Konrad Zuse (1944)
Konrad Zuse (1944)

Viele Enzyklopädien und andere Nachschlagwerke geben an, dass der erste richtige automatische digitale Computer der “ Harvard Mark 1 “ war. Er wurde von einem Team unter Howard H. Aiken in den USA zwischen 1939 und 1944 entwickelt und wog 35 Tonnen. Ebenso wird dort verbreitet, dass 1946 ein Team aus John von Neumann, H.H. Goldstein und A.W. Burks erstmals das Konzept eines modernen Computers mit Datenspeicher aufgestellt habe.

Zweifellos ist es ein Mythos, dass diese Herren die wirklichen Väter der modernen Computer sind. Tatsächlich entwickelte der geniale deutsche Ingenieur Konrad Zuse zwischen 1935 und 1945 mit großer Energie und Zähigkeit sein damals völlig neuartiges Konzept eines Rechenautomaten. Damals war der Transistor noch nicht verfügbar ( war aber in Deutschland in der Erprobung und wäre 1945/1946 zum Einsatz gekommen) und an Miniaturisierung elektronischer Schaltungen war noch kaum zu denken.
Trotzdem machte sich Zuse schon damals viel über komplizierte Rechenautomaten Gedanken und entwickelte bis Kriegsende die ersten funktionsfähigen programmgesteuerten Rechenautomaten, heute “ Computer “ genannt.
Die Vorüberlegungen Zuses gingen bis ins Jahr 1934 zurück.
Konrad Zuse, der als Statiker bei den Henschel- Flugzeugwerken in Berlin- Schönefeld arbeitete, fand die Berechnungen in der Flugstatik als eintönig und mühselig. So kam ihm die Idee, diese zu automatisieren.

Sein Resultat war der 1938 mit Hausmitteln fertiggestellte, elektrisch angetriebene und mechanische Rechner Z1 mit begrenzten Programmiermöglichkeiten, der die Befehle von Lochstreifen ablas.
Aufgebaut war sie aus 20.000 Teilen, vor allem dünnen Blechen, von Hand mit der Laubsäge ausgesägt! Sie wog rund 500 kg, hatte eine 22-Bit-Verarbeitungsbreite und konnte Zahlen mit 24 Bit Mantisse und 8 Bit Exponenten verarbeiten.

Aufgrund des Gewichtes von einer halben Tonne und der doch langsamen Taktfrequenz von 1 Hz (nicht Mega- oder Gigaherz!) war die Z1 ein Versuchsmuster, die zwar eine Multiplikation in fünf Sekunden durchführen konnte.
Allerdings arbeitete der Z1 aufgrund von Problemen mit der mechanischen Präzision noch nicht zuverlässig genug.
Schon 1936 hatte Zuse in einer Patentanmeldung einen Computer mit Programm und modifizierbarer Datenspeicherung vorgeschlagen
(Z23139/GMD Nr.005/021)
Das war nichts anderes als das was Neumann 1946 “ wiedererfand“
Nach Kriegsausbruch schuf Zuse für die Henschel-Werke die Apparate S1 und S2. Während der Apparat S1, ein Spezialrechner für aeordynamische Profile für Flügelbomben und fortgeschrittene Flugzeugentwicklungen, tatsächlich bei den Henschel-Werke von 1942 bis 1944 eingesetzt wurde, kam seine weiterentwickelte S2 vor Kriegsende nicht mehr zu Einsatz.
1940 erhielt Zuse von der aerodynamischen Versuchsanstalt der Luftwaffe Unterstützung, so das er die Z2, eine verbesserte Z1, mit Telefonrelais bauen konnte.

Der Speicherder Z2 bestand weiterhin aus Blechen. Das Rechenwerk der Z2 arbeitete wesentlich schneller und zuverlässiger als das der Z1. Der 500 kg schwere Rechner mit einem Stromverbrauch von 1 KW hatte eine Wortlänge von 16 Bit. Das Rechenwerk bestand aus 200 Relais und hatte 16 Bit Wortbreite. Der Takt wurde auf 3 Hz verdreifacht und der Speicher bestand aus 16 Worten à 16 Bit. Es existierte, anders als bei der Z1, eine Programmsteuerung, aber noch nicht genügend Speicher für ein echtes Programm.
Im selben Jahr gründete er auch eine seine eigene Firma “ Zuse Apparatebau “ um programmierbare Rechner herzustellen.
1941 baute er in seiner kleinen Wohnung in der Kreuzberger Methfesselstraße in Berlin die Z3. Sie war ein vollautomatischer, in binärer Gleitkommarechnung arbeitender Rechner mit Speicher und einer Zentralrecheneinheit aus Telefonrelais. Berechnungen konnten programmiert werden, jedoch waren keine bedingten Sprünge und Programmschleifen möglich.
Der Rechner wog 1.000 kg und verbrauchte 4 KW Strom. Die Taktfrequenz betrug zwischen 5 und 10 Hz. Eine Addition benötigte 3 Takte, eine Multiplikation 16 und eine Division 28 Takte.
In kleinem Maßstab enthielt die Z3 schon alle Elemente eines heutigen Rechners. Es gab:

ein Rechenwerk aus 600 Relais mit 2 Registern (Fließkommaeinheit) à 22 Bit

einen Taktgeber mit 5,44 Hz (nicht Gigaherz !)

einen Speicher aus 1.400 Relais für 64×22 Bit-Werte

eine Ein/Ausgabe Einheit: Einen Lochkartenleser, der mit handgestanztem 35-mm-Film gefüttert wurde

eine numerische Tastatur und eine numerische Anzeige

ein Leit- und Steuerwerk

Die Z3 gilt heute als erster funktionstüchtiger Computer der Welt und konnte gerade den theoretischen Anforderungen der Touringmaschine genügen. Dieser Beweis konnte erst viel später, nämlich im Jahre 1998, durchgeführt werden. Die Z3 wurde im Mai 1941 erstmals einer Gruppe von Professoren und Ingenieuren in Funktion vorgeführt.

Zuses Berliner Unternehmen wurde 1945 durch einen Bombenvolltreffer zusammen mit der Z3 zerstört. Vorher gelang es Zuse, die teilweise fertiggestellte Z4 in Sicherheit zu bringen. Die Z4 war aus 2200 Relais gebaut. Sie hatte einen mechanischen Speicher, der 64 Zahlen aufnehmen konnte, und besaß eine mehrfache Lochstreifensteuerung.
1941-1945 entwickelte Zuse auch den “ Plankalkül “ der als erste universelle Programmiersprache der Welt gilt. Allerdings konnte sie auf den damaligen Computern noch nicht verwendet werden. Dies gelang erst im Jahre 2000.
Ziel der zwischen 1942 und 1945 entwickelten Z4 war, einen Prototypen für eine Maschine zu bauen, die in Tausenden von Stückzahlen hergestellt werden sollte. Sie sollte als Computer für Ingenieurbüros und wissenschaftliche Institute dienen.
Arbeitskräfte- und Materialmangel, verbunden mit allierten Bombenangriffen, verhinderten eine rechtzeitige Fertigstellung der Z4 vor Kriegsende. Der unvollständige Apparat wurde mit LKW bis in die Bayrischen Alpen, nach Hinterstein, gebracht.

Die deutschen Computer waren so fortschrittlich, das die allierten Techniker und Wissenschaftler zuerst nicht in der Lage waren, die zukünftigen Möglichkeiten zu begreifen, die ihnen hier in die Hände gefallen waren.

Der britische BIOS Bericht Nr. 142 vermerkte, dass die “ Rechenmaschine “ von Dipl. Ing. K. Zuse sich in Hinterstein in zerlegtem Zustand befinde. Seine Erfinder hätten sich gerühmt, dass ihre neue und außerordentlich vielseitige “ Rechenmaschine “ ( Calculating machine ) für die Lösung von aeorodynamischen, ballistischen und statistischen Rechnungen verwendet werden konnte. Ein anderes englisches Spezialistenteam unter Leitung von Dr. Simms vom Nachschubministerium ( Ministry of Supply) sei dann zur Beratung über Zuses Apparat hinzugezogen worden.
Ein Mitglied des Teams, das über beträchtliche Erfahrungen mit “ Rechenmaschinen“ verfügte, habe dann die Meinung geäußert, dass der “ Apparat “ über keinerlei Eigenschaften verfüge, die über das hinausgingen, was die Allierten schon längst wüssten. Zuse und sein Team wurden nicht mehr beachtet, und man nahm nichtmal seinen “ Apparat “ mit.
Zuse begann danach seinen “ Apparat “ selbst unter einfachsten Bedingungen in Deutschland fertigzustellen.
1949 wurde die Z4 fertiggestellt und an der ETH Zürich aufgebaut.
Zu jener Zeit war sie der erste funktionierende Computer in Europa und der erste kommerzielle Computer weltweit überhaupt. Trotz der Unterbrechung durch die Wirren des Kriegsendes wurde die Z4 einige Monate früher als die amerikanische Eniac aufgebaut.

Zuses Maschine arbeitete jahrelang zuverlässig und wurde dann in Weil am Rhein aufgestellt. Dort erhielt sie 1957 einen relaisgesteuerten Ferittkernspeicher, der eine kogische Information je Ferittkern speichern konnte. Obwohl zu diesem Zeitpunkt bereits das Zeitalter der zweiten Rechnergeneration mit Elektronenröhren angebrochen war, erfüllte die Z4 immer noch die Ansprüche der damaligen Zeit und wurde deshalb von 1955 bis 1959 für militärische Forschungsarbeiten in St. Lous ( Elsaß/ Frankreich) verwendet. Somit blieb die Z4 insgesamt 14 Jahre im Dienst. Zum Vergleich beträgt die durchschnittliche Lebensdauer eines heutigen Digitalrechners rund 5 Jahre.
Konrad Zuses Patente wurden wie alle anderen deutschen Patente im Deutschen Patentamt in Berlin von den Amerikanern “ erbeutet “

Die in Berlin mitgenommenen deutschen Computer- Halbleiter- und Informationstechnologiepatente tauchen auffallenderweise in keiner offiziellen Angebotsliste der Amerikaner zur Verteilung an zivile Industriefirmen auf. Dies bedeutet, dass sie unter die Entwicklungen eingestuft wurden, die als viel zu wichtig galten, um sie einfach so unter das kommerzielle Industrievolk zu werfen.

Bei der Sichtung der Patente dürfte den Amerikanern dann ein Licht aufgegangen sein, welchen Fehler den Allierten in Hinterstein unterlaufen war: Man hatte Zuse und seine Z4 vernachlässigt, weil man die zugrunde liegende Technologie nicht überhaupt nicht verstand.
Die USA warteten fünf Jahre, bis man Verbindung zu Zuse aufnahm und ihm Arbeit in Amerika unter “ Operation Paperclip „anbot. Als man den schrecklichen Irrtum erkannt hatte, wurden mindestens zwei offizielle US- Regierungs- Missionen mit Unterstützung der amerikanischen Computer- Firma Remington Rand nach Deutschland entsandt, um sich die entscheidende Computer- Technologie zu sichern. Sie hatten größeren Erfolg.
Konrad Zuse selbst widerstand den US-Angeboten, da er hoffte, allein in Deutschland mit seinem Computerbau Erfolg haben zu können. Eine schließlich doch noch in die USA geplante Reise wurde wieder verworfen.
Zuse hatte jedoch nicht mit der amerikanischen “ Technologie- Faust “ gerechnet, die keine deutsche Konkurrenz auf Hochtechnologieebene zulassen wollte.

Der deutschen Industrie war es im Nachkriegsdeutschland durch die Besatzungsmächte zunächst verboten “ Rechner “ herzustellen. Erst als in den USA ein überlegener Technologiestand erreicht worden war, wurden auch die Produktionsbeschränkungen aufgehoben. Bis dahin waren auch längst die amerikanischen “ Wiederentdeckungen “ und “ Weiterentwicklungen “ zu Patenten angemeldet worden.
Konrad Zuse, dessen eigene Firma Ende der sechziger Jahre aus Kapitalmangel zusammenbrach, führte bis in die siebziger Jahre erbitterte Kämpfe um seine Patente durch.

So musste er noch Anfang der siebziger Jahre beweisen, dass er am 12. Mai 1941 mit der Z3 eine Maschine aufgebaut hatte, die in allen Komponenten funktionsfähig war. Dies war gar nicht so einfach. Es gab keine Originalfotos mehr, alles war bei den allierten Bombenangriffen verbrannt. Ihm verblieb nur die Patentanemeldung, aber eine Patentanmeldung kann man auch haben, ohne das der zu Grunde liegende Gegenstand gebaut wurde. Er wollte aber gegenüber den Amerikanern, besonders gegenüber seinem großen Konkurrenten Howard Aiken, beweisen, dass er eine solche Maschine schon im Dritten Reich verwirklicht hatte. In einem sehr aufwendigen Verfahren suchte er alle Leute auf, die ihn zwischen 1941 und 1943 in Berlin besucht hatten. Er bat sie niederzuschreiben, was sie damals gesehen hatten.

Darüber wurde ein Buch geschrieben. Nun bewegte sich das Pendel von Howard Aiken weg, der bis dahin als “ Vater “ des Computers galt, und zu Konrad Zuse hin, auch in den USA. Den Hauptpatentstreit hatte Konrad Zuse jedoch schon im Jahre 1967 verloren, zwei Jahre bevor seine Firma zusammenbrach.

Als der Markt für Computer dann längst von den Amerikanern beherrscht wurde, hatten diese scheinbar auch keine Hemmungen mehr, das Lebenswerk von Konrad Zuse endlich doch anzuerkennen.
So gab es 1995 auf der CeBit in Hannover ein Treffen zwischen Bill Gates von Microsoft und Konrad Zuse, das auf den persönlichen Wunsch des Amerikaners zustande kam. Bill Gates soll solchen Respekt vor Konrad Zuse gehabt haben, dass noch heute in seinem Büro ein Bild von Konrad Zuse steht.

Was aber bleibt, sind Konrad Zuses Verdienste, wobei man bedenken muß, daß er, anders als es bei den einige Jahre später entstandenen Rechnern Mark II, Colossos und ENIAC der Fall war, allein gearbeitet hat, ohne finanzielle Unterstützung des Militärs und ganzer Gruppen von Forschern und Ingenieuren wie in den VSA und England.

Nachbau der Z1 von Konrad Zuse
Nachbau der Z1 von Konrad Zuse

 

Die Z2 von Zuse als Nachbau
Die Z2 von Zuse als Nachbau

 

Der Rechner Z3 (Nachbau) von Konrad Zuse im Deutschen Museum in München
Der Rechner Z3 (Nachbau) von Konrad Zuse im Deutschen Museum in München

 

Konrad Zuses Z4 Computer
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Zuse Firmen Logo
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