Zuse Z3 1941 — rechnen mit Relais (3D)
Über diese App
Konrad Zuses Z3, der erste funktionsfähige programmgesteuerte Rechner: Speicher, Rechenwerk, Pult und Lochfilm. Ein Relais in Großaufnahme schaltet, dann läuft eine Gleitkomma-Addition Bit für Bit: Exponenten angleichen, Mantissen addieren, normalisieren — mit eigenen Zahlen.
Mit Erklärmodus: Ein KI-Tutor führt dich durch die App, zeigt in der Szene, worauf es ankommt, und beantwortet deine Fragen.
Was die Z3 war
Konrad Zuse führte die Z3 am 12. Mai 1941 in Berlin vor. Sie gilt als erster funktionsfähiger, programmgesteuerter, vollautomatischer Digitalrechner. Statt Röhren arbeiteten rund 2600 Relais: elektrische Schalter, die ein Elektromagnet umlegt, angezogen 1, abgefallen 0. Die Z3 rechnete mit binären Gleitkommazahlen aus 22 Bit, hatte 64 Speicherplätze und lief mit etwa 5 Takten pro Sekunde. Das Programm kam von gelochtem Kinofilm. Das Original wurde 1943 zerstört, ein Nachbau von 1961 steht im Deutschen Museum.
Was die App zeigt
Die App zeigt eine eigene Rekonstruktion der Maschine mit Speicher, Rechenwerk, Steuerung, Bedienpult, Lampenfeld und Filmleser. Ein kleines Programm liest zwei Zahlen ein, addiert sie und zeigt das Ergebnis an. In der Relais-Ansicht siehst du Spule, Eisenkern, Anker, Feder und Kontakt im Schnitt. Die Rechnung zeigt eine Gleitkomma-Addition im Z3-Format: Jedes Bit ist ein Relais mit Lampe, getrennt nach Vorzeichen, Exponent und Mantisse.
Was du ausprobieren kannst
Schalte den Strom durch die Spule an und aus und sieh, wie der Anker den Kontakt schließt. Gib zwei eigene Zahlen ein und geh die sechs Schritte der Addition einzeln durch: Exponenten vergleichen, Mantisse verschieben, Stelle für Stelle mit Übertrag addieren, normalisieren. Das Beispiel 10 + 0,1 zeigt, warum Gleitkommazahlen nicht exakt sind. Im Panel Daten ordnest du die Z3 neben Harvard Mark I, ENIAC und Manchester Baby ein.
Häufige Fragen
- Wie funktionierte die Zuse Z3?
- Die Z3 bestand aus rund 2600 elektromechanischen Relais. Jedes Relais speicherte oder verarbeitete ein Bit. Sie rechnete mit binären Gleitkommazahlen aus 22 Bit, las ihr Programm von gelochtem Kinofilm und gab Ergebnisse dezimal in einem Lampenfeld aus. Eine Addition dauerte drei Takte, eine Multiplikation etwa drei Sekunden.
- War die Z3 der erste Computer der Welt?
- Die Z3 lief 1941 als erster funktionsfähiger, programmgesteuerter, vollautomatischer Digitalrechner. ENIAC folgte 1945/46 und war elektronisch und viel schneller. Speicherprogrammiert war keine der beiden. Welche Maschine als erster Computer gilt, hängt deshalb von der Definition ab.
- Was ist eine Gleitkommazahl in der Z3?
- Eine Zahl aus Vorzeichen, Exponent und Mantisse, ähnlich wie 1,25 · 2³. Die Z3 nutzte 1 Bit für das Vorzeichen, 7 Bit für den Exponenten und 14 Bit für die Mantisse. Die führende 1 der Mantisse wurde nicht gespeichert. Deshalb lassen sich Zahlen wie 0,1 nur ungefähr darstellen.
- Ist die Maschine in der App das Original oder der Museumsnachbau?
- Weder noch. Die App zeigt eine eigene, vereinfachte Rekonstruktion. Das Original wurde 1943 zerstört; im Deutschen Museum steht ein Nachbau von 1961.
Fach: Physik-Experimente (Deutsches Museum)
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