ERMETH und Lilith in MTW

Spezialsendung zum 150-Jahre-Jubiläum der ETH, ausgestrahlt am 28. April 2005

Mehr zur Geschichte des Departements Informatik: ETHistory

Von C.A. Zehnder

Die LILITH von Niklaus Wirth dürfte vielen noch sehr wohl ein Begriff sein. Sie ist nicht nur eine Pionierleistung, sondern hat uns im damaligen Institut für Informatik fünf Jahre Vorsprung für die tägliche Arbeit verschafft, weil kommerziell erst 1984 (mit dem ersten Mac) ähnliche graphische Benutzerschnittstellen verfügbar wurden.

Die ERMETH ("Elektronische Rechenmaschine der Eidgenössischen Technischen Hochschule") ist noch eine Menschengeneration älter und daher wohl für die meisten ein eher unbekanntes Phänomen. Daher hier etwas Frühgeschichte zu den ersten Rechnern im Institut für angewandte Mathematik an der ETH (Prof. Eduard Stiefel). Es geht um

• die Z4 von Konrad Zuse
• die ERMETH (Eigenbau)
• die CDC 1604A (kommerzielles Produkt von Control Data Corporation)

Die Z4 (elektromechanisch, gebaut in Berlin, fertiggestellt 1945 und vor Kriegsende leicht beschädigt nach Bayern evakuiert, dort 1949 von E.Stiefel aufgespürt) wurde von der ETH für vier Jahre gemietet (1950 - 54), wobei K. Zuse mit dem Mietpreis die Maschine wieder betriebsfähig machen und etwas verbessern konnte. Die Maschine stand ab 1950 an der ETH in Zürich im Einsatz. Damit war die ETH die erste kontinentale Hochschule mit einem programmierbaren Rechenautomaten (in England gab es frühere).

Die ERMETH war eines der Ergebnisse der frühen Arbeiten des neuen Instituts für angewandte Mathematik (gegründet 1948). Eduard Stiefel sandte 1949 seine damaligen Oberassistenten Heinz Rutishauser (Math.) und Ambros Speiser (El.Ing.) in die USA, um die dort bereits eingesetzten elektronischen Rechenautomaten an Harvard und anderswo zu studieren. Daraus entstanden verschiedene Projekte (z.B. Habilitationsschrift Rutishauser 1951 mit dem Konzept des Compilers), namentlich der Eigenbau eines Rechners, eben der ERMETH. Nach jahrelangen Vorbereitungsarbeiten begann der Bau 1954/55, die Maschine war nutzbar ab 1957 und stand anschliessend in Vollbetrieb bis zum Abbruch im Oktober 1963. Die Maschine wurde dann (nach Zwischenlagerung) im neuen Technorama Winterthur ausgestellt (bis 2004). Jetzt ist sie wieder zwischengelagert (im Keller des IFW-Gebäudes) und wird vermutlich ab 2007 als langfristige Leihgabe der ETH Zürich im neuen Informatiksaal des Museums für Kommunikation (ehemaliges PTT-Museum in Bern) einen prominenten Platz finden.

Nach dem Ausräumen der ERMETH wurde der damalige Computerraum des Instituts für angewandte Mathematik im ETH-Hauptgebäude während fünf Monaten umgebaut (solange hatten wir KEINEN Computer) und im April 1964 mit der CDC 1604A ausgerüstet.

Zum Vergleich hier einige technische Angaben:

Z4

Rechenwerk elektromechanisch (Relais)
Datenspeicher mechanisch, Programmspeicher Endloslochstreifen (in 35 mm Kinofilm gestanzt). Diese Maschine hatte somit getrennte Daten- und Programm-Speicher und konnte ihr Programm nicht selber verändern (keine von-Neumann-Architektur).

ERMETH

Rechenwerk Elektronenröhren (1'500 Stück)

Arbeitsspeicher
Magnettrommel mit Platz für 10'000 Wörter zu 14 Dezimalziffern (jedes Wort nutzbar als eine Gleitkommazahl oder als eine Festkommazahl oder als zwei Maschinenbefehle zu 7 Dezimalziffern). Klassische von-Neumann-Architektur, Rechenwerk voll dezimal (nicht dual!). Nur Ziffern, keine Buchstaben.

Dateneingabe
Lochkarten (Remington, 90 Kolonnen), erst später auch
Telex-5-Kanal-Lochstreifen (für die Eingabe von Algol-Programmen, die aber bei der Eingabe in den Arbeitsspeicher wieder in reine Zifferdarstellungen umgewandelt wurden).

Datenausgabe
Lochkarten (Remington, 90 Kolonnen), eine IBM-Schreibmaschine (= einzige lesbare Ausgabemöglichkeit, nur Ziffern und ein paar Sonderzeichen zur Zahlendarstellung, inkl. die kleine tiefergestellte 10 für die Abtrennung des Exponenten)

CDC 1604A

Rechenwerk
Transistoren (noch nicht integriert, kein Chip)

Arbeitsspeicher
Magnetkernspeicher (Ringlein auf Drahtgeflecht)

Sekundärspeicher
Magnetbänder

Eingabe
Vorbereitung Lochkarten auf Magnetband, dann (schnell) Magnetband auf Arbeitsspeicher

Ausgabe
Magnetband, Zeilendrucker (auf Endlospapier) Auf dieser Maschine konnten erstmals Buchstaben ausgedruckt werden.

Interessant ist nun vor allem der Leistungsvergleich dieser drei Maschinen (als Benchmark wurden typischerweise Matrizenrechnungen benützt, also etwa die Auflösung linearer Gleichungssysteme).

• Leistungssprung von Z4 zu ERMETH: Faktor 100
• Leistungssprung von ERMETH zu CDC 1604A: Faktor 400

Warum war der zweite Sprung um soviel grösser als der erste? Weil bei der ERMETH nicht das (elektronische und somit schnelle) Rechenwerk, sondern der (mechanisch bedingte langsame) Zugriff auf den Arbeitsspeicher den limitierenden Engpass bildete, der Arbeitsspeicher bestand aus einer 1.5 Tonnen schweren, rotierenden Magnettrommel! Die Zugriffszeit betrug mittlere 10 ms - ähnlich wie heute noch bei Festplatten (die aber nur noch als Sekundärspeicher zum Einsatz kommen). Substanziell vermindert hat sich hier nur das Gewicht.....!

Für die Fernsehsendung wurden Teile der ERMETH im Parkgeschoss des IFW provisorisch aufgestellt, namentlich zwei (von einem Dutzend) Kästen mit Elektronenröhren, die Magnettrommel (im Fernsehbild rechts aussen) und das Bedienungspult, von dem aus der für eine bestimmte Rechenaufgabe Zuständige (= Anwender + Programmierer + Lochkartenstanzer + Operateur) die vorgängig über Lochkarten eingelesenen Programme starten und auch schrittweise überprüfen konnte.

Carl August Zehnder