Z1 (computadora)

La Z1 fue una computadora mecánica accionada por motor diseñada por el inventor alemán Konrad Zuse entre 1936 y 1937, que construyó en la casa de sus padres entre 1936 y 1938. ^{[ 1 ] [ 2 ]} Era una calculadora mecánica binaria, accionada eléctricamente, con programabilidad limitada, que leía instrucciones de una película de celuloide perforada.

La Z1 fue la primera computadora programable del mundo que utilizaba lógica booleana y números binarios de coma flotante ; sin embargo, su funcionamiento era poco fiable. ^{[ 3 ] [ 4 ]} Se completó en 1938 y se financió íntegramente con fondos privados. Esta computadora fue destruida durante el bombardeo de Berlín en diciembre de 1943, en plena Segunda Guerra Mundial , junto con todos los planos de construcción.

La Z1 fue la primera de una serie de computadoras diseñadas por Zuse. Su nombre original era "V1", por Versuchsmodell 1 (que significa Modelo Experimental 1). Después de la Segunda Guerra Mundial, se le cambió el nombre a "Z1" para diferenciarla de las bombas volantes diseñadas por Robert Lusser . ^{[ 5 ]} La Z2 y la Z3 fueron sucesoras basadas en muchas de las mismas ideas que la Z1.

El Z1 contenía casi todos los componentes de una computadora moderna, es decir, unidad de control, memoria, microsecuencias, lógica de punto flotante y dispositivos de entrada/salida. El Z1 era programable libremente mediante cinta perforada y un lector de cinta perforada. ^{[ 6 ]} Existía una clara separación entre el lector de cinta perforada, la unidad de control para supervisar toda la máquina y la ejecución de las instrucciones, la unidad aritmética y los dispositivos de entrada y salida. La unidad de entrada de cinta leía las perforaciones de la película de 35 milímetros . ^{[ 7 ]}

El Z1 era un sumador y restador de punto flotante de 22 bits , con cierta lógica de control que le permitía realizar operaciones más complejas como la multiplicación (mediante sumas repetidas) y la división (mediante restas repetidas). El conjunto de instrucciones del Z1 constaba de ocho instrucciones y cada una requería entre uno y veintiún ciclos .

La Z1 disponía de una memoria de coma flotante de 16 palabras, donde cada palabra podía leerse y escribirse en la unidad de control. Las unidades de memoria mecánicas eran únicas en su diseño y fueron patentadas por Konrad Zuse en 1936. La máquina solo podía ejecutar instrucciones mientras leía desde el lector de cinta perforada , por lo que el programa en sí no se cargaba por completo en la memoria interna con antelación.

La entrada y la salida se realizaban mediante números decimales, con un exponente decimal, y las unidades contaban con maquinaria especial para convertirlos a y desde números binarios. Las instrucciones de entrada y salida se leían o escribían como números de coma flotante. La cinta del programa era una  película de 35 mm con las instrucciones codificadas en perforaciones.

"Z1 era una máquina que pesaba aproximadamente 1 tonelada y constaba de unas 20.000 piezas. Era un ordenador programable, basado en números binarios de coma flotante y un sistema de conmutación binario. Estaba compuesto enteramente de finas láminas de metal, que Zuse y sus amigos fabricaban con una sierra de calar." ^{[ 9 ]} "El dispositivo de entrada [de datos] era un teclado... Los programas de Z1 (Zuse los llamaba Rechenpläne, planes de cálculo) se almacenaban en cintas perforadas mediante un código de 8 bits." ^{[ 9 ]}

La construcción de la Z1 fue financiada con fondos privados. Zuse obtuvo dinero de sus padres, su hermana Lieselotte, algunos estudiantes de la fraternidad AV Motiv (véase Helmut Schreyer ) y Kurt Pannke (un fabricante de máquinas calculadoras de Berlín) para llevarla a cabo.

Zuse construyó el Z1 en el apartamento de sus padres; de hecho, le permitieron usar la sala de estar para la construcción. En 1936, Zuse dejó su trabajo en la construcción de aviones para dedicarse a construir el Z1.

Se dice que Zuse utilizó "delgadas tiras de metal" y quizás "cilindros de metal" o placas de vidrio para construir el Z1. Probablemente no contenía relés comerciales (aunque se dice que el Z3 sí utilizaba algunos relés telefónicos). La única unidad eléctrica era un motor eléctrico que proporcionaba a la máquina una frecuencia de reloj de 1 Hz (ciclo por segundo). 

La memoria se construyó con finas tiras de metal ranurado y pequeños pines, y demostró ser más rápida, compacta y fiable que los relés. El Z2 utilizaba la memoria mecánica del Z1, pero con aritmética basada en relés. El Z3 se construyó experimentalmente íntegramente con relés.

El Z4 fue el primer intento de crear una computadora comercial, volviendo a la memoria de tiras metálicas ranuradas mecánicas, más rápida y económica, con procesamiento por relés, del Z2, pero la guerra interrumpió el desarrollo del Z4. ^{[ 10 ]}

El Z1 nunca fue muy fiable en su funcionamiento debido a la mala sincronización causada por las tensiones internas y externas en las piezas mecánicas.

Si bien diversas fuentes hacen afirmaciones distintas sobre cómo se construyeron exactamente las computadoras de Zuse, poco a poco va surgiendo una comprensión clara. ^{[ 11 ]}

El Z1 original fue destruido por los bombardeos aliados en 1943 , pero en la década de 1980 Zuse decidió reconstruirlo. Los primeros bocetos de la reconstrucción del Z1 se realizaron en 1984. Construyó (con la ayuda de dos estudiantes de ingeniería) miles de elementos del Z1 y finalizó la reconstrucción del dispositivo en 1989. Esta réplica tiene una memoria de 64 palabras en lugar de una de 16. El Z1 reconstruido (en la imagen) se exhibe en el Museo Alemán de Tecnología en Berlín. ^{[ 7 ] [ 12 ]}

• Historia del hardware informático
• Motor analítico
• Motor diferencial

• Zuse, Konrad (9 de marzo de 2013). La computadora - Mi vida . Medios de ciencia y negocios de Springer . pag.  64.ISBN​ 978-3-66202931-2.(NB. Esta es una traducción del título original alemán Der Computer - Mein Lebenswerk ).
• Rojas, Raúl (2016-03-08). Los principios de diseño de las computadoras mecánicas de Konrad Zuse . arXiv : 1603.02396 .(Nota: El artículo describe los principios de diseño de Zuse Z1.)

• Zuse, Horst . "La vida y obra de Konrad Zuse" . EPEmag. Archivado del original el 18 de abril de 2010.
• Zuse, Horst . "Información detallada del Zuse Z1" . Consultado el 9 de febrero de 2015 .
• "Un sitio web informativo sobre Zuse Z1" .
• "Un recorrido detallado por los componentes principales del Zuse Z1" . YouTube . 22 de noviembre de 2019.
• "El Museo Alemán de Tecnología presenta el Z1 restaurado y en funcionamiento" . YouTube . 8 de enero de 2025.

https://www.youtube.com/watch?v=R5XnuT6ZLKg