Z1：康拉德·楚泽第一台计算机的架构与算法

本文首次全面描述了 Z1，这是德国发明家康拉德·楚泽 (Konrad Zuse) 于 1936 年至 1938 年在柏林制造的机械计算机。本文描述了该机器的主要结构元件、高层架构以及组件间的数据流。该计算机可使用二进制浮点数执行四种基本算术运算。指令从穿孔纸带读取。程序由一系列算术运算组成，其间穿插内存存储和加载指令，并可能被输入和输出操作中断。数字存储在机械内存中。该机器的指令集不包含条件分支。虽然 Z1 的架构与楚泽于 1941 年完成的继电器计算机 Z3 相似，但存在一些显著差异。Z1 像 Z3 一样将操作实现为微指令序列，但不使用旋转开关作为微步进器。Z1 使用数字计数器和一组条件来触发指数和尾数单元以及内存块的微指令。微指令在具有二元机械元件三维机械结构的机器中选择 12 层中的一层。归一化浮点所需的尾数为零异常电路在 Z1 中缺失；它们首次在 Z3 中实现。本文信息提取自对楚泽为柏林德国技术博物馆重建 Z1 所绘图样的仔细研究，以及一些信件和笔记本中的草图。尽管该机器自 1989 年以来一直在展览（非运行状态），但此前尚无关于该机器架构的详细高层描述。本文填补了这一空白。