Unsere Z22

Dieser Abschnitt soll genauer auf die Eigenarten und Hintergründe unserer Zuse eingehen.

Zeitliche Informationen zum Thema finden sich in der Geschichte unserer Zuse.

Das Gerät steht im Keller des E-Gebäudes, in Raum U05, schon seit Beginn. Zur Feier des 25jährigen Bestehens wurde hier einiges getan. Das Zuse-Gehäuse bekam einige Fenster. Ohne die Substanz allzu sehr zu verändern kann nun der interessierte Museumsgast Einblick in die Zuse-Interna erhalten und hin und wieder läuft sie sogar auch mal. Dann glimmen die Röhren und Trommel und Kühlaggregat liefern einen satten Sound. Was gibt es dort zu sehen?

Logik und Trommel

Die Maschine besitzt zwei Trommelspeicher. Nicht daß beide in Betrieb wären - es handelt sich um einen alten und eine neueren. Die Originaltrommel eignet sich besser, um die Funktionsweise zu erkennen. In acht Spalten sind jeweils 35 Köpfe angeordnet, die Zugriff auf 280 Spuren gewähren. Ein Teil der Spuren war von vorneherein als Ersatz vorgesehen. Die Kopfspalten sind gegeneinander vertikal leicht versetzt, so daß die Spuren näher beieinander liegen können als die Breite eines Kopfes. Beide Trommeln haben eine Drehzahl von 6000 pro Minute, bei der älteren wird dies durch einen Keilriemen erreicht, der eine 1:2 Umsetzung des mit 50 Hz getakteten Elektromotors erwirkt. Die neuere Trommel ist aus dem Zuse-Nachlaß, den Siemens aufgekauft hat. Sie besitzt einen Umsetzer in Form eines Motors und eines Generators, der aus den 50 Hz des Netzstromes 100 Hz für die Trommel erzeugt.

die alte Trommel

Die Köpfe der alten Trommel mußten einzeln mit dem Schraubenzieher und dem Oszilloskop so justiert werden, daß die Signale, die von der Trommel gelesen wurden einer Rechteckform sehr nahe kamen.

Die neue Trommel ist wartungsfrei. Die Köpfe haben einen festen Abstand zur Trommel und die Lagerung wird durch einen Magneten verbessert, der die ganze Trommel etwas anhebt und so ein Lufpolster erzeugt, daß die Reibung minimiert.

die neue Trommel

Das Hoch- und Herunterfahren der Trommel dauert jeweils einige Minuten. Durch ihre hohe Masse und die hohe Drehzahl ist der Nachlauf gewaltig. Um einen Eindruck davon zu erheischen, was beim Betrieb der Zuse so im Raum vor sich geht gibt es hier zwei Samples (WAVE, 8 bit, 11kHz):

Sound vom Hochlaufen der Zuse

Sound vom Runterfahren der Zuse

Nicht nur die Trommeln bedürfen einigem Aufwand. Die Zuse wird in mehreren Schritten angeworfen. Zuerst das Kühlaggregat. Dann Heizspannung an den Röhren. Sie glimmen eine Weile vor, das erhöht ihre Lebensdauer.

Röhren auf der Rückseite der Zuse

Nach einigen Minuten wird die Kontrolle über die Anodenspannung freigegeben, und man kann die Logik der Zuse in Gang setzen. Die Zuse testet nun ihren Speicher. Dabei zählt sie die Adressen über den kompletten Bereich von 19 Bits durch, d.h. mit fünf vorangestellten Schnellspeicheradreßbits und 14 folgenden Trommelspeicheradreßbits. Solange sie an der Trommel testet, d.h. das 15. Bit noch nicht 1 ist, merkt man davon nicht allzu viel. Wenn sie aber Bitkombinationen erreicht, die auch Schnellspeicheradressen ansprechen, so

• fangen die Röhrenflipflops an zu blinken
• ist eine manuelle Kontrolle von Adreßbereichen möglich, die Zuse beginnt wild zu biepen, wenn man ihr den Zugriff auf einen Register sperrt
• werden Spezialregister angesprochen, so beginnt der Fernschreiber irgendwann zu rattern

da blinkts

Fast alle der 600 Röhren wird als Flipflop genutzt. Wird die Zuse in ihrem langsamen Modus gefahren (es gibt dazu eine Einrichtung, die dem Turboschalter vieler PCs ähnlich ist), so kann man den Status jedes einzelnen Röhrenflipflops an zwei kleinen Glimmlämpchen ablesen, die direkt an den Röhrenmodulen angebracht sind.

der Röhrentester

Natürlich wollen 600 Röhren gepflegt sein. Immerhin hatte die Zuse nie mit so häufigen Röhrenausfällen zu kämpfen, wie beispielsweise ENIAC mit seinen 600 Röhren. Dennoch kam es vor, daß ein Flipflop nicht korrekt schaltete. Um nun festzustellen, ob ein Röhrenmodul in Ordnung war, gab es ein spezielles Testgerät.

unser Oszilloskop

War nicht ein Röhrendefekt schuld an der Misere, so lag es zumeist an der Verformung von Signalen über den langen Signalweg. Auch heute noch haben Computer am liebsten scharfe, rechteckig auf einem Oszilloskop erscheinende Bits. Bei der Zuse nun kamen die Bits oft vom Trommelspeicher, der justiert werden mußte. Dann durchliefen sie lange Leiterbahnen mit Röhren, Kondensatoren und anderen Bauelementen. Dort erfuhren sie weitere Verformungen, die zum Teil recht interessante Sounds im angeschlossenen Lautsprecher ergaben. Um dem Problem der dejustierten Köpfe und Kondensatoren Herr zu werden, gibt es ein faszinierendes Oszilloskop. Diese Aufgabe mußte immer von zwei Personen durchgeführt werden, der einge las das Oszilloskop ab, der andere nahm die Justage vor.

Lochstreifenspuler

Die gleichen Menschen, die sich um Justage und Betrieb der Zuse kümmerten, waren auch Drahtzieher an vielen Projekten rund um die Zuse. So wurden einige wirklich brauchbare Geräte geschaffen und angewendet.
Weil der Lochstreifenleser für den nächtlichen Batchbetrieb nicht besonders viel Zugwirkung auf lange Lochstreifen ausüben konnte, wurde kurzerhand ein Filmprojektor so umgebaut, daß er große Rollen abspulen konnte, und immer dann reagierte, wenn leichter Zug am Streifen entstand. Auf der anderen Seite stand eine Wanne, die die Streifen auffing, später wurden sie dann mit einer Wickelapparatur wieder aufgespult.
Vielen Besuchern fällt eine Platine ins Auge, die in der Zuse steckt und schon einige ICs enthält. Diese diente in den späten Tagen des Zuse-Betriebs der Ansteuerung eines 300 Baud schnellen Fernschreibers. Sie ist nach Prinzipien gebaut, die in der Zuse, wie auch in vielen heutigen Systemen verwendung finden. So waren die Anschlüsse bereits vielpolig, Module konnten so auch bei höherer Komplexität leicht entfernt oder ergänzt werden. Sie hatten dafür passende Griffe.

Fern- und Lochstreifenschreiber

Der 300 Baud Fernschreiber ist nicht mehr betriebsbereit. Sehr wohl jedoch das ursprüngliche, sehr robuste Gerät, das mit 75 Baud angesteuert wurde. Die Lochstreifen, die es schreibt, werden an einer spitzen Kante abgetrennt. Durch die Spitze in der Kante ist sogleich die Laufrichtung festgelegt, man kann beim Einlegen praktisch nichts falsch machen, da die Kanten des Streifens wie ein Pfeil wirken.

Durch die starke Kühlung der Maschine sammelt sich nach dem Abschalten Kondenswasser, ja sogar Eis, im Gehäuse der Zuse. Anfangs gab es dafür lediglich winzige Auffangwannen am Boden des Geräts, die jedoch in einer weiteren Bastelei durch einen Ablauf ersetzt wurden. Heute fehlen hier einige Teile. Zur Zeit der Erstellung dieser Seite kam ein Bierkrug als Auffangbehälter zum Einsatz. Der Bierkrug entstand zur Feier eines gewonnenen FH-Fußballturniers in den 70er Jahren. Mit ihrer Art, Wasser zu lassen, erscheint die Z22 wahrlich lebendig!