magnus.de History: Erster Computer Zuse Z3 feiert Geburtstag

Am 12. Mai jährt sich die offizielle Vorstellung der ersten programmierbaren Rechenmaschine Z3 zum 68sten Male. Die Erfindung des Berliner Erfinders Konrad Zuse aus dem Jahre 1941 gilt historisch gesehen als erster vollfunktionsfähiger Computer, der nach dem bis heute gültigen binären Zahlensystem arbeitet.

Konrad Ernst Otto Zuse, geboren am 22. Juni 1910 in Berlin, ist der Urvater der modernen Computertechnik. Er studierte Maschinenbau, Architektur und Bauingenieurwesen und arbeitete schließlich als Statiker bei den Henschel-Flugzeugwerken. Doch die ständig wiederkehrenden, monotonen Berechnungen der Flugstatik langweilten den künstlerisch beseelten Zuse zunehmend, so dass er sie sich vom Hals schaffen wollte. Und so versuchte er sich an einer elektro-mechanischen Maschine, die sich mittels Lochkarten bedingt programmieren ließ.

Die fertige Maschine nannte Konrad Zuse "Z1" - das war 1938. Leider stellte sich heraus, dass die Mechanik für komplexe Berechnungen zu viele Toleranzen aufwies und somit nur bedingt zuverlässige Ergebnisse lieferte. So versuchte Zuse, die ungenaue Mechanik sukzessive gegen Relais – eine Art elektro-mechanischer Transistor – auszutauschen. Aus dieser Entwicklung ging 1940 der "Z2" hervor. Den finalen Relais-Rechner baute der tüchtige Erfinder in seiner kleinen Wohnung in Berlin Kreuzberg (wer vorbeischauen will: Methfesselstraße 7) zusammen mit dem Fernmeldefachmann Helmut Schreyer. Am 12. Mai 1941 stellten die beiden den"Zuse Z3" offiziell einer Gruppe renommierter Wissenschaftler vor.

Zuse Z3: Eigenschaften und technische Daten des ersten Computers.

Von der konzeptionellen Grundidee ähneln die Zuse-Rechenmaschinen der so genannten Differenzmaschine, eine vollmechanische Rechenmaschine des englischen Mathematikers Charles Babbage aus dem Jahre 1822, die wegen zu hoher Produktionskosten nie über den Status eines Prototyps hinaus kam. Die händische Präzisionsarbeit der einzelnen Mechanikteile hätte die Herstellungskosten damals auf über 17.000 englische Pfund getrieben – preislich über das 20-fache einer Dampflokomotive!

Allerdings kannte Konrad Zuse zum Zeitpunkt seiner Erfindung weder einen Mr. Babbage noch dessen Schaffenswerk, er erfand das (Zahn-)Rad quasi neu. Immerhin: Während Charles Babbage für ein Ergebnis noch mechanisch kurbeln musste, trieb den Z3 bereits ein Elektromotor für eine Taktwalze an. Und natürlich war die Komplexität der Berechnungen der Z3 einer Differenzmaschine um Welten überlegen. Vergleicht man den Z3 jedoch mit heutigen PCs, reichen Welten als Zeichen der Unterlegenheit nicht mehr aus. So drehte sich beim Z3 die Taktwalze exakt 5,3 mal pro Sekunde, was man praktisch als 5,3 Hertz Taktfrequenz in die Neuzeit übertragen kann. Aktuelle PCs respektive dessen Prozessoren hingegen arbeiten mit rund 3.000.000.000 Hertz beziehungsweise 3 GHz. Anders versinnbildlicht: Jeder 5-Euro-Taschenrechner vom Wühltisch arbeitet um ein Vielfaches schneller als der Schrankwand-große Z3. Das Rechenwerk des Z3 bestand aus 600 Relais plus 1400 Relais als Arbeitsspeicher, was für 64 Wörter mit je 22 bit ausreichte. Heutige Prozessoren beherbergen bis zu 700 Millionen Transistoren und mehr auf ihrem Chip.

Um Programme einzulesen, benötigte man so genannte Lockkarten – wie gesagt, nur die Programme selbst, die Daten gab der Administrator fast schon super modern via Tastatur ein. Trotzdem basieren alle modernen Berechnungsarten auf dem Prinzip der einstigen Zuse-Rechner unter Verwendung des dualen Zahlensystems mit Gleitkommaarithmetik, die da wären: Addition, Subtraktion, Multiplikation, Division, Quadratwurzel, Dezimal-Dual- und Dual-Dezimal-Umwandlung.

Z3 zerbombt: Das traurige Ende einer genialen Erfindung

Wie so oft durchkreuzte der Zweite Weltkrieg wieder einmal die Pläne eines Genies. Die Nationalsozialisten wussten mit der "Zuse Z3" nichts anzufangen, und zu britischen oder amerikanischen Investoren war Konrad Zuse durch den Krieg der Weg versperrt. Zu schlechter Letzt fiel der "Z3" 1945 dem Bombenhagel auf Berlin zum Opfer. Mittlerweile arbeitete Zuse bereits am "Z4", den er klein zerlegt auf einem Militär-LKW vor den Alliierten nach Süddeutschland rettete. Nach dem Krieg im Jahre 1949 gründete Konrad Zuse in Neukirchen die Zuse KG und stellte den "Z4" fertig. Wieder einmal war es der erste funktionstüchtige Computer (wenngleich es das Wort Computer damals noch nicht gab) in Europa.

Für die Eroberung der amerikanischen Rechnermärkte kam Zuse jedoch zu spät, da diese mittlerweile im Auftrag des Militärs ein eigenes System entworfen hatten: den 1946 fertig gestellten ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) – mit 10 x 17 Meter Grundfläche und 27 Tonnen Gesamtgewicht. Neben 1.500 Relais arbeitete im ENIAC bereits echte Elektrotechnik, wie etwa 17.500 Röhren (als Transistorersatz), 7.200 Dioden, 70.000 Widerstände und 10.000 Kondensatoren.

Konrad Zuse baute erst 1957 seinen ersten Röhren-Rechner: den "Z22", immerhin der erste Computer mit Magnetspeicher. Insgesamt produzierte seine Firma über 250 Rechner, ehe Siemens das Unternehmen im Jahr 1967 übernahm. Konrad Zuse verstarb am 18. Dezember 1995 in Hünfeld, nahe Fulda.