Handleiding van oudste intact bewaarde computer is teruggevonden

Een Zwitserse gepensioneerde technicus blijkt de handleiding van de Zuse Z4 in zijn archief bewaard te hebben. Lang was gedacht dat er geen handleiding van de oudste nog in originele staat verkerende computer meer was, maar deze is nu dus toch hervonden.

De handleiding van de Zuse Z4 was bewaard door René Boesch, die in de jaren vijftig van de vorige eeuw onderzoeker was aan het Institute for Aircraft Statics and Aircraft Construction bij de ETH Zürich. De Z4 voerde daar tussen 1950 en 1955 zo'n honderd rekenprojecten uit, voor onder andere de koers van raketten, vliegtuigvleugels, vibraties en duikvluchten.

De ETH, oftewel de Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, had de Z4 te leen en stuurde deze in 1945 gebouwde computer uiteindelijk weer terug naar Zuse KG. Inmiddels staat het omvangrijke systeem in het Deutsches Museum in München.

Zuse Z4

De handleiding is door Boesch verstrekt aan Herbert Bruderer, die eveneens bij ETH Zürich werkte en voor de Association of Computing Machinery over de vondst schrijft. De documenten zijn gedigitaliseerd en online gepubliceerd.

De Z4 was de opvolger van de Z1, Z2 en Z3 en was de eerste computer die commercieel beschikbaar kwam. De systemen zijn ontworpen door de Duitse computerwetenschapper Konrad Zuse. Het werk aan de Z4 begon in 1942 en de computer was enkele dagen voor het einde van de Tweede Wereldoorlog gereed. Het systeem is opgebouwd uit 2500 relais en mechanisch geheugen. De Z4 werkte met 32bit-floatingpoint-'woorden' en functioneerde op een frequentie van 40Hz. Programmeren gebeurde met een zogenoemd Planfertigungsteil voor ponskaarten. Het systeem deed zo'n 400ms over een optelling en 3 seconden over een vermenigvuldiging.

Zuse Z4 — Foto: Clemens Pfeiffer - CANON PowerShot G7, CC BY 2.5

IT-banen

Reacties (66)

keranoz

30 september 2020 12:12

Die laatste zin vind ik toch wel heel bijzonder. Het is nu niet meer voor te stellen (voor mij als 24 jarige in ieder geval) dat een simpele rekensom zo lang duurt om te berekenen.

40hz klinkt nog steeds als sneller dan een mens iets kan berekenen, scheelt weer

Er staat 3 sec voor een vermenigvuldiging, maakt het dan nog uit wat? Bijv. 8*8=64 of echt met grotere getallen? Kon je ook "tot de macht" doen?

SinergyX @keranoz • 30 september 2020 12:24

https://retrocomputing.st...instruction-set-of-the-z4
Daar staat in de reply de instructieset van de Z4.

addition and memory access, half a second; multiplication, 3 seconds; division and square root, 6 seconds; overall performance, 2000 instructions, or 1000 arithmetic operations per hour.

1000 operations per uur, hoe groter je cijfer, hoe meer operations je moet doen, dus dat zal wel in grootte toenemen qua tijd, maar zoals ik het lees gaat het over maximale 32bit toegekende cijfergrootte die 3 seconde duurt.

Monadic operations, such as x^2, SQR(x), 1/x, IxI, sgn(x), x*½, x*2, x*(-1), x*10, x*3, x*1/3, x*1/5, x*1/7, x*pi and x*1/pi, performed the equivalent operations
Wel bizar dat hij dit allemaal al kon doen

the_stickie @SinergyX • 30 september 2020 17:54

Zo bizar is dat niet.
De kennis van wiskundige algoritmes liep (loopt!) ver vooruit op de beschikbare hardware/rekenkracht. Babbage beschreef in ~1800 al mechanische implementaties van rekenalgoritmes voor een turing complete computer!
ook is deze Z4 zeker niet 'de eerste', maar wel de oudste volledig intacte. Het is de opvolger van de Z3. D Z3 was al turingcompeet - al had men dat destijd niet helemaal door.

Turing compleet betekent ook zoveel dat in principe elke berekeing kan uitgevoerd worden. de vraag is dan alleen nog of er een 'shortcut' was of de programmeur zelf aan de slag moest. Gezien de bedoeling van die eerste computers (rekenmachines), waren veel 'shortcuts' aanwezig voor veel gebruikte bewerkingen. omdat balistiek zeker een bealnrijke toepassing was destijds (ref jaartallen...) behoren daar vaak goniometrische en polynomiale functies bij

xONet @keranoz • 30 september 2020 12:24

Machtsverheffen is een bijzonder soort vermenigvuldigen, dus ja, dat kon.

40 Hz is niet de rekensnelheid, maar de 'processor'snelheid.400 ms blijft nog wel iets sneller dan wij kunnen rekenen, al lukte het Willie Wortel (de echte: https://www.wikiwand.com/nl/Willem_Klein) wel om grote getallen in korte tijd te vermenigvuldigen, zij het niet de hele dag door.

MSalters

Wetenschap

@xONet • 30 september 2020 15:49

Machtsverheffen is een bijzonder soort vermenigvuldiging, als je exponent een geheel getal is. Maar deze machine werkte blijkbaar op floating-point waarden. En 4.0^0.5 is dan 2.0. Dat is geen vermenigvuldiging.

Om je een idee te geven, dit StackOverflow antwoord heeft een implementatie van de C functie pow(a,b).

Cerberus_tm

@MSalters • 30 september 2020 20:19

Dan is het een vermenigvuldiging + een deling.

robvanwijk

Wetenschap

@Cerberus_tm • 30 september 2020 23:08

Dat werkt alleen omdat 1 / 0,5 = 2 een geheel getal is. Met (om maar een voorbeeld te noemen) 4,0^0,9 ~= 3,4822 gaat dat opeens niet meer.

MSalters

Wetenschap

@robvanwijk • 1 oktober 2020 01:55

Dan nog zie ik niet hoe x^0.5 een vermenigvuldiging plus een deling is.

Nu had deze Z4 wel een wortel, dus dan kun je met 4^0.9 wel een truc uithalen. Dat is namelijk sqrt(4)^1.8 = 2*sqrt(2)^0.8=2*sqrt(sqrt(2))^1.6 .... Worteltrekken, exponent verdubbelen, en integer factoren van de exponent afsplitsen. Andere methode, 0.9 is binair 1/2+1/4+1/8+1/64+1/28. En x^{2^-n} is makkelijk; n keer een wortel trekken.

Cerberus_tm

@robvanwijk • 1 oktober 2020 00:26

Ja, je hebt wel gelijk.

JoohanDePoohan @xONet • 30 september 2020 14:42

http://cdsweb.cern.ch/record/422552 Afscheid bij CERN van Willie Wortel, met zijn rekenkunsten

smartbit @xONet • 30 september 2020 17:17

Uit de oude doos:

Willie Wortel kwam elk jaar bij ons op de middelbare school. Op verzoek ontbond hij grote getallen in factoren. Bij 1 van die gelegenheden gaf iemand van de Wiskunde sectie een priemgetal aan een brugpieper die het getal voorlegde aan Willie Wortel.

Hij is kwaad weggelopen en dat was de laatste keer dat hij bij ons op school was

EricWN @keranoz • 30 september 2020 12:25

Ik kan er mij ook niets bij voorstellen. Het is wel leuk om de handleiding even te lezen Je kunt de handleiding lezen via de link in het artikel of via deze directe link.
Daarin staat oa dat een vermenigvuldiging gemiddeld 3,5 seconden duurt en worteltrekken 6,75 seconden.

Tadango @keranoz • 30 september 2020 12:23

Gezien de machine met 32bits woorden werkt kan je best wat grotere sommen berekenen. 3x3 is voor ons mensen een stuk sneller omdat we dat zo vaak gebruiken dat het antwoord in de "cache" zit. Ga je 4123x6354 berekenen is de machine sneller dan de gemiddelde mens.

uiltje @Tadango • 30 september 2020 12:34

Ik zie 24 bits woorden met a=6 bits om de getallen nog met max 2^a te vermenigvuldigen (net zoals wij 10 machten aangeven in wetenschappelijke notatie). Ik zie ook nog wat andere bitjes uit de berekening komen zoals de sign bit. Dus het ligt tegen 32 bits aan, maar da's niet heel precies, 24 bit lijkt me dichter bij de waarheid, en dat ligt ook dichter bij de 6/7 10-base precisie die aangegeven wordt.

ikweethetbeter @uiltje • 30 september 2020 12:49

Een floating point getal bestaat uit een mantisse en een exponent.
Deze machine werkt met 32-bits FP getallen.
Zoals ik het begrijp, is de verdeling als volgt:

24-bits mantisse;
6-bits exponent;
1 bit voor het teken van de mantisse;
1 bit voor het teken van de exponent.

Uitleg

uiltje @ikweethetbeter • 30 september 2020 13:13

Ja, da's dan ook weer waar. Anyway, ik denk dat het vooral een kwestie van interpretatie is. Als je twee getallen met a=0 vermenigvuldigd dan heb je weinig aan die 6 bits exponent. Maar goed, we praten ook over 64 bit floats als we het over "normale" CPU's hebben, dus in die zin moet ik je gelijk geven. Het is wel belangrijk om in ieder geval in acht te nemen dat dit floats zijn, geen integers.

Morress @ikweethetbeter • 30 september 2020 13:39

Ik kan net zo goed naar tweakers.cn daar begrijp ik ook niks

Rouwette @Morress • 30 september 2020 14:26

www.tweakers.cn is gewoon te begrijpen

Rouwette @Flagg • 30 september 2020 23:32

Of internationalisatie van Tweakers

goarilla @Tadango • 3 oktober 2020 04:22

Tenzij je jezelf de maaltafels van 6354 aanleert

uiltje @keranoz • 30 september 2020 12:38

Ik denk dat ze het meer om de precisie te doen was. Machines zijn veel minder foutgevoelig. Als je het door een mens zou laten doen dan zou je het nogmaals na moeten laten rekenen of na moeten laten kijken.

caipirinha @uiltje • 30 september 2020 13:50

Exact, de meeste berekeningen zijn veel simpeler en sneller te doen met een rekenliniaal die ruimschoots beschikbaar was. (opa heeft er zelf nog mee gewerkt), maar met een veel lagere nauwkeurigheid..
Waar deze machines vooral voor bedoeld waren was het vervaardigen van hele nauwkeurige tabellenboeken voor specifieke doeleinden zoals ballistiek

scsirob @uiltje • 30 september 2020 16:41

Machines zijn veel minder foutgevoelig. Als je het door een mens zou laten doen dan zou je het nogmaals na moeten laten rekenen of na moeten laten kijken.

Dat is nu zo, maar toen zeker niet. Relais zijn electromechanische onderdelen, die haperen nogal eens. Dat werd beter met radiobuizen, maar zelfs daar was de 'uptime' uitgedrukt in uren: https://en.wikipedia.org/wiki/ENIAC#Reliability
Dus ook daar werd een berekening vaak herhaald om te kijken of er niets geks gebeurd was.

Het schijnt dat sommige organisaties drie dezelfde computers naast elkaar hetzelfde lieten berekenen, en als er twee met dezelfde uitkomst eindigden, dat dat als het goede antwoord gebruikt werd. De derde was dan stuk

uiltje @scsirob • 1 oktober 2020 20:17

Nu ja, ik heb begrepen uit oude lessen dat het het doel was om het preciezer te maken. Dat het in praktijk nog wel eens anders was is natuurlijk waar, maar de reden blijft staan

keranoz

@uiltje • 30 september 2020 13:49

Ah ja dat is natuurlijk zeer zeker waar, daar had ik nog niet over nagedacht

PetrusRe @keranoz • 30 september 2020 13:15

Nog veel belangrijker dan de snelheid ten opzichte van een menselijke rekenaar was in die tijd dat de computer dit gedurende lange tijd continu kon volhouden. Interessant in deze context is ook het boek van Cordula Rooijendijk “alles moest nog worden uitgevonden” over de pioniers in Nederland en de biografie van Henrik Lorenz, daar komt uitgebreid aan bod hoeveel rekenwerk het rekenen aan de afsluiting van de Zuiderzee (alles handmatig) er nodig was en hoe Lang dat heeft geduurd.... jaren!

Dus een langzame (in onze ogen) en onvermoeibare computer was echt een hulpmiddel in die tijd!

Verwijderd @keranoz • 30 september 2020 16:18

40hz klinkt nog steeds als sneller dan een mens iets kan berekenen, scheelt weer
Onderschat nooit de menselijke computers waar ze destijds mee concurreerden.

Daar zaten heel wat briljante mensen waaronder Katherine Johnson. Ze heeft zelfs de Presidential Medal of Freedom gekregen voor haar werk.

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 22 juli 2024 17:08]

goarilla @Verwijderd • 3 oktober 2020 04:33

Ik zou graag ook Grace Hopper eer betuigen: https://en.wikipedia.org/wiki/Grace_Hopper

MotorLum 30 september 2020 12:09

Ik vind het knap dat ze toen al mechanisch dit konden maken. Op bladzijde 13 wordt zelfs verteld dat de decimale nauwkeurigheid 7 getallen is. Prachtig dat de bouwer van die computer dit toen al had gezien als belangrijke info. Dit principes gelden namelijk nog steeds. ook de huidige CPU's hebben een nauwkeurigheid. Al zullen de meeste mensen daar in de praktijk amper last van hebben.

asing @MotorLum • 30 september 2020 12:21

Voor 1940 wisten de Polen en de Britten als een mechanische computer te maken om de gecodeerde berichten van de Duitsers te ontcijferen. Dat zijn 151 biljoen mogelijke combinaties die in uren gekraakt konden worden.

Men heeft 26 jaar geleden een poging gedaan een werkende replica te bouwen. Dat is gelukt maar het duurde 13 jaar.

Blokker_1999

Wetenschap

@asing • 30 september 2020 12:56

De Bombe is geen computer. Het was geen systeem waar je zomaar even een bericht in kon duwen om een ontcijferde versie uit te halen, je deed er ook geen berekeningen mee. Het was een hulpmiddel dat vele combinaties kon testen, maar telkens het systeem dacht de combinatie gevonden te hebben moest deze handmatig geverifieerd worden met de rest van het bericht. Niet goed? Verder laten lopen naar de volgende mogelijke combinatie.

De Bombe was ontworpen om de juiste rotorinstellingen te helpen zoeken alsook 1 stekkerpaar. Alle andere stekkerparen moesten nog altijd met de hand uit gezocht worden.

Bergrijp me niet verkeerd. De Bombe was een belangrijk hulpmiddel, zonder zo een machine (en zonder de fout die de Duitsers hadden gemaakt) had de oorlog veel langer kunnen duren.

Dat de replica zo lang geduurt heeft mag verder ook niet verbazen. Vele onderdelen moesten nagemaakt worden, de financiële middelen waren beperkt en als ik me niet vergis bestonden er ook geen plannen meer van het origineel

Keypunchie @Blokker_1999 • 30 september 2020 13:22

Tsja, wat is een computer?

Wikipedia: "Een computer is een apparaat waarmee gegevens volgens formele procedures (algoritmen) kunnen worden verwerkt."

Dus onder die definitie is een Bombe ook een computer? Een Finite-state Machine, zou ik zeggen.

In principe wat die Bombe deed was waar we nu een set-up met ASIC voor zouden gebruiken, crypto-mining. Hij checkte of op basis van alle combinaties, bij welke hij een bepaalde 'crib' kon matchen.

Bijvoorbeeld als 'crib' gebruikten de analisten zoiets als een verwacht stukje weervoorspelling. Of de verwachte afsluiting "Heil Hitler". De Bombe spuugde alle combinaties uit waar bij toepassing op het origineel je die output ergens had en dan konden de analisten deze combinaties op de hele tekst toepassen om te kijken of het ergens op sloeg.

Dus, het is inderdaad geen 'general purpose' computing, maar crypto-mining rigs in een datacenter, zou ik ook in het algemeen taalgebruik 'computers' noemen...

[Reactie gewijzigd door Keypunchie op 22 juli 2024 17:08]

Hansie9999 @Blokker_1999 • 30 september 2020 13:32

Ja toch wel echt heel dom van de Duitsers om zo een fout te maken

(gelukkig voor ons)

Zoveel moeite doen om zeer goede codering te hebben, en dan elk bericht afsluiten met exact dezelfde woorden, zeer dom gewoon

Daivy @asing • 30 september 2020 12:34

Ah Alan Turing, voor de geinteresseerde in dit verhaal kijk de film: The Imitation Game.

asing @Daivy • 30 september 2020 12:46

Alan Turing krijgt de credits. Maar de bijdrage van Gordon Welchman is van onschatbare waarde.

Beide heren hadden overigens een moeilijk leven. Alan Turing beroofde zichzelf van het leven omdat hij homofiel was, wat destijds strafbaar was. Gordon Welchman besloot zijn memoires te schrijven en daarbij zijn werk in "Hut 6" uit de doeken te doen. Dat werd hem niet in dank af genomen.

DrPoncho @asing • 30 september 2020 13:04

Hij beroofde zich niet van het leven omdat hij op mannen viel, daar had hij vrede mee. Hij deed dat omdat hij als straf chemische castratie moest ondergaan en daardoor niet meer kon werken.

steveman @asing • 30 september 2020 13:07

Kleine nuance, hij pleegde zelfmoord vanwege de effecten van door de Britse overheid verplichte hormooninjecties.

ikweethetbeter @Daivy • 30 september 2020 12:43

Inderdaad, een echte aanrader, die film!

DrBilker @Daivy • 30 september 2020 12:45

Voor de geïnteresseerden:

Een uitleg hoe de enigma machine werkt

https://youtu.be/G2_Q9FoD-oQ

Welke fout erin zat en uiteindelijk voor de doorbraak heeft gezorgd.

https://youtu.be/V4V2bpZlqx8

Stijn Weijters @DrBilker • 30 september 2020 13:21

YES!! Numberphile, zo interessant altijd.

Keypunchie @Daivy • 30 september 2020 13:32

Tsja, tsja. Het is de betere film, met meer drama en scherper de uitdagingen gebracht, maar of het een beter inzicht in Turing geeft.

Naar wat ik weet van Turing, vind ik persoonlijk 'Breaking the Code' wat getrouwer beeld van hem geven.
https://en.wikipedia.org/wiki/Breaking_the_Code_(film)

De echte oplossing is uiteraard: kijk ze allebei.

sympa @asing • 30 september 2020 12:47

De techniek schrijdt voort. Ik vermoed dat een replica van een high-end beeldbuis of videorecorder nu ook niet meer gemaakt kan worden. Tenminste, als er niet ergens nog een berg onderdelen ligt.

cariolive23 @asing • 30 september 2020 14:40

De Polen hebben de basis gelegd en als eerste succesvol toegang gekregen tot de Duitse berichten.

robvanwijk

Wetenschap

@MotorLum • 30 september 2020 22:59

Al zullen de meeste mensen daar in de praktijk amper last van hebben.

Als je geïnteresseerd bent in de nauwkeurigheid van floating point berekeningen, dan moet je voor de gein eens het verhaal achter de Pentium FDIV bug lezen.

Aetje @MotorLum • 30 september 2020 12:49

Moderne microelectronica zijn niet veel meer dan een groot aantal electronische relais - die een veel hogere reactiesnelheid hebben en veel minder slijten. Fundamenteel is deze computer niet zo verschillend van moderne systemen - totdat we bij quantumcomputers uitkomen.

T-men @rob12424 • 30 september 2020 15:15

Moderne elektronica slijt véél minder dan de oude mechanische relais !
Of wil jij nu werkelijk beweren dat een transistor minder schakelingen overleeft dan een relais ?

Dat elektronica, net als zoveel andere producten, robuuster gebouwd kunnen worden is waar. Maar dat is logisch. Robuuster is vaak duurder en een klant wil zo min mogelijk betalen, dus wordt er op de kwaliteit beknibbeld.

Slavy 30 september 2020 12:19

Maar de Mark I uit 1946 bestaat ook nog, en daar is ook een handleiding voor? http://chimera.roma1.infn...ON/MarkI_operMan_1946.pdf

rob12424 @Slavy • 30 september 2020 13:35

Dat ding van Charles Babbage. Is toch ouder ik werd met ICT les doodgegooid met die info over deze gast)

hcQd @rob12424 • 30 september 2020 14:34

"intact bewaarde computer". De Analythical Engine is zelfs nooit gebouwd, laat staan bewaard gebleven.

robvanwijk

Wetenschap

@hcQd • 30 september 2020 23:15

De Analythical Engine is zelfs nooit gebouwd, laat staan bewaard gebleven.

Is indertijd nooit gebouwd. Inmiddels is een groepje... is "fanaten" het juiste woord? druk bezig om hem alsnog te bouwen.

_Pussycat_ @robvanwijk • 1 oktober 2020 04:05

Ik meen dat ze daar inderdaad mee bezig zijn. Leuk detail is dat er in de contructieplannen fouten waren, die vermoedelijk met opzet zijn gemaakt zodat gestolen plannen niet in een werkende computer resulteren. De "foutjes" zijn van dien aard dat Babbage ze nauwelijks per ongeluk had kunnen maken.

Helaas is de documentatie ook niet volledig.

The Third Man @Slavy • 30 september 2020 12:24

Wat is daar 'maar' aan? De Zuse Z4 is toch ouder?

rigbuilder 30 september 2020 12:50

Dit is goed nieuws. Nu is het wachten totdat iemand er doom op kan laten draaien

Davidoff1976 @rigbuilder • 30 september 2020 13:07

Ja, lijkt mij mooi!

Spelen met 1 FPY

'Frames Per Year'

leonbong 30 september 2020 13:37

Ik oude relais computer die het nog gewoon doet.
https://m.youtube.com/watch?v=_j544ELauus

pagani 30 september 2020 13:38

"Handleiding van oudste intact bewaarde computer is teruggevonden", daar moet dan eigenlijk wel de vermelding bij "digitale", er zijn genoeg voorbeelden van véél oudere analoge computers die nog intact zijn.

continue12345 30 september 2020 19:04

In Berlijn is het Techniker museum daar staan de eerste computers. Prachtig om te zien vult een halve kamer.

Vlad86 @continue12345 • 30 september 2020 20:48

Thanks, zal op mijn todo lijstje zetten!

jake1996 30 september 2020 12:23

Zuse is naar vernoemd naar Konrad Zuse, maar moest gelijk aan Suse denken:

“1992Roland Dyroff, Thomas Fehr, Burchard Steinbild and Hubert Mantel found S.u.S.E., a German acronym for "Software und System-Entwicklung" (software and systems development).”

uiltje 30 september 2020 12:29

Een likkie lak mag er ondertussen wel overheen. Nu ziet het er uit als oude meuk, terwijl het echt wel een mooi apparaat is. Wil niet weten wat het kost om dat ding overeind te houden.

ydderf 30 september 2020 15:28

Blijft mooi om te zien wat ze vroeger al konden.
Al was hij niet supersnel (tov wat we nu gewend zijn), maar hij kan wel de hele dag door. En de uitkomst zal betrouwbaarder/consequenter zijn dan wanneer het door een persoon berekend wordt.

Op dit item kan niet meer gereageerd worden.

Handleiding van oudste intact bewaarde computer is teruggevonden

Lees meer

'Rekenautomaat' Electrologica X8

IT-banen

Reacties (66)

Sorteer op:

Weergave: