История развития вычислительной техники и по сей день имеет множество белых страниц. Исследователи утверждают, что фундаментом для бурной эволюции современных информационных технологий послужили разработки американских исследователей, такие как, например, созданный в январе 1943 года в Гарвардском Университете "автоматический вычислитель" MARK-I или появившийся на свет в ноябре 1945 года 30-тонный электронный монстр ENIAC. Однако по не вполне понятным причинам историками упорно замалчивается тот факт, что полнофункциональные электронные вычислительные системы, ориентированные, в первую очередь, на удовлетворение нужд военных, существовали еще и до этого. С другой стороны, мотивы, руководствуясь которыми пальма первенства в разработке прототипов современных компьютеров по молчаливому соглашению составителей многочисленных хронологий была отдана американцам, достаточно очевидна: первый полноценно функционирующий экземпляр электронно-вычислительной машины был разработан и собран в гитлеровской Германии.
Вместе с тем вряд ли кто-то посчитает возможным оспорить тот факт, что история возникновения и совершенствования компьютерных технологий - это история цивилизации нашей планеты. Самый страшный позор человечества - вторая мировая война - подхлестнула творческую мысль десятков и сотен инженеров и математиков, основной целью которых стало всеми силами добиться максимального технологического превосходства над противником. Вполне естественно и то, что ученые упорно решали поставленные политической обстановкой того времени задачи по обе линии фронта. Именно поэтому фатальное отсутствие как в интернете, так и библиотечных архивах информации на русском и английском языках о высоких технологиях фашистской Германии представляется мне весьма досадным обстоятельством - небольшое количество данных сохранилось лишь в современных музеях немецкой истории и отчетах научных комиссий, оценивавших добытую союзниками по окончании войны трофейную технику. Эта публикация, ставшая результатом длительного поиска, сбора и анализа весьма отрывочной и разрозненной информации, призвана хотя бы отчасти заполнить пробелы, оставшиеся на месте исторических сведений о создававшихся в Германии периода второй мировой войны вычислительных системах.
Человек, которого немецкие историки по праву считают истинным изобретателем компьютера, родился в 1910 году в Берлине. Его звали Конрад Цьюз (Konrad Zuse, 1910-1995).
Закончив среднюю школу, Цьюз, проявивший незаурядные способности к изобразительному искусству, поступил в Берлинский Технический Университет на факультет архитектуры и гражданского строительства, который с успехом закончил в 1935 году. В период обучения в университете Конрад сильно увлекся математикой и физикой. На лекциях он неоднократно сталкивался с необходимостью осуществлять громоздкие двоичные вычисления, применяющиеся для просчета внутренних напряжений в строительных материалах, например, при конструировании мостов и других навесных архитектурных сооружений. Обычно инженеры пользовались специальными таблицами, в которые были занесены формулы для выполнения основных операций в двоичной системе счисления. Как следует из сохранившихся на сегодняшний день дневников Цьюза, именно тогда ему впервые пришло в голову решение автоматизировать данный процесс с применением несложного вычислительного устройства. Эта идея побудила его заняться разработкой принципиально нового для того времени изобретения - первой на нашей планете программируемой двоичной вычислительной машины "Z1", которую он начал кропотливо собирать в гостиной комнате берлинской квартиры своих родителей. В работе ему помогало всего лишь несколько друзей, знакомые выделили Цьюзу небольшую сумму денег на его исследования. Следует отметить, что в то время, как за разработчиками американских автоматических вычислительных систем стояли целые университеты, министерство обороны США и такие мощные компании, как IBM, Цьюз работал самостоятельно, на свой страх и риск.
Двоичная программируемая вычислительная машина Z1. Германия, 1938 г.
К 1938 году "Z1" была полностью закончена. Не имея ни малейшего представления об устройстве и принципах работы других аналогичных вычислителей, Цьюз полностью, на пустом месте разработал не только механику, но и математическую логику своего устройства. Если все существовавшие в конце тридцатых годов механические вычислительные машины были построены с использованием вращающихся элементов и оперировали значениями в десятичной системе счисления, "Z1" обрабатывала числа в двоичной системе включала сложный набор металлических пластин, каждая из которых могла перемещаться в строго определенном направлении. Смещение нескольких пластин, указывающих значения вычисляемых величин и математическую операцию, которую необходимо произвести, вызывало перемещение ряда других пластин, изменяющих регистр двоичных чисел и "запоминающих" промежуточный результат. С полученными таким образом данными в последствии можно было производить другие преобразования. Оператор мог задать несложный последовательный алгоритм вычислений, являвший собой прообраз современной компьютерной программы.
Практическая ценность этого механического устройства с объективной точки зрения была достаточно низка, но тем не менее огромную научную ценность представляла собой разработанная Цьюзом логика автоматических вычислений в двоичной системе, доказавшая принципиальную возможность создания программируемых вычислительных машин, непосредственно работающих с двоичным кодом. Друг Цьюза, инженер-электронщик Гельмут Шреер (Helmut Schreyer), по достоинству оценив эту перспективную разработку, предложил молодому изобретателю создать электронную вычислительную машину на вакуумных трубках и реле, использующую логические принципы "Z1", но позволявшую операторам производить математические операции и с десятичными числами. Цьюз сомневался в целесообразности использования в конструкции машины вакуумных трубок, которые позволяли достичь высокой скорости работы ЭВМ, но обладали крайне низкой надежностью. Он планировал сделать из этого компьютера предназначенную для продажи коммерческую модель, которая могла бы заменить в офисах крупных и средних фирм механические настольные счетные машины, и потому должна быть легко настраиваемой и отказоустойчивой. В 1938 году Цьюз и Шреер выступили с докладом перед аудиторией Берлинского Университета, в котором изложили суть своего проекта, однако идея создания ЭВМ с использованием двух тысяч вакуумных трубок и нескольких тысяч других компонентов вызвала у слушателей недоверие и была признана неосуществимой - в те времена самые сложные электронные схемы насчитывали не более ста элементов. Спустя семь лет появление американской машины ENIAC доказало ошибочность утверждения о невозможности разработки подобных систем, однако Шреер, несмотря на отсутствие необходимых для этого средств и всеобщую уверенность в тщетности своей работы, все же собрал несколько логических электронных схем для разработанной Цьюзом ЭВМ "Z2".
Конец их совместным исследованиям положила вторая мировая война. Цьюз был призван в гитлеровскую армию. Демобилизовавшись из нее спустя шесть месяцев, он вернулся в 1940 году в Берлин и продолжил свою работу над проектом релейной электронной вычислительной машины. Гельмут Шреер, трудившийся инженером в берлинском Университете, снова предложил ему свои услуги. В попытке раздобыть необходимое финансирование ученые обратились к военному руководству Германии с предложением создать ЭВМ для военно-воздушных сил и систем ПВО, которая могла бы обеспечить быструю обработку всех сложных расчетов и повысить эффективность использования тактической авиации. По предварительным оценкам изобретателей такой компьютер мог быть создан ими за два года. Однако руководство вермахта с улыбкой ответило, что Германия достигнет мирового господства гораздо раньше этого срока, а потому подобные исследования попросту не имеют смысла. Не получив поддержки от официальных военных чинов, Цьюз обратился к директорам берлинского авиационного завода "Henschel", производившего тактические бомбардировщики, и те с радостью согласились использовать в процессе создания военной техники компьютерные технологии. При содействии исследовательского центра "Henschel", организовавшего для проекта Цьюза "специальный отдел F", в котором трудились лучшие инженеры-электронщики компании, "Z2" была введена в эксплуатацию уже в конце 1940 года. Этот компьютер, оснащенный цифровым процессором на основе реле и вакуумных трубок, мог автоматически высчитывать ряд параметров геометрии стабилизаторов авиационных бомб, преобразовывать аналоговое значение этих параметров в двоичную систему счисления, вычислять необходимые данные по заранее введенным оператором формулам и выдавать готовый результат в виде десятичных чисел, которые сразу же направлялись в производственных цех. Все еще продолжая работать на "Henschel", в 1941 году Цьюз организовал собственную фирму "Zuse Ingenieurburo und Apparatebau, Berlin" - первую на Земле коммерческую компанию, ставившую своей целью только развитие компьютерных технологий. Заключив с "Henschel" достаточно выгодный контракт, "Zuse Ingenieurburo" под руководством самого Цьюза начало разработку ЭВМ нового поколения "Z3". Эта программируемая вычислительная машина, созданная на базе электронных реле, оперировала 22-разрядными словами данных, каждое из которых могло быть помещено в память компьютера за один тактовый цикл, общий общем памяти достигал 64 слов по 22 бита. Данная машина впервые применяла вполне современный принцип адресного распределения памяти: каждое 22-разрядное слово можно было поместить в память или извлечь из нее командами PRz и PSz, где z - соответствующий регистр ОЗУ с адресами от 1 до 64. Для обработки логарифмических выражений и чисел с плавающей точкой применялись параллельные сумматоры, составляющие арифметический модуль компьютера.
Логические схемы ЭВМ "Z3". Германия, 1941 год.
Для задания сложных алгоритмов вычислений "Z3" позволяла использовать разработанный Конрадом Цьюзом так называемый "набор инструкций", включавший около десяти основных и несколько десятков дополнительных команд, являвшийся самым настоящим языком программирования. В декабре 1941 года "Z3" был введен в эксплуатацию и тут же взят на вооружение производителями военных самолетов. Именно с помощью "Z3" обсчитывались аэродинамические и баллистические характеристики первых немецких крылатых ракет.
Конрад Цьюз на фоне работающего компьютера "Z3". Германия, 1942 год.
Построив и успешно внедрив в военную промышленность "Z3", Цьюз заключил контракт с Научно-исследовательским управлением ВВС Германии (DIV) на проектирование ЭВМ нового поколения. "Z4" была очень похожа на "Z3" и включала в себя все усовершенствованные разработки Цьюза, реализованные им в предыдущих проектах. Этот компьютер обладал уже 1024 регистрами памяти для хранения 22-битных слов мощным процессором на основе реле, позволявшим с высокой скоростью выполнять преобразования двоичных чисел. Работы над "Z4" продолжались три года и к декабрю 1944 года этот проект был практически завершен. Однако к этому моменту ход войны изменился далеко не в пользу Германии. Во время одного из налетов советской авиации на Берлин первый экземпляр ЭВМ "Z3" был полностью разрушен (ученые восстановили его только в середине 60-х годов), а когда в мае 1945 года в столицу Германии вошла советская армия, Цьюз был вынужден бежать вместе с уже собранным компьютером "Z4" на юг страны, спрятав его в одной из пещер Баварских Альп. Избежав таким образом плачевной участи своего "младшего" собрата, "Z4", разрабатывавшийся для военных нужд гитлеровской германии, в 1950 году занял свое место в офисе одного из Цюрихских банков, где в течение пяти лет производил вполне мирные финансовые вычисления и обрабатывал дивиденды по счетам вкладчиков.
Британские и американские военные эксперты внимательно ознакомились с разработками Цьюза и вскоре он был приглашен к сотрудничеству американскими производителями ЭВМ. Однако Цьюз вежливо отказался от предложения работать на своих бывших противников и восстановил собственную компанию "Zuse Ingenieurburo und Apparatebau", которая под маркой "Zuse KG" наладила выпуск коммерческих компьютеров. Этой фирмой были созданы широко использовавшиеся в 50-х годах в Германии ЭВМ "Z5", "Z11", "Z22" и "Z23", на основе использовавшегося в "Z3" набора инструкций был разработан язык программирования "планкалькюль". В связи с тем, что в начале 60-х годов в Европе получили чрезвычайно широкое распространение ЭВМ американского производства, "Zuse KG" начала испытывать тяжелые финансовые трудности и в 1962 году эта фирма была продана компании "Brown Boveri and Co.", а чуть позже она вошла в состав корпорации "Siemens".
Конрад Цьюз называл себя аполитичным человеком как во время войны, так и после нее. Делом всей своей жизни он считал развитие компьютерных технологий в Германии, и высказывался с некоторой горечью о том, что ему так и не удалось осуществить свою мечту - создать переносной персональный компьютер для деловых людей, сожалея о том, что в этом его сумели опередить американские разработчики. Конрад Цьюз умер в Германии, в Хюхнфельде, в 1995 году, дожив до восьмидесяти пяти лет. С его смертью закончилась еще одна эпоха в развитии европейских информационных технологий.
