Četri Konrāda Cuzes datori
01.03.2008 [15:10], Ivans Vasiļjevs 
Šodien, kad ik gadu tiek saražoti miljoniem personālo datoru, grūti iztēloties, ka vēl pirms kādiem 60-70 gadiem skaitļojamās mašīnas, apstākļos, kas bija tāli no fabrikas apstākļiem, ar rokām komplektēja atsevišķi entuziasti. Pagājušā gadsimta 30-tie un 40-tie gadi bija "pionieru" ēra datoru radīšanas vēsturē. Tas bija brīnumains laiks, kas noteica ne tikai skaitļojamās tehnikas attīstību un izaugsmi nākotnē. Tas iezīmēja arī totālas cilvēka atkarības sākumu no datoriem praktiski visās tā darbības sfērās.
Ātrākā un būtiskākā virzība zinātnes un tehnikas attīstībā notiek, pateicoties MRK, tas ir, militārās ražošanas kompleksam. Tieši šeit parasti koncentrējas milzīgi cilvēku, naudas un citi resursi. Tāpēc armijai nepieciešami visaugstāko tehnoloģiju iznīcināšanas rīki, kuru izstrādei nepieciešami ne vien izdevumi, bet arī zinātniski tehniskas inovācijas un atklājumi. Diezin vai atomenerģētikas attīstība būtu realizējusies tādos tempos, ja starp ASV un PSRS nebūtu valdījušas īstas atombumbas ražošanas sacensības.
Pirmajā pasaules karā tika izmantota gan artilērija, gan bruņutanku karaspēks, gan aviācija, tomēr sakarā ar kara tehnikas, zinātnes un rūpniecības acīmredzami "nepilnīgo attīstību" sarežģīti aprēķini (piemērām, ballistiskie) vēl nebija nepieciešami. Bet pagājušā gadsimta 30-os gados pasaules attīstītāko valstu militāristiem kļuva nepieciešamas mašīnas, kas spētu ātri un precīzi aprēķināt visdaudzveidīgākās operācijas. Cilvēkiem kļuva arvien sarežģītāk un sarežģītāk tikt galā ar rutinēto darbu, kas pieauga kā no kalna ripojoša sniega bumba, sakarā ar ko cilvēku dzimuma apdāvinātākajiem pārstāvjiem radās ideja pārlikt garlaicīgo nodarbošanos uz skaitļojamās mašīnas "mehāniskajiem pleciem". Vārdu sakot, XX gadsimta 30-to gadu vidus pirmskara situācija Eiropā burtiski bīdīja tehnikas ģēnijus ģenerāļu apskāvienos.
No šādas "brāļošanās" nespēja atturēties arī Konrāds Cuze (Konrad Zuse), ievērojamais vācu konstruktors un domātājs. Cuze dzimis 1910. gada 22. jūnijā Berlīnē, bet audzis Saksijas ziemeļos. Izgudrot jaunais Konrāds sāka kopš agrīna vecuma. Vispārzināms ir fakts, ka skolā viņš demonstrējis darbojošās monētu maiņas mašīnas projektu. Tā, nav brīnums, ka 1935. g. Cuze sekmīgi beidza Berlīnes Šarlotenburgas Tehnisko augstskolu, saņemot inženiera diplomu.
Pēc tam liktenis aizveda viņu uz aviācijas fabriku "Henschel" Desavā. Šeit arī krustojās Cuzes un militāristu intereses. Sākotnēji – visnotaļ savdabīgi. Fabrikā jaunizceptais inženieris nostrādāja apmēram gadu, bet pēc tam nolika priekšniecībai uz galda iesniegumu par atbrīvošanos no darba. Taču no darba Cuze aizgāja tādēļ, lai nodotos … programmējamas skaitļojamās mašīnas radīšanai. Vēl studenta gados (apmēram kopš 1934. g.) viņš sāka domāt par šādas mašīnas radīšanu. Galīgo impulsu šādas mašīnas radīšanai deva rutinētie ikdienas aprēķini, ar kuriem Konrādam nācās nodarboties darbā. Viņš noņēmās ar slodzes aprēķiniem, ko rada lidaparāta spārna vibrācija.
Taču programmējama skaitļojamā mašīna nav monētu maiņas mašīna. Konrāds Cuze saprata, pie cik nopietna darba viņš ir ķēries, tāpēc veselu istabu vecāku mājā iekārtoja kā savu "darbnīcu". Vecāki nepievienojās dēla entuziasmam, taču, gods kam gods, visādi palīdzēja Konrādam. Tādējādi naudas līdzekļi mašīnas radīšanai bija tikai un vienīgi savējie.
Darba sākums pie Cuzes pirmās programmējamās skaitļojamās mašīnas attiecināms uz 1936. gadu. Šīs mašīnas raksturīga īpatnība bija tā, ka pārslēgšanai tika izmantoti nevis releji, bet metāla plāksnes. Cuzes neatlaidību var vienīgi apbrīnot, – šīs divdesmit tūkstoši (!) plāksnes taču tika izgrieztas ar finierzāģīti, starp citu, ne bez tuvāko draugu palīdzības. Neskatoties uz visām grūtībām, 1938. gadā Cuze spēja nodemonstrēt vecākiem un draugiem programmējamu skaitļojamo mašīnu. Sākumā tās nosaukums bija V-1 (Versuchsmodell-1, tas ir, "Izmēģinājumu modelis"), vēlāk visu Konrāda datoru nosaukumi sākās ar Z (Z1, Z2, Z3 utt. – izgudrotāja uzvārda sākuma burts).
Datoram Z1 bija vairums mūsdienu PC raksturīgu īpašību. Tās bija: gan binārais kods (Cuze tālredzīgi atteicās no decimālās skaitļošanas sistēmas)1, gan atsevišķs atmiņas bloks, gan datu ievades iespēja no pults, gan skaitļu apstrāde ar peldošo komatu. Par nesēju datu ievadei varēja kalpot perfokarte, kuru Cuze iemanījās izgatavot no 35 milimetru kinolentes, izsitot tajā caurumus.
Z1 bija viens nopietns trūkums – aprēķinu nedrošums. Modelis tiešām bija eksperimentāls, kaut gan to varēja izmantot zinātniskiem aprēķiniem. Un, protams, netika pārdots. Starp citu, agrīnajiem datoriem (līdz pat IBM PC savietojamo datoru buma XX gs. 80-tajos gados) realizācijas rādītājs bija ļoti svarīgs un kalpoja par sava veida veiksmes indikatoru.
Tomēr Z1 nebija lemts palikt pat vienā oriģinālā eksemplārā.1943. gadā pēc aviācijas bombardēšanas, dators tika iznīcināts kopā ar visiem konstruktora rasējumiem un shēmām2.
Galvenie Z1 raksturojumi
|
Realizācija |
Plānas metāla plāksnes |
|
Frekvence |
1 Hz |
|
Skaitļošanas bloks |
Skaitļu apstrāde ar peldošo komatu, datorvārda garums – 22 biti |
|
Vidējais skaitļošanas ātrums |
Reizināšana – 5 sekundes |
|
Datu ievade |
Klaviatūra, iekārta nolasīšanai no perfolentes |
|
Datu izvade |
Lampu panelis (decimālā attēlošana) |
|
Atmiņa |
64 vārdi pa 22 bitiem |
|
Svars |
Ap 500 kg |
Diemžēl, Konrādam Cuzem negāja secen rekrutēšana uz armijas daļām – fašistiskā Vācija uzsāka Otro pasaules karu. Tomēr Cuzem nācās neilgi būt kājnieka lomā, ne vairāk kā pus gadu, izgudrotājam izdevās pārliecināt militāro vadību, ka vairāk labuma no viņa būs nevis kaujas laukā, bet, radot jaunu datoru (kas šobrīd pazīstams kā Z2). Trešā reiha Aerodinamisko pētījumu institūts pat uzsāka Cuzes darba finansēšanu; 1940. gadā viņš spēja atvērt nelielu datoru ražošanas kompāniju "Zuse Apparatebau", kas pastāvēja līdz kara beigām.
Z1 neprecizitāte un nedrošums (sakarā ar mehānisko konstruktīvo sarežģītību) rosināja Cuzi lielākas aprēķinu precizitātes nolūkā pievērsties elektromehānisko slēdžu – releju izmantošanai (līdzekļu ierobežotības dēļ Cuze iegādājās telefonu kompānijās norakstītus relejus). Z2 atmiņa joprojām sastāvēja no metāla plāksnēm, toties skaitļošanas bloks – no 800 relejiem. Tuvojoties 1939. gada pavasarim, Z2 bija gatavs. Tālāk pilnveidot šo datoru "paaudzi" nebija jēgas, Cuze jau redzēja nākotnes mašīnas pirmtēlu, kas būs pilnībā no relejiem un kalpos ne tikai kā demonstrācijas modelis.
Galvenie Z2 raksturojumi
|
Realizācija |
Plānas metāla plāksnes, releji |
|
Frekvence |
3 Hz |
|
Skaitļošanas bloks |
Skaitļu apstrāde ar peldošo komatu, datorvārda garums – 16 biti |
|
Vidējais skaitļošanas ātrums |
Reizināšana – 5 sekundes |
|
Datu ievade |
Klaviatūra, nolasīšanas iekārta no perfolentes |
|
Atmiņa |
16 vārdi pa 16 bitiem |
|
Svars |
Ap 500 kg |
1941. gada 12. maijā Berlīnē Cuze demonstrēja sanākušajiem zinātniekiem slaveno datoru Z3. Demonstrācijai bija milzīgi panākumi. Nav nejaušība, ka tieši Z3 tiek uzskatīts par pasaulē pirmo darbspējīgo, brīvi programmējamo datoru (tā "konkurenti", Mark I un ENIAC uzradās pēc 1943. gada). Tiesa, Z3 neuzglabāja programmas atmiņā, tādiem nolūkiem 64 vārdu atmiņa bija par mazu, un Cuze pēc tā arī netiecās. Bija trūkums – nosacītā zarojuma realizācijas neesamība.
Tomēr galvenā problēma bija tā, ka augstākās Vērmahta militārās amatpersonas nešaubījās par Vācijas ieroču ātru uzvaru, tāpēc datoriem tie pievērsa maz uzmanības. Zīmīgs ir šāds fakts. Reiz Cuze un viņa draugs Helmūts Šreijers, pēc specialitātes inženieris, vērsās pēc palīdzības pie ģenerāļiem, lai tie palīdzētu finansēt ESM, kas darbotos nevis uz relejiem, bet uz vakuuma lampām (Šreijera ideja). Militāristi, uzdzirdējuši, ka šāda datora izgatavošana ilgs apmēram divus gadus, noraidīja Cuzes un Šreijera ideju, paziņojot, ka karu Vācija vinnēs ievērojami ātrāk, iztiekot bez jaunu elektronu skaitļojamo līdzekļu palīdzības. Protams, pēc Hitlera uzbrukuma PSRS fašistiskajai Vācijai nepalīdzētu vairs nekādi datori, taču minētais piemērs (tāpat kā Cuzes nosūtīšana uz fronti) uzskatāmi ilustrē, ka Vācijas vadība pilnībā neizprata datoru ražošanas perspektīvas. Šajā ziņā zīmīgs ir ar "atriebes ieroci" ("Fau") saistītais darbs, kas gan brīžiem tika forsēts, brīžiem – palēnināts, atkarībā no karavīru veiksmes/neveiksmes frontē.
Galvenie Z3 raksturojumi
|
Realizācija |
Releji (600 – skaitļošanas bloks, 1600 – atmiņas bloks) |
|
Frekvence |
5,33 Hz |
|
Skaitļošanas bloks |
Skaitļu apstrāde ar peldošo komatu, datorvārda garums – 22 biti |
|
Vidējais skaitļošanas ātrums |
Reizināšana, dalīšana – 3 sekundes, saskaitīšana – 0,7 sekundes |
|
Datu ievade |
Klaviatūra, nolasīšanas iekārta no perfolentes |
|
Datu izvade |
Lampu panelis (decimālā attēlošana) |
|
Datu izvade |
64 vārdi pa 22 bitiem |
|
Svars |
Ap 1000 kg |
Līdz pat 1944. gadam Z3 tika veiksmīgi izmantots aviācijas aprēķinu veikšanai, kad – atkal pēc bombardēšanas – dators tika iznīcināts3. Nelokāmais Konrāds Cuze ķeras pie ceturtā datora – Z4 izveides.
Z4, atšķirībā no tā priekštečiem, bija lemts cits liktenis. Cuzes kompānija gatavoja Z4 sērijveida ražošanu, taču bailes no bombardēšanām piespieda ne līdz galam pabeigto datoru izvest no Berlīnes. Sākumā tika plānots paslēpt to pazemes fabrikā Nordhauzenā, kur tika komplektētas raķetes "Fau". Taču, kad Cuze, nokāpis šaušalīgajā pazemē, ieraudzīja tūkstošus ieslodzīto, kas tur strādāja (un gāja bojā) necilvēcīgos apstākļos, viņš ar šausmām noraidīja šo vietu. Tā Z4 tika vests uz Bavārijas Alpiem, kur Oberohas miestiņā Cuze satikās ar vēl vienu ievērojamu vācu izgudrotāju un konstruktoru – Verneru fon Braunu, kas kļuvis slavens ar pirmās ballistiskās raķetes (A-4/V-2)4 radīšanu.
Amerikāņu gūstā sparīgi soļojošajam fon Braunam Cuze nepievienojās, bet, nogājis vēl 20 km, datoru izjauktā veidā noslēpa Hinteršteinas ciematiņa Alpu viesnīcas šķūnī. Pēckara gadi bija smags pārbaudījums Cuzem, kuram nācās praktiski no jauna samontēt Z4. Mehāniskās atmiņas atjaunošanai tika ņemtas dzelzs konservu kārbas, ko bija atstājuši antihitleriskās koalīcijas karavīri.
Lai kaut kā izdzīvotu, Cuze lika lietā savu otro – mākslinieka talantu. Viņš izgatavoja kokgrebumus un pārdeva tos vietējiem fermeriem un amerikāņu zaldātiem. 1948. gadā atjaunotais Z4 ar zirgiem tika pārvests uz Holferavas ciematu, kur Cuzi apmeklēja Cīrihes Tehniskās augstskolas (ETHZ) profesors Štifels. Līdz šim laikam nav gluži skaidrs, kā profesors bija uzzinājis par Z4.
Šī tikšanās izvērtās par pagrieziena punktu Konrāda Cuzes dzīvē. Štifela acu priekšā viņš uzrakstīja programmu, izgatavoja perfokarti un ievadīja datus Z4. Iegūtais rezultāts bija pareizs. Iedvesmotais Štifels piedāvājās nomāt Z4. Lai noslēgtu kontraktu ar ETHZ, Cuze reģistrēja kompāniju "Zuse KG". Jāteic, ka Cīrihes profesoram nebija izvēles. Tobrīd viņš varēja cerēt vienīgi uz Z4, jo amerikāņu datorus iegūt nebija iespējams, bet Cuzes mašīna strādāja droši (pat neskatoties uz metāla plākšņu atmiņu), tai bija speciāls bloks programmu izveidei un virkne citu plusu.
Galvenie Z4 raksturojumi
|
Realizācija |
Releji, atmiņa – metāla plāksnes |
|
Frekvence |
30 Hz |
|
Skaitļošanas bloks |
Skaitļu apstrāde ar peldošo komatu, datorvārda garums – 32 biti |
|
Vidējais skaitļošanas ātrums |
11 reizināšanas operācijas sekundē |
|
Datu ievade |
Decimālu klaviatūra, nolasīšanas iekārta no perfolentes
|
|
Datu izvade |
"Mercedes" markas iespiedmašīna |
|
Atmiņa |
64 vārdi pa 22 bitiem |
|
Svars |
Ap 1000 kg |
Līdz 1954. gadam Z4 darbojās Cīrihē, pēc tam, līdz 1959. gadam – Francijā ("Franco-Allemand des Recherches de St. Louis" institūtā). Ir aprēķināts, ka piecu darbības gadu laikā (1950. – 1955. g.g.) Z4 aprēķināja ap 100 dažādu projektu. Jāatzīmē, ka pagājušā gadsimta 50-to gadu sākumā Eiropas teritorijā darbojās tikai divi datori: Konrāda Cuzes Z4 un Sergeja Ļebedeva МЭСМ (PSRS)5.
Starp raksturīgākajām Z4 īpašībām jāpiemin trīs:
- Z4 bija ierīce programmas sagatavošanai. Programmu Cuze uzskatīja (un dēvēja) par plānu, no tā arī radies šī datora bloka vāciskais nosaukums – "Planfertigungteil" (burtiski – "plānu sagatavošanas ierīce"). Ar minētās ierīces palīdzību bija viegli sastādīt, rediģēt, kopēt programmu uz perfolentes un, vēl vairāk, dažu stundu laikā apgūt programmēšanu uz Z4.
- Z4 prata izvairīties no nepareizu rezultātu sarēķināšanas. Tāpat kā Z3, tas apstrādāja aritmētiskās izslēgšanas. Piemēram, ja skaitļi iziet ārpus diapazona 10^-20 < x < 10^20, mašīnai ir skaitļošanas sfēra, kurā rezultāts būs, teiksim, šāds: - Ļoti liels + ļoti liels = ļoti liels - Ļoti liels - ļoti liels = nenoteikts - 0/0 = nenoteikts. Ja nenoteikts lielums sader ar skaitli, rezultāts būs nenoteikts. Izmantojot šo metodi, Z4 var izvairīties no nepareizu skaitļu aprēķināšanas – tas ļāva atstāt datoru "vienatnē", bez cilvēka kontroles gan dienu, gan nakti. Būtībā, tie ir matemātiskie pārvēršanas ar 0 un bezgalību noteikumi, kaut gan, jāpiebilst, matemātikā tiek precizēts, ka, dalot nulli ar nulli, jebkurš skaitlis var atbilst dalījuma noteikšanai.
- Z4 bija divi perfolenšu datu nolasītāji (oriģinālajā versijā tika plānots līdz sešiem šādiem nolasītājiem).
Sākot 1949. gadā ar piecu cilvēku kolektīvu, ar laiku – tuvojoties 1964. gadam, Cuzes kompānijas personāla skaits bija pieaudzis līdz 1200 darbiniekiem. 1967. gadā Zuse KG realizēja 251 samontētu datoru, taču naudas līdzekļu trūkums piespieda Cuzi iekļauties veiksmīgākas vācu kompānijas "Siemens AG" sastāvā. Tajā Cuzem tiek piešķirta konsultanta vieta.
Taču ar to Konrāda Cuzes brīnumainais un ražīgais mūžs nebeidzas. Ievērojamā vācieša kontā ieskaitāms arī paralēlais dators (tiesa, neizgatavots), grafomāts (ar perfolenti vadāms ploteris), algoritmu valoda Plankalkul un grāmata "Skaitļošanas telpa". Bet par to un daudz ko citu mēs pastāstīsim nākamreiz.
Piezīmes
- Cuze apsteidza amerikāņu matemātiķi Džonu fon Neimani, kurš pārskatā "Elektronu skaitļojamās iekārtas loģiskas konstruēšanas iepriekšēja apspriešana" (1946. gada jūnijs) par vienu no galvenajām ESM sastāvdaļām nosauca bināro skaitļošanas sistēmu. Cuze strādāja savdabīgā "radošā vakuumā", kā pats esot atzinies, viņš pat neesot dzirdējis par Čārlza Bebidža "aritmētisko mašīnu". Bet no ХIХ gs. angļu matemātiķa Džordža Bula loģiskās algebras radušās binārās skaitļojamās sistēmas izvēle sniedza iespēju radīt ESM no iekārtām-pārslēdzējiem, kam ir tikai divi (nevis desmit) stāvokļi – "1" ("patiesi") un "0" ("nepatiesi").
- Pateicoties Konrāda Cuzes nepārtrauktajam darbam, mums ir laime arī šodien skatīt Z1. 1986. gadā Cuze nolēma atjaunot savu pirmo datoru, ko viņam (ar triju palīgu palīdzību) izdevās paveikt 1989. g. Otrreiz samontēts, kā Fenikss, Z1 atrodas muzejā "Technik Museum Berlin-Kreuzberg" (Berlīne).
- Z3 oriģinālie fotoattēli nav saglabājušies. Dators tika no jauna radīts 60-to gadu sākumā, parādīts 1964. g. izstādē "Interdata Industry" Minhenē. Šobrīd tas tiek uzglabāts Minhenes muzejā "Deutsche Museum".
- A-4 ("Fau-2") reāli tika pielietotas tikai kara beigās, kad 1944. septembrī līdz 1945. martam tie kā nāvi nesoša krava krita uz Britānijas un kontinentālās Eiropas. 1944. gada vasarā Londonai iedvesa šausmas spārnotās raķetes "Fau-1". Abus raķešu tipus pēc Gēbelsa ierosinājuma sāka dēvēt par "atriebes ieroci" ("Vergeltungswaffee") pēc tam, kad angļu bombardētāji sāka sagraut drupās Vācijas pilsētas (Lībeku, Ķelni u. c.). Šo raķešu līdzība ar nosaukumu bija par iemeslu tam, ka Konrāds Cuze pārdēvēja savus datorus. Interesanti, ka šāda līdzība (Z4 sākotnēji saīsināti saucās V4) rosināja sabiedroto karavīrus uz Trešā reiha "jaunu" raķešu meklējumiem, taču gan briti, gan amerikāņi, beidzot ieraudzījuši Cuzes V4, bija ļoti izbrīnīti par faktu, ka "atriebes ieroča" vietā to skatiem atklājās iespaidīga dzelzīšu grēda.
- МЭСМ izmēģinājuma palaišana datēta ar 1950. gada 6. novembri; pilnvērtīgu darbu mašīna uzsāka 1951. gada 25. decembrī.
Avots: 3DNews.ru - Daily Digital Digest
jaunuma pastāvīgais URL | izdrukāt
rubrikas: Hardware jaunumi | Apskati | Datorindustrijas vēsture |
Hardware jaunumi:
24.04.2008 [09:14] Sony futūristiskas austiņas: MDR-EX700LP, MDR-AS Active, PFR-V1
24.04.2008 [09:12] Intel procesori ar aizsardzību pret kosmiskām bombardēšanām
23.04.2008 [13:39] Samsung telefons, kurš darbojas uz ūdens
23.04.2008 [13:30] ASV Senāts noraidīja patentu tiesību reformu
23.04.2008 [11:40] Smadzeņu signālu portatīvajam nolasītājam vairs nav vajadzīgas baterijas
23.04.2008 [11:33] Intel Atom pret VIA Isaiah: pirmie testi
22.04.2008 [09:11] Paziņots sākuma datums Sigma APO 120-400mm F4.5-5.6 pārdošanām
22.04.2008 [09:06] Par Samsung un Armani sadarbības produktu kļuva jauns HD-televizors
19.04.2008 [08:19] Sony OLED-panelis – 4 reizēs biezāks par matu
19.04.2008 [08:15] NVIDIA GT200: jaunas ziņas par nākamo čempionu
Visi Hardware jaunumi
Software jaunumi:
24.04.2008 [09:05] Enemy Territory: Quake Wars steidzas uz spēļu konsolēm
24.04.2008 [09:00] PayPal: "Mēs nebloķēsim Safari"
24.04.2008 [08:56] Pārdodamākās spēles 2008.gada martā
23.04.2008 [11:28] 40% eiropiešu neizmanto Internetu
22.04.2008 [09:33] Pārdotas 100 milj. spēles disku no sērijas The Sims
22.04.2008 [09:29] Olimpisko uguni nesīs kibersportisti
22.04.2008 [09:20] Jaunais arts no StarCraft 2
19.04.2008 [08:32] Skaistule Lara no Tomb Raider Underworld
19.04.2008 [08:29] Vēl viens apstiprinājums drīzai 3DMark Vantage iznākšanai
19.04.2008 [08:24] Datorspēļu dizaineris pelna $73 tūkstošus
Visi Software jaunumi
|
