👩🏻‍🎓 🍽️ 🤦🏽 Konrad Zuse：创造第一台计算机的梦想家 😩 🧕 👨🏿‍🏫

第二次世界大战为技术和科学的发展提供了强大的动力。军工联合体一直收集着巨大的人力，财力和其他资源。纳粹痴迷于世界统治，尤其热衷于发明和科学技术创新。尽管如此，创建第一台编程计算机的故事甚至在战前就已经开始了，当时德国建筑师一直希望简化生活。

康拉德·祖斯（1910-1995）

德国工程师和世界上第一台可运行的可编程计算机发明者Konrad Zuse几乎是偶然地进入了信息技术领域。这位未来的发明家被赋予了良好的美术能力，并且热爱建筑。因此，他进入了柏林技术大学建筑与土木工程学院（1930-1935），在那里他对数学和物理学产生了兴趣。在培训期间，Tsune在研究建筑物和道路的构造时遇到了严重的问题。这种类型的构造需要求解庞大的线性方程组，这很难使用滑尺或什至是当时的机械计算器来计算。
正如Tsuse回忆的那样：“我是柏林土木工程专业的学生。柏林是一座美丽的城市，它为年轻人带来了许多与例如漂亮女孩相处的美好时光。但是，相反，我们必须进行巨大而可怕的计算。”

对于这种错误的计算，工程师使用了特殊的表，在其中写下了用于在二进制系统中执行基本操作的公式。那时，Tsuse提出了通过应用简单的计算设备来自动化该过程的想法。换句话说，发明了第一台可编程二进制计算机。

（二进制可编程计算机Z1的照片）

通过刺到分

1936年，Zuse完成了他的第一台V1计算机的逻辑计划（来自德国Versuchsmodell-1，即“原型”）。实际上，所有机器的名称都应该以V开头（从V1到V4），但是在第二次世界大战之后，他将名称更改为Z1-Z4（发明人名称的首字母），以避免与军事导弹V1-V4产生不愉快的联系。

（计划概要）

Tsuse在电子领域没有经验，在机械领域没有足够的知识，当然，不知道其他计算设备的操作原理。但是这些情况并没有打扰他。这位年轻的发明家立即开始实施他的想法。在朋友的帮助下，他筹集了少量资金用于研究，并与几个朋友一起开始工作。开发和组装过程在他父母的柏林公寓中进行-家庭起居室变成了一个真正的工作室。没有专门配备的实验室，没有政府，政府部门或大学的帮助。康拉德亲自完成了所有工作，几乎一无所有。另一方面，也许这种情况给他带来了优势，因为他能够以不同的方式看待机器算法问题，并找到了解决某些问题的新方法。后来，发明人写道，由于缺乏知识，他不受限于寻找最佳的自动计算系统。尝试使用十进制后，Tsuse停在了二进制位置。

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当时存在的计算机制是使用旋转元素构建的，并对十进制数系统中的值进行运算。 Z1的独特之处在于它参与了二进制系统中的数字处理，并且金属板用于交换而不是继电器。应该注意的是，这些盘子是由通和他的朋友们用普通的拼图手工切出的（2000块！）。板沿严格定义的方向移动。表示计算量值和数学运算的位移的板移动了许多其他板，这些板改变了二进制数的大小写并保留了中间结果。获得的数据使执行其他转换成为可能。操作员实际设置的简单顺序计算算法是现代计算机程序的原型。第一台计算机的显着特征是键盘，用于输入数据并闪烁指示灯以指示结果。

发明工作花了两年多的时间。 1938年，Z1看到了曙光。它很大，由20,000个部分组成。 1 kW电动机。提供了1赫兹的时钟频率（每秒1个周期）。

Z1的主要特征

：薄金属板
频率： 1 Hz
计算单位：浮点数处理
平均计算速度：乘法-10秒，加法-5秒
数据输入：键盘，打孔机读卡器
数据输出：灯盘（十进制表示））
内存： 22位64字
重量：约1000公斤

Zuse的第一台设备没有“保存程序”的能力。也没有条件分支命令。但是，值得一提的是，这台由金属板制成并具有64个字的存储空间的机器会带来更多希望吗？此外，Tsuse自己为他的计算机开发了理论基础。他熟悉Leibniz二进制数字系统。但是对乔治·布尔的代数一无所知。为了开发自己的系统，他不得不研究许多杰出科学家的数学逻辑，命名为“条件组合”（Bedingungskombinatorik）。

（工作休息室）

Zuza的机械设备具有重大的科学价值，证明了创建可以使用二进制代码的软件计算机的可能性。但是机器的可靠性还有很多不足之处。由于设备质量低劣，设备不断损坏。当处理器使用内存时，需要进行同步以防止运动部件上的机械负载过大。但是，本发明的体系结构似乎非常成功，并促使Zuse考虑其他类型的技术。

电子机器工程师Helmut Schreer的祖斯（Zuse）的一位朋友极大地影响了机器的进一步工作。他赞赏这一发展，并建议通过用真空管代替板来改进它。创建新模型时，请保留上一个模型的逻辑原理，以使操作员可以使用十进制数字执行数学运算。

1938年，Zuse和Schreer在柏林大学进行了电子电路演示，详细讲述了电子计算机的构造。但值得一提的是，这样的设备将需要大约2,000个无线电管和数千个白炽灯，因为它们几乎是可笑的。大学科学家将这项冒险归类为两个梦想家的幻想。事实是，当时最大的电子设备仅由几百根电子管组成。
但是教授的批评并没有影响朋友们实现他们的计划并建立新模式的决定。

（资深科学家Zuse和Schreer）

为了寻找资金，祖斯试图与前机械计算器制造商Kurt Panke签约。受到什么礼貌的拒绝。潘克对计算机领域已经发明了一切可能充满信心。但是，这位前计算器制造商同意参观Zuse的作坊，他的工作给他留下了深刻的印象，他决定给发明家七千德国马克。

追求卓越

第二次世界大战的开始结束了联合研究，祖斯被征召入纳粹军队。他在那里呆了不到六个月。得益于1940年有影响力的工程师和科学家的请愿书，Tsuse在柏林复员，在那里他成为希特勒科学精英的一员。

创建中继电子计算机的工作已经恢复。 Schreer再次提供了服务。科学家们向军事领导层寻求财政支持，并提议为德国空军开发一种现代化的装置。这种机器可以快速处理复杂的计算，从而提高战术航空的效率。根据科学家的说法，发明这种装置大约需要两年时间。但是军方拒绝了。国防军领导层深信，纳粹德国将在这一时期内取得世界统治地位。

在不失希望的情况下，科学家们转向了制造战术轰炸机的柏林飞机厂“亨舍尔”的厂长。最终获得批准，工厂管理层抓住了在制造军事装备的过程中使用计算机技术的机会。 Zuse设有一个特殊部门，该部门拥有公司最好的电子工程师。到1940年底，Z2投入运行。新计算机配备了基于继电器和真空管的数字处理器。他自动计算了航空炸弹稳定器的多个几何参数，将其模拟值转换为二进制数字系统，使用操作员先前输入的公式计算必要的数据，并以十进制数字的形式生成了最终结果。结果立即发送到生产车间。

同年，Zuse开始开发Z3，这是一种完全基于继电器的机器，但逻辑结构来自Z1和Z2。它于1941年投入使用，比美国科学家ENIAC电子数字计算机的发展还早4年。

Z3可编程计算机是基于电子继电器（用于算术设备的600，用于存储器的1400和用于控制单元的400）创建的。在所有其他方面，它类似于Z1和Z2：二进制系统，浮点数，具有两个22位寄存器的算术设备，通过8个通道磁带进行控制（即命令由8位组成）。每个单词可以在一个时钟周期内存储在计算机内存中。总内存达到22位的64个字。正是这台机器首次使用了现代的内存地址分配原理，当时可以使用PRz和PSz命令将每个22位字放入内存或从中提取（z是地址从1到64的对应随机存取内存寄存器）。计算机的算术模块由并行加法器组成，用于处理对数表达式和浮点数。

Zuse开发了自己的指令集，其中包括大约十个基本命令和几十个其他命令。这是一种用于定义复杂计算算法的真实编程语言。因此，Zuse还因创造了第一个高级编程语言-Planckalkül（在德国Plankalkül中称为“计划演算”）而受到赞誉。它的特征包括：自由可移植性（独立于体系结构和机器命令集），条件运算符（ELSE除外），循环，子例程，缺乏递归，可处理数组和子数组以及复杂的语法

Z3于1941年12月投入运营，并立即被军用飞机制造商采用。借助Z3，可以计算出第一批德国巡航导弹的空气动力学和弹道特性。

在成功将Z3引入军事工业之后，Zuse与德国空军研究部（DIV）签订了设计新一代电动计算机的合同。

（Z3背景下的Zuse）

期待已久的Z4

新模型与Z3非常相似，包括Zuse的所有高级开发。该计算机包括以下元素：2500个继电器，21个步进继电器。他已经有1024个存储器寄存器来存储22位字。多亏了功能更强大的处理器，二进制数的转换速度才提高了。 Z4有一个用于准备程序的设备。他还知道如何避免计算错误的结果。机器的功耗为4 kW。

新计算机的创建耗时三年，到1944年12月，该项目已接近完成。发明人在Z4上进行工作，其主要目标是制造这种机器的原型，将来可以成千上万个机器生产。但是，由于缺乏必要的物资和该国的困境（敌对行动的高度），这一任务实际上是不可能的。在对柏林的一次空袭中，第一架Z3被完全摧毁，当苏联军队于1945年5月进入德国首都时，祖斯被迫与家人逃往巴伐利亚。当然，他带来了已经组装好的Z4计算机。在巴伐利亚阿尔卑斯山，他把汽车藏起来直到平静的时候。

Z4

实现的主要特征：继电器，内存-金属板
频率： 30 Hz
计算单元：浮点数处理，机器字长-32位
平均计算速度：加法为0.4秒，乘法为0.3秒
平均计算速度：每秒11次乘法运算
数据输入：十进制键盘，读卡器穿孔带
数据输出：梅赛德斯品牌的打字机
内存： 22位64字
重量：约1000千克

（Z4计算机）

1948年，Zuse与Eduard Stifel教授联系，后者认为Z4适合进行科学计算。尽管机器技术有些过时，但Stifel的易用性及其运算符处理异常的能力给印象深刻。

受到成功的鼓舞，Zuse创立了自己的公司Zuse KG。实际上，它是世界上第一家专门从事为航空和光学行业以及大学实验室开发和生产计算机技术的商业公司。该公司开始生产在50年代在德国流行的商用计算机（Z5，Z11，Z22和Z23）。 Zuse创建了第一台Z22磁存储计算机。

（带磁存储器的计算机Z22）

尽管拥有工程技术人才和热情，Tsuse落后于美国竞争对手。战后德国不是电子未来创新的正确之地。所有政府资金都用于重建国家。是的，Tsuze没有进一步发展所需的基础设施。他无法及时找到有关新设备和程序的信息。

早在60年代，欧洲计算机市场就充满了美国的电子计算机，逐渐取代了祖斯（Zuse）的计算机。 1962年，该公司出售给Brown Boveri and Co，后来成为Siemens Corporation的一部分。

康拉德·祖斯（Konrad Zuse）称自己为非政治人物。他认为德国计算机技术的发展是他一生的工作，并对他没有实现为商人创造便携式个人计算机的梦想感到遗憾。在这一点上，他领先于美国开发商。公司出售后，他继承了他长期以来的热情-绘画。他甚至画了几幅计算机技术界名人的肖像。比尔·盖茨（Bill Gates）就是其中之一，沃兹（Wooze）在展览上相识。

（继第二个人最喜欢的消遣方式后

，祖斯）康拉德·祖斯（Conrad Zuse ）于1995年去世，享年85岁，死于德国Hühnfeld的一座城市。

Z1，Z2和Z3原件至今还没有幸存，它们在1945年柏林爆炸中被摧毁。但是Zuse设法保存了Z4计算机，该计算机位于柏林技术博物馆的发明家的出生地。

加利福尼亚山景城的计算机历史博物馆追随了Konrad Zuse，他是第一台全自动计算机控制的计算机程序的杰出发明者。

Konrad Zuse：创造第一台计算机的梦想家

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