Meine Vorstellungen
Der Wusch eine Z3 auf einem modernen Rechner zu simulieren wurde wahrscheinlich auch dadurch gestärkt, dass ich im Studium ein Wahlfach „Programmieren an der Zuse Z23 mit der Programmiersprache Algol (1968)“ belegt hatte. Nach dem Durchlesen des Buches „Der Computer mein Lebenswerk“ im Jahre 1995 hatte ich sofort ein Progrämmchen mit einen Relaissimulator geschrieben.
Eigenschaften des Simulation?
1. Direkte Übertragung des Schaltplans in Listen welche vom Simulator abgearbeitet werden
2. Die Simulation soll sich genauso verhalten wie das Original
3. Deshalb müssen die simulierten Bauteile das gleiche Verhalten wie das Originalbauteile haben. ZB. soll die Zeitverhalten der Simulation mit dem des Original identisch sein.
4. Relais müssen verzögert Ansprechen und Abfallen. Zu kurze Impulse dürfen zu keinem Ansprechen eines Relais führen
5. Die Signalkette muss mit der Originalgeschwindigkeit durch eine Bauteilkette weiter geleitet werden.
6. Der Zustand aller Bauteile und der Signale müssen zu jedem Zeitpunkt dargestellt werden können.
7. Die oben geforderten Bedingungen ermöglichen, dass alle Relais- und Signalzustände zeitgerecht dargestellt und damit auch demonstriert werden können. Weiterhin wird dadurch eine Fehlersuche unterstützt.
8. Die beste und einfachste Lösung erscheint mir zu sein, wenn bei der Simulation alle Bauteile zyklisch, mit einer genügend hoher zeitlichen Auflösung (ca. 0.1…1mSek), abgearbeitet werden.
9. Die zeitabhängigen Funktionen werden mittels nummerischer Integration dargestellt.
Realisierung des Simulators Z3
1. Das Simulations-Programm wird in C programmiert.
2. Zumindest alle binären Funktionen wie Rechenwerk, Planwerk und Speicherwerk sollen in der Simulation das direkte Abbild des Originals darstellen
3. Binär-Dezimalumsetzung für die Eingabe und Anzeige werde zuerst in C programmiert
4. Die Ein- und Ausgabe wird während der Testphase über die Windows-Konsole durchgeführt.
5. Das Rechenprogramm wird nicht mittels Lochstreifenleser sondern als Textfile vorgegeben.
6. Die Z3-Eingabe und -Ausgabe kann durch Graphikfunktionen am PC-Bildschirm erfolgen oder wie beim Original mittels Taster und Lampen. Bei einer endgültigen Variante kann es Sinn machen, dass die Binär-Dezimalumsetzung doch mit simulierten Relais realisiert wird.
7. Es ist eine ausführliche Protokollierung erforderlich.
8. Die Realisierung, Parametrierung und der Test wird auf dem Windows-PC durchgeführt.
9. Später kann das System auf eine andere Plattform portiert werden. Interessant wäre dafür ein kleiner Rechner wie ein Raspberry, zusammen mit der gleichen Bedientafel wie das Original. Es ist hierfür eine CPU-Leistung von mindesten 1GHz erforderlich.
Was kann man mit dieser Z3 gemacht werden?
1. Eigentlich das Gleiche wie mit dem Original und damit einfach damit Vorführungen, Schulungen, Tests usw. machen, oder auch nur einfach Spielen.
2. Man könnte eine Z3 mit erweiternden Funktionen realisieren. Was mich am meisten interessieren würde ist die Implementation von bedingten Sprüngen.
Z3 mit bedingten Sprüngen
Konrad Zuse hat so viel interessante Ideen entwickelt was man mit einem Rechner alles anfangen könnte.
Insofern wundert es mich, dass er bei der Z3 keine bedingten Sprünge realisiert hat. Der Zusatzaufwand scheint gering. Funktional ist fast alles vorhanden. Ich könnte mir vorstellen, dass als 1. Variante sinngemäß IF A<B angeschlossen mit ENDIF realisiert wird. Dh., wenn die Bedingung erfüllt ist werden alle Folgeanweisungen unterdrückt bis eine ENDIF-Kennung erkannt wird.
Wie bauen wir eine Z3?
Was brauchen wir dazu?
Ø Schaltpläne der Z3:
Die Originalschaltpläne sind im Bombenhagel in Berlin zusammen mit dem Rechner Z3 zerstört worden. Konrad Zuse hat 1962 begonnen eine Rekonstruktion der Z3 und der zugehörigen Schaltbilder durchzuführen. Dabei haben ihm seine umfangreichen Patentanmeldungen sowie sein umfangreiches Wissen sehr geholfen. So dass man davon ausgehen kann, dass die entstandenen Schaltplänen kaum von den Originalen abweichen.
