Zuse Z3

Zuse Z3の概要

Zuse Z3は、1941年にドイツのコンラート・ツーゼによって開発された、世界初の完全に自動化され、プログラム可能な計算機です。この機械は、現代のコンピュータの多くの特徴を備えているものの、条件分岐命令を持っていない点が独特です。Z3は2600個のリレーで構成されており、動作周波数は5から10Hz、ワード長は22ビットです。また、プログラムやデータはセルロイド製のテープに記録されていました。

開発の経緯

ツーゼは1930年代後半から計算機の開発に取り組み、最初の機械式計算機Z1を設計しました。しかし、Z1は不安定であり、実用性が低いため、次にリレー技術を採用したZ2を開発しました。Z2もまた不安定でしたが、研究所で披露した際には動作し、次なる計算機の開発資金を得ることができました。これを基にツーゼはZ3の改良に着手し、ドイツ政府の支援の下で1941年に完成させました。

Z3の技術的特徴

Z3は、その成功の要因の一つに二進数システムの採用があります。このシステムは、約300年前にゴットフリート・ライプニッツによって提唱されたものであり、さらにジョージ・ブールがブール代数を創造する際にも利用されました。Z3はこのような歴史的背景を踏まえた上で、プログラム制御機能を持つ計算機として仕上げられました。

また、Z3は浮動小数点数の演算を扱うことができ、特定の数値以外の特殊値（無限大や未定義など）の演算も可能でした。プログラムは外部のテープに格納されるため、変更が容易で、従来の機械式計算機に比べて非常に柔軟な設計でした。

Z3の歴史的重要性

Z3の完成により、コンピュータの原型としての地位を確立しました。後の電子計算機やデジタルコンピュータに影響を与える技術的革新が含まれており、特にプログラムの外部保存とリレーによる計算の重要性を示しました。また、Z3が持つ計算能力はチューリングマシンをシミュレートすることができるとされ、計算可能性の観点でも重要な役割を果たしました。ツーゼの共同であったシュレイヤーは、戦中に真空管を使った計算機の開発に取り組みましたが、その成果もZ3の技術的進展に寄与しています。

Z3のオリジナルは1943年のベルリン空襲で破壊されましたが、1961年にツーゼの会社によって作られた複製は、ドイツ博物館に展示され、技術史の宝として受け継がれています。

Z3の仕様詳細

• - 平均計算速度: 加算0.8秒、乗算3秒
• - 演算装置: 22ビットの2進浮動小数点演算が可能
• - データメモリ: 64ワード×22ビット
• - プログラムメモリ: セルロイドテープ
• - 入力/出力: 特殊なキーボードとランプを使用
• - 部品数: 約2000個のリレー（うち1400個はメモリ用）
• - 運転周波数: 5.3Hz
• - 消費電力: 約4000W
• - 重量: 約1000kg。

Zuse Z3は、プログラム可能な計算機の先駆けとして、コンピュータ科学の発展に多大な影響を与え続けています。

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