse nació en Berlín el 22 de junio de 1910. En 1912, su familia se trasladó a Prusia Oriental Braunsberg (ahora Braniewo en Polonia), donde su padre era empleado de correos. Zuse asistió al Collegium Hosianum en Braunsberg, y en 1923, la familia se mudó a Hoyerswerda, donde aprobó su Abitur en 1928, lo que lo calificó para ingresar a la universidad. [ cita necesaria ]

Se inscribió en el Technische Hochschule Berlín (ahora Universidad Técnica de Berlín) y exploró tanto la ingeniería como la arquitectura, pero las encontró aburridas. Luego, Zuse se dedicó a la ingeniería civil y se graduó en 1935. [ cita necesaria ]

Después de graduarse, Zuse trabajó para Ford Motor Company, utilizando sus habilidades artísticas en el diseño de anuncios. [10] Comenzó a trabajar como ingeniero de diseño en la fábrica de aviones Henschel en Schönefeld, cerca de Berlín. Esto requirió la realización de muchos cálculos de rutina a mano, lo que le pareció abrumador, lo que lo llevó a soñar con hacerlos por máquina. [ cita necesaria ]

A partir de 1935, experimentó en la construcción de computadoras en el piso de sus padres en Wrangelstraße 38, y se mudó con ellos a su nuevo piso en Methfesselstraße 10, la calle que conduce a Kreuzberg, Berlín. [12] Trabajando en el apartamento de sus padres en 1936, produjo su primer intento, el Z1, una calculadora mecánica binaria de coma flotante con programabilidad limitada, leyendo instrucciones de una película perforada de 35 mm. [10]

En 1937, Zuse presentó dos patentes que anticipaban una arquitectura de von Neumann. En 1938, terminó el Z1, que contenía unas 30.000 piezas de metal y nunca funcionó bien debido a una precisión mecánica insuficiente. El 30 de enero de 1944, el Z1 y sus planos originales fueron destruidos con el piso de sus padres y muchos edificios vecinos por un ataque aéreo británico en la Segunda Guerra Mundial. [13]

Zuse completó su trabajo de forma totalmente independiente de otros importantes científicos informáticos y matemáticos de su época. Entre 1936 y 1945, estuvo en un aislamiento intelectual casi total. [14]

1939–1945

En 1939, Zuse fue llamado al servicio militar, donde se le dieron los recursos para finalmente construir el Z2. [11] En septiembre de 1940, Zuse presentó el Z2, que cubría varias habitaciones en el piso de los padres, a expertos del Deutsche Versuchsanstalt für Luftfahrt (DVL, es decir, el Instituto Alemán de Investigación de Aviación). [15] El Z2 era una versión revisada del Z1 que usaba relés telefónicos.

En 1940, el gobierno alemán comenzó a financiarlo a él y a su empresa a través del Aerodynamische Versuchsanstalt (AVA, Aerodynamic Research Institute, precursor del DLR), [16] que utilizó su trabajo para la producción de bombas deslizantes. Zuse construyó las máquinas informáticas S1 y S2, que eran dispositivos de propósito especial que calculaban las correcciones aerodinámicas de las alas de las bombas voladoras controladas por radio. El S2 contaba con un convertidor analógico-digital integrado bajo control de programa, lo que lo convirtió en la primera computadora controlada por procesos. [17]

En 1941 Zuse fundó una empresa, Zuse Apparatebau (Zuse Apparatus Construction), para fabricar sus máquinas, [18] alquilando un taller en el lado opuesto en Methfesselstraße 7 y extendiéndose a través del bloque hasta Belle-Alliance Straße 29 (rebautizada y renumerada como Mehringdamm 84 en 1947). [12] [19]

En 1941, mejoró la máquina básica Z2 y construyó la Z3. El 12 de mayo de 1941, Zuse presentó al público el Z3, construido en su taller. [19] [20] La Z3 era una calculadora binaria de punto flotante de 22 bits con programabilidad con bucles pero sin saltos condicionales, con memoria y una unidad de cálculo basada en relés telefónicos. Los relés telefónicos utilizados en sus máquinas se obtuvieron en gran parte de las existencias desechadas. A pesar de la ausencia de saltos condicionales, el Z3 era un ordenador completo de Turing. Sin embargo, Zuse nunca consideró la completitud de Turing (que tenía aplicaciones prácticas en mente) y solo lo demostró en 1998 (ver Historia del hardware de computación).

El Z3, el primer ordenador electromecánico en pleno funcionamiento, fue financiado parcialmente por DVL, respaldado por el gobierno alemán, que quería automatizar sus extensos cálculos. Una solicitud de su compañero de trabajo Helmut Schreyer, que había ayudado a Zuse a construir el prototipo Z3 en 1938 [21], de financiación gubernamental para un sucesor electrónico del Z3, fue rechazada por "carecer de importancia estratégica".

En 1937, Schreyer le había aconsejado a Zuse que usara tubos de vacío como elementos de conmutación. Zuse en ese momento lo consideraba una idea loca ("Schnapsidee" en sus propias palabras). El taller de Zuse en Methfesselstraße 7 (con el Z3) fue destruido en un ataque aéreo aliado a finales de 1943 y el piso de los padres con Z1 y Z2 el 30 de enero del año siguiente, mientras que el sucesor Z4, que Zuse había comenzado a construir en 1942 [17] en nuevo local en el Industriehof en Oranienstraße 6, permaneció intacta. [22]

El 3 de febrero de 1945, los bombardeos aéreos causaron una devastadora destrucción en Luisenstadt, el área alrededor de Oranienstraße, incluidas las casas vecinas. [23] Este evento detuvo por completo la investigación y el desarrollo de Zuse. La computadora Z4, parcialmente terminada y basada en retransmisiones telefónicas, se empaquetó y se trasladó desde Berlín el 14 de febrero, llegando a Gotinga aproximadamente dos semanas después. [22]

Estas máquinas contribuyeron a los misiles guiados Henschel Werke Hs 293 y Hs 294 desarrollados por el ejército alemán entre 1941 y 1945, que fueron los precursores del moderno misil de crucero. [17] [24] [25] El diseño del circuito del S1 fue el predecesor del Z11 de Zuse. [17] Zuse creía que estas máquinas habían sido capturadas por las tropas soviéticas de ocupación en 1945. [17]

Mientras trabajaba en su computadora Z4, Zuse se dio cuenta de que programar en código máquina era demasiado complicado. Comenzó a trabajar en una tesis doctoral. [26] que contiene años de investigación innovadores adelantados a su tiempo [ editorializando ], principalmente el primer lenguaje de programación de alto nivel, Plankalkül ("Plan Calculus") y, como programa de ejemplo elaborado, el primer motor de ajedrez informático real. [27]

1945–1995

Después del bombardeo de Luisenstadt de 1945, voló desde Berlín hacia la zona rural de Allgäu. [ cita necesaria ] En la extrema privación de la Alemania de la posguerra, Zuse no pudo construir computadoras.

Zuse fundó una de las primeras empresas informáticas: la Zuse-Ingenieurbüro Hopferau. El capital se recaudó en 1946 a través de ETH Zurich y una opción de IBM sobre las patentes de Zuse. [ cita necesaria ]

En 1947, según las memorias del pionero informático alemán Heinz Billing del Instituto Max Planck de Física, hubo una reunión entre Alan Turing y Konrad Zuse en Gotinga. [28] El encuentro tuvo la forma de un coloquio. Los participantes fueron Womersley, Turing, Porter de Inglaterra y algunos investigadores alemanes como Zuse, Walther y Billing. (Para obtener más detalles, consulte Herbert Bruderer, Konrad Zuse und die Schweiz).

No fue hasta 1949 que Zuse pudo reanudar el trabajo en el Z4. Le mostraría la computadora al matemático Eduard Stiefel del Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zurich (Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) Zúrich) quien luego encargó uno en 1950. En noviembre de 1949, se fundó Zuse KG y ese Z4 fue entregado a ETH Zurich en julio de 1950, y demostró ser muy confiable. [10]

En 1949, Zuse fundó otra empresa, Zuse KG en Haunetal-Neukirchen en 1957, la sede de la empresa se trasladó a Bad Hersfeld. El Z4 se terminó y se entregó a la ETH de Zúrich, Suiza, en septiembre de 1950. En ese momento, era la única computadora que funcionaba en Europa continental y la segunda computadora en el mundo en ser vendida, solo superada por la BINAC, que nunca funcionó. correctamente después de su entrega. Otras computadoras, todas numeradas con una Z inicial, hasta Z43, [29] fueron construidas por Zuse y su compañía. Destacan el Z11, que se vendió a la industria óptica y a las universidades, y el Z22, el primer ordenador con memoria basada en almacenamiento magnético. [30]

Incapaz de hacer ningún desarrollo de hardware, continuó trabajando en el Plankalkül, eventualmente publicando algunos breves extractos de su tesis en 1948 y 1959, el trabajo en su totalidad, sin embargo, permaneció inédito hasta 1972. [27] La ​​tesis doctoral fue presentada en la Universidad de Augsburgo, pero rechazada por razones formales, porque Zuse se olvidó de pagar la matrícula universitaria de 400 marcos. El rechazo no le molestó. [31]

Plankalkül influyó ligeramente en el diseño de ALGOL 58 [32], pero no se implementó hasta 1975 en una disertación de Joachim Hohmann. [33] Heinz Rutishauser, uno de los inventores de ALGOL, escribió: "El primer intento de diseñar un lenguaje algorítmico fue realizado en 1948 por K. Zuse. Su notación era bastante general, pero la propuesta nunca obtuvo la consideración que merecía". . Más implementaciones siguieron en 1998 y luego en 2000 por un equipo de la Universidad Libre de Berlín. Donald Knuth sugirió un experimento mental: ¿Qué podría haber sucedido si el bombardeo no hubiera tenido lugar y, en consecuencia, se hubiera publicado la tesis doctoral según lo planeado? [27]

En 1956, Zuse comenzó a trabajar en un trazador de gran formato y alta precisión. Se demostró en la Feria de Hannover de 1961, [34] y se hizo muy conocido también fuera del mundo técnico gracias al trabajo pionero de arte por ordenador de Frieder Nake. [35] Otros trazadores diseñados por Zuse incluyen el ZUSE Z90 y el ZUSE Z9004. [34]

En 1967, Zuse sugirió que el universo mismo se ejecuta en un autómata celular o una estructura computacional similar (física digital) en 1969, publicó el libro Rechnender Raum (traducido al inglés como Calculando espacio). [ cita necesaria ]

En los últimos años de su vida, [ ¿Cuándo? ] Zuse conceptualizó y creó un autómata de torre modular, extensible y puramente mecánico al que llamó "torre de hélice" ("Helixturm"). La estructura se basa en un engranaje que emplea movimiento giratorio (por ejemplo, proporcionado por una manivela) para ensamblar componentes modulares desde un espacio de almacenamiento, elevando una torre en forma de tubo, el proceso es reversible e invirtiendo la dirección de entrada deconstruirá el torre y almacenar los componentes. El Deutsches Museum restauró el modelo funcional original de Zuse 1:30 que se puede extender a una altura de 2,7 m. [37] Zuse pretendía que la construcción completa alcanzara una altura de 120 m, y la concibió para su uso con generadores de energía eólica e instalaciones de transmisión por radio. [38]

Entre 1987 y 1989, Zuse recreó el Z1, sufriendo un infarto a mitad del proyecto. Cuesta 800,000 DM (aproximadamente $ 500,000) y requirió cuatro personas (incluido Zuse) para ensamblarlo. Los fondos para este proyecto de retrocomputación fueron proporcionados por Siemens y un consorcio de cinco empresas. [ cita necesaria ]

Konrad Zuse se casó con Gisela Brandes en enero de 1945, empleando un carruaje, él mismo vestido con frac y sombrero de copa y con Gisela con un velo de novia, ya que Zuse concedía importancia a una "ceremonia noble". Su hijo Horst, el primero de cinco hermanos, nació en noviembre de 1945.

Si bien Zuse nunca se convirtió en miembro del Partido Nazi, no se sabe que haya expresado dudas o reparos sobre trabajar para el esfuerzo de guerra nazi. Mucho más tarde, sugirió que en los tiempos modernos, los mejores científicos e ingenieros generalmente tienen que elegir entre hacer su trabajo para intereses comerciales y militares más o menos cuestionables en un trato fáustico, o no seguir su línea de trabajo en absoluto. [39]

Después de que Zuse se jubiló, se centró en su pasatiempo de pintar. [40]

Zuse murió el 18 de diciembre de 1995 en Hünfeld, Hesse (cerca de Fulda) de insuficiencia cardíaca. [43]


Zuse Z1 construido por Konrad Zuse

La Z1 era una computadora mecánica diseñada por Konrad Zuse de 1935 a 1936 y construida por él de 1936 a 1938. Era una calculadora mecánica binaria accionada eléctricamente con programabilidad limitada, que leía instrucciones de cinta perforada. Una reproducción de esta máquina (en la foto) se encuentra en el Deutsches Technikmuseum Berlin.

La máquina era un sumador y restador de valor de punto flotante de 22 bits, con cierta lógica de control que la hacía capaz de operaciones más complejas como la multiplicación (por sumas repetidas) y la división (por sustracciones repetidas). El ISA de Z1 tenía nueve instrucciones y su CPI variaba de 1 a 20.

El Z1 fue el primero de una serie de computadoras diseñadas por Konrad Zuse. El Z2 y el Z3 fueron seguimientos basados ​​en muchas de las mismas ideas que el Z1.

La computadora tenía una memoria de coma flotante de 64 palabras, donde la unidad de control podía leer y escribir cada palabra de la memoria. Las unidades de memoria mecánicas eran únicas en su diseño y fueron patentadas por Konrad Zuse en 1936. La máquina solo era capaz de ejecutar instrucciones leídas desde el lector de cinta perforada, por lo que el programa en sí nunca se cargó en la memoria.

El Z1 fue la primera computadora libremente programable del mundo que utilizó lógica booleana y números de coma flotante binarios. [Cita requerida] Se completó en 1938 y se financió completamente con fondos privados. La primera computadora de Konrad Zuse, construida entre 1936 y 1938, fue destruida en el bombardeo de Berlín en diciembre de 1943, durante la Segunda Guerra Mundial, junto con todos los planes de construcción.

El Z1 contenía casi todas las partes de una computadora moderna, e. gramo. unidad de control, memoria, microsecuencias, lógica de punto flotante (solo no se realizó la unidad lógica) y dispositivos de entrada y salida.


Z1 - La primera computadora

Konrad anunció a sus padres que dejaría su trabajo para poder quedarse en casa y construir una computadora en la mesa de la cocina. No es sorprendente que "no estuvieran muy contentos".

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. La película 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.

La historia completa de Mac

La Macintosh, o Mac, es una serie de varias líneas de computadoras personales, fabricadas por Apple Inc. La primera Macintosh fue presentada el 24 de enero de 1984 por Steve Jobs y fue la primera computadora personal de éxito comercial en presentar dos & # x02026 Sigue leyendo


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

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.

Construcción

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).