Zuse Z3 in Aktion

Den heutigen verregneten Sonntag habe ich für einen Besuch im Deutschen Technikmuseum genutzt. Der Anlass war die Vorführung der Zuse Z3, die ich schon länger einmal in Funktion sehen wollte. Die Z3 wurde 1941 von Konrad Zuse in Berlin gebaut und war der weltweit erste funktionsfähige, programmgesteuerte Digitalrechner. Das Original wurde leider bei einem Bombenangriff am 21. Dezember 1943 zerstört. Ein Nachbau von 1962 befindet sich im Deutschen Museum in München.

Meilensteine der Computergeschichte

Die Maschine, die ich heute in Berlin gesehen habe – die Z3r – wird seit 2008 von Prof. Horst Zuse (Konrad Zuses ältester Sohn) gebaut, der sie auch vorführte. Die Z3r arbeitet mit modernen Industrierelais. Architektur und Funktion ist im Wesentlichen mit der Original Z3 identisch. Es wurden jedoch kleinere Modifikationen in der Taktsteuerung vorgenommen, die vor allem dazu dienen, die Funktionsweise des Rechners besser demonstrieren zu können.

Ich war bereits eine halbe Stunde vor Beginn des Vortrags dort und konnte die Z3 so in Ruhe betrachten. Die eigentlich recht nüchterne und vergleichsweise abstrakte Technik ist ästhetisch ansprechend verpackt. Der Steuerpult und die drei Schaltschränke sind schwarzgläzend lackiert, was hervorragend zu den ca. 2500 blauen Relais passt, die hinter den Glastüren zu sehen sind. Die ganze Anlage hat so einen betörenden Todesstern-Chic, den ich als Science-Fiction Fan liebe… ;-)

Leider steht die Z3r etwas unglücklich in einer Ecke, so dass vielleicht nicht jeder aus dem zahlreichen Publikum einen guten Blick hatte.

Die mechanische Zuse Z1

Horst Zuse gab dem Publikum zunächst einen Einblick in das Leben seines Vaters und die Entwicklung der Z1 – dem mechanischen Vorläufer aus dem Jahr 1937, von dem ebenfalls ein funktionsfähiger Nachbau in dem Museum steht. Es folgte eine Einführung in das binäre Zahlensystem, ohne dessen Verständnis die Vorgänge in dem Rechenwerk nicht vollständig nachvollziehbar werden. Mit etwas Grundwissen in Rechnerarchitektur kann man aber die Funktion der meisten Teile erkennen.

Zuse Z3r im Überblick

• I/O: Das Bedienpult im Vordergrund besitzt Knöpfe zur Eingabe und Lampen zur Ausgabe, analog zu Tastatur und Bildschirm eines heutigen Computers.
• RAM: Der linke und der rechte Schrank ist Arbeitsspeicher (jeweils 32 Worte zu 22 Bit). Gut zu erkennen sind die beiden Adressmultiplexer in den oberen 5 Reihen.
• CPU: Der Schrank in der Mitte ist das Rechenwerk mit den Arbeitsregistern. Hier wird außerdem die Umwandlung zwischen Dezimal und Binärzahlen bei der Ein- und Ausgabe vorgenommen.

Aufgrund der umfangreichen Einführung blieb die eigentliche Vorführung auf die Eingabe einiger Zahlen und Grundrechnungen beschränkt. Das genügte aber, um die grundlegende Funktion nachvollziehen zu können. Obwohl die Vorgänge elektromechanisch sind, arbeitet die Z3r erstaunlich leise.

Leider konnte kein Programm gestartet werden, weil das Lesegerät für den Programmspeicher (35mm Film mit 8-Bit Lochung) nicht an die Maschine angeschlossen war.

An diesem Detail hatte ich eher versehentlich eine nicht ganz uninteressante Diskussion angestoßen, die wir nach der eigentlichen Vorführung führten: Ich sagte, dass die Z3 ist im Gegensatz zu den heute üblichen Computern keine “Von-Neumann-Maschine” sei.

Falls ich Prof. Zuse richtig verstanden habe, meinte er sinngemäß: “Heutige Rechner sind das auch nicht mehr”, was mich zunächst etwas verblüffte..

Dem liegt die Frage zugrunde, wie man die “Von-Neumann-Architektur” interpretiert. Wenn das Kriterium ist “Daten und Programm liegen physikalisch im Speicher” – also im RAM, entsprechen fast alle heutigen Rechner der Definition.

Prof. Zuse interpretiert den zugrundeliegenden Aufsatz von John von Neumann etwas anders. Er weist darauf hin, dass die Absicht der Definition darin lag, dass sich Programme selbst modifizieren können und dies in modernen Computern aus Sicherheitsgründen von Betriebssystem und MMU verhindert wird. Wenn also das entscheidende Kriterium der Von-Neumann-Architektur ist, dass das Programm nicht nur auf die Daten, sondern auch auf sich selbst zugreifen kann, weil es im gleichen Speicherbereich liegt, entsprechen die meisten aktuellen Computer dieser Definition nicht.

Diese etwas akademische, aber nicht untinteressante Diskussion bildete den heutigen Schlusspunkt zum Thema Zuse Z3. Weitere Informationen zum Verhältnis Zuse und von Neumann kann man auf der Homepage von Prof. Horst Zuse nachlesen.

Weitere Highlights

Das Deutsche Technikmuseum hat aber natürlich viel mehr zu bieten. Ich blieb heute dem Thema Computer/Kommunikation treu und schaute mir die Ausstellung “Das Netz” an, die ich noch nicht kannte.

Ein Highlight war die für Besucher zugängliche Memex (ungefähr “Gedächtnis Erweiterung”), die ich auch gleich ausprobiert habe. Memex ist ein Konzept zur Dokumentverknüpfung, das 1945 von Vannevar Bush im Artikel As We May Think im Atlantic Monthly beschrieben, aber niemals realisert wurde. Auf dieser Idee, Dokumente untereinander zu Verknüpfen basiert Hypertext und damit das World-Wide-Web.

Das Deutsche Technikmuseum hat mit viel Liebe zum Detail eine Memex gebaut, die jedoch im Gegensatz zum Originalentwurf nicht auf analoger Technik, sondern auf Digitaltechnik basiert. Einen Vortrag dazu gabe es auf dem Vintage Computing Festival 2015 in der Humboldt Universität (Siehe “Historische Elektronik en Masse“). Leider geht das Exponat optisch etwas unter und wird daher vermutlich häufig übersehen oder nicht angemessen gewürdigt. Schade!

Cray 2

Etwas unerwartet war für mich eine Cray2 zu sehen – einem ehemaligen Supercomputer der 80er Jahre. Ich wusste nicht, dass das Museum solch ein Ausstellungsstück hat. Zudem ist der Rechner wesentlich kleiner, als ich ihn mir vorgestellt habe. Das liegt am externen Kühlsystem. Das Vorgängermodell Cray X-MP hatte noch ein integriertes Kühlsystem, das dem Gerät die Optik eines Designersofas gab.

Fazit

Es war ein interessanter, anregender Tag in einem tollen Museum, obwohl ich nur einen Bruchteil der Ausstellungen gesehen habe. Es waren extrem viele Familien mit Kindern dort und die lieben kleinen schienen überwiegend sehr interessiert und neugierig zu sein. Sehr schön!