Freiburger Code

Zuse Z22 in Karlsruhe

Zuse Z22 im Technik-Museum Berlin

Der Z22-Computer, oder einfach Z22, war ein 1957 von der Zuse KG gebauter Computer.

Geschichte

Nach den Modellen Z1, Z2, Z3, Z4, Z5 und Z11 war die Z22 das siebte Computer-Modell, das Konrad Zuse entwickelte. Obwohl auch die Vorgängermodelle ab der Z4 bereits kommerziell vertrieben wurden, kann man auch die Z22 noch zu den ersten kommerziellen Computern zählen; wahrscheinlich war eine im Jahre 1950 in die Schweiz vermietete Z4 der erste jemals kommerziell gehandelte Computer.

Die Entwicklung der Z22 war ca. 1955 abgeschlossen, die ersten Exemplare wurden nach Berlin und Aachen verkauft. Der erste serienmäßig gefertigte Röhrenrechner Deutschlands wurde ab 1957 gebaut, 50 Exemplare fürs Inland und 5 Exemplare fürs Ausland. Die Firma Zeiss besaß einen Rechner für ihre optischen Berechnungen.

Angeblich soll die Z22 der erste Computer mit Magnetspeicher gewesen sein. Da aber sowohl der Kernspeicher als auch der Trommelspeicher bereits zuvor erfunden wurden und angeblich in Prototypen militärischer Rechner verwendet worden sein sollen, erscheint dies fraglich.

Technische Daten

In der Standard-Ausführung war die Z22 wie folgt ausgestattet:

• 14 Worte Kernspeicher mit 38 Bit Wortbreite wurden Register genannt
• 38 kByte Trommelspeicher (8192 Worte zu 38 Bit)
• Lochstreifenleser /-stanzer als Massenspeicher
• 380 V, 16 A Drehstrom-Versorgung
• 600 Elektronenröhren, als Flipflops geschaltet.
• Elektrische Kühlanlage, die einen eigenen Wasseranschluss braucht

Die Taktfrequenz der Z22 betrug 3 kHz, das entsprach exakt der Geschwindigkeit des Trommelspeichers. Die Eingabe von Daten konnte sowohl über den Lochstreifenleser als auch über eine Direkteingabe von Daten an der Trommelspeichereinheit als auch über Taster zur Direktprogrammierung des Kernspeichers erfolgen.

Die Ausgabe von Daten konnte über den Lochstreifenstanzer erfolgen, einige Daten konnten auch über Glimmlampen angezeigt werden, die wichtige Registerinhalte anzeigten.

Als kombiniertes Ein-Ausgabe-Gerät wurden Siemens-Fernschreiber T100 mit angebautem 5-Kanal-Lochstreifen-Leser und -Stanzer benutzt. Damit waren 4 "Peripheriegeräte" in einer Maschine verfügbar: Tastatur-Eingabe, Lochstreifen-Eingabe, Blattschreiber-Ausgabe und Lochstreifen-Ausgabe. Deren Arbeitsgeschwindigkeit betrug 10 Zeichen/Sekunde.

Programmierung der Z22

Die Z22 wurde mit dem Ziel entwickelt, einfacher zu programmieren zu sein als die Computer der Vorgängergeneration. Sie wurde in Maschinencode programmiert; jede Instruktion war 38 Bit breit und in fünf Felder fester Länge aufgeteilt:

• Die ersten 2 Bits waren immer "10"
• Die nächsten 5 Bits enthielten ein Bedingungs-Operator-Symbol
• Die nächsten 13 Bits enthielten ein Operations-Symbol
• Die nächsten 5 Bits enthielten eine Kern-Speicher Adresse
• Die letzten 13 Bits enthielten eine Trommelspeicher-Adresse

Um die Programmierung weiter zu vereinfachen wurde eine Assembler-ähnliche Sprache namens "Freiburger Code" entwickelt. Wesentliche Elemente dieses Codes waren die Torschaltbits. Jedes dieser Bits schaltete ein Tor von oder zu der im Adressteil des Befehls angesprochenen (Trommel)speicher Zelle von respektive zu dem adressierten Register über eine Schaltkaskade. Jedes der Bits im Befehlsteil sprach ein Tor an - davon existierten je eines für die Auswertung einer Bedingung:

• Wert=0,
• Wert<0,
• Wert>0,
• Wert≤0,
• Wert≥0

die Operationstore führten zu einer Schaltung

• P für einen Shift um 1 Schritt nach links - genauer gab es nur ein Tor für 2 Schritte nach links - im Programm PP
• Q für einen Schritt nach rechts,
• N für Nullsetzen,
• A für Addieren,
• S für Subtrahieren usw.

Der in späteren Assembler übliche Ladebefehl hatte im Freiburger Code die Codierung:

• NA Nullsetzen + Addieren
• PPQNA bedeutete Laden des halbierten Wertes
• QNA verlangte das Laden des verdoppelten Wertes.

Diese Sprache wurde mit dem Ziel entwickelt, die Implementierung mathematischer Algorithmen zu vereinfachen; dieses Ziel wurde in der Praxis auch erreicht.

Z22 heute

Die Hochschule Karlsruhe besitzt ein restauriertes und voll funktionsfähiges Exemplar mit der Seriennummer 13, die 1958 erbaut wurde. Diese vollfunktionsfähige Maschine ist dem Zentrum für Kunst und Medientechnologie (ZKM) als Dauerleihgabe am 9. März 2005 übergeben worden. Sie wurde von den beiden Zuse-Experten Hans Baumann und Helmut Kammerer auseinandergenommen und im ZKM wieder aufgebaut.

Das Konrad-Zuse-Computermuseum in Hoyerswerda (Sachsen) besitzt zwei – allerdings nicht mehr funktionstüchtige – Exemplare der Z22.

Eine weitere, die zweite gebaute Z22, für Prof. Hubert Cremer an der RWTH Aachen, befindet sich im Computermuseum Aachen. Auch sie ist nicht mehr funktionstüchtig.

Literatur

• Clemens Kieser: „Ich bin zu faul zum Rechnen“ - Konrad Zuses Computer Z22 im Zentrum für Kunst und Medientechnologie Karlsruhe. In: Denkmalpflege in Baden-Württemberg. 4/34/2005. Esslingen am Neckar. S. 180-184. ISSN 0342-0027
• Wolfgang Stieler: Röhren-Logik und Trommelspeicher. In Karlsruhe läuft noch eine Z22 von Zuse. In: c't. 20/2002. S. 100-104. ISSN 0724-8679

Weblinks

• pl.attitu.de/zuse
• Übergabe der einzigen noch laufenden Z22
• Karlsruhe: Stadtgeschichte - Computer Zuse Z22 in der Fachhochschule Karlsruhe
• Zuse Z22 im Zentrum für Kunst und Mediengeschichte Karlsruhe
• The Life and Work of Konrad Zuse: The Z22 Computer
• Konrad-Zuse-Computermuseum
• Verwendung der Zuse Z22 bei Schneider-Kreuzach
• Zuse-Z23-Simulator u.a.