Z3（コンピューター）

Z3_(computer)
Z3はだったドイツの 電気機械、コンピュータによって設計されたコンラート・ツーゼそれは、世界で最初の作業だった1935年に、そして1941年に完成し、プログラム可能な、完全自動デジタルコンピュータ。 Z3は2，600のリレーで構築され、約5〜10Hzのクロック周波数で 動作する22ビットの ワード長を実装しました。プログラムコードはパンチフィルムに保存されていました。初期値は手動で入力しました。 –37
ツーゼZ3はでディスプレイ上のレプリカ
ドイツ博物館で
、ミュンヘン
Z3は1941年にベルリンで完成しました。重要とは見なされていなかったため、日常の運用には使用されませんでした。 ：30、38-39 ドイツの研究に基づいて空力エンジニアリングハンス・ゲオルグKüssnerを（で知らKüssner効果）、 “複素行列計算するプログラム”翼のフラッター問題を解決するために書かれ、使用されました。 Zuseはドイツ政府にリレーを完全に電子的なスイッチに置き換えるための資金提供を求めましたが、第二次世界大戦中、そのような開発は「戦争上重要ではない」と見なされたため、資金提供は拒否されました。
元のZ3は、1943年12月21日、連合国によるベルリンへの砲撃中に破壊されました。そのZ3は元々V3（Versuchsmodell3またはExperimentalModel 3）と呼ばれていましたが、ドイツのV兵器と混同されないように名前が変更されました。 A完全に機能するレプリカはツーゼの会社、ツーゼによって1961年に建設されたKGで常設展示中で、ドイツ博物館で、ミュンヘン。
Z3は、1998年に、原則としてチューリング完全であることが実証されました。ただし、条件分岐がないため、Z3は、計算のすべての可能な結果を​​投機的に計算することによってのみ、この定義を満たします。
このマシンとその前身のおかげで、コンラート・ツーゼはしばしばコンピューターの発明者として提案されてきました。

コンテンツ
1 設計と開発
2 万能チューリング機械としてのZ3
3 他の作品との関係
4 仕様
5 現代の再建
6 も参照してください
7 ノート
8 参考文献
9 参考文献
10 外部リンク

設計と開発
Zuseは1935年から1936年にZ1を設計し、1936年から1938年に製造しました。Z1は完全に機械的で、一度に最大で数分間しか機能しませんでした。Helmut Schreyerは、Zuseに別のテクノロジーを使用するようにアドバイスしました。1937年にベルリン工科大学の博士課程の学生として、彼はブール演算と（今日の用語では）真空管に基づくフリップフロップの実装に取り​​組みました。1938年、シュレイアーはこれに基づいて少数の聴衆に回路を示し、電子計算機のビジョンを説明しました。しかし、最大の操作可能な電子機器にははるかに少ないチューブが含まれていたため、これは実質的に実行不可能と見なされました。その年、2，000本の電子管を備えたコンピューターの計画を提示したとき、ベルリン工科大学のWilhelmStäbleinの  Telecommunication Instituteの助手であったZuseとSchreyerは、知っている研究所のメンバーに落胆しました。電子管技術の問題について。 Zuseは後に、「私たちが電子機器を作りたいと思った1939年に彼らは私たちに微笑んだ…私たちは言った：電子機器は素晴らしいが、最初にコンポーネントを開発しなければならない。」 1940年にZuseとSchreyerミーティング手配するために管理国防軍デルOberkommando電子計算機を開発するための潜在的なプロジェクトを議論する（OKW）を、彼らは二、三年の期間を推定する場合、提案は否決された。
Zuseは、リレーに基づいて次の設計を実装することを決定しました。Z2の実現は、小型の計算機を製造したKurtPannkeによって財政的に支援されました。Z2は完了し、の聴衆に提示されたドイツVersuchsanstaltのfürLuftfahrtベルリン・アドラースホーフに1940年（「航空のためのドイツの研究所」）。Zuseは幸運でした。このプレゼンテーションは、Z2が実際に機能し、DVLに次の設計に部分的に資金を提供するよう説得できた数少ない例の1つでした。
彼は基本的なZ2マシンを改良し、1941年にZ3を製造しました。これは、ドイツ政府の非常に秘密のプロジェクトでした。 ジョセフ・ジェニッセン（1905–1977）、帝国航空省の「研究リーダーシップ」（Forschungsführung）のメンバーは、ズーズの会社ZUSEApparatebauへの省の命令の政府監督者を務めた。ズーズと帝国航空省の間のさらなる仲介者は、空気力学者のヘルベルトA.ワーグナーでした。
Z3は1941年に完成し、Z1やZ2よりも高速で信頼性がはるかに高かった。Z3浮動小数点演算は、「ほんの数個のリレーを使用して」例外処理を実装するという点でZ1よりも改善され、例外値（プラス無限大、マイナス無限大、および未定義）を生成して操作を通過させることができました。Z3はプログラムを外部テープに保存したため、プログラムを変更するために再配線する必要はありませんでした。
1941年5月12日Z3は教授アルフレッドTeichmannとカートSchmieden含めた科学者の聴衆に提示されたのドイツVersuchsanstaltのfürLuftfahrtで（「航空のためのドイツの研究所」）ベルリン、として知られている今日のドイツ航空宇宙センターでのケルン。
ズーズはZ4の設計に移り、ヴェルナーフォンブラウンの弾道ミサイルの開発とともに、ハルツ山地の掩蔽壕で完成させました。第二次世界大戦が終わったとき、ズセはアルプスのヒンターシュタインにZ4で撤退し、そこで数年間滞在しました。

万能チューリング機械としてのZ3
Z3でループを構築することは可能でしたが、条件付き分岐命令はありませんでした。それにもかかわらず、Z3はチューリング完全でした。Z3にユニバーサルチューリングマシンを実装する方法は、1998年にRaúlRojasによって示されました。彼は、テーププログラムは、すべてのブランチの両側を通るすべての可能なパスを実行するのに十分な長さでなければならないと提案しました。考えられるすべての回答を計算しますが、不要な結果はキャンセルされます（一種の投機的実行）。Rojasは、「したがって、抽象的な理論的観点からは、Z3のコンピューティングモデルは今日のコンピューターのコンピューティングモデルと同等であると言えます。実用的な観点から、そしてZ3が実際にプログラムされた方法では、そうではありませんでした。現代のコンピューターと同等です。」
この一見制限は、Z3が1940年代の典型的なエンジニアリングアプリケーションに実用的な 命令セットを提供したという事実に反しています。既存のハードウェア制限を考慮して、当時のZuseの主な目標は、土木技師としての作業を容易にするための実行可能なデバイスを用意することでした。

他の作品との関係
ZuseのZ3の成功は、多くの場合、単純なバイナリシステムの使用に起因しています。これは、およそ3世紀前にゴットフリートライプニッツによって発明されました。ブールは後にそれを使用してブール代数を開発しました。ツーゼは、触発されたヒルベルトさんとアッカーマン初等数学的な論理上の本数理論理学の原則。 1937年、クロードシャノン は、デジタル回路設計に関する独創的な研究で、ブール代数を電子リレーにマッピングするというアイデアを導入しました。しかし、ズセはシャノンの仕事を知らず、1935年から1938年にかけて設計および製造した最初のコンピューターZ1の基礎を独自に開発しました。
Zuseの同僚であるHelmutSchreyerは、1942年に100本の真空管を使用してコンピューターの電子デジタル実験モデルを作成しましたが、戦争の終わりに失われました。
アナログコンピュータは、ロケット科学者によって造られたヘルムートホルツァーで1942年ペーネミュンデ陸軍兵器実験場をシミュレートするために、 V-2ロケット軌道を。
トミー花-built巨像（1943）とAtanasoff・ベリー・コンピュータ（1942）が使用さ熱電子バルブ（真空管）と数字のバイナリ表現を。プログラミングは、パッチパネルを再接続してスイッチを設定することによって行われました。
ENIACの戦争が完了した後、コンピュータは、使用する真空管をスイッチと番号に使用小数表現を実装します。1948年まで、プログラミングはColossusと同様に、パッチリードとスイッチによるものでした。
1948年のマンチェスターベイビーと1949年のマンチェスターマーク1およびEDSACは、プログラム命令とデータを同じスペースに格納した世界で最も初期のコンピューターでした。この中で、彼らは、ジョン・フォン・ノイマンとその同僚による1945年の論文にしばしば（しかし誤って）起因するストアドプログラムの概念を実装しました。 フォンノイマンは、に起因する信用を与えていると言われているアラン・チューリング、及び概念が実際に（拒否された）1936年の特許出願に、コンラート・ツーゼ自身が前述されていました。 コンラート・ツーゼ自身が回想録で次のように思い出した。「戦争中、とにかく効率的なストアドプログラムデバイスを構築することはほとんど不可能だったでしょう。」とフリードリッヒ・L・バウアーは次のように書いています。

仕様
平均計算速度：加算– 0.8秒、乗算–3秒
算術演算単位：2進浮動小数点、22ビット、加算、減算、乗算、除算、平方根
データメモリ：22ビット長の64ワード
プログラムメモリ：パンチセルロイドテープ
入力：10進浮動小数点数
出力：10進浮動小数点数
入力と出力は、入力用の特別なキーボードと結果を表示するためのランプの列を備えた端末によって容易になりました。
要素：約2，000個のリレー（メモリ用に1，400個）
周波数：5〜10ヘルツ
消費電力：約4，000ワット
重量：約1トン（2，200ポンド）

現代の再建

  ホースト・ツーゼによる2010年のZ3再建
ラウル・ロハスとホルスト・ツーゼが監督した近代的な再建は、1997年に始まり、2003年に終了しました。現在、ドイツのヒューンフェルトにあるコンラッド・ツーゼ美術館に 記憶は32語に半分になりました。消費電力は約400W、重量は約30キログラム（66ポンド）です。
2008年、HorstZuseはZ3の再構築を自分で開始しました。 2010年にヒューンフェルトのコンラッドズーズ博物館で発表された。

も参照してください
計算機の歴史

ノート
^ 連立一次方程式とその行列式、二次方程式、固有値（翼のフラッターの場合）などの問題を解決できます。
^ ドイツ語でのプログラムの元の名前：「ProgrammfürdieBerechnungeinerkomplexenMatrix」。

参考文献
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外部リンク
コモンズには、ZuseZ3に関連するメディアが
HorstZuseのWebサイトのZ3ページ
コンラート・ツーゼの生涯と仕事
ZuseのZ3をユニバーサルコンピューターにする方法RaúlRojas
ラウル・ロハス、ツーゼコンピュータの復活には、コンピュータの保護協会紀要
ISSN 0958-7403ナンバー37 2006年春 
コンラート・ツーゼのポール・E・セルッツィ・コレクション（CBI 219）。ミネソタ大学チャールズバベッジ研究所。コレクションには、公開されたレポート、記事、製品資料、およびその他の資料が含まれています。”