Konrad Zuse. Markus Sabath. 30. Mai Abbildung 1: Konrad Zuse(1935)

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1 Konrad Zuse Markus Sabath 30. Mai 2006 Abbildung 1: Konrad Zuse(1935) 1

2 Inhaltsverzeichnis 1 Biographie 3 2 Einleitung 4 3 Motivation und Vision 4 4 Damaliges Umfeld Charles Babbage Atanasoff Aiken Eckert und Mauchly Colossus Von Neumann Architektur Rechenmaschinen Die ersten Rechenmaschinen Die Rechenmaschine Z Das Steuerwerk Der Speicher Das Wählwerk Die arithmetische Einheit Ein- und Ausgabe Ausnahmebehandlung Späte Erkenntnisse Die Rechenmaschine Z Plankalkül Zuweisungen Wiederholungsanweisungen Ziele des Plankalküls Leistungsumfang Veröffentlichung Umsetzung heute 12 8 Kuno See 12 2

3 1 Biographie Am 22. Juni 1910 wird Konrad Zuse in Berlin geboren. Sein Vater war preußischer Postbeamter und seine Mutter stammte aus Cammin in Pommern 1927 Abitur am Gymnasium in Hoyerswerda 1928 Studium an der Technischen Hochschule Berlin Charlottenburg, anfangs Maschinenbau, nach einiger Zeit wechselte er auf Architektur und dann wechselte er endgültig auf Bauingenieurwesen wo er dann 1935 seinen Abschluss machte 1935 Einstieg bei den Henschel Flugzeugwerken als Statiker 1938 Z1, erster programmgesteuerter Rechner der Welt, der aufgrund mechanischer Mängel nie richtig funktionierte 1940 Fertigstellung des Z2, welcher nur als Testmodell für Relais diente und Gründung der Firma Zuse Apparatebau 1941 Fertigstellung der ersten funktionierenden programmgesteuerten Rechenmaschine der Welt, der Z Zerstörung der Rechenmaschine Z3 bei einem Bombenangriff auf Berlin Er entwirft das Plankalkül, die erste höhere Programmiersprache der Welt 1949 Gründung der Zuse KG und Fertigstellung der Z Konrad Zuse wird der Dr.-Ing.e.h. der Technischen Hochschule Berlin verliehen 1964 Ausstieg von Zuse als aktiver Teilhaber in der Zuse KG und ihm wird der Werner-von-Siemens-Ring verliehen 1965 Zuse wird der Harry-Good-Memorial-Award in Vegas verliehen 1972 Konrad Zuse bekommt das grosse Verdienstkreuz der Bundesrepublik Deutschland 1975 Ernennung zum Ehrenbürger der Stadt Hünfeld 1979 Zuse bekommt von der Universität Hamburg den Ehrendoktortitel Dr.rer.nat.h.c. verliehen 1981 Zuse bekommt von der Technischen Universität Dresden den Ehrendoktortitel Dr.rer.nat.h.c. verliehen 1984 Einweihung des Zuse Informationszentrums in Berlin (ZIB) 1986 Verleihung der Ehrendoktorwürde Dr.tech. h.c. der Universität Reykjavik Verleihung des Ehrendoktortitels von der Universität Dortmund, der ETH Zürich und der Hochschule für Architektur und Bau Weimar 1993 Ehrenprofessur der Universität Stettin in Polen 1994 Verleihung der Ehrendoktorwürde Dottore-ad-honorem-Mathematica der Universität Siena Ernennung zum Ehrenbürger von Hoyerswerda Gestorben am 18. Dezember 1995 in Hünfeld bei Fulda 3

4 2 Einleitung Ich stelle ihnen in meiner Ausarbeitung Konrad Zuse vor, einen der grössten Pioniere der Informatik überhaupt. Er hat bis zu seinem Tod 1995 acht Ehrendoktortitel und zwei Ehrenprofessuren von verschiedenen Hochschulen erhalten. Zwei Medaillen die von der Gesellschaft für Informatik und dem Zentralverband des deutschen Baugewerbes für besondere Leistung in der Informatik vergeben werden sind nach ihm benannt. Desweiteren schmücken sich etliche Schulen, Strassen und öffentliche Einrichtungen mit seinem Namen. Er erfand nicht nur die erste funktionierende programmgesteuerte Rechenmaschine der Welt 1, sondern entwickelte auch die erste höhere Programmiersprache der Welt, das Plankalkül. Und obendrein war er auch noch ein begabter Künstler. Unter dem Pseudonym Kuno See war er als Maler tätig. Obwohl er heute überwiegend als Erfinder des Rechners bekannt ist, musste er damals nach dem Krieg seine Familie mit der Malerei über Wasser halten und konnte auch nur damit die Weiterarbeit an seiner Rechenmaschine Z4 finanzieren. 3 Motivation und Vision Die Statischen Berechnungen: Mit einiger Energie gelang es mir schließlich, doch einiges von den mysteriösen statischen Rechnungen zu verstehen. Ja ich bekam sogar Spaß an der Sache; aber es wollte mir nicht in den Kopf, dass lebendige, schöpferische Menschen ihr kostbares Leben mit derart nüchternen Rechnungen verschwenden sollten. Da musste doch etwas getan werden. [2] Konrad Zuse war immer der Meinung das der Mensch für stupide Rechenarbeit nicht geeignet ist. Er fing schon sehr früh, bei den Henschel Flugzeugwerken, damit an seine Berechnungen zur Statik zu vereinfachen. Er entwarf sogenannte Rechentafeln. In diesen musste nur noch der Startwert eingetragen werden und das Ergebnis kam dann fast automatisch, durch eine Handvoll Berechnungen mit Hilfe der Grundrechenarten, zu stande. Zuse erfand den Computer nach eigenen Angaben aus Faulheit und um die Kapazität von qualifizierten Arbeitern nicht zu verschwenden. Er hatte viele entscheidende Ideen, über das zu benutzende Zahlensystem machte er sich viele Gedanken und entschied sich sozusagen für das richtige. Zuse entschied sich für die Realisierung seiner Rechnungen im Computer für das Zahlensystem zur Basis 2. Weiterhin überlegte er sich, wie die Probleme mit zu großen Zahlen behoben werden konnten. Er entschied sich für die halblogarithmische Darstellung von Zahlen y = 2 a b, wobei 1 b 2. Hierbei wird das Wort unterteilt in Vorzeichen (1 Bit), Exponent (7 Bit) und Mantisse (14 Bit), welche im Rechner auch getrennt verarbeitet wurden. Konrad Zuse war auch der erste der seinen Rechner in bestimmte Komponenten, Rechenwerk, Steuerwerk, Speicherwerk, Ein-Ausgabegerät und Verbindungssystem, unterteilte (Wie man in der Abbildung 2 sieht). Dieses Prinzip hat sich heute als Von Neumann Architektur durchgesetzt. 1 Auf der Weltmathematikerkonferenz 1998 in Paderborn fand der Kongreß International Conference on History of Computing, vom , statt. Dort sprachen sich die Fachleute mit überwältigender Mehrheit für Zuse, mit seiner Rechenmaschine Z3, als Schöpfer des ersten programmgesteuerten und frei programmierbaren Rechners in binärer Gleitpunktrechnung, der wirklich funktionierte, aus. 4

5 4 Damaliges Umfeld Vor und während der Entwicklung von Zuses Rechenmaschinen gab es noch viele andere berühmte Erfinder, die aber aus heutiger Sicht noch keine richtigen 2 Rechner gebaut haben. Konrad Zuse bekam aufgrund des Krieges kaum was von Entwicklungen die seinen ähnelten im Rest der Welt mit. Deshalb kann man ihm auch nie vorwerfen irgendetwas von anderen übernommen zu haben. 4.1 Charles Babbage Charles Babbage entwarf zwei Rechenmaschinen, die Difference Machine 1823 und die Analytical Engine Diese Maschinen wurden niemals fertiggestellt aufgrund der mangelnden Feinmechanik zu dieser Zeit. Beide Maschinen besaßen noch die Dezimalarithmetik und konnten bis zu 27 Stellen bearbeiten. Charles Babbage machte sich auch schon erste Gedanken zur Programmierung und formulierte diese. 4.2 Atanasoff Atanasoff stellte 1942 seinen Rechner ABC fertig. Es war ein nicht programmierbarer Spezialrechner der sozusagen Prototyp des Parallelrechnens war. 4.3 Aiken 1944 stellte Aiken die MARK I fertig. Diese besaß noch ein dezimales Rechenwerk und war nicht unterteilt in Speicher, Steuereinheit etc. Sie war aber frei programmierbar. 4.4 Eckert und Mauchly Die von Eckert und Mauchly 1945 fertig gestellte ENIAC bestand aus ca Röhren, war aber nicht frei programmierbar und arbeitete noch mit einem Dezimalrechenwerk. 4.5 Colossus In England wurden gegen Ende des 2. Weltkriegs Spezialrechner aus Röhren zum Entschlüsseln deutscher Funksprüche gebaut und eingesetzt. Über diese Colossus Rechner ist aber sehr wenig bekannt da sie direkt nach dem Krieg auf Befehl Churchills zerstört wurden. 4.6 Von Neumann Architektur Gegen 1944/45 veröffentlichte John von Neumann die sogenannte von Neumann Architektur welche die Trennung von Speicher, Steuereinheit, Rechenwerk (Gleitkommaarithmetik) und Ein-Ausgabeeinheiten für Rechner, Computer, vorsah. Konrad Zuse hatte dieses Konzept aber schon 1934 entworfen und es war in seiner ersten Rechenmaschine der Z1 schon realisiert. Deshalb wird heute angezweifelt das John von Neumann wirklich die Ideen hatte 3 [11]. Es ist heute sozusagen klar das John von Neumann die Ideen nicht als erster hatte aber aufgrund des fehlenden Informationsaustauschs der damaligen Zeit und das Zuse aufgrund des Krieges in Amerika noch nicht bekannt war kann man eine Neuentdeckung auch nicht ausschliessen. 2 Es handelt sich hierbei um einen programmgesteuerten und frei programmierbaren Rechner 3 Die sogennannte Von Neumann Architektur war in Zuses Rechnern schon vor der Publizierung von John von Neumann enthalten. 5

6 5 Rechenmaschinen 5.1 Die ersten Rechenmaschinen Konrad Zuse baute von 1936 an bis 1945 eigentlich grob gesehen nur eine Rechenmaschine. Die Z1, Z3 und Z4 verfügen über die gleiche Architektur und unterschieden sich nur in der Anzahl der Mikrosequenzen 4 und der Wortlänge. Die Z2 kann man hierbei ausser acht lassen weil sie nur ein Versuchsmodell, mit Festkommarechenwerk, zum Testen von Relaisschaltungen war. 5.2 Die Rechenmaschine Z3 Abbildung 2: Die Rechenmaschine Z3 Die Rechenmaschine Z3 war eine getaktete Maschine, der Takt von ca 5,33 5 Hertz wurde von einem Impulsgeber erzeugt Das Steuerwerk Die Z3 bestand aus 2400 Telefonrelais. Die Steuerung der Maschine wurde von dem Steuerwerk, auch Leitwerk genannt, übernommen. Die Steuerung sorgte für das Einlesen de Befehle. Die Befehle waren im Rechenplan zusammengefasst. Dieser wurde auf einem 35 mm Kinofilm gespeichert, welcher durch die Perforation an der Seite sehr gut eingelesen und weitergereicht werden konnte. Auf dem Kinofilm waren die Befehle im 8 Bit Code vorhanden, d.h. es waren 8 Lochkombinationen eingestanzt wobei jedes Loch einem Ja- oder Nein Wert, bzw. 1 oder 0, zugeordnet werden konnte. Dies ermöglichte die Speicherung beliebig langer Rechenpläne. Die Befehle vom Rechenplan leitete das Steuerwerk weiter an das Rechenwerk und den Speicher. 4 Die Mikrosequenzen entsprechen den Schrittschaltern oder auch Takt des Taktgebers. 5 Der Takt der Rechenmaschine wird in der Literatur sehr oft falsch angegeben. 6

7 5.2.2 Der Speicher Der Speicher der Z3 hatte eine Kapazität von 1408 Bits, womit sie 64 Worte mit jeweils 22 Bit speichern konnte. Jedes dieser Worte konnte durch eine Adresse z, 1 z 64, im Speicher ermittelt werden. Konrad Zuse hatte mit dem Speicher aber schon damals viel mehr vor als nur Zahlen abzulegen: Bei der vorliegenden Erfindung werden diese Schaltglieder zu einem Speicherwerk zusammengesetzt, mit dem beliebige Angaben 6, z.b. Zahlen, gespeichert werden können. Solche Vorrichtungen spielen besonders bei Rechenmaschinen eine Rolle. Sie können aber auch zur Speicherung anderer Angaben, z.b. von Befehlen an Arbeitsmaschinen (Schaltspeicherung), von Buchstabenkombinationen (z.b. Telegrammspeicherung), von Buchstabenverschlüsselungen (Chiffriermaschinen) od. dgl. benutzt werden. [5] Jede Angabe wie zum Beispiel Zahlen stellte Konrad Zuse als Folge von Kombinationen aus Nullen und Einsen dar. Das heißt der weit verbreitete ASCII-Code, welcher zum Beispiel Buchstaben in 7 Bitkombinationen codiert, konnte ebenfalls im Speicher der Z3 abgelegt werden. Abbildung 3: Speicherwerk Zum Bild: es zeigt eine elektrische Ausführung des Speicherwerks. Die senkrecht übereinander liegenden Relais gehören zu einer Zelle, die zur Speicherung einer Zahl dient. Die nebeneinander liegenden Relais,...entsprechen den Stellen 1, 2, 3...der zu speichernden Zahl. Ferner sind jeder Zelle drei Relais B, C, D zugeordnet. Die Relais A dienen der eigentlichen Speicherung und entsprechen im geschlossenen Zustand der Ziffer 1 und im offenen der Ziffer 0 (bzw. +, -). Über jedem Magneten liegen zwei Anker a und b. Die Negativpole der Magneten sind als Kreise angedeutet. Die Spulen der Magnete A können von zwei Seiten Strom erhalten: über das Relais D und als Anker b vom +Pol der Batterie, die über das Relais 0 von den Leitern 1, 2, 3..., die den Stellen 1, 2, 3...entsprechen. Die Leiter 1, 2, 3 sind ferner noch über die Relais B und die Anker a an den +Pol angeschlossen. Die Relais B und C sind normalerweise offen, die Relais D geschlossen. Die Relais A erhalten also normalerweise ihren Strom über die Relais D und die Anker b. Soll nun eine Zahl gespeichert werden, so muß zuvor die in der betreffenden Zelle noch gespeicherte Zahl gelöscht werden. Das geschieht durch vorübergehendes Öffnen des Relais D, wodurch 6 Zuse verwendet oft den Begriff Angaben. Er versteht unter Angaben verschiedenste Möglichkeiten wie z.b. Zahlen, Aussagen, Namen, Kennziffern etc. Das einzigste was sie aber alle gemeinsam haben ist die Variabilität ihrer Ausgangsaussage. Ohne diese Variabilität wäre eine Rechnung unnötig. 7

8 sämtliche Relais A stromlos werden. Jetzt wird Relais C geschlossen, die Relais,, somit an die Leiter 1, 2, 3 angeschlossen, über die die Zahl in das Speicherwerk gegeben wird. Die Relais werden geschlossen, falls die entsprechenden Leiter 1, 2, 3 Strom führen. Der Anker b wird angezogen und die geschlossenen Relais bleiben unter Strom, auch wenn das Relais C wieder geöffnet wird, während die nicht stromführenden Relais A den Anker b nicht anziehen und somit offen bleiben. Die Zahl ist gespeichert. Soll die Zahl abgelesen werden, so wird Relais B geschlossen und die Leiter 1, 2, 3 über die Anker a an +Pol angeschlossen. Führen die Relais Strom, so ist die Verbindung geschlossen. Die Stromverteilung in den Leitern 1, 2, 3 entspricht also der gespeicherten Zahl. Die Relais B, C und D werden durch den Wähler gesteuert. [4] Das Wählwerk Ein Wort im Speicher wurde durch das Wählwerk ausgewählt. Die Adressen der Speicherzellen wurde durch eine 6 Bit Codierung auf dem Kinofilm angegeben. Das Wählwerk ist ein Logikgatter, das aus einer 6 Bit Codierung am Eingang Strom auf eine der Leitungen, welche Richtung Speicher gehen, am Ausgang legt. Dadurch das mit 2 6 Bits genau 64 Dezimalzahlen dargestellt werden können, konnte das Leitwerk alle 64 Worte des Speichers ansteuern und in diesem die 22 Speicherstellen so schalten das das Wort transportiert werden kann. Die beiden Befehle für den Speicher sind Pr z und Ps z, wobei z wieder die Adresse des Wortes ist. Pr z holt das Wort, wo im Speicher an Stelle z gespeichert ist, ins Register R1, wenn dieses voll sein sollte wird der Wert im Register R2 gespeichert. Ps z transportiert den Inhalt von Register R1 in den Speicher, an die Adresse z, und löscht Register R1 anschließend Die arithmetische Einheit Das wichtigste an der Rechenmaschine überhaupt war die arithmetische Einheit, welche oft auch als Rechenwerk bezeichnet wurde. Es gab 1936 schon sehr leistungsfähige Tischrechenmaschinen auf mechanischer Basis, doch Zuse konstruierte neue, bis dahin nicht dagewesene, sehr leisungsfähige Komponenten, die im Prinzip auch noch in heutigen 7 Rechenmaschinen vorhanden sind. Dezimalzahlen wurden nach der Eingabe in die halblogarithmische Darstellung im Binärsystem umgewandelt und aufgespalten in Mantisse, welche das Vorzeichen behielt, und Exponent. Die arithmetische Einheit der Rechenmaschine Z3 hatte zwei Rechenwerke, welche jeweils jedes für sich die Mantisse und den Exponent bearbeiteten. Diese Rechenwerke waren Festkommarechenwerke. Ein Rechenwerk hatte Zugriff auf die Register R1 und R2. Daraus folgt dass die Zahlen für die Berechnungen immer als Operanden in Register R1 und R2 lagen, deshalb wurden diese Register auch als Operandenregister bezeichnet. Er hat zwischen dyadischen und monadischen Rechenoperationen unterschieden. Bei den dyadischen, dies waren Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division, wurden beide Register, R1 und R2, benötigt. Die monadische Rechenoperation, Wurzel ziehen, benötigte nur das Register R1. Das Ergebnis von Rechenoperationen befand sich immer im Register R1. Nach Abschluss der Rechenoperationen wurde Register R2 immer auf Null gesetzt. Alle Rechenoperationen wurden bei Zuse auf wiederholte Addition zurückgeführt. Um dies gut zu bewerkstelligen, verfügte das Rechenwerk über zwei binäre Addierer, einen für Mantisse und einen für Exponent. Es blieb nur noch das Problem welches wir bei den Dezimalzahlen auch haben, der Übertrag musste von rechts nach links durchgereicht werden. Dafür entwickelte Zuse ein eigenes Verfahren namens Carry Look Ahead, welches den Übertrag bei Binärzahlen in einem Takt berechnete. Desweiteren war die Berechnung des Übertrags unabhängig von der Länge der zu addierenden Zahlen. Hier kam wieder die Genialität von Konrad Zuse zum Vorschein, es war eine bis dahin nicht dagewesene Lösung des Problems und obendrein eine sehr elegante Art und Weise der Lösung. 7 Hier sind die heute weiterentwickelten Komponenten die in etwa die gleiche Arbeit verrichten gemeint. 8

9 5.2.5 Ein- und Ausgabe Die Eingabe und Ausgabe geschah in Dezimalzahlen da Konrad Zuse den Rechner in der Praxis ohne viele Probleme benutzbar machen wollte. Die Rechenmaschine Z3 hatte als erste auch eine Ausnahmebehandlung um zu verifizieren ob dass Ergebnis, auch mathematisch korrekt ist. Bei unzulässigen Rechenoperationen wurde dies durch extra Lampen signalisiert und die Maschine wurde in bestimmten Fällen sogar gestoppt. Abbildung 4: Lampen der Ausnahmebehandlung Ausnahmebehandlung Das Inkrafttreten der Ausnahmebehandlung wird an den neun ovalen Lampen an der Ein- /Ausgabekonsole angezeigt. Das Ergebnis ist undefiniert, die Maschine stoppt die Ausführung des Rechenplans und die entsprechende Lampe leuchtet auf, wenn Unendlich ± Unendlich, Null mal Unendlich, Null durch Null oder Unendlich durch Unendlich gerechnet werden soll. Das Ergebnis ist Unendlich wenn bei einer Multiplikation oder Addition einer der beiden Operanden Unendlich ist, der Dividend Unendlich oder der Divisor gleich Null bei Division oder wenn der Radikant beim Quadratwurzelziehen unendlich ist. Das Ergebnis wird Null wenn beide Summanden der Addition Null sind, einer der Faktoren bei der Multiplikation Null ist, der Radikant beim Wurzelziehen Null ist oder wenn der Divisor Unendlich, oder der Dividend gleich Null, bei einer Division. Dies war für die damalige Zeit ein Novum Späte Erkenntnisse Die Rechenmaschine Z3 war bereits Turing universell 8, was aber erst 1998 von Raúl Rojas[7] bewiesen wurde 5.3 Die Rechenmaschine Z4 Die Z4 von Zuse überlebte den Krieg unversehrt im Gegensatz zu seinen anderen Rechenmaschinen. Sie war die Erweiterung der Z3. Sie war schneller und beherrschte den unbedingten Sprung. Sie arbeitete damals schon sehr zuverlässig an der ETH Zürich, wo sie Tag und Nacht lief. Das Original steht seit 1957 im Deutschen Museum in München. 8 Mit der Annahme das der Speicher unendlich groß ist 9

10 6 Plankalkül Das Plankalkül, welches Konrad Zuse in der Zeit von entwickelte, war die erste höhere Programmiersprache der Welt. Die Schreibweise ist im Gegensatz zu heutigem Programmcode sehr ungewöhnlich. 6.1 Zuweisungen Bilder vom Plankalkül stammen von Abbildung 5: Zuweisung Hier ein Beispiel für eine Zuweisung. Dem Wert Z1 wird der Wert von Z0 übergeben. Das V steht für Variablenindex. In der letzten Zeile können Angaben zur Struktur bzw. zur Art der in der Berechnung enthaltenen Datenobjekte vorgenommen werden. Dies ist aber freiwillig. Hier bedeutet 1.n das es sich um eine ganzzahlige Zahl zwischen 1 und n handelt. Abbildung 6: Z wird um 1 erhöht In diesem Beispiel wird der Wert Z1 um 1 erhöht. Die zu behandelnde Datenobjekte sind wieder die natürlichen Zahlen. 6.2 Wiederholungsanweisungen Im Plankalkül waren Wiederholungsanweisunger vorhanden. Wir bezeichnen diese heute überwiegend als Schleifen. Abbildung 7: Wiederholungsanweisung Sie wurden im Plankalkül, wie man im obigen Beispiel sieht, mit einem W gekennzeichnet. Im Plankalkül wird explizit vorausgesetzt, dass jede Schleife durch die entsprechende Abbruchbedingung B endet. Deshalb kann auch hier die untere Zeile weggelassen werden. Hierbei ist durch Fin i mit i {1, 2, 3,..., n} eine Sprungmöglichkeit im Plankalkül gegeben. Sie ermöglicht es, eine bestimmte Anzahl von Strukturebenen des Programmes zu überspringen, aber es sind nur Vorwärtssprünge möglich. Das i steht für die Anzahl der Strukturebenen die übersprungen werden. Fin i wird fast ausschließlich bei Wiederholungsanweisungen verwendet. 9 In de Literatur wird auch oft fälschlicherweise der Zeitraum von genannt 10

11 6.3 Ziele des Plankalküls Das Plankalkül wurde von Zuse für numerische 10 Rechenvorgänge und symbolische 11 Rechenvorgänge entwickelt. Die numerischen Rechnungen empfand Zuse als trivial weil er diese seiner Meinung nach mit den Rechenmaschinen Z1 bis Z3 schon zu genüge gelöst hatte. Viel wichtiger waren für ihn die symbolischen Rechenvorgänge, welche zwar nicht direkt aus der Mathematik stammten aber letztentlich doch auf mathematische Methoden zurückzuführen waren. Zuse versuchte sich auch als erster in der Erstellung eines Computerspiels. Er dokumentierte den Aufbau eines Schachprogramms, welches dazu in der Lage sein sollte den besten Schachspieler der Welt zu besiegen. 12 Die Bewältigung solcher Probleme wollte er mit Hilfe des Prädikatenkalküls bewerkstelligen. Dies war auch der große Unterschied zu dem Maschinencode oder den damaligen Programmiersprachen. Das Plankalkül konnte nicht nur Skalare 13 sondern auch benutzerdefinierte Datentypen verwenden auf denen die verschiedensten Operationen wie zum Beispiel die Suche nach Elementen einer Menge mit bestimmten Eigenschaften ausgeführt werden konnten. Dies geschah im Plankalkül mit wenigen Operationen während im Maschinencode oder in anderen Programmiersprachen zu diesem Zweck sehr umständliche Programmroutinen geschrieben werden mussten. 6.4 Leistungsumfang Zuses Programmiersprache enthielt wie oben gesehen Zuweisungen und Schleifen. Das ist aber nur ein Bruchteil der zur Verfügung stehenden Funktionen. Im Plankalkül war die Definition eigener zusammengesetzter Datentypen möglich, es gab Unterprogramme und da jedes Programm als Unterprogramm eines anderen aufgerufen werden konnte waren auch rekursive 14 Programmaufrufe möglich. Es gab auch schon Feldvariablen, heutige Arrays, und eine Ausnahmebehandlung, zur Abfangung von Fehlern, war auch schon vorhanden. 6.5 Veröffentlichung Das Plankalkül konnte sich damals trotz vieler Versuche von Konrad Zuse nie in den Vordergrund spielen. Zuse alleine konnte es aus Kostengründen nicht selbst veröffentlichen und implementieren. Deshalb wurde es erst 1972 vollständig veröffentlicht. Zuse konnte in den 27 Jahren bis zur Veröffentlichung, in Vorträgen und Fachbeiträgen, das Interesse der Leute für sein Plankalkül nicht erwecken. Das Plankalkül wurde erst nach dem Tod von Konrad Zuse, nämlich 1998, an der Freien Universität Berlin implementiert. Konrad Zuse erklärte sich die nicht Durchsetzung des Plankalküls dadurch, dass die Welt einfach noch nicht bereit war für eine Sprache die mehr als die gerade vorhandene Probleme löste. 10 Unter numerisch versteht man hier die aus der Mathematik bekannten Rechenverfahren mit Zahlen wie z.b. Additon und Multiplikation 11 Symbolisch meint hier logisch kombinatorische Probleme 12 Dies geschah aber erst vor nicht allzulanger Zeit. Im Jahr 1997 hatte der damalige Schach Weltmeister Gary Kasparov gegen den Schachcomputer Deep Blue verloren. 13 Skalare sind Elemente der natürlichen, ganzen, reellen und komplexen Zahlen 14 Dies war nur mit einem kleinen Trick möglich, dem Verändern des Randauszuges, weil dieser bei jedem Rekursionsschritt verändert werden musste. Konrad Zuse hielt nicht viel von rekursiven Lösungen. Seiner Meinung nach waren iterative Programmlösungen wesentlich eleganter, auch wenn der Programmausdruck dadurch komplexer wurde. 11

12 7 Umsetzung heute Wir verdanken Konrad Zuse das der erste richtige Computer aus Deutschland kam, was lange Zeit nicht bekannt war. Amerika wurde lange für das Ursprungsland des Computers gehalten. Einige Konzepte die Konrad Zuse damals eingeführt hattte, sind heute noch in modernen Rechnern vertreten: 1. Die rein duale Darstellung von Zahlen und Operationsbefehlen unter Verwendung von bistabilen Schaltelementen 15. Heutige Computer benutzen die duale Zahlendarstellung oder die daraus abgeleiteten, wie z.b hexadezimale, Zahlendarstellungen. 2. Das Rechnen mit Hilfe der logischen Operationen UND ( ), ODER ( ) und NEGA- TION ( ). 3. Die Gleitkommadarstellung von Zahlen. Konrad Zuse machte damals den entscheidenden Schritt zum Computer Kuno See Konrad Zuse war unter dem Pseudonym Kuno See als Maler tätig. Ab 1966 zog er sich fast komplett aus der Informatik zurück und widmete sich der Malerei. Abbildung 8: Rechnender Raum 15 Ein bistabiles Schaltelement besitzt 2 Zustände 16 Computer := frei programmierbare und programmgesteuerte Rechenmaschine 12

13 Literatur [1] Zuse, Konrad: Rechnender Raum. Vieweg Verlag (1969). ISBN: B0000BUCAI [2] Zuse, Konrad: Der Computer mein Lebenswerk. Verlag moderne Industrie (1970). ISBN: B0000BUCAH [3] Zuse, Konrad: Computerarchitektur aus damaliger und heutiger Sicht. Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (1992). SWB-Idnr.: R3036 [4] Zuse, Konrad: Verfahren zur selbsttätigen Durchführung von Rechnungen mit Hilfe von Rechenmaschinen. Patentanmeldung (1936) [5] Zuse, Konrad: Einführung in die allgemeine Dyadik, 1937 [6] Rojas, Raúl: Die Rechenmaschinen von Konrad Zuse, Sechzig Jahre Computergeschichte. Freie Universität Berlin (1996). SWB-Idnr.: R3036 [7] Rojas, Raúl: How to make Konrad Zuse s Z3 a universal computer. IEEE Annals of the History of Computing (1998) [8] Zellmer, Rolf: Die Entstehung der deutschen Computerindustrie, Von den Pionierleistungen Konrad Zuses und Gerhard Dirks bis zu den ersten Serienprodukten der 50er und 60er Jahre. Köln Universitäts Dissertation (1990). SWB-Idnr.: R3032. [9] Czauderna, Karl-Heinz: Konrad Zuse, der Weg zu seinem Computer Z3. Oldenbourg Verlag (1979). ISBN: [10] Zuse, Konrad: Der Plankalkül. Gesellschaft für Mathematik und Datenverarbeitung. BMBW - GMD - 63 (1972) [11] Bauer, Friedrich: Wer erfand den von-neumann-rechner?. Springer Verlag (1998). ISBN: [12] Dr.-Ing. Horst Zuse < 1 [13] Konrad Zuse Internet Archiv < 1 [14] Wikipedia: [14.01] Konrad Zuse < 1 [14.02] Plankalkül < 1 [14.03] Von Neumann Architektur < 1 [14.04] Colossus < 1 [14.05] Z3 < 1 13

14 [14.06] Z4 < 1 [14.07] Z1 < 1 [14.08] Aiken < 1 [14.09] Babbage < 1 [14.10] ENIAC < 1 [14.11] Atanasoff < 1 1 Hyperlinks überprüft am 20. Februar