Z3：第一臺計算機

在75年以前，即1941年5月12日，德國工程師Konrad Zuse（康拉德·楚澤，1910～1995年）在柏林公布了他自行設(shè)計制作的Z3，這是世界上第一臺可以自由編程的數(shù)字計算機，能夠完成浮點數(shù)運算。與同時代其他機型相比，Z3的優(yōu)勢在于它對數(shù)字的描述。首先，Z3是純數(shù)字式，這點與當(dāng)代計算機一樣，數(shù)字以2進制方式編碼，即0和1。其次，Z3能夠處理浮點數(shù)。浮點數(shù)包含尾數(shù)和指數(shù)，例如，當(dāng)現(xiàn)代科學(xué)家提到地球與太陽之間的平均距離時，標(biāo)準(zhǔn)表達方式是：約為1.496×108km，意味著十進制小數(shù)點被左移了8位。Z3可以通過打孔紙編程。Z3具備圖靈完整性，但是這個特性直到Zuse去世后才得到證實。圖靈完整性一詞，來源于計算機學(xué)術(shù)界，用于紀(jì)念英國數(shù)學(xué)家Alan Turing（1912～1954年）。簡單地說，如果一臺計算機能夠完成理論上可以完成的所有運算，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，美國推出的兩款計算機Mark I和ENIAC都具備圖靈完整性，然而，它們所做的計算都基于十進制，而不像Z3那樣，基于二進制。

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

Zuse設(shè)計Z3時，計算單元使用了600個繼電器，存儲器使用了1 600個繼電器。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)字變量自動計算機）的過程中發(fā)展積累而成的。該架構(gòu)奠定了當(dāng)代計算機的基礎(chǔ)。隨著晶體管的出現(xiàn)，集成電路被發(fā)明出來，然后是計算機芯片陸續(xù)被開發(fā)出來，于是，一代又一代先進的計算機不斷發(fā)布上市。時至今日，計算機技術(shù)的發(fā)展進步依然迅猛，好像永無止境。

可惜，Z3原型機沒能保留到今天，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，該公司捐贈了一臺功能完整的Z3復(fù)制品給慕尼黑德國博物館，時至今日，人們依然可以到那里一睹它的尊容。