Objekt des Monats Oktober 2019
In diesem Monat war u.a. wegen der Langen Nacht der Wissenschaften, bei der die ISER-Sammlung die Zuse Z23 vorführte, viel los. Daher folgt das Objekt des Monats mit einiger Verspätung. Wir möchten heute einen kleinen Vergleich zwischen dem INTEL Prozessor 4004 und der Zentraleinheit der Zuse Z23 vorstellen.
Ein kleiner Chip ersetzt eine Schrankwand
Dieser Vergleich zeigt die rasante Entwicklung im Bereich der Prozessortechnik.
War der Miniaturisierungsfaktor der Schaltungstechnologie für Rechenwerke von den mechanischen Rechenmaschinen bis zu den Computern der 60er Jahre eher gering, so war das Jahr 1971 mit dem Erscheinen des ersten, in Serie gebauten Mikroprozessors, eine fundamentale Kehrtwende in der Computertechnik.
Zuvor mussten die Rechenanlagen immer größer werden, um an Leistungsfähigkeit zu gewinnen. Großrechner standen für raumfüllende Maschinen, an denen Operateure in weißen Mänteln Band- und Wechselplattenlaufwerke bedienten, Lochkartenschubladen entgegennahmen und einlasen sowie Druckerpapier nachlegten.
An einen persönlichen Rechner, einen „PC“, den man auf dem Schreibtisch stehen hat, und den man nicht mit dutzenden anderer Nutzer teilen musste, dachte damals noch niemand.
Mit dem Erscheinen der ersten 4-Spezies Rechenmaschinen (Rechenuhr von Schickard, um1623) kann man diese als mechanisches Rechenwerk (ALU) bezeichnen.
Ihr Befehlssatz umfasst die Addition, Subtraktion, Links-und Rechtsschieben, sodass entsprechend multipliziert, dividiert, oder auch z.B. die Quadratwurzel gezogen werden konnte. Hier waren die Register und Schaltglieder als Zahnräder ausgeführt. Die nächste Generation der Rechenwerke war in den 1940er Jahren elektromechanisch, mithilfe von Relais aufgebaut.
Die Computergeneration der 1950er Jahre war dann elektronisch. Röhren waren die Schaltglieder, die dann in den 60ern, wie bei unserer Zuse, durch Transistoren ersetzt wurden. So änderte sich der Platzbedarf für ein „1-Bit Register“ bis dahin kaum.
Ähnliche Dimensionen hatten auch Flip-Flops in Röhren und Relaistechnik. Sogar der Aufbau mit mechanischen Schaltgliedern, wie bei der Zuse Z1 (siehe unser Demo-Objekt im Zuse-Raum), hatte keinen größeren Platzbedarf.
Das Zuse Z23 Rechenwerk von 1961:
2300 Transistoren auf ca. 800 Platinen. 700kg. 2,3m x 1,70m x 0,80m.
Taktfrequenz: 150kHz, Wortlänge: 40Bit, Verarbeitung: Bitseriell.
Der Intel 4004 von 1971:
2250 Transistoren auf einem Wafer, 7gr., 2cm x 1cm x 0,9cm.
Taktfrequenz: 200kHz., Wortbreite: 4Bit, Parallel.
Dabei war das Entwicklungsziel des Intel 4004 anfangs ein ganz Anderes. Er war als 8-Chip Rechner mit 8 integrierten Schaltungen für einen programmierbaren Tischrechner gedacht. Daraus wurde ein 4-Chip-Computer mit dem 4004 als CPU, den 4001 (ROM), 4002 (RAM) und dem I/O Baustein 4003. Eingebaut wurde dann diese Einheit in Münzwechsler, Registrierkassen, Blutdruckmessgeräten, Waagen und Mikrowellenherden. Alles, was etwas Intelligenz brauchte, aber nicht hochkomplex war, konnte diesen Chip einsetzen.
Wo kann man die Maschinen sehen?
Wer sich diese Maschinen näher anschauen möchte, kann an einem Donnerstag zur Zuse-Vorführung vorbei schauen oder unter Tel. 09131/8527027 einen Termin vereinbaren.
Standort: RRZE, Martensstraße 1, 1.Stock, Im „ZUSE-Raum“, Zimmer. 1.009