Beschreibung

Bewegung

Die Seite der Simulation ist in zwei Bereiche geteilt. Im linken Bereich befindet sich die 3D Szene. Mit den Cursertasten, oder durch Bewegen der Maus bei gleichzeitig gedrückter linken Maustaste, kann man sich in der Szene frei bewegen. Mit den Bildlauftasten BildHoch und BildRunter kann durch die vordefinierten Standpunkte gesprungen werden.

Bedienung

Zu sehen sind zwei große Relaisschränke, welche den Speicher (links), die Steuereinheit und die Recheneinheit der Z3 (rechts) beinhalten. Davor befindet sich auf einem Podest die Steuerkonsole der Maschine. Über die Tasten des unteren Bereiches können Eingaben vorgenommen und Berechnungen ausgelöst werden. Ergebnisse und Betriebszustände werden über die Lampen des oberen Bereiches angezeigt. Über die vier senkrechten Tastenreihen können die vier höchtswertigen Dezimalstellen einer Zahl eingegeben werden. Mit den Tasten der unteren Reihe wird der Zehnerexponent eingestellt. Durch sie kann also das Komma um bis zu 8 Stellen nach links oder rechts verschoben werden. Das Vorzeichen der Zahl wird über die beiden Vorzeichentasten links gesetzt.

Die senkrechte Schalterreihe auf der rechten Seite beinhaltet die Funktionstasten, über welche die Funktionsweise der Maschine gesteuert wird. Sie enthält Tasten für die Rechenoperationen Multiplikation, Division, das Ziehen der Quadratwurzel, für die Addition und für die Subtraktion (von oben nach unten). Die nächsten beiden Tasten dienen zur Aus- und Eingabe von Zahlen. Die letzte Taste startet den Automatikmodus, in dem ein Programm von einem Lochstreifen eingelesen und ausgeführt wird.

Der Ausgabebereich verfügt ebenfalls über vier Zahlenreihen zur Darstellung der höchstwertigen Stellen. Zusätzlich enthält sie für Zahlen mit einer führenden 1 eine fünfte Stelle. Die ovalen Lampen auf der linken Seite geben Auskunft über Sonderzustände. Ist das Ergebnis Null oder Unendlich, wird dies über die entsprechenden Lampen angezeigt. Auf dem Zahlenbereich der Ausgabe kann dennoch ein von Null verschiedener Wert stehen, das hat jedoch mit der internen Verarbeitung zu tun und ist kein Fehler. Bei anderen Ausnahmezustände, die aus einem undefinierten Ergebnis resultieren, hält die Z3 die Verarbeitung an und der Fehler wird angezeigt.

Durchführen einer Berechnung

Die Z3 rechnet, anders als ein Taschenrechner, im umgekehrter Form. Das bedeutet, es müssen erst beide Operanden vorliegen, bevor eine Operation mit ihnen ausgeführt werden kann. Man bestimmt auf der Eingabekonsole also zuerst den Zahlenwert des ersten Operanden und liest diesen anschließend in das erste Operandenregister ein (Pfeiltaste nach rechts unten). Danach bestimmt man den zweiten Operanden und liest diesen ebenfalls ein. Betätigt man nun eine der Operationstasten, wird die betreffende Rechenoperation auf den eingelesenen Operanden ausgeführt.

Das Ergebnis ist anschließend im ersten Operandenregister gespeichert. Will man also mit dem Ergebniswert aus der vorangeganenen Berechnung weiterrechnen, braucht man nur noch den zweiten Operanden einzugeben, und die nächste Berechnung durchführen zu lassen.

Das Wurzelziehen benötigt lediglich einen Operanden und wird mit der Zahl im ersten Operandenregister durchgeführt. Ein sich im zweiten Operandenregister befindlicher Wert wird dabei gelöscht.

Ausgabe von Ergebnissen

Ergebnisse werden nach dem Betätigen der Ausgabetaste (Pfeil nach rechts oben) auf dem Ausgabebereich der Konsole angezeigt. Der Registerwert des Ergebnisses ist jedoch durch die Umwandlung von der internen Binärrepräsentation in das Dezimalsystem anschließend zerstört, sodass nicht mehr mit dem Wert weitergerechnet werden kann.

Signalisieren von Sonder- und Ausnahmezuständen

Ist das Ergebnis kleiner oder größer, als der intern darstellbare Zahlenbereich, kommt es zu einem sogenannten Unter- bzw. Überlauf. In solchen Fällen wird die Zahl intern als Null bzw. Unendlich interpretiert und die Berechnung fortgeführt. Bei der Ausgabe solcher Werte, leuchtet auf der linken Seite der Ausgabeeinheit die entsprechende Lampe für Null oder Unendlich auf.

Bem Rechnen mit Null und Unendlich kann es zu Ausnahmezuständen kommen, bei denen das Ergebnis nicht definiert ist. Solche Fälle werden abgefangen und es leuchtet eine entsprechende Fehlerlampe auf. Die Berechnung wird angehalten.

Erstellen eines Rechenplans

Die Z3 kann auf Lochstreifen gespeicherte Programme, sogenannte Rechenpläne ausführen. Zur Erstellung eines solchen Rechenplans, befinden sich rechts auf der HTML-Seite entsprechende Bedienelemente zum Stanzen, sowie ein Listing des aktuellen Programmes.

Die Löcher werden mit den acht versetzten Tasten der Stanzeinheit eingeprägt. Für jede Taste existiert ein Auswahlkästchen, in dem angekreuzt werden kann, ob ein Loch an der entsprechenden Stelle gestanzt werden soll. Im Textfeld unten wird der Befehl angezeigt, welcher dem aktuellen Lochmuster entspricht. Durch Betätigen der Schaltfläche 'Stanzen', wird der gewählte Befehl eingeprägt.

Mit den neun Tasten auf der rechten Seite des Programmlistings, können die Befehle direkt angewählt werden. Die entsprechenden Tasten der virtuellen Stanzvorrichtung werden dann automatisch ausgewählt.

Mit der Schaltfläche 'Rückgängig' kann der zuletzt eingeprägte Befehl gelöscht werden. Die Schaltfläche 'Clear' löscht das gesamte Programm.

In der 3D Welt kann das fertig erstellte Programm dann durch Betätigen des Automatikknopfes 'A' auf der Bedienkonsole ausgeführt werden. Der Programmablauf erfolgt autonom und in Echtzeit. Erwartet die Maschine die Eingabe einer Zahl, blinkt die entsprechende Lampe auf der Ausgabeeinheit auf.

Beispiel: Durchführen einer Berechnung

Im folgenden wird an einem konkreten Beispiel eine Berechnung durchgeführt. Es soll das Ergebnis des Terms: sqrt( (0,8 + 1,7)/10 ) ausgerechnet werden. Die dafür notwendigen Rechenschritte sind im Einzelnen:

Das Resultat dieser Berechnung ist auf dem Ausgabebereich der Konsole zu sehen. Es leuchten die Zifferntasten 5 0 0 0, sowie der Zehnerexponent -4. Führt man also die Berechnung 5000*10^-4 aus erhält man das gesuchte Ergebnis 0,5.

Beispiel: Erstellen eines Rechenplans

Dieses Beispiel erleutert die Erstellung eines Rechenplans. Es soll ein Programm erstellt werden, das die Summe dreier Zahlen berechnet. Über die Bedienelemente rechts neben dem 3D Bereich sind folgende Schritte auszuführen:

Dieser Rechenplan kann durch Betätigen der Automatiktaste 'A' abgearbeitet werden. Zur Eingabe der Zahlen wird die Abarbeitung unterbrochen und die Lampa 'Eingeben' leuchtet auf. Nun kann eine Zahl eingelesen werden, indem der Zahlenwert über die Ziffern- und Exponententasten eingestellt wird