Konrad Zuse e os primeiros computadores alemães

Nascido em 22 de Junho de 1910, o engenheiro alemão Konrad Zuse foi um dos pioneiros na Informática. Zuse construiu vários computadores usando lógica booleana, baseando-se no seu primeiro projeto, o Z1. Ele construiu cerca de 43 computadores (do Z1 até o Z43), e além disso, ele também desenvolveu uma linguagem de programação, a Plankalkül.

foto konrad zuse image
Foto de Konrad Zuse

As invenções mais importantes de Zuse para a História dos Computadores


Os primeiros projetos dos computadores de Zuse que ocorreram antes e durante a Segunda Guerra Mundial, foram considerados como besteiras para o governo alemão, embora o oposto acontecesse nos países aliados, que investiram fortemente em projetos desse gênero. Apesar disso, Zuse conseguiu grandes êxitos com seus projetos neste período, e, ainda, depois da guerra, ele desenvolveu vários computadores, que colaboraram com a evolução do mesmo.

Dentre as invenções de Zuse mais importantes para a história dos computadores estão:

Z1


O Z1 era uma unidade aritmética mecânica, que foi desenvolvida por Konrad Zuse a partir de 1934 e completada em 1938, mas infelizmente, ele foi destruído durante a Segunda Guerra Mundial e reconstruído por Zuse no final dos anos 80. Embora o Z1 fosse um computador eletromecânico, ele também era digital, pois usava o sistema de numeração de base 2. A programação do Z1 era muito limitada, pois as suas instruções eram transmitidas através de um cartão perfurado.

O Z1 tinha uma memória total de 176 bytes e pesava aproximadamente 1 Tonelada. O Z1 era composto simplesmente por um somador e um subtraidor de 22 bits de ponto-flutuante e uma unidade lógica de controle, que tornava possível a execução de tarefas mais complexas como somar, subtrair, fazer multiplicação através de sucessivas somas e até podia fazer divisões através de sucessivas subtrações.

O Z1 possuía apenas um componente elétrico, um motor que servia para gerar um pequeno sinal de clock mecânico de um hertz. Este computador eletromecânico foi a primeira máquina binária programável do mundo. O Z1 foi o primeiro de uma série de computadores produzido por Konrad Zuse. Os sucessores Z2 e Z3 seguiram as mesmas ideias e princípios presentes no Z1.

konrad zuse computador z1
Konrad Zuse e o computador Z1

Z2


O Z2 era um computador mecânico que foi baseado no Z1. O Z2 foi criado em 1939, usando a mesma memória mecânica do Z1, mas substituindo a aritmética e a lógica de controle com circuitos de relé elétrico. Em contraste com o Z1, o Z2 utiliza 16 bits aritméticos de ponto fixo em vez de 22 bits de ponto flutuante. O Z2 pesava bem menos que o Z1, pois tinha 300 kg e também tinha velocidade melhor nas contas de adição, resolvendo as contas em apenas 0,8 segundos, bem diferente do Z1 que demorava aproximadamente 5 segundos para resolver. Além disso, o motor do Z2 gerava um sinal de clock mecânico de 5 Hertz, sendo bem superior ao Z1 que gerava um clock mecânico de apenas 1 Hertz.

Infelizmente, as fotografias e projetos para o Z2 foram destruídos pelos bombardeios aliados durante a Segunda Guerra Mundial, logo, dificultando o avanço no projeto do Z2.

Z3


O Z3 foi criado em 1941, e diferentemente dos seus antecessores, ele foi a primeira máquina do mundo programável a funcionar através de instruções. O Z3 era totalmente automático e tinha uma adição de ramificação condicional. O Z3 foi construído com 2.000 relés e tinha aproximadamente o mesmo peso que o Z1, pois o financiamento que pediu para construir a máquina não foi aceito, logo Zuse não teve dinheiro para fazer uma máquina melhor e mais leve.

O Z3 tinha uma memória que armazenava 64 números de 22 bits. Os seus cálculos eram realizados em aritmética binária de ponto flutuante, já calculava raízes quadradas e realizava uma multiplicação em cerca de 5 segundos, mais rápido do que seu antecessor Z2.

Além disso, ele chegou a ser usado durante a Segunda Guerra Mundial para codificação de mensagens, sendo que para isso, uma equipe de 15 pessoas trabalhou nele em um anexo de uma fábrica de uma empresa chamada Henschel & Sohn. Infelizmente, o Z3 original acabou sendo destruído em 1943, durante um bombardeio aliado que ocorreu em Berlim. Uma réplica em pleno funcionamento foi construído na década de 1960 pela empresa Zuse KG e está em exposição permanente no Deutsches Museum. O Z3 foi usado pelo instituto alemão Aircraft Research Institute para realizar análises estatísticas de vibração das asas na concepção de aeronaves.

konrad zuse trabalhando projeto computador z3
Konrad Zuse trabalhando no projeto do computador Z3

Z4


Apesar de ter sido começado durante o período da Segunda Guerra Mundial, o Z4 só foi terminado entre 1950 e 1951, pois na época, a empresa de Zuse foi totalmente destruída, dificultando assim a construção do Z4. O Z4 foi o único computador de trabalho digital na Europa Continental da época, e o segundo computador digital mais vendido no mundo. Esse computador tinha a mesma memória que o Z1, pois Zuse não tinha recursos na época para colocar mais memória, devido a reconstrução de sua empresa após a guerra.

computador z4 zuse
Computador Z4 de Zuse

Plankalkül – A linguagem de programação de Zuse


A Plankalkül é uma linguagem de programação que foi criada por Zuse durante os anos de 1942 a 1946. Essa linguagem foi a primeira linguagem de programação de alto nível no mundo; ela possui entre outras coisas, indicações de atribuição, chamadas da função ou sub-rotinas, instruções condicionais, estrutura de repetição, aritmética de ponto flutuante, matrizes (arrays), tipos de dados compostos, tratamento de exceção, dentre outros recursos avançados.

Zuse não pretendia usar a Plankalkül nos sucessores do Z3, mas por causa da Segunda Guerra Mundial, ele acabou sendo forçado a usar a linguagem no Z3 para fazê-lo funcionar. Em 1946, Zuse escreveu um livro sobre ela e em 1948, Zuse publicou um artigo sobre o Plankalkül no "Archiv der Mathematik", mas na época a Plankalkül não teve a atenção desejada.

Durante anos a linguagem foi esquecida, até que em 1972, Zuse decidiu publicá-la completamente, pois na época da Segunda Guerra Mundial, ela não pôde ser publicada.

Abaixo temos um exemplo de um programa usando a linguagem Plankalkül, em que o código usado serve para calcular o valor máximo de 3 variáveis pela chamada função max:

P1 max3 (V0[:8.0],V1[:8.0],V2[:8.0]) => R0[:8.0]
max(V0[:8.0],V1[:8.0]) => Z1[:8.0]
max(Z1[:8.0],V2[:8.0]) => R0[:8.0]
END

P2 max (V0[:8.0],V1[:8.0]) => R0[:8.0]
V0[:8.0] => Z1[:8.0]
(Z1[:8.0] < V1[:8.0]) -> V1[:8.0] => Z1[:8.0]
Z1[:8.0] => R0[:8.0]

END

Z11


Em 1955, Zuse construiu o Z11, que foi um computador construído com relés e relés escalonados, sendo o primeiro computador produzido em série por Zuse. O computador pesava cerca de 800 kg e podia ser programado por fita perfurada, e operado mecanicamente com uma frequência de 10 a 20 hertz. O Z11 consumia aproximadamente 2 KW de eletricidade e a sua entrada e saída de dados eram em números decimais.

computador z11  zuse
Computador Z11 de Zuse

Z22


O Z22 foi construído por Zuse em 1955, e diferentemente de seus antecessores, ele possuía tubos de vácuo. Esse computador tinha 38 kilobites de memória magnética e 38 kilobites de memória RAM. Além disso, ele tinha uma unidade de refrigeração elétrica, que necessitava de água para o resfriamento.

O Z22 era operado em 3 frequências de funcionamento em kHz, que eram sincronizadas com a velocidade do cilindro de armazenamento. A entrada de dados não só era possível através de punch-leitor de cartões, mas também pela programação direta no tambor de armazenamento ou memória principal usando botões. Além disso, o Z22 tinha uma programação que o tornava mais fácil de ser manuseado do que seus antecessores.

computador Z22  zuse  museu tecnologia berlim
Computador Z22 de Zuse no Museu de Tecnologia de Berlim

Referências


Sobre o autor


Pedro Coelho Olá meu nome é Pedro Coelho, eu sou engenheiro químico, engenheiro de segurança do trabalho e Green Belt em Lean Six Sigma. Além disso, também sou técnico em informática, e em parte de minhas horas vagas me dedico a escrever artigos aqui no ENGQUIMICASANTOSSP, para ajudar estudantes de Engenharia Química e outros cursos. Se você acha legal esse projeto, siga-nos através de nossas paginas nas redes sociais e ajude-nos a divulgar essa ideia, compartilhando com seus amigos as nossas postagens.

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