Der Vortrag beleuchtet den Entwurf, den architektonischen Aufbau und die technischen Hürden eines modular aufgebauten Relaiscomputers im Eurokarten-Format. Der Entwickler und Museumsmitbegründer präsentiert ein rein auf Relaistechnik basierendes 8-Bit-System mit einem 12-Bit-Programmzähler, das ohne klassische Halbleiter-Logikgatter auskommt. Erläutert werden die Rechenwerkstruktur (ALU), die Befehlsdekodierung, die Bus-Topologie mit 40-poligen IDE-Kabeln, Taktungs- und Zeitverhalten bei ca. 1 Hz sowie Herausforderungen bei der Materialbeschaffung und Störanfälligkeit.
Wichtigste Punkte & Zeitstempel
0:00 Projektvorstellung: Vorstellung des modularen Relaiscomputer-Projekts und Einordnung in die Aktivitäten des Computers- und Technikmuseums Rechenwerk Halle.
02:00 Museums-Hintergrund: Das ehrenamtlich betriebene Museum in Halle widmet sich der Bewahrung und Wiederinbetriebnahme historischer DDR-Rechen- und Automatisierungstechnik.
03:05 Entwurfsmotivation: Das Ziel war der Bau eines echten Prozessors mit Befehlsdekodierung, Registern, Speicher und Bedienkonsole unter ausschließlicher Verwendung von Relaistechnik (abgesehen von Anzeige-LEDs).
05:36 Systemarchitektur: Um Komplexität und Kosten zu begrenzen, wurde eine 8-Bit-Wortbreite gewählt; als interne Busverbindungen dienen 40-polige IDE-Flachbandkabel aus Schrottbeständen.
07:04 Modulbauweise: Das System verteilt sich auf 126 Europlatinen, wobei jede Funktionsgruppe (wie der 12-Bit-Volladdierer) auf dedizierten Karten realisiert ist.
09:42 Zustandsssteuerung: Die Maschine arbeitet überwiegend zustandsgesteuert (zeitunabhängig) statt über feste Taktimpulse, was die Fehlersuche bei historischen, teils temperaturabhängigen Relais erleichtert.
10:39 Rechenwerk (ALU): Die ALU enthält einen 8-Bit-Volladdierer, Schiebefunktionen und ein Bit-Set/Reset-System (BSR); Subtraktionen werden über das Zweierkomplement mittels eines gemeinsam genutzten Negators realisiert.
17:15 Programmzähler: Der separate 12-Bit-Programmzähler verwaltet bis zu 1024 Adressierschritte und unterstützt absolute Sprünge, relative Sprünge sowie einen Warmstart (Reset auf 0).
21:56 Taktung & Mikrosequenzierung: Zur Vermeidung von Rückkopplungsschleifen beim internen Addieren wurde eine Mikrosequenzierung integriert, wodurch die Arbeitsfrequenz auf knapp 1 Hz sinkt.
26:23 Stromverbrauch & Material: Der maximale Stromverbrauch liegt bei unter 3 Ampere an 24V (ca. 35 mA Haltestrom pro angezogenem Relais); Anzeige-LEDs stammen aus ausrangierten Bundesbahn-Signalanlagen.
28:53 Resümee & Hürden: Thermisch bedingte Laufzeitprobleme, fehlende Software-Emulationen und Materialverschleiß verlängern die Entwicklungszeit; als nächstes Modul stehen erweiterte Sprungbefehle an.
31:37 Fragen & Antworten: Diskussion über den direkten Hardwarebau ohne Softwaresimulation, den dokumentierten Befehlssatz und das verwendete IDE-basierte Bedienpult.
Glossar
Relais: Ein elektromagnetisch betätigter Schalter, der in diesem Computer als grundlegendes logisches Schaltelement (anstelle von Transistoren) dient.
ALU (Arithmetic Logic Unit): Das Rechenwerk eines Prozessors, das arithmetische (z. B. Addition, Subtraktion) und logische Operationen ausführt.
OPCode (Operation Code): Der Befehlscode in der Maschinensprache, der dem Prozessor vorgibt, welche Operation ausgeführt werden soll.
TTL (Transistor-Transistor-Logik): Eine Schaltungstechnik für digitale Logik, hier verwendet als Schnittstelle zu modernerer Peripherie (z. B. KC85-Computern).
BCD (Binary-Coded Decimal): Ein Code zur binären Darstellung von Dezimalzahlen.
Wire-Wrap: Eine Verdrahtungstechnik, bei der isolierter Draht unter Zugspannung eng um scharfkantige Anschlussstifte gewickelt wird, anstatt ihn zu löten.
Zweierkomplement: Ein mathematisches Verfahren zur Darstellung negativer Zahlen in Binärsystemen, das Subtraktionen mithilfe von Additionschaltungen ermöglicht.
Eurokarte: Ein genormtes Leiterplattenformat (meist 100 × 160 mm) in der Elektronik.
Mikrosequenzierung: Die Aufteilung komplexer Rechenschritte in feiner abgestufte, nacheinander ablaufende Einzelsignale zur zeitlichen Steuerung.