Die Prozessorarchitektur der Rechenmaschine Z1
Raúl Rojas, Hai Nguyen, Julian Röder – 2013
Dieser Aufsatz beschreibt zum ersten Mal die Datenflussarchitektur des Prozessors der Z1, der ersten von Konrad Zuse gebauten Rechenmaschine (1936-1938). Die Struktur wurde aus den Designunterlagen der im Jahr 1989 fertiggestellten Rekonstruktion der Z1 herausdestilliert. Die Z1 war ein Fließkommarechner. Der Prozessor enthält zwei Einheiten: eine arithmetisch-logische Einheit für die Behandlung der Exponenten und eine zweite für die Mantissen. Der Prozessor ähnelt stark dem der Z3, ist aber einfacher, da auf einen großen Shifter und andere Datenflussoptionen verzichtet wurde. Der Prozessor der Z1 brauchte mehr Zyklen für die Grundrechenarten als die Z3, konnte aber mit wenigen logischen Komponenten auskommen, ein wichtiges Designkriterium für eine mechanische Rechenmaschine.
This paper describes the dataflow architecture of the processor of the Z1, the first Computer designed and built by Konrad Zuse (between 1936 and 1938). The structure was recovered from an analysis of the design blueprints drawn for a modern reconstruction of the Z1 which was finished in 1989. The Z1 was a floating-point machine: the processor consists of two sections, one containing the ALU for the exponent, a second with an ALU for the mantissas. The processor is fairly similar to the processor of the Z3, but is simpler since a large shifter and some other dataflow options were sidestepped. The processor of the Z1 needed more cycles than the Z3 for the basic arithmetic operations but could be built with less logical components, an important design feature for a mechanical machine.