Z3：第一臺(tái)計(jì)算機(jī)

在75年以前，即1941年5月12日，德國(guó)工程師Konrad Zuse（康拉德·楚澤，1910～1995年）在柏林公布了他自行設(shè)計(jì)制作的Z3，這是世界上第一臺(tái)可以自由編程的數(shù)字計(jì)算機(jī)，能夠完成浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算。與同時(shí)代其他機(jī)型相比，Z3的優(yōu)勢(shì)在于它對(duì)數(shù)字的描述。首先，Z3是純數(shù)字式，這點(diǎn)與當(dāng)代計(jì)算機(jī)一樣，數(shù)字以2進(jìn)制方式編碼，即0和1。其次，Z3能夠處理浮點(diǎn)數(shù)。浮點(diǎn)數(shù)包含尾數(shù)和指數(shù)，例如，當(dāng)現(xiàn)代科學(xué)家提到地球與太陽(yáng)之間的平均距離時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)方式是：約為1.496×108km，意味著十進(jìn)制小數(shù)點(diǎn)被左移了8位。Z3可以通過打孔紙編程。Z3具備圖靈完整性，但是這個(gè)特性直到Zuse去世后才得到證實(shí)。圖靈完整性一詞，來(lái)源于計(jì)算機(jī)學(xué)術(shù)界，用于紀(jì)念英國(guó)數(shù)學(xué)家Alan Turing（1912～1954年）。簡(jiǎn)單地說，如果一臺(tái)計(jì)算機(jī)能夠完成理論上可以完成的所有運(yùn)算，那么它才能被稱為具備圖靈完整性。在上世紀(jì)40年代中期，美國(guó)推出的兩款計(jì)算機(jī)Mark I和ENIAC都具備圖靈完整性，然而，它們所做的計(jì)算都基于十進(jìn)制，而不像Z3那樣，基于二進(jìn)制。

就設(shè)計(jì)而言，Z3是在Z1和Z2的基礎(chǔ)上完成的。Z1是純機(jī)械式計(jì)算機(jī)，在設(shè)計(jì)Z2時(shí)，Zuse使用了電子繼電器技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)被廣泛用于Z3計(jì)算機(jī)。第一臺(tái)使用電子管的純電子技術(shù)計(jì)算機(jī)，就是美國(guó)軍方研制的ENIAC。

Zuse設(shè)計(jì)Z3時(shí)，計(jì)算單元使用了600個(gè)繼電器，存儲(chǔ)器使用了1 600個(gè)繼電器。就體系架構(gòu)而言，Z3采用的是由匈牙利數(shù)學(xué)家馮·諾依曼（1903～1957）在1945年發(fā)表的架構(gòu)，是在研制EDVAC（電子數(shù)字變量自動(dòng)計(jì)算機(jī)）的過程中發(fā)展積累而成的。該架構(gòu)奠定了當(dāng)代計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)。隨著晶體管的出現(xiàn)，集成電路被發(fā)明出來(lái)，然后是計(jì)算機(jī)芯片陸續(xù)被開發(fā)出來(lái)，于是，一代又一代先進(jìn)的計(jì)算機(jī)不斷發(fā)布上市。時(shí)至今日，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步依然迅猛，好像永無(wú)止境。

可惜，Z3原型機(jī)沒能保留到今天，它毀于1943年11月21日的一次空襲。二戰(zhàn)結(jié)束后，Zuse創(chuàng)辦公司Zuse KG。1962年，該公司捐贈(zèng)了一臺(tái)功能完整的Z3復(fù)制品給慕尼黑德國(guó)博物館，時(shí)至今日，人們依然可以到那里一睹它的尊容。