Einleitung

Computersimulationen haben ein weites Anwendungsgebiet. In vielen Forschungsbereichen stellen sie ein unentbehrliches Hilfsmittel dar. Moderne Meteorologie ist z.B. ohne leistungsfähige Simulationsrechnungen undenkbar, in der Automobilindustrie werden Bauteile und ganze Fahrzeuge in aufwendigen Simulationen getestet, bevor sie das Fließband verlassen. Neuroinformatiker versuchen mit Rechnermodellen die Funktionsweise des menschlichen Gehirns zu verstehen. Aus den genannten Beispielen sind verwandte Motivationen für die Nutzung von Simulationen ablesbar. Man wünscht, beispielsweise Vorhersagen über das Verhalten komplexer, realer Systeme zu treffen oder möchte eine Annäherung an das Verstehen noch ungeklärter natürlicher Prozesse erreichen.

Eine Simulation gibt im allgemeinen ganz bestimmte Merkmale eines Systems wieder. Wie ein Modell betont sie interessierende Gesichtspunkte, um andererseits unwesentliche Eigenschaften zu verbergen.

Bei der hier vorgestellten Simulation besteht die Aufgabe darin, ein technisches System mit dessen Wirkprinzipien darzustellen. Dabei muß davon ausgegangen werden, daß es keine spezielle Anwendergruppe gibt, die das Programm nutzen soll. Durch die Verbreitung im Internet können Anwender mit sehr verschiedenen Vorkenntnissen erreicht werden. Bei der Entwicklung des Programms standen deshalb zwei wichtige Aspekte im Vordergrund - zum einen war eine möglichst einfache und übersichtliche Darstellungsweise zu wählen, zum anderen sollte die Wirkungsweise so veranschaulicht werden, daß sie auch in Details nachvollziehbar ist. Diese Ziele waren bei der Umsetzung unter Berücksichtigung sekundärer Umstände, die durch die Anwendungsumgebung gegeben sind, nicht immer miteinander vereinbar, das Ergebnis stellt also eine Kompromißlösung dar.

An dieser Stelle soll darauf hingewiesen werden, das es unmöglich erscheint, eine perfekte Simulation oder einen detailgetreuen Nachbau der Z3 zu erstellen. Das liegt an der Unvollständigkeit vorhandener Quellen und in den darin enthaltenen Widersprüchen. Wenn also im folgenden von der Z3 gesprochen wird, ist damit eine idealisierte Zusammenfassung sorgfältig untersuchter Quellen zu verstehen.

Die Simulation kann dazu genutzt werden, einfache Rechenoperationen auszuführen, ohne den internen Ablauf zu verfolgen. Das entspricht der Arbeitsweise eines Operators, der die Maschine an der Konsole bedient. Durch eine Visualisierung der Prozesse im Rechenwerk soll tiefer gehendes Interesse befriedigt werden: die Java-Simulation entstand u.a. aus dem Wunsch heraus, eine komfortable Oberfläche für die Verifizierung der Z3-Rechenalgorithmen zu schaffen.

Das Programm baut auf einem abstrakten Modell der Maschine auf, das im Abschnitt Architektur kurz vorgestellt wird. Diese Sichtweise entspricht einer konzeptionellen Ebene, die für das grundlegende Verständnis der Prinzipien ausreichend ist, aber verwirrende Details verbirgt. Eine Simulation, die jedes einzelne Bauelement (z.B. Relais) berücksichtigt, wäre ein anderer Ansatz, ist aber mit den genannten Zielen schwerer vereinbar.