Počítač ZRA-1 (Zeiss Rechner Automat) vyrobený v bývalej NDR, v továrni VEB Karl Zeiss Jena, zakúpený Ústavom technickej kybernetiky SAV v roku 1962 bol inštalovaný v období apríl – jún 1962 v budove Chemických ústavov SAV na Patrónke, pretože budova ÚTK SAV sa na Patrónke sa ešte len stavala. Počítač využívali ústavy SAV na vedecko-technické výpočty v rokoch 1963 – 1968. Od roku 1964 bol inštalovaný v novej budove ÚTK SAV, teraz Ústav informatiky SAV. Pretože celkový príkon počítača bol 40 kW a tento sa takmer celý premieňal v elektrónkach na teplo bolo potrebné v letných mesiacoch polievať vodou asfalt pod oknami aby sa schladzoval okolitý vzduch, lebo v miestnosti nebola klimatizácia.
Parametre počítača ZRA-1
Počítač bol číslicový, tzv. prvej generácie, unikátnej konštrukcie, pretože čísla a logické informácie v binárnom tvare sa spracovávali sériovým spôsobom, takže neexistoval paralelný register, ale informácia prechádzala bit po bite z hlavnej pamäti do sériového registra zloženého z 96 feritových jadier (2x 48). Každé jadro si pamätalo jeden bit a ten sa posúval z jedného jadra na nasledujúce. Počítač bol slovne orientovaný, s dĺžkou slova 48 bitov. Operačná pamäť mala len 8 slov. Bolo to vlastne osem registrov. Hlavná pamäť bola bubnová s kapacitou 4096 slov. Otáčanie bubna generovalo aj taktovaciu (hodinovú) frekvenciu pre riadenie mikroinštrukcií a synchronizáciu činnosti celého počítača. Rýchlosť počítania bola 400 operácií za sekundu. Rozsah čísiel bol v intervale od 0,542101085×10-19 do 0,922337204×10+19. Číslo menšie ako dolná hranica bolo pokladané za nulu a pri čísle väčšom ako horná hranica sa počítač zastavil. Presnosť počítača v pohyblivej rádovej čiarke bola 9 dekadických miest a v pevnej rádovej čiarke 11. Logika a aritmetika počítača pracovala na báze feritových jadier, ktoré svojim magnetickým poľom uchovávali informáciu o hodnote jedného bitu (0 alebo 1) počas jedného taktu. Logické operácie boli realizované viacerými vinutiami toho istého jadra (čítacie, zápisové, posúvacie, meracie).
Elektrónky počítača a ich využitie
Jednotlivé počítacie jednotky boli umiestnené v plastových rámoch, vedľa seba v troch veľkých skriniach. V nich boli aj elektrónkové zosilňovače usporiadané do zásuvných jednotiek. Slúžili na generovanie impulzných prúdov do vinutí feritových jadier, čiže ako zosilňovače taktovacej frekvencie na posuvné prúdy vo vinutiach feritových jadier. Jedným zosilňovačom bol napájaný určitý počet logických prvkov. Počet elektrónok (PCL84) bol v počítači asi 800. Zásuvky boli značných rozmerov (20 x 12 x 5cm) a nemali pozlátené kontakty. Preto sa používalo aj gumené kladivo ako technické náradie. Poklepaním po zosilňovacej jednotke sa zlepšili kontaktné spojenia v konektoroch. Zlé jazyky tvrdia, že sa tým kladivom opravoval počítač. Strojový čas sa meral mechanickým počítadlom (v expozícii „Benutzungstunden“) s hodinovým strojčekom, napájaným z elektrickej siete 220V.
Dierny štítok
Ako vstupná jednotka bol snímač diernych štítkov. Štítok vtedy ešte nebol normalizovaný a mal stĺpce usporiadané do štvoríc (tetrád) a programovalo sa číslami v hexadecimálnom tvare (v strojovom kóde). V jednej tetráde boli 4 bity a nimi sa v dvojkovej sústave dala zapísať jedna šestnástková číslica (0,1,2,3,….,9,10,11,12,13,14,15). Rovnako sa dalo zapísať číslo v desiatkovej sústave, číslice 0,1,2,3,…,8,9. Štítky sa čítali po riadkoch. Riadok bol logicky rozvrhnutý tak, že tetrády, alebo skupiny tetrád mali svoj význam podľa toho, či išlo o číslo alebo o inštrukciu.
Napríklad číslo v pevnej rádovej čiarke v desiatkovej sústave bolo vydierované v štítku tak, že jedna desiatková číslica bola vydierovaná v dvojkovej sústave v jednej tetráde. Najnižší rád čísla (jednotky) bol v stĺpcoch 77 – 80. Desiatky boli v stĺpcoch 72 – 75, atď. až po tetrádu 27 – 30 s desiatkovou hodnotou 1010, čo je spolu 11 dekadických miest. V pohyblivej rádovej čiarke bola mantisa v stĺpcoch 37 – 80, čo je 9 dekadických miest a exponent bol v 27 – 35, čo predstavuje 2 tetrády, teda dve dekadické miesta. Exponent však bol len v rozsahu od -19 do +19.
Výstup výsledkov z počítača
Výstupnou jednotkou počítača ZRA-1 bola tlačiareň, s rýchlosťou tlače 150 riadkov/min.
Vypočítané číslo bolo na výstupe z počítača v dvojkovo kódovanej dekadickej sústave, kde jednej dekadickej číslici odpovedala jedna tetráda – podobne ako pri diernom štítku. Tlačiarenský mechanizmus pozostával zo sústavy typových koliesok, ktoré po obvode malo 16 (0 – 15) nasledovných typografických znakov:
0 9 8 – 7 * 6 * 5 ◊ 4 ◊ 3 2 1 medzera
Pri tlači výsledku sa roztočili kolieska a logika tlačiarne dekódovala z binárneho výstupu počítača znak, ktorý sa mal v danej pozícii v riadku vytlačiť. Keď bol oproti tlačiacemu valcu práve dekódovaný znak magnet pritiahol koliečko k valcu a znak sa odtlačil na papier cez farbiacu pásku ako u starých písacích strojov.
Číslo sa mohlo tlačiť v nasledovných tvaroch:
- V pevnej rádovej čiarke sa tlačilo znamienko a 11 dekadických miest čísla
vytlačené číslice 00030000000 znamenali číslo 0, 00030000000
- V pohyblivej rádovej čiarke sa tlačilo znamienko, medzera, 9 miest mantisy, medzera a 2 miesta exponent, ktorý je zvýšený o 20 a preto pri interpretácii čísla sa od exponentu musí odpočítať číslo 20., napr.
vytlačené – 139999999 22 znamenalo číslo – 0,139999999 * 102
vytlačené – 139999999 02 znamenalo číslo – 0,139999999 * 10-18
Mechanické súčiastky
Vstupno-výstupné zariadenia ako snímač diernych štítkov, dierovač diernych štítkov, tlačiareň mali ešte veľmi veľa mechanických súčiastok. Štítky sa dierovali na mechanických dierovačoch TETRALO s klávesnicou ako na písacom stroji.
Programovanie počítača ZRA-1
Programy sa zostavovali zložitým spôsobom. Najprv sa definoval algoritmus výpočtu, definovali sa vstupné údaje, premenné a naplánovalo sa použitie registrov, pamäti a výstupnej tlačiarne. Zostavil sa vývojový diagram programu (na obrázku) a potom sa písali strojové inštrukcie do formulárov, ktoré boli konštruované v štruktúre tetrád dierneho štítku. Z formulárov sa program nadieroval do diernych štítkov, ktoré sa nakoniec vložili do snímača diernych štítkov a z neho si počítač čítal po riadkoch jednotlivé inštrukcie a údaj na výpočet. Podrobnejší postup programovania s konkrétnym príkladom je popísaný v osobitnom príspevku Melotová, J.: Programovanie počítača ZRA1. Ing, Jarmila Melotová pracovala ako programátorka v ÚTK SAV v rokoch 1966 – 1971.
