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《发现:世界上现存最古老的计算机用户手册

由赫伯特Bruderer
2020年9月21日
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Zuse Z4被认为是世界上保存最久的电脑。该继电器于1945年制造，并于1949/1950年进行了大修和扩建，当时是借用在该工厂运作的苏黎世联邦理工学院从1950年到1955年。如今，这台巨大的数字计算机被存放在慕尼黑的德国博物馆。Z4的操作说明书丢失了很长一段时间。1950年，苏黎世联邦理工学院是欧洲大陆唯一一所拥有磁带控制电脑的大学。从20世纪40年代开始，只有另一台计算机幸存下来:Csirac真空管计算机(1949)。它在澳大利亚维多利亚州卡尔顿市的墨尔本博物馆。

数学家Eduard Stiefel领导了成立于1948年的苏黎世联邦理工学院应用数学研究所。他最重要的两个助手是Heinz Rutishauser(数学家)和Ambros Speiser(电气工程师)。Rutishauser是Algol编程语言的主要创始人之一，Speiser成为IBM研究院Rüschlikon ZH的创始董事。应用数学研究所的雇员包括乌尔斯·霍克斯特拉瑟(生于1926年)、汉斯·鲁道夫·施瓦茨(生于1930年)和海因茨·瓦尔德伯格(已故)。

这一发现要归功于P-16喷气式飞机的计算

来自苏黎世联邦理工大学档案馆的Evelyn Boesch在2020年3月初告诉我，她的父亲René Boesch(出生于1929年)自1956年以来一直在苏黎世联邦理工大学飞机静力学和飞机建造研究所的Manfred Rauscher领导下工作，他保存了罕见的历史文件。Boesch的第一份工作是在瑞士航空工程协会，该协会隶属于上述研究所。研究表明，文件包括一个用户手册的Z4颤振计算和注意事项。据《瑞士历史词典》记载，Rauscher在1950年至1974年间担任苏黎世联邦理工学院飞机静力学与构造学教授，曾担任P-16战斗机的顾问(见图1)。P-16 Mk III喷气式战斗机的标本可以在Flieger-Flab-Museum Dübendorf ZH找到。该研究所后来更名为轻型结构和缆车技术研究所，并于2000年关闭。因此，手册被飞机制造商保存下来并不完全是巧合。2020年8月13日，我们与René Boesch就这一发现进行了电话交谈。

1953年10月27日的一份手写文件也被曝光，它涉及到用Z4解决的算术问题。标题“空军系数表”和“带副翼的机翼”表明这些是颤振计算。对于P-16来说，2.4秒的飞行时间需要50小时的计算时间。Urs Hochstrasser, Hans Rudolf Schwarz和Heinz Waldburger都参与其中。正如施瓦茨在2016年1月12日告诉我的那样，这项工作在当时是最高机密。Z4回到Zuse KG后，继续使用ETH研制的Ermeth真空管计算机进行计算。

据Heinz Rutishauser称，在1950年到1955年间，大约有100个工作是用Z4完成的。其中，55个委员会被列在1955年7月11日的应用数学研究所的目录中。这些包括对火箭轨迹的计算(为Oerlikon Bührle机床工厂)，对飞机机翼的计算(为Eidgenössische Flugzeugwerke, Emmen LU)，对颤振的计算(为Flug- und Fahrzeugwerke Altenrhein, 800小时机器时间)，对俯冲的计算(为Flug- und Fahrzeugwerke Altenrhein, 120小时机器时间)，见Herbert Bruderer: Konrad Zuse和瑞士，第29-39页。

图1:P-16瑞士喷气式飞机。

对于这架由Flug- und Fahrzeugwerke Altenrhein SG在康斯坦茨湖上开发的喷气式飞机，

Z4从1953年到1955年进行了颤振和俯冲计算

(来源:圣加伦州档案馆)。

极其罕见的说明书

Z4继电器的发明者是德国土木工程师康拉德·祖兹。他可能是现在发现的操作说明的作者(见图2)。海因茨·鲁蒂肖泽显然是这些操作说明的编辑:目击者海因茨·沃尔德伯格在给赫伯特·布鲁德勒的后记中写道:康拉德·祖兹和瑞士。谁发明了电脑?(Oldenbourg Verlag, Munich 2012)第205页:“此外，还有他(Heinz Rutishauser)修改过的16页Z4用户手册，以及1950年9月20日起关于使用程序控制计算机器的简短规定。”(注:在1950年12月29日的一封信中，瑞士学校董事会主席汉斯·帕尔曼通知学院院长爱德华·施蒂费尔，学校董事会已经在1950年12月2日决定了Z4的使用规则。这些规则可能是针对外部用户的)。

图2:Z4继电器计算机用户手册的第1页。

来源:emanuscripta

条件转移

由于分支，计算机程序的处理可以在两个不同的点上继续进行。如果满足某个条件(true)，则执行跳转指令。使用条件跳转，可以偏离线性指令序列，也可以从主程序跳转到子程序，然后跳转回来。有条件跳转和无条件跳转。例如，条件指令用于程序循环。

最初，Z4并不知道条件跳跃。在苏黎世联邦理工学院的要求下，它是后来添加的。然而，在几年前的一项调查中，少数幸存的目击者不记得是如何执行的。指令的第8页(参见图3)显示了当时如何处理条件跳转。

图3:Z4的用户手册。在主程序和子程序之间跳转

来源:emanuscripta

参考文献

• 匿名:Gebrauchsanweisung Z 4, Institut für angewandte Mathematik, ETH Zürich, Som-mersemester 1952, Exemplar no . 19, 16页，ETH- bibliothek Zürich, Hs 1517:1, https://doi.org/10.7891/e-manuscripta-98601
• Bruderer, Herbert，《模拟和数字计算的里程碑》，施普林格Nature, Cham，瑞士，2000年第3版，2卷，约2050页，577个插图，114个表格，https://www.springer.com/de/book/9783030409739
• Bruderer, Herbert: Konrad Zuse und die Schweiz, De Gruyter Oldenbourg，柏林/波士顿2012,250页，http://www.degruyter.com/view/product/22427
• 布鲁德勒，赫伯特:Meilensteine der Rechentechnik, De Gruyter Oldenbourg，柏林/波士顿，2020年第3版，卷1 971页，577个插图，114个表格，https://www.degruyter.com/view/title/567028?rskey=xoRERF&result=7
• 赫伯特布鲁德勒:Meilensteine der Rechentechnik, De Gruyter Oldenbourg，柏林/波士顿，2020年第3版，第2卷，1055页，138张插图，37张表格，https://www.degruyter.com/view/title/567221?rskey=A8Y4Gb&result=4
• Rojas, Raúl: Konrad Zuse und under bedingte Sprung，在:Informatik-Spektrum, volume 37, 2014, 50-53页
• 施蒂费尔，爱德华:Reglement für die Bedienung der programgesteuerten rechenmachine [Z4]， Institut für angewandte Mathematik, ETH Zürich, September 25 1953, 1页
• Waldburger, Heinz: Nachwort，出自:Herbert Bruderer(编辑):Konrad Zuse und die Schweiz。电脑是什么?，Oldenbourg-Verlag, München 2012, pages 205–207

赫伯特Bruderer是苏黎世联邦理工学院计算机科学教学的退休讲师。最近，他成为了一名技术历史学家。herbert.bruderer@bluewin bruderer@retired.ethz.ch。

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