Z1

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Réplica del Z1 en el Museo Alemán de la Tecnología de Berlín.

El Z1 fue una computadora mecánica diseñada por Konrad Zuse desde 1936 hasta 1937 y construida por él desde 1936 hasta 1938.[1][2]​ Era una calculadora mecánica de accionamiento binario con programación limitada, que leía instrucciones de una película perforada de celuloide.

La Z1 fue la primera computadora libremente programable en el mundo que usó lógica booleana y números de punto flotante binarios, sin embargo no era confiable en la operación.[3][4]​ Se completó en 1938 y se financió completamente con fondos privados. Esta computadora 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 fue el primero de una serie de computadoras que Zuse diseñó. Su nombre original fue "V1" para VersuchsModell 1 (que significa Modelo Experimental 1). Después de la Segunda Guerra Mundial, pasó a llamarse "Z1" para diferenciarse de las bombas voladoras diseñadas por Robert Lusser.[5]​ El Z2 y el Z3 fueron seguimientos basados en muchas de las mismas ideas que el Z1.

Diseño[editar]

Diagramas de la patente de Zuse de mayo de 1936 para un elemento de conmutación binario que utiliza un mecanismo de varillas deslizantes planas. El Z1 se basaba en tales elementos.

El Z1 contenía casi todas las partes de una computadora moderna, es decir, unidad de control, memoria, micro secuencias, lógica de punto flotante y dispositivos de entrada-salida. El Z1 era programable libremente mediante cinta perforada y un lector de cinta perforada.[6]​ Había una clara separación entre el lector de cinta perforada, la unidad de control para supervisar toda la máquina y la ejecución de las instrucciones, la unidad aritmética y los dispositivos de entrada y salida. La unidad de cinta de entrada lee las perforaciones en una película de 35 milímetros. [7]

El Z1 era un sumador y un restador de valor de punto flotante de 22 bits, con cierta lógica de control para que sea capaz de realizar operaciones más complejas como la multiplicación (mediante repeticiones repetidas) y la división (mediante restas repetidas). El conjunto de instrucciones del Z1 tenía nueve instrucciones y tomó entre uno y veinte ciclos por instrucción.

El Z1 tenía una memoria de punto flotante de 64 palabras, donde cada palabra de la memoria se podía leer y escribir en la unidad de control. Las unidades de memoria mecánica eran únicas en su diseño y fueron patentadas por Konrad Zuse en 1936. La máquina solo era capaz de ejecutar instrucciones mientras leía desde el lector de cinta perforada, por lo que el programa en sí no se cargó por completo en la memoria interna de antemano.

La entrada y la salida eran en números decimales, con un exponente decimal y las unidades tenían una maquinaria especial para convertirlos a números binarios. Las instrucciones de entrada y salida se leerían o escribirían como números de punto flotante. El programa de cinta fue una película de de 35&nbspmm con las instrucciones codificadas perforadas en agujeros.

Construcción[editar]

"Z1 era una máquina de aproximadamente 1000 kg de peso, que consistía en unas 20000 piezas. Era una computadora programable, basada en números binarios de punto flotante y un sistema de conmutación binario. Consistía completamente en hojas de metal delgadas, que Zuse y sus amigos produjeron usando una sierra de calar". [8]​ "El dispositivo de entrada [data] era un teclado... Los programas del Z1 (Zuse los llamó Rechenpläne) se almacenaron en cintas perforadas mediante un código de 8 bits" [8]

La construcción del Z1 fue financiada privadamente. Zuse obtuvo dinero de sus padres, su hermana Lieselotte, algunos estudiantes de la fraternidad AV Motiv (cf. Helmut Schreyer) y Kurt Pannke (un fabricante de máquinas calculadoras en Berlín) para hacerlo.

Zuse construyó el Z1 en el apartamento de sus padres; de hecho, se le permitió usar la sala de estar para su construcción. En 1936, Zuse renunció a su trabajo en la construcción de aviones para construir el Z1.

Se dice que Zuse utilizó "tiras finas de metal" y quizás "cilindros de metal" o placas de vidrio para construir a Z1. Probablemente no había relés comerciales (aunque se dice que el Z3 usó unos cuantos relés telefónicos). La única unidad eléctrica era un motor eléctrico para dar la frecuencia de reloj de 1 Hz (ciclo por segundo) a la máquina.

La memoria se construyó a partir de tiras finas de metal ranurado y pines pequeños, y resultó ser más rápida, más pequeña y más confiable que los relés. El Z2 usó la memoria mecánica del Z1, pero usó aritmética basada en relés. El Z3 fue construido experimentalmente completamente de relés. El Z4 fue el primer intento en una computadora comercial, volviendo a la memoria de tiras de metal con ranuras mecánicas más rápida y económica, con procesamiento de relé, del Z2, pero la guerra interrumpió el desarrollo del Z4.[9]

El Z1 nunca fue muy confiable en la operación debido a una mala sincronización debido a las tensiones internas y externas en las piezas mecánicas.

Especificaciones[editar]

  • Memoria: 64 palabras de 22 bits
  • Velocidad de reloj: 1 Hz
  • Registros: Dos registros de coma flotante de 22 bits cada uno
  • Unidad Aritmética: cuatro operaciones básicas (sumar, restar, multiplicar, dividir) para números binarios de coma flotante
  • Peso: 1000 kg
  • Velocidad media de cálculo: Suma en 5 segundos, multiplicación en 10 segundos
  • Área de aplicación: Prototipo
  • Entrada: Números decimales en coma flotante
  • Salida: Números decimales en coma flotante

Juego de instrucciones[editar]

La máquina disponía de 6 instrucciones únicamente, aritméticas y de manejo de memoria, faltándole instrucciones de comparación o salto:

  • Suma (3 ciclos de reloj)
  • Resta (4 o 5 ciclos de reloj dependiendo del resultado)
  • Multiplicación (16 ciclos de reloj)
  • División (18 ciclos de reloj)
  • Leer de memoria (1 ciclo de reloj)
  • Guardar en memoria (0 o 1 ciclo de reloj)

Reconstrucción[editar]

Reconstrucción de Z1

El Z1 original fue destruido en 1943 por los ataques aéreos aliados, pero en 1986 y apoyado por la Universidad Libre de Berlín, Zuse decidió reconstruir el dispositivo. Los primeros bocetos de la reconstrucción Z1 fueron dibujados en 1984. Él construyó (con la ayuda de dos estudiantes de ingeniería) usando algunas piezas del original, miles de elementos de la Z1 de nuevo, y terminó de reconstruir el dispositivo en 1989. El Z1 reconstruido (en la imagen) se muestra en el Museo Alemán de Tecnología en Berlín.[10][11]

Cita[editar]

"Hay una réplica de este modelo en el Museo de Tráfico y Tecnología de Berlín. En ese entonces no funcionó bien, y en ese sentido, la réplica es muy confiable, y tampoco funciona bien".

Véase también[editar]

Referencias[editar]

  1. Bauer, Friedrich L. (5 de noviembre de 2009). Origins and Foundations of Computing: In Cooperation with Heinz Nixdorf MuseumsForum (en inglés). Springer Science & Business Media. p. 78. ISBN 9783642029929. 
  2. Zuse, Konrad (1976). The Plankalkül (en inglés). GMD. p. 21. 
  3. Priestley, Mark (2011). A Science of Operations: Machines, Logic and the Invention of Programming. Springer. ISBN 978-1-84882-554-3. 
  4. Rojas, Raúl (Spring 2006). «The Zuse Computers». RESURRECTION the Bulletin of the Computer Conservation Society (37). ISSN 0958-7403. 
  5. OBITUARIO: Konrad Zuse - Gente - Noticias - The Independent
  6. Rojas, R (1997). «Konrad Zuse's Legacy: The Architecture of the Z1 and Z3». IEEE Annals of the History of Computing 19: 5-15. doi:10.1109/85.586067. 
  7. "Historia de la computadora", GA Erskine, CERN, Ginebra, Suiza
  8. a b Konrad Zuse - la primera computadora de relevo [1], artículo de History of Computers
  9. Quien hizo la primera computadora [2], Chris Malcolm, 2000
  10. «Reconstruction of the Z1 Computer | Raúl Rojas». dcis.inf.fu-berlin.de. 
  11. Rojas, Raul (7 de junio de 2014). «The Z1: Architecture and Algorithms of Konrad Zuse's First Computer». arXiv:1406.1886. 
  12. Hans Dieter Hellige: Geschichten der Informatik - Visionen, Paradigmen, Leitmotive.

Otras lecturas[editar]

  • Zuse, Konrad (1993). The Computer - My Life. Springer-Verlag. ISBN 978-3-540-56453-9. 
  • Rojas, Raul (8 de marzo de 2016). «The Design Principles of Konrad Zuse's Mechanical Computers». arXiv:1603.02396.  El papel describe los principios de diseño de Zuse Z1.

Enlaces externos[editar]