Chess-Master

Chess-Master
Hersteller	VEB Mikroelektronik Erfurt / RFT
Markteinführung	1983
CElo	ca. 1200
Programmierer	Worbs, Rüdiger & Schultze, Dieter
Prozessor	UB880D (2,5 MHz) / UA880D (4 MHz)
Prozessortyp	8 Bit
Takt	~2,5 MHz und 4 MHz (spätere Version) G-5003.500: ~2,5 MHz (2,457 - Quarz 9830,4 kHz) G-5003.501: 4 MHz (Quarz 8000 kHz) ab 1985
RAM	2 KB
ROM	10 KB
Bibliothek	180 Varianten
Einführungspreis	1580 Mark der DDR
Rechentiefe
BT-2450
BT-2630
Colditz
Verwandt	Grand Master Series Sargon 2.5
Zugeingabe	Magnetsensoren (Hall-Sensoren)
Zugausgabe	64 Feld-LEDs
Display	---
Stromversorgung	220 V ±22V ( 50Hz ±1HZ; 60 Hz ±1,2 Hz)
Spielstufen	8 (von ca. 3 Sekunden bis zu 12 Stunden) - 6 Spiel- und 2 Problemstufen
Maße	431 x 347 x 72 mm (ca. 4,5kg)
Sonstiges
Besitzt Figurenfach an der Seite.

Der Chess-Master (Modellbezeichnung G-5003.500) war ein mikroprozessorgesteuerter Schachcomputer, der ab 1983 vom VEB Mikroelektronik „Karl Marx“ Erfurt entwickelt und produziert wurde. Es folgte auf die frühen Versuchsmodelle SC 1 und SC 2 und stellte den ersten Versuch dar, ein konkurrenzfähiges Gerät für den Massenmarkt sowie den Export in das nichtsozialistische Wirtschaftsgebiet (NSW) bereitzustellen.

Historischer Kontext

Devisenwirtschaft und Exportauftrag

Ende der 1970er-Jahren gewannen kommerzielle Schachcomputer international an Popularität. In der DDR war der Export technologisch attraktiver Konsumgüter ein wichtiges Mittel zur Generierung von Devisen. Vor diesem Hintergrund entstand in Erfurt die Idee, kommerzielle Schachcomputer nicht nur für den Binnenmarkt, sondern auch für den Verkauf in kapitalistische Staaten zu entwickeln. Eine Herausforderung war dabei die eingeschränkte Verfügbarkeit moderner Mikroelektronik und die damit verbundene Priorisierung industrieller Anwendungen gegenüber Konsumgütern.

Mit der Umsetzung wurden beim VEB Mikroelektronik „Karl Marx“ Erfurt drei Fachleute mit Schachhintergrund betraut: Dr. Heiko Kieser sowie die Ingenieure Rüdiger Worbs und Dieter Schultze. Sie bildeten den Kern des Entwicklerteams der frühen DDR-Schachcomputer.

Die Präsentation der Geräte auf westdeutschen Messen übernahm Holger Faltermeier, der damit eine wichtige Rolle bei der Außenvermarktung der DDR-Schachcomputer einnahm. Vor diesem Hintergrund entstand Mitte der 1980er-Jahre der Chess-Master als eines der serienmäßig produzierten DDR-Schachcomputergeräte.

Von SC 1/SC 2 zum Chess-Master

Da die zuvor gefertigten Vorläufer SC 1 und SC 2, die im westlichen Vergleich leistungsschwach blieben, sollte der Chess-Master den „gehobenen Bedarf“ bedienen und zugleich als repräsentativer Exportartikel dienen.

Entwicklung, Vorstellung und Vertrieb

Leipziger Messe 1983 und Verfügbarkeit (DDR)

Die Erstvorstellung des Geräts fand auf der Leipziger Messe im März 1983 statt. Ab August 1983 konnte der Chess-Master für 1580 Mark der DDR erworben werden. Das monatliche DDR-Durchschnittsgehalt belief sich im Jahr 1983 auf rund 850 Mark der DDR.

Systemarchitektur, Hardware und Versionen

Die Schachcomputer-Hardware basierte auf in der DDR verfügbarer 8-Bit-Technik. Westliche Prozessoren wie der MOS 6502 ließen sich wegen Embargos (CoCom-Exportbeschränkungen) und Devisenmangels nicht in nennenswerten Stückzahlen beschaffen. Um dennoch konkurrenzfähige Geräte entwickeln zu können, setzten DDR und andere Ostblockstaaten daher auf eigene bzw. nachgebaute Mikroprozessoren und griffen, teils informell, auf "Reverse Engineering", das Klonen westlicher Hardware und die Übernahme bzw. Adaption westlicher Software zurück.

Versionen

Zwei Versionen des Chess-Master sind bekannt:

• ab 1983: Modell G-5003.500 = 2.5 MHz
• ab 1985: Modell G-5003.501 = 4.0 MHz

Hardware

• Zentraleinheit (CPU): Zum Einsatz kam der U880 D, ein funktioneller Klon des Zilog Z80.

• Taktfrequenz:
  • Modellbezeichnung Chess-Master G-5003.500 - 2,5 MHz (4:1 geteilter 9830,4 kHz Quarz)
  • Modellbezeichnung Chess-Master G-5003.501 - 4 MHz (2:1 geteilter 8000 kHz Quarz)

• Speicherkonfiguration:
  • Modellbezeichnung Chess-Master G-5003.500 - Das System verfügte über einen Festwertspeicher (ROM) von 10 KB (10x U505D) und einen Arbeitsspeicher (RAM) von 2 KB (4x U214D45).
  • Modellbezeichnung Chess-Master G-5003.501 - verfügte über eine neue Rechnerleiterplatte mit verbesserten technischen Spezifikationen. Durch den Einsatz neuer Rechnerschaltkreise (CPU, PIO) konnte nicht nur die Taktfrequenz von 2,5 MHz auf 4,0 MHz erhöht werden, sondern darüber hinaus wurden höher-integrierte Speicherschaltkreise (1 × U2364 für 8 XU505 und 1 x U 2616 für 2x U505) verwendet.

Ausstattung

• Schachbrett: Holzgehäuse mit integriertem Brett
• Zugerkennung: Magnetische Figuren mit Hall-Sensoren unter den Feldern
• Anzeige / Zugausgabe: Leuchtdioden (LEDs) an den Feldern zur Anzeige von Zügen
• Bedienung: Funktionstasten an der Gerätefront
• Figuren: Magnetische Kunststofffiguren, meist im Schubfach im Gehäuse untergebracht
• Stromversorgung: Netzbetrieb (Netzteil im Gehäuse integriert)

Das Gerät besaß kein alphanumerisches Display, sämtliche Züge und Statusanzeigen wurden ausschließlich über LEDs signalisiert.

Bedienung

Die Wahl der Betriebsarten erfolgte über zehn Tasten mit den folgenden Funktionen: New Game: Spielbeginn Level: Spielstärke (acht Stufen) Color: Farbwahl Board: Stellungskorrektur, Problemeingabe Selfplay: CM spielt abwechselnd für beide Seiten Referee: CM hat nur Kontrollfunktion Random: Zufallsgenerator (vier Stufen) Hint: Zugvorschlag Halt: Ausgabe eines Sofortzuges durch den CM

Die oberen acht Tasten besaßen Doppelfunktionen (aufgrund der Spiel- und Zufallsstufen), die durch den Tasten und Funktionen zugeordnete LEDs signalisiert wurden. Zusätzlich erfolgte bei der Betätigung dieser Tasten eine optische und akustische Quittung. Dadurch sowie durch eine Reihe weiterer, softwareseitig organisierter Maßnahmen wurde eine übersichtliche und sichere Bedienerführung erreicht, die gewährleistete, dass auch nach Fehlbedienungen stets in den gewünschten Ausgangszustand (z. B. die Spielstellung vor dem Fehler) zurückgefunden werden konnte.

Schachprogramm und Herkunftsdiskussion

Software-Implementierung und Portierung

Das Programm des Chess-Master basierte auf dem 1979 von Dan und Kathe Spracklen entwickelten Sargon 2.5. Da das Originalprogramm für die 6502-Architektur geschrieben war, der DDR-Chip U880 jedoch den Z80-Befehlssatz nutzte, war eine direkte Übernahme des Binärcodes nicht möglich.

Das Programm wurde in U880-Assemblersprache umgeschrieben und umfasste die nachfolgend beschriebenen Teilprogramme.

Ein- und Ausgabe

Es wurden das Sensorbrett und die Tastatur abgefragt sowie LEDs und Kontrollton angesteuert. Die Zustände von Sensorfeldern und Tasten wurden bitweise in einer im RAM abgelegten 10×8-Bit-Matrix gespeichert. Über eine entsprechende Matrix wurden die Leuchtdioden angesteuert.

Bedienprogramm

Das Bedienprogramm wertete die Eingaben aus und stellte die für die Ein- und Ausgabesteuerung erforderlichen Informationen bereit. Abhängig von der betätigten Taste verzweigte das Programm in die jeweilige Grundfunktion beziehungsweise in die automatische Zugerkennung, Figurenidentifikation oder eine Fehlermeldung. Abweichungen zwischen der im Rechner gespeicherten Stellung und der tatsächlich auf dem Brett vorhandenen Stellung wurden durch Vergleich sofort signalisiert. Ein Weiterspielen war nur bei Übereinstimmung beider Stellungen möglich; irreguläre Züge wurden vom Computer nicht akzeptiert.

Zuggenerator

Der Zuggenerator baute für jede beliebige Spielstellung eine Tabelle aller regulären Züge auf. Dazu wurde das 8×8-Schachbrett im RAM durch ein 12×10-Byte-Modell nachgebildet, bei dem das eigentliche Brett von zusätzlichen, als gesperrt markierten Randfeldern umgeben war. Von einem Startfeld aus wurden die möglichen Zielfelder mit folgenden Schrittweiten berechnet:

• König: ±1, ±9, ±10, ±11
• Springer: ±8, ±12, ±19, ±21
• Dame: (±1, ±9, ±10, ±11)ⁿ
• Läufer: (±9, ±11)ⁿ; Turm: (±1, ±10)ⁿ; n = 1,2,…,7
• Bauer: weiß +10; schwarz −10

Jeder ermittelte Zug wurde auf dem internen Brett probeweise ausgeführt und anschließend bewertet. Im Mittelpunkt stand dabei das materielle Kräfteverhältnis (Zwischenziel Materialgewinn) anhand der Gewichtung der Figuren (D=9, T=5, S/L=3, B=1). Ergänzend wurden positionelle Merkmale wie Beweglichkeit, Entwicklung, Zentralisierung der Figuren, Bauernstruktur u. a. grob abgeschätzt.

Zugselektor

Der Zugselektor ermittelte, abhängig von der jeweiligen Spielstufe (entsprechend der Vorausberechnung in Halbzügen), den stärksten Zug. Dabei wurden eine sogenannte A-Strategie, das Minimax-Verfahren und der Alpha-Beta-Algorithmus eingesetzt. Für jeden Kandidatenzug wurden die möglichen Antworten der Gegenseite generiert und bewertet, beide Seiten strebten dabei jeweils eine für sie maximale Bewertung an. Die am Zug befindliche Seite wählte den Zug, bei dem die Gegenseite bei ihrem bestmöglichen Antwortzug die geringste (minimale) Bewertung erzielte. Ohne Beschneidung wären dafür näherungsweise n·exp(h) Varianten zu berechnen (n = Anzahl möglicher Züge in der Stellung, h = Halbzugtiefe). Durch Alpha-Beta-Schnitt konnte die Zahl der zu berechnenden Varianten im günstigen Fall deutlich reduziert werden.

Portierungsprozess

Die Portierung eines optimierten Schachprogramms wie Sargon 2.5 von einer Prozessorarchitektur auf eine völlig andere stellte eine erhebliche informationstechnische Herausforderung dar. Der MOS 6502 und der U880D verfügten über grundlegend unterschiedliche Architekturen, insbesondere bei der Speicherorganisation. Zudem wurden in Erfurt keine 6502-Klone gefertigt. Deshalb musste der SARGON-Code in einem aufwendigen, weitgehend manuellen Prozess (unter Nutzung von Lochstreifen) in U880D-Maschinencode übertragen werden. Zu berücksichtigen ist dabei, dass Rüdiger Worbs und Dieter Schultze Ingenieure waren und nicht als Schachprogrammierer ausgebildet. Die nur teilweise gelungene Portierung machte das Chess-Master-Programm vergleichsweise langsam. Hinzu kamen logische Fehler, darunter eine fehlerhafte Implementierung einer Sortierroutine, die die Spielstärke und Performance zusätzlich minderte (nach Angaben von W. Pähtz). Laut anderen Quellen portierte das Programmierteam (Pähtz, Schulze, Worbs) von Robotron Sargon 2.5 vom 6502- auf den U880-Prozessor des Chess-Masters mithilfe eines Cross Assemblers bzw. Maschinencode-Konverters. Der Chess-Master erreichte eine Suchgeschwindigkeit von etwa 12 bis 15 Positionen pro Sekunde.

Fazit: Der Chess-Master war ein Opfer der "brute-force" Portierung. Während das Programm Sargon 2.5 auf einem 6502 elegant und schnell lief, wirkte es auf dem U880 durch die nicht optimierte Übersetzung wie durch eine Emulationsschicht gebremst.

Leistungsdaten und Spielstärke

Die Spielstärke des Geräts lag deutlich unter der des westlichen Originals. Während Sargon 2.5 auf nativer Hardware eine Spielstärke von ca. 1400 Elo erreichte, wird der Chess-Master auf etwa 1200 Elo taxiert.

Spielstufen

Spielstufe	Bedenkzeit pro Zug	Bedenkzeit für 40 Züge
0	2,5 Sek.	1,5 Min.
1	12 Sek.	7,5 Min.
2	23 Sek.	15 Min.
3	70 Sek.	45 Min.
4	3 Min.	2h
5	5,25 Min.	4,1h

Wettbewerbsergebnisse

Im Oktober 1983 nahm eine Delegation des VEB Mikroelektronik an der 3. Mikrocomputer-Schachweltmeisterschaft (WMCCC) in Budapest teil. In der Kategorie für professionelle Programme belegte der Chess-Master mit 2 Punkten aus 7 Runden den 16. Platz unter 18 Teilnehmern. Dies unterstrich den technologischen Rückstand gegenüber zeitgenössischen westlichen Systemen wie dem Fidelity Elite A/S.

Nachfolger

Ab Ende 1987 war der Nachfolger Chess-Master Diamond erhältlich. Er war auf der Leipziger Messe 1987 vorgestellt worden. Der Programmspeicher war von 10 auf 16 KB erweitert worden, das RAM von 2 auf 3 KB. Die Anzeigefunktionen während der Partie waren sehr vielfältig, zudem konnten bis zu 200 Halbzüge zurückgenommen werden. Über Erweiterungsmodule ließ sich der Gesamtspeicher auf 32 KB ausbauen. Verfügbar waren unter anderem das Eröffnungsmodul PM10 mit rund 800 Varianten sowie das Endspielmodul PM11.

Export und Wirtschaftliche Aspekte

Ab Frühjahr 1984 wurde der Chess-Master auch im westlichen Ausland vertrieben. Ungefähr 90% der produzierten Geräte wurden exportiert. Die Produktion der Chess-Master-Serie war primär auf die Generierung von Devisen ausgelegt. Der Vertrieb im Westen erfolgte über die Firma Radiophon GmbH, um die DDR-Herkunft zu maskieren.

Die ökonomische Bilanz war jedoch negativ:

Produktionskosten: Ein Chess-Master Diamond kostete in der Herstellung etwa 1.100 Mark (DDR).

Exporterlös: Der Verkaufspreis an westliche Distributoren lag bei lediglich ca. 120 DM.

Aufgrund der mangelnden internationalen Konkurrenzfähigkeit und der hohen Herstellungsspannungen wurde die Entwicklung neuer Modelle der Serie Anfang 1986 eingestellt.

References

Weblinks

• Ingo Althöfer - Computer Chess and Chess Computers in East Germany, ICGA Journal, Vol. 42, Nos. 2-3
• Fotos zum ICGA-J-Artikel von Ingo Althöfer
• 08-1983 C-0276 VEB Mikroelektronik Erfurt - Chess-Master aus der Datenbank von Hein Veldhuis
• Chess-Master from Chess Programming Wiki
• RFT/VEB MIKROELEKTRONIK CHESS-MASTER MODEL 5001 503 ELECTRONIC CHESS by Spacious-Mind.com
• Schachcomputer auf robotrontechnik.de
• Schachcomputer (DDR) auf paehtz.eu von Wolfgang Pähtz
• Schachcomputer in der DDR aus der Wikipedia - Die freie Enzyklopädie