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Nach einer Vorstudie, Z2 genannt, baute Konrad Zuse einen Rechner nach dem
gleichen Funktionsprinzip wie die Z1, allerdings auf Basis von Relais. Die Z3
wurde 1941 vollendet und war damit der erste elektrische, programmierbare
Computer der Welt. Leider wurde das Gerät 1943 bei einem Bombenangriff zerstört.
Zuse baute 1960 eine Replik, die heute im Deutschen Museum in München steht.
Das Prinzipschaltbild zeigt die wesentlichen Konstruktionsmerkmale der
Zuserechner: Der Programmablauf ist auf Lochstreifen gespeichert und wird von
dort Schritt für Schritt eingelesen. Das Programm kann nur linear ablaufen,
Sprünge sind nicht möglich. Schleifen können realisiert werden, indem die
Enden des Lochstreifens zu einem Ring zusammengeklebt werden.
Der Streifen kann nur Anweisungen und Adressen von Speicherzellen enthalten,
keine Daten. Der Speicher kann Daten in zwei Operandenspeicher des Rechenwerks
übertragen oder Daten aus dem Ergebnisspeicher des Rechenwerks ablegen. Ein
weiterer Datenpfad existiert vom Rechenwerk zur Tastatur und zur Anzeige.
Darüber kommuniziert der Rechner mit der Außenwelt.
Ähnlich sahen auch die Rechner aus, die unabhängig von der Entwicklung Zuses
zwischen 1944 und 1950 überwiegend in Amerika in Betrieb gingen. Namentlich
bekannt sind hier vor allem der relaisbasierte "Mark I" und der röhrenbasierte
"Eniac".
Beide wurden unter erheblich besseren Rahmenbedingungen erstellt als die Rechner
Konrad Zuses. Der Mark I bestand aus 3304 Relais und einem überwiegend
mechanischen Rechenwerk, das im Zehnersystem arbeitete. Die mechanischen
Komponenten summierten sich auf über 700000 Teile, das Gerät war 15m lang, 2,5m
hoch und 5 Tonnen schwer. Es ging 1944 in Betrieb und war damit der erste
amerikanische Computer. Die Entwicklung wurde größtenteils von IBM finanziert.
Entwickler war der Mathematiker Howard Aiken (1900-1973), unterstützt von Grace
Murray Hopper (1906-1992). Letztere war bis Ende der 50er Jahre bei zahlreichen
Computerprojekten dabei und gilt als Erfinderin des Compilers und eine der
Schöpferinnen der Sprache Cobol. Zudem geht eine der schönsten Anekdoten der
Computer-Urzeit auf sie zurück: Bei einer Störung des Eniac hatte sie sich
auf die Suche nach dem Fehler begeben und entdeckt, dass eine Motte in
ein Relais geraten war und dieses blockiert hatte. Als sie gerade dabei war,
das Insekt zu entfernen, kam ihr Chef herein und wollte wissen, was sie gerade
machte. "I'm de-bugging the machine" war die Antwort - und seither heisst die
Fehlerbeseitigung in Computerprogrammen "debugging". Das herauspräparierte
Tier wurde anschließend mit Klebeband im Logbuch des Eniac fixiert.
Mark I führte eine Addition in ca. 0,3s durch und benötigte für eine
Multiplikation 3 - 6 Sekunden. Damit lag er in der gleichen Größenordnung wie
Zuses Z3 - und das bei erheblich größerem technischem Aufwand.
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