Эниак машина: Сегодня, 15 февраля, день ENIAC – день создания первого компьютера в мире :: Государственный Университет Телекоммуникаций

Сегодня, 15 февраля, день ENIAC – день создания первого компьютера в мире :: Государственный Университет Телекоммуникаций

ЭНИАК (англ. ENIAC, сокр. от Electronic Numerical Integrator and Computer — Электронный числовой интегратор и вычислитель) — первый электронный цифровой вычислитель общего назначения, который можно было перепрограммировать для решения широкого спектра задач. Архитектуру компьютера начали разрабатывать в 1943 году Джон Преспер Эккерт (англ.) и Джон Уильям Мокли, учёные из Пенсильванского университета (Электротехническая школа Мура) по заказу Лаборатории баллистических исследований (англ.) Армии США для расчётов таблиц стрельбы. В отличие от созданного в 1941 году немецким инженером Конрадом Цузе комплекса Z3, использовавшего механические реле, в ЭНИАКе в качестве основы элементной базы применялись вакуумные лампы.

Расчёты таблиц стрельбы в то время проводились вручную на настольных арифмометрах. Эту работу в Лаборатории выполняли особые клерки — «

компьютеры» — в основном женщины. Таблицы стрельбы рассчитывались для каждого отдельного типа снаряда и орудия перед отправкой на фронт, и при различных комбинациях множества параметров (температура воздуха, скорость ветра, плотность почвы под орудием, возвышение ствола, скорость снаряда, температура ствола орудия) требовался кропотливый расчёт около 3000 траекторий полёта снаряда. Расчёт каждой траектории требовал примерно 1000 операций. Один вычислитель был способен выполнить этот расчет за 16 дней, а на вычисление всей таблицы потребовалось бы 4 года. Без этих таблиц артиллеристам просто невозможно было точно попасть в цель. В условиях Второй Мировой войны на фронт в Европу отправлялось всё больше и больше орудий и снарядов к ним, в 1943 году союзные войска высадились в Африке, где условия стрельбы были совершенно новыми и требовали новых таблиц, а Лаборатория не справлялась со своевременным их расчётом.

В Институте Мура имелся один из немногих «дифференциальных анализаторов» — механический вычислитель, к помощи которого прибегала Лаборатория для выполнения хотя бы части расчётов.

В этом институте Мокли работал преподавателем, а Экерт — был простым студентом с незаурядными способностями инженера. В августе 1942 года Мокли написал 7-страничный документ «The Use of High-Speed Vacuum Tube Devices for Calculation», в котором предлагал Институту построить электронную вычислительную машину основанную на вакуумных лампах. Руководство Института работу не оценило и сдало документ в архив, где он вообще был утерян.

Сотрудничество Института Мура с Баллистической Лабораторией по вычислению таблиц стрельбы осуществлялось через капитана Германа Голдстайна, который до поступления на службу в армию работал профессором математики в Университете штата Мичиган. Лишь в начале 1943 года один из работников Института в случайной беседе сообщил Голдстайну об идее электронного вычислителя, с которой носился Мокли. Использование электронной вычислительной машины позволило бы Лаборатории сократить время расчёта с нескольких месяцев до нескольких часов. Голдстайн встретился с Мокли и предложил ему обратиться с заявкой в Лабораторию на выделение средств для постройки задуманной машины.

Мокли по памяти восстановил утерянный 7-страничный документ с описанием проекта.

9 апреля 1943 года проект был представлен Баллистической Лаборатории на заседании Комиссии по науке. В проекте машина называлась «электронный дифф. анализатор» (electronic diff. analyzer). Это была уловка, чтобы новизна проекта не вызвала отторжение у военных. Все они были уже знакомы с дифференциальным анализатором, и проект в их представлении просто предлагал сделать его не механическим, а электрическим. Проект обещал, что построенный компьютер будет вычислять одну траекторию за 5 минут.

После короткой презентации научный консультант комиссии Освальд Веблен одобрил идею, и деньги (61.700 долларов США на первые 6 месяцев исследовательских работ) были выделены. В контракте под номером W-670-ORD-4926, заключенном 5 июня 1943 года, машина называлась «Electronic Numerical Integrator» («Электронный числовой интегратор»), позднее к названию было добавлено «and Computer» («и компьютер»), в результате чего получилась знаменитая аббревиатура ENIAC. Куратором проекта «Project PX» со стороны Армии США выступил опять-таки Герман Голдстайн.

К февралю 1944 года были готовы все схемы и чертежи будущего компьютера, и группа инженеров под руководством Экерта и Мокли приступила к воплощению замысла в «железо». В группу вошли также:

• Роберт Шоу (Robert F. Shaw) (функциональные таблицы)
• Джеффри Чуан Чу (Jeffrey Chuan Chu) (модуль деления/извлечения квадратного корня)
• Томас Кайт Шарплес (Thomas Kite Sharpless) (главный программист)
• Артур Бёркс (Arthur Burks) (модуль умножения)
• Гарри Хаски (Harry Huskey) (модуль чтения вывод данных)
• Джек Дэви (Jack Davis) (аккумуляторы)
• Джон фон Нейман — присоединился к проекту в сентябре 1944 года в качестве научного консультанта. На основе анализа недостатков ЭНИАКа внёс существенные предложения по созданию новой более совершенной машины — EDVAC

В середине июля 1944 года Мокли и Эккерт собрали два первых «аккумулятора» — модули, которые использовались для сложения чисел. Соединив их вместе, они перемножили два числа 5 и 1000 и получили верный результат. Этот результат был продемонстрирован руководству Института и Баллистической Лаборатории и доказал всем скептикам, что электронный компьютер действительно может быть построен.

Компьютер был полностью готов лишь осенью 1945 года. Так как война к тому времени уже была закончена, и острой необходимости в быстром расчёте таблиц стрельбы уже не было, военное ведомство США решило использовать ENIAC в расчётах по разработке термоядерного оружия.

Будучи сверхсекретным проектом Армии США, компьютер был представлен публике и прессе лишь много месяцев спустя после окончания войны — 15 февраля 1946 года. Через несколько месяцев — 9 ноября 1946 года — ENIAC был разобран и перевезён из Университета Пенсильвании в г. Абердин в Лабораторию баллистических исследований Армии США, где с 29 июля 1947 года он успешно проработал ещё много лет и был окончательно выключен 2 октября 1955 года в 23:45^[2].

В Баллистической Лаборатории на ENIAC выполнялись расчеты по проблеме термоядерного оружия, прогнозам погоды в СССР для предсказания направления выпадения ядерных осадков на случай ядерной войны, инженерные расчёты, и конечно же таблиц стрельбы, включая таблицы стрельбы ядерными боеприпасами.

ENIAC — Мегаэнциклопедия Кирилла и Мефодия — статья

ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer — электронный числовой интегратор и вычислитель), ЭНИАК — второй (после Машины Атанасоффа-Берри) полностью электронный компьютер. Первая в мире ЭВМ, удовлетворяющая свойству полноты по Тьюрингу (см. Машина Тьюринга).

В 1942 Джон Мокли представил проект (меморандум) «Использование быстродействующих электронных устройств для вычислений», который положил начало созданию ЭВМ ENIAC. Около года проект пролежал без движения, пока им не заинтересовалась Баллистическая Исследовательская Лаборатория армии США. В 1943 под руководством Мокли и Джона Эккерта были начаты работы по созданию ENIAC, над которым работали 10 инженеров, 200 техников и большое число рабочих. В феврале 1946 в Университете Пенсильвании состоялась демонстрация работы машины. Комплекс включал 17 468 электронных ламп, 7200 кремниевых диодов, 1500 реле, 10 тысяч конденсаторов, 70 тысяч резисторов и около 5 миллионов ручных переключателей. Оперативная память была реализована на электронных лампах и вмещала 20 десятичных слов. Производительность составляла 300 умножений или 5000 сложений в секунду, что на два порядка превосходило скорость Машины Атанасоффа-Берри, и на три — существовавших на то время электромеханических вычислительных машин, например, Z3. В отличие от этих машин, ЭНИАК использовал десятичную, а не двоичную арифметику. Ввод/вывод данных осуществлялся через перфокарты, а программирование — путём ручной установки переключателей в нужные положения. Для того чтобы задать новую программу, требовались недели.

Благодаря ENIAC компьютерный язык получил новый термин. Дело в том, что лампы часто перегорали из-за жучков, которые заползали внутрь системы, привлеченные теплом и свечением.

Термин «жучки» (bugs), под которым подразумевают ошибки в программных и аппаратных средствах компьютеров, возник именно тогда.

В ноябре 1946 компьютер был выключен для улучшения запоминающего устройства, перемещён в Абердинский Испытательный Полигон в 1947, был снова включен в июле и непрерывно работал до октября 1955, когда его демонтировали. ЭНИАК существовал в единственном экземпляре и никогда не был повторен. Следующими ЭВМ стали EDVAC и EDSAC. В отличие от ЭНИАК, они реализовывали идею хранимой программы.

30 тонн и 30 метров: каким был первый электронный компьютер

30 тонн и 30 метров: каким был первый электронный компьютер

Инженер-электронщик Джон Преспер Эккерт и физик Джон Уильям Мокли из Пенсильванского университета приступили к разработке электронно-вычислительной машины ENIAC в 1943 году. В качестве основы элементной базы ими применялись электронные лампы. В разработке ЭВМ была заинтересована армия США, нуждавшаяся в усовершенствовании вычислительных таблиц для стрельбы артиллерии. К февралю 1944 года ученые подготовили все схемы и чертежи будущего компьютера и приступили к созданию корпуса машины. Компьютер был полностью готов к осени 1945-го. Ввиду завершения Второй мировой войны в Пентагоне планировали использовать его в расчетах по разработке термоядерного оружия. Проект обошелся почти в $490 тыс. (более $7 млн в сегодняшнем эквиваленте).

Только 14 февраля 1946 года сверхсекретную разработку военного министерства США представили широкой публике. На следующий день ученые Пенсильванского университета ввели первый в мире компьютер в эксплуатацию. Машина представляла собой конструкцию длиной более 30 м, весом 30 т, потребляла 174 кВт и состояла из 17,5 тыс. электронных ламп, 7,2 тыс. кремниевых диодов, 1,5 тыс. реле, 70 тыс. резисторов и 10 тыс. конденсаторов. ENIAC мог совершать 357 операций умножения или 5 тыс. операций сложения в секунду. Для подготовки компьютера к работе приходилось вручную устанавливать тысячи переключателей. Ввод программы занимал 1-2 дня.

Объем памяти составлял всего 20 десятизначных чисел.

Как выглядел первый электронный компьютер, можно посмотреть в нашей фотогалерее.

close

Капрал Ирвин Голдстайн устанавливает переключатели на одной из функциональных таблиц ENIAC в Электротехнической школе Мура Первыми программистами ENIAC стали шесть девушек – Мэрлин Мельцер, Рут Лихтерман, Кэтлин Рита Макналти, Бетти Джин Дженнингс, Франсис Элизабет Снайдер и Франсис Билас Участник команды ENIAC Гарри Хаски управляет компьютером, 1946 год Генерал-майор армии США Гладеон М. Барнс, доктор Джон Г. Брейнерд и доктор Джон У. Мокли наблюдают за работой компьютера ENIAC, февраль 1946 года Профессор Ван дер Шпигель из Университета Пенсильвании демонстрирует микропроцессор (черная точка на панели в его руке) на фоне примерно одной десятой части первого в мире электронного компьютера (ENIAC), 1996 год Инженер и программист ENIAC проверяют конфигурацию рядом со стойками мультипликатора, 1946 год Глен Бек и Элизабет Снайдер программируют ENIAC в Лаборатории баллистических исследований (BRL) в Филадельфии, Пенсильвания В ноябре 1946 года компьютер перевезли из Пенсильванского университета в Лабораторию баллистических исследований армии США. Он проработал до 2 октября 1955 года, когда был выключен навсегда Старшекурсники Пенсильванского университета фотографируются с тестовым чипом ENIAC, 1995 год В честь первого электронного компьютера был назван астероид (229777) ENIAC Подписывайтесь на «Газету.Ru» в Яндекс.Новостях, Дзен и Telegram.
Чтобы сообщить об ошибке, выделите текст и нажмите Ctrl+Enter

Мощи ЭНИАКа – Наука – Коммерсантъ

Электронный цифровой интегратор-вычислитель (Electronical Numerical Integrator and Calculator, коротко — ENIAC) был построен в 1945 году для расчета таблиц артиллерийской стрельбы, проработал на нужды американского ВПК десять лет, после чего был отправлен в музей Военной академии США в Вест-Пойнте.

Расчеты вручную тормозили конструкторские работы во всех областях, и в первую очередь в ВПК. Идея вычислительных машин витала в воздухе, как и предчувствие скорого начала мировой войны, которая стала катализатором постройки первых ЭВМ. В 1936 году первую такую машину построил в Берлине немецкий инженер Цузе. Но это была электромеханическая машина, управление программой вычислений в ней шло через реле из металлических пластин. В Пенсильванском университете под руководством Джона Проспера и Джона Мокли в 1943 году исходно начали строить машину на электронно-лучевых лампах. К осени 1945 года ENIAC был готов.

Объем оперативной памяти у него составлял 20 машинных слов (у Цузе — 64 слова). Но за счет электроники тактовая частота процессора ENIAC составляла 100 кГц (у Цузе — максимум 5,25 Гц), поэтому на одну операцию расчета он тратил от 10 до 200 микросекунд (у Цузе — от 0,7 до 3 секунд). Это был триумф электроники!

Но при проектировании ENIAC американцы допустили стратегическую ошибку. Они заложили в его программирование десятичный код (у Цузе он был двоичным). При решении сложных уравнений задачу приходилось разбивать на несколько этапов, и для их программирования требовалось до миллиона перфокарт. Это тормозило выполнение задачи в целом. На двоичный код ENIAC перешел только в 1953 году.

Когда ENIAC заработал, война уже закончилась, его исходная артиллерийская задача утратила остроту. ЭВМ переориентировали на расчеты гипотезы Улама—Теллера, одного из вариантов устройства водородной бомбы. ENIAC с задачей справился, в 1952 году прошло испытание первой термоядерной бомбы.

На смену ENIAC пришли более современные ЭВМ, а его привлекли к решению фундаментальных проблем, например, к вычислению чисел «пи» и «е» с максимальным количеством знаков после запятой. Таким путем был найден ответ на вопрос: может ли ЭВМ генерировать случайные числа? Оказалось, может.

В 1955 году ENIAC отправили в почетную отставку в музей в Вест-Пойнте. Но его жизнь продолжала обрастать апокрифами, и ENIAC потихоньку стали растаскивать по частям другие музеи. Сегодня частицы мощей «святого ЭНИАКа» можно увидеть еще в восьми музеях США, Англии и Германии.

Сергей Петухов

Забытый день рождения ЭВМ. 4 декабря 1948 года в СССР была подана заявка на изобретение цифровой электронно-вычислительной машины

Ровно 70 лет назад Башир Рамеев и Исаак Брук представили проект цифровой вычислительной машины, на его основе подали заявку на изобретение и к 16 февраля 1950 года получили авторское свидетельство на это изобретение (см фото).  Проект поражает любого читателя и сегодня: он написан вполне современным языком и явно свидетельствует об изрядной проницательности и дальновидности его авторов. Что очень важно, несмотря на объективные сложности, предложенная ЭВМ не осталась на бумаге, как очень многие другие заявки: в 1952 году на ней уже начали выполнять расчеты. Но давайте же обо всем по порядку.

Би-Би-Си, инженер-«самоучка» и Исаак Брук

В 1947 году западные радиостанции в СССР еще не глушились. Поэтому Башир Рамеев, недоучившийся студент МЭИ (был выгнан в 1938 году как сын «врага народа»), периодически слушал Би-Би-Си. И однажды услышал передачу о вычислительной машине ЭНИАК — первом цифровом компьютере, созданном в США к концу 1945 года. Загоревшись идеей, он обратился с ней к Исааку Бруку, член-корреспонденту Академии наук, и в мае 1948 года был принят инженером-конструктором в Лабораторию электросистем Энергетического института академии. Вскоре он и Брук совместно представили необычный проект программируемого компьютера.

Чтобы понять его своеобразие, стоит вспомнить, что собой представляли первые западные компьютеры. Тот же ЭНИАК (ENIAC) весил 27 тонн и содержал 17 468 электронных ламп. Каждую неделю две-три из них обязательно сгорали, останавливая работу машины. Гарантированное бесперебойное время ее работы было равно всего лишь 20 часам, поэтому слишком длинные вычисления было просто невозможно довести до конца. Половину времени ЭНИАК вообще не мог работать: искали (кстати, непростое дело) и меняли сгоревшие лампы.

ENIAC, вторая половина 40-х годов

Поэтому в описании проекта Рамеева и Брука недаром делается упор на следующее: «замена электронных ламп… значительно упрощает конструкцию,  увеличивает надежность и долговечность, улучшает эксплуатационные качества машины.  Особенно перспективным… является применение кристаллических диодов [полупроводниковых — А.Б.]…  Миниатюрные размеры кристаллических диодов, их пригодность для очень высоких частот, отсутствие накаленного катода, с которым связаны ограниченный срок службы и большой расход энергии. ..  позволит осуществить в высшей степени компактные и дешевые вычислительные блоки, годные не только для стационарных, но и для передвижных устройств». По тем временам это было революционное предложение: 70 процентов электронных ламп будущего компьютера предлагалось заменить на полупроводниковые диоды.

Диод — это электронный элемент, обладающий различной проводимостью в зависимости от направления прикладываемого к нему электрического тока.

Если напряжение приложено к диоду со стороны одного из двух его электродов, то ток течет через него, а если со стороны иного электрода — диод закрыт, ток через него почти не течет. Полупроводниковый диод, предложенный Рамеевым и Бруком как заменитель ламп, отличался от электровакуумных аналогов в лучшую сторону тем, что его, в отличие от лампы, для начала работы не надо греть, что снижает как расход энергии, так и вероятность деградации и выхода из строя от длительного нагрева.

Член-корреспондент АН СССР Исаак Брук, 1957 год

Увы, дальше начались сложности. Рамеев в 1949 году был призван в армию, и Брук остался без человека, умеющего «руками» работать с электроникой. Ученый начал лихорадочно искать кадры из выпускников вузов. Найти удалось лишь десяток. Насколько острой была кадровая ситуация, видно из того, что Юрий Рогачев, один из найденных Бруком талантов, даже не успел к тому времени закончить среднюю школу!

Поэтому Брук был вынужден создавать малую версию своей машины, М-1. Да и на ее создание санкция академии была дана только 22 апреля 1950 года. Не последнюю роль сыграла нужда в таких машинах для расчетов военных. Первые биты ею были обработаны в декабре 1950 года, на 10 дней раньше, чем у другого «первенца», советского компьютера МЭСМ, созданного в Киеве.

Машина М-1, рабочий прототип

Использование полупроводниковых диодов позволило переключать элементную базу из состояния «0» (состояние изолятора) в состояние «1» (проводника) довольно быстро и с малыми затратами энергии. Если ЭНИАК потреблял 174 киловатта, то М-1 — лишь 8 киловатт, занимая только четыре квадратных метра. 27-тонный американский предшественник на этом фоне выглядит настоящим монстром.

Резко отличало М-1 и наличие (впервые в компьютерной индустрии) не только «медленной» памяти, аналога современного жесткого диска (на магнитном барабане), но и «быстрой», аналога современной оперативной памяти. Ею служили электростатические трубки, отдаленно похожие на те, что использовались в телевизорах. Сами полупроводниковые диоды в нашей стране еще не начали выпускать, поэтому применялись немецкие, полученные по репарациям. Не надо думать, что кто-то Бруку их возил, — напротив, найдены они были случайно, на складах МЭИ, куда попали уже совершенно неизвестным способом.

Автоматическая цифровая вычислительная машина (краткое описание). Блок-схема. Член-корр. АН СССР И.С. Брук. Инженер Б.И. Рамеев. Москва, август 1948 года

Более крупная версия компьютера, на той же полупроводниковой основе, заработала с начала 1953 года и предсказуемо называлась М2 (считается, что М значило «малая», и даже М2 была куда меньше ЭНИАК). К 1956 году была сделана и М3, занимавшая уже три квадратных метра и ставшая первой серийной ЭВМ этой линейки. Выпускавшиеся на ее основе первые отечественные серийные ЭВМ второго поколения (то есть полупроводниковые) широко разошлись по научным и военным учреждениям страны. Более того, на основе чертежей М3 была собрана первая цифровая ЭВМ в Венгрии (1958 год) и Китае (1957 год). В конце 50-х на основе лаборатории Брука был создан существующий по сию пору Институт электронных управляющих машин (ИНЭУМ).

Идея использовать полупроводники для уменьшения размеров и потребления энергии ЭВМ циркулировала в те же годы и на Западе. Уже в 1953 году в Манчестерском университете появился экспериментальный Transistor Computer — основная часть его элементной базы была полупроводниковой, а не ламповой. Однако в нем, как и в советском М-1, еще было некоторое количество ламп, поэтому чисто полупроводниковым он не был. К тому же ранние транзисторы, которые использовал Transistor Computer, имели надежность еще ниже, чем лампы — рекордно длительное время его работы без поломок составляло не более полутора часов, что резко уступало параметрам М-1, использовавших полупроводниковые диоды, более отработанные к тому времени.

Американский TRADIC 1954 года был понадежнее британского аналога, и тоже содержал лампы. Первым полностью полупроводниковым компьютером был британский Harwell CADET, но он заработал только в 1955 году.

Для чего применялись первые советские ЭВМ?

Благодаря малым габаритам и энергопотреблению машины Брука стали использовать не только для специализированных расчетов военно-прикладного значения. Еще в проекте 1948 года, написанном им совместно с Рамеевым, ученый описал пользу компьютера как для чисто военных расчетов (как в случае с ЭНИАК), так и для решения задач криптографии, обеспечения нерасшифровываемой специальной военной и правительственной связи. Там же было предложено использовать ЭВМ для моделирования метеорологических процессов и более точного прогноза погоды (в то время эта тема  рассматривалась как в первую очередь военная). По всем этим направлениям советские ЭВМ вполне успешно использовались уже с 1950—1960-х.

Если тот же ЭНИАК применялся для создания термоядерной бомбы (советская создавалась без цифровых компьютеров), то «эмки» разошлись по научным учреждениям, которые не могли себе позволить огромных специально построенных машинных залов.

Кроме научных расчетов, Брук предложил их использовать как управляющие машины сложных индустриальных и энергетических установок, оперировать которыми вручную было чрезвычайно трудно — слишком много для этого надо было учитывать параметров. Например,  электростанций, химических реакторов и тому подобного. Как бы сейчас сказали, он впервые предложил внедрение промышленных компьютеров.

Если М-1 и М-2 были построены в одном экземпляре и потеряли практическое значение уже в 1960-х, то линия ЭВМ М-3, с рядом модификаций, была востребована до конца 1960-х годов и оказалась весьма долгоживущей.

Ну и где же российские Apple и IBM?

Несмотря на довольно бодрый старт и создание в СССР первых в истории компьютеров на полупроводниковой базе, поддерживать столь же высокий темп развития компьютерной техники в нашей стране не удалось. Проблемы начались после появления микропроцессоров — базовые элементы первых компьютеров с начала 70-х стало возможно размещать на одной кремниевой микросхеме (до того надо было собирать процессор из многих микросхем). Здесь уже нельзя было вручную собирать элементную базу — слишком уж мелкими деталями приходилось оперировать. Требовались радиоэлектронные фабрики, со временем — и вакуумные камеры для выращивания нужных кремниевых кристаллов. В то же самое время сменилась парадигма технологической гонки СССР со странами Запада. Сталинскому Советскому Союзу конца 40-х — начала 50-х никто не продал бы ЭНИАК: машину, на которой рассчитывают параметры водородной бомбы, не экспортируют. А за пределами США во времена Брука и Рамеева работающих цифровых ЭВМ вообще не было. Поэтому, чтобы иметь хоть какие-то компьютеры, их приходилось делать самим.

Брежневская эпоха резко изменила ситуацию. СССР вышел на масштабный экспорт нефти, и на высшем уровне многие технические проблемы захотели решить методом покупки технологии и оборудования на Западе — это было если не дешевле, то точно проще, чем создавать такие технологии внутри страны. Так появились ВАЗ, КАМАЗ и первые ЭВМ на базе клонов западных микропроцессоров. Оборудование для выпускавших их заводов тоже завозилось из-за рубежа.

Именно на этапе начала массового производства ЭВМ разрыв между нашей страной и Западом начал резко нарастать.

Купленная у «Фиата» платформа «Жигулей» устаревала десятки лет, а быстро прогрессирующие компьютеры — раз в несколько лет. Покупать за рубежом платформы можно было до бесконечности — они все равно постоянно отставали от последних западных. Время, нужное на внедрение в производство западных клонов, оказалось равно времени разработки на Западе новых машин.

Уже в конце 1970-х появились персональные компьютеры Apple (Apple I и II), а позднее — и других фирм. Сходные конструкции предлагались и в СССР — тот же «Микро-80», но реакция руководства страны на такие предложения была довольно сдержанной. Заместитель министра радиопромышленности СССР Николай Горшков в 1980 году сказал авторам «Микро»: «Ребята, хватит заниматься ерундой. Персонального компьютера не может быть. Могут быть персональный автомобиль, персональная пенсия, персональная дача. Вы вообще знаете, что такое ЭВМ? ЭВМ — это 100 квадратных метров площади, 25 человек обслуживающего персонала и 30 литров спирта ежемесячно!» Этими словами он не только вошел в историю, но и продемонстрировал ряд причин отставания советской электронной отрасли.

Чтобы успевать в технологической гонке с Западом, надо все время бежать просто для того, чтобы оставаться на том же самом месте. А чтобы догонять, надо бежать вдвое быстрее. Чиновники в Министерстве радиопромышленности просто не понимали, что в отрасли происходит быстрый прогресс, а молодые конструкторы никак не могли повлиять на мнение чиновников. Впрочем, некоторые клоны решений Apple и IBM даже успели запустить в производство в СССР, но они тут же устаревали, а после распада СССР компьютерная отрасль пришла в полное небрежение. Российский бизнес в 1990-х был готов вкладывать деньги в торговлю компьютерами, но никак не в такое капиталоемкое дело, как разработка и производство, например, новых процессоров.

В то же время в последние годы стали появляться объективные предпосылки к серьезному улучшению ситуации в отечественной радиоэлектронике. Сейчас, как и когда-то в советское время, во многих отраслях не приходится рассчитывать на поставки из-за рубежа. С другой стороны, наконец-то резко замедлился темп развития кремниевой электроники по всему миру. В таких условиях, даже без вложения крупных средств, вполне возможно создание систем, по уровню приближающихся к продукции лидеров мировой микроэлектроники. Скажем, отрабатываемый сейчас восьмиядерный «Эльбрус-8СВ» использует 28-нанометровый технологический процесс. Это значит, что разрешение оборудования, делающего полупроводниковые кристаллы для таких процессоров, равно 28 миллиардным метра, и примерно таким же по размеру выходит и минимальный возможный размер полупроводниковых элементов процессора.

9 июля 2015. Сервер Эльбрус — 4.4, процессор МЦСТ КПИ на стенде госкорпорации

В мире процессоры по 28-нанометровому техпроцессу начали делать только с 2011 года — тот же Intel Sandy Bridge или AMD Bulldozer. Конечно, на массовый гражданский рынок выйти тому же «Эльбрусу» не удастся — для этого нужны огромные капиталовложения, да и смысл таких действий неясен: это надо было делать десятилетия назад, когда рынок еще не был поделен. Однако свою нишу в обеспечении ряда госучреждений и силовых структур «Эльбрус» вполне может найти и сегодня.

Главный урок, который можно извлечь из всей этой истории, состоит в том, что для преуспевания в высокотехнологичной отрасли абсолютно необходимо наличие у страны талантливых научно-технических кадров и желание ее элиты придумывать и производить сложные продукты самостоятельно, несмотря на то что дело это часто крайне хлопотное. Если и то и другое у страны есть, то ни отказ в поставке сложных импортных компонентов, ни нехватка средств и специалистов не смогут помешать. 

 Александр Березин

Новая страница 1

Новая страница 1

I   поколение

(до 1955 г.)

 Все ЭВМ I-го поколения были сделаны на основе электронных ламп, что делало их ненадежными — лампы приходилось часто менять. Эти компьютеры были огромными, неудобными и слишком дорогими машинами, которые могли приобрести только крупные корпорации и правительства. Лампы потребляли огромное количество электроэнергии и выделяли много тепла.

Притом для каждой машины использовался свой язык программирования. Набор команд был небольшой, схема арифметико-логического устройства и устройства управления достаточно проста, программное обеспечение практически отсутствовало. Показатели объема оперативной памяти и быстродействия были низкими. Для ввода-вывода использовались перфоленты, перфокарты, магнитные ленты и печатающие устройства, оперативные запоминающие устройства были реализованы на основе ртутных линий задержки электроннолучевых трубок.

Эти неудобства начали преодолевать путем интенсивной разработки средств автоматизации программирования, создания систем обслуживающих программ, упрощающих работу на машине и увеличивающих эффективность её использования. Это, в свою очередь, потребовало значительных изменений в структуре компьютеров, направленных на то, чтобы приблизить её к требованиям, возникшим из опыта эксплуатации компьютеров.

Основные компьютеры первого поколения:

·        1946г. ЭНИАК

В 1946 г. американские инженер-электронщик Дж. П. Эккерт и физик Дж.У. Моучли в Пенсильванском университете сконструировали, по заказу военного ведомства США, первую электронно-вычислительную машину — “Эниак” (Electronic Numerical Integrator and Computer). Которая предназначалась для решения задач баллистики. Она работала в тысячу раз быстрее, чем «Марк-1», выполняя за одну секунду 300 умножений или 5000 сложений многоразрядных чисел. Размеры: 30 м. в длину, объём — 85 м³., вес - 30 тонн. Использовалось около 20000 электронных ламп и1500 реле. Мощность ее была до 150 кВт.

 

·        1949г. ЭДСАК.

Первая машина с хранимой программой — ”Эдсак” — была создана в Кембриджском университете (Англия) в 1949 г. Она имела запоминающее устройство на 512 ртутных линиях задержки. Время выполнения сложения было 0,07 мс, умножения — 8,5 мс.

 

 

·        1951г. МЭСМ

В 1948г. году академик Сергей Алексеевич Лебедев предложил проект первой на континенте Европы ЭВМ —  Малой электронной счетно-решающей машины (МЭСМ).В 1951г. МЭСМ официально вводится в эксплуатацию, на ней регулярно решаются вычислительные задачи. Машина оперировала с 20­разрядными двоичными кодами с быстродействием 50 операций в секунду, имела оперативную память в 100 ячеек на электронных лампах.

 ·             1951г. UNIVAC-1. (Англия)

В 1951 г. была создана машина “Юнивак”(UNIVAC) — первый серийный компьютер с хранимой программой. В этой машине впервые была использована магнитная лента для записи и хранения информации.

·        1952-1953г. БЭСМ-2

        Вводится в эксплуатацию БЭСМ-2(большая электронная счетная машина) с быстродействием около 10 тыс. операций в секунду над 39-разрядными двоичными числами. Оперативная память на электронно-акустических линиях задержки — 1024 слова, затем на электронно-лучевых трубках и позже на ферритовых сердечниках. ВЗУ состояло из двух магнитных барабанов и магнитной ленты емкость свыше 100 тыс. слов.

НАЗАД                                                                                  ВПЕРЕД

74 года назад был представлен первый электронный компьютер ENIAC

Как и очень многое в нашей жизни, электронные вычислительные машины появились благодаря военным.

Заказ на создание машины, о которой пойдет речь в нашей статье, поступил от артиллеристов. Действительно, расчет траектории полета снаряда — дело очень непростое, для точного вычисления места, куда попадет снаряд гаубицы или обычного орудия, нужно учитывать очень много параметров: возвышение ствола орудия, калибр и аэродинамические показатели снаряда, скорость ветра, давление, температуру и влажность воздуха, тип заряда, который заложен в орудие.

В те времена в армии США такими расчетами занималась Лаборатория баллистических исследований, которая издавала таблицы стрельб для каждого снаряда. Для этого девушкам-вычислителям Лаборатории требовалось совершить на механических арифмометрах около 1000 действий для каждой траектории. Всего траекторий в таблицах было около трех тысяч. Поэтому в 1943 году Электротехническая школа (институт) Мура Пенсильванского университета получила заказ на создание вычислителя, который делал бы всю эту работу.

Институт Мура уже располагал к тому времени механическим вычислителем («дифференциальным анализатором»), который умел делать часть расчетов, и Джоном Мокли, который еще в 1942 году представил руководству докладную записку The Use of High-Speed Vacuum Tube Devices for Calculation, в которой предложил создать машину на электронных лампах, что намного ускорило бы работу.

Создатели ENIAC (слева направо): Джон Эккерт, Джон Брейнерд, Сэм Фелтман, Герман Голдстайн, Джон Мокли, Дин Пендер, генерал Гладеон Барнс, полковник Пол Гиллон

Правда, руководство поступило с новаторским предложением по-своему: сдало его в архив «без движения», а потом просто потеряло. Кроме того, в Институте имелся студент Джон Эккерт с фантастическим талантом инженера. Эккерт с Мокли и стали разработчиками архитектуры нового вычислителя.

Чтобы не спугнуть боящихся всего нового военных, новый проект для начала назвали electronic diff. analyzer. Не слишком сведущее военное руководство решило, что это всего лишь улучшенный электронными лампами уже имеющийся дифференциальный анализатор, и «купилось» на уловку, выделив 61 700 долларов на первые полгода по контракту W-670-ORD-4926. Тем более что авторы проекта клялись, что одну траекторию машина будет считать всего пять минут.

Программисты ENIAC: Бетти Дженнингс (слева) и Фрэнсис Билас (справа)

После одобрения проект переименовали: он стал называться «электронный числовой интегратор». Потом добавилось «и вычислитель». Так появился ENIAC — Electronic Numerical Integrator And Computer.

Уже к февралю 1944 года теоретическая работа была завершена: продумана архитектура и прописаны электрические схемы. Началась работа по сборке 27-тонной машины, которая длилась полтора года. Увы, к несчастью для военных, Вторая мировая тогда уже завершилась, даже ядерное оружие было испытано.

Однако это был первый настоящий компьютер, которому нашлось применение в расчетах термоядерной бомбы и таблиц стрельб ядерными боеприпасами. История сохранила нам имена шести девушек: Франсис Билас, Рут Лихтерман, Кэтлин Макналти, Франсис Снайдер, Бетти Дженнингс, Мерилин Мельцер. Так звали первых программистов первого компьютера.

Впрочем, то, что настало относительно мирное время, позволило ENIAC сравнительно быстро «выйти из тени». 15 февраля 1946 года компьютер официально представили общественности и прессе.

ENIAC проработал до 1955 года, когда его сменили более мощные и совершенные машины. Но за десять лет работы он успел многое: не говоря о чисто военных применениях машины, на нем рассчитывали аэродинамику сверхзвукового крыла (1946 год), число «пи» с точностью до 2000 знаков после запятой (1949), на нем выполнили первый успешный прогноз погоды (1950).

Правда, прогноз на следующие 24 часа считался почти 24 часа, но все равно это был грандиозный успех. Человечество медленно, но уверенно начало входить в цифровую эру.

ENIAC | История, размер и факты

ENIAC , полностью Электронный числовой интегратор и компьютер , первый программируемый электронный цифровой компьютер общего назначения, построенный во время Второй мировой войны Соединенными Штатами. Американский физик Джон Мочли, американский инженер Дж. Преспер Экерт-младший и их коллеги из Школы электротехники Мура при Пенсильванском университете возглавили финансируемый государством проект по созданию полностью электронного компьютера. По контракту с армией и под руководством Германа Голдстайна в начале 1943 года началась работа над ENIAC. В следующем году математик Джон фон Нейман начал частые консультации с группой.

ENIAC был чем-то меньшим, чем мечта об универсальном компьютере. Разработанный специально для вычисления значений таблиц дальности артиллерии, ему не хватало некоторых функций, которые сделали бы его более полезным устройством. Он использовал коммутационные панели для передачи инструкций машине; Это имело то преимущество, что после того, как инструкции были «запрограммированы» таким образом, машина работала на электронной скорости.Инструкции, считываемые с кардридера или другого медленного механического устройства, не смогли бы поспевать за полностью электронным ENIAC. Недостатком было то, что на переналадку машины для каждой новой проблемы уходили дни. Это была такая проблема, что только при некоторой щедрости ее можно было назвать программируемой.

Британская викторина

Компьютеры и технологии. Викторина

Компьютеры размещают веб-сайты, состоящие из HTML, и отправляют текстовые сообщения так же просто, как…РЖУ НЕ МОГУ. Примите участие в этой викторине, и пусть некоторые технологии подсчитают ваш результат и раскроют вам содержание.

Тем не менее, ENIAC был самым мощным вычислительным устройством, созданным на сегодняшний день. Это был первый программируемый электронный цифровой компьютер общего назначения. Подобно аналитической машине Чарльза Бэббиджа (19 века) и британскому компьютеру Colossus времен Второй мировой войны, он имел условное ветвление, то есть он мог выполнять разные инструкции или изменять порядок выполнения инструкций в зависимости от значения некоторых данных.(Например, ЕСЛИ X> 5, ТО ПЕРЕЙДИТЕ К СТРОКЕ 23.) Это дало ENIAC большую гибкость и означало, что, хотя он был создан для конкретной цели, его можно было использовать для более широкого круга задач.

ENIAC был огромен. Он занимал подвал 50 на 30 футов (15 на 9 метров) школы Мура, где его 40 панелей были расположены U-образно вдоль трех стен. Каждая панель была примерно 2 фута в ширину, 2 фута в глубину и 8 футов в высоту (0,6 метра на 0,6 метра на 2,4 метра). Имея более 17 000 электронных ламп, 70 000 резисторов, 10 000 конденсаторов, 6 000 переключателей и 1 500 реле, это была самая сложная электронная система из когда-либо созданных.ENIAC работал непрерывно (отчасти для продления срока службы трубок), производя 174 киловатта тепла и, следовательно, требуя собственной системы кондиционирования воздуха. Он мог выполнять до 5000 добавлений в секунду, что на несколько порядков быстрее, чем его электромеханические предшественники. Этот и последующие компьютеры, использующие электронные лампы, известны как компьютеры первого поколения. (С 1500 механическими реле ENIAC все еще был переходом к более поздним, полностью электронным компьютерам.)

Завершенный к февралю 1946 года ENIAC обошелся правительству в 400 000 долларов, и война, которую он создавал для победы, закончилась.Его первой задачей был расчет конструкции водородной бомбы. Часть машины выставлена ​​в Смитсоновском институте в Вашингтоне, округ Колумбия.

Программисты ENIAC

Программирование ENIAC

Связь Колумбии с ENIAC в лучшем случае слабая (некоторые обсуждения ниже), но нет истории вычислений. без него полно!

Два ранних программиста (Глория Рут Гордон [Болотски] и Эстер Герстон) за работой над ENIAC. Армия США фото из архива ARL Библиотека (Исследовательская лаборатория армии США).

Построен в 1943-45 годах в Школе Мура Пенсильванского университета для военные усилия Джона Мочли и Дж. Преспера Эккерта (не имеют отношения к Уоллес Эккерт из Колумбийского университета), но не поставленный в армию сразу после окончания войны, электронный Числовой интегратор и компьютер (ENIAC) был первым универсальным электронно-цифровая вычислительная машина. Он был шириной 150 футов с 20 рядами световых огней. светится и примерно в 300 раз быстрее, чем Mark 1 при добавлении. Уоллес Эккерт цитируется в некоторых историй оказал влияние на дизайнеров, как и на Марка 1.

ENIAC не был компьютером с хранимой программой; это «лучше описать как набор электронных счетных машин и других арифметических устройств, которые изначально контролировались сетью больших электрических кабелей »(Дэвид Алан Гриер, IEEE Annals of the History of Computing , июль-сентябрь 2004 г., п.2). Это было запрограммировано комбинация разводки коммутационной панели (показана вверху) и трехдюймовой переносной таблицы функций «, показанные слева (НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ и ЗДЕСЬ для лучшего просмотра).Каждая таблица функций имеет 1200 десятипозиционные переключатели, используемые для ввода таблиц чисел. Обратите внимание на удары IBM крайний правый — немного сложно разобрать; лучше видно на этой более четкой, но менее атмосферной копии той же фотографии. Франц Альт пишет в «Археология компьютеров — Воспоминания», 1945-47 , Сообщения ACM, июль 1972 г .:

Одна из особенностей, которая отличала ENIAC от всех более поздних компьютеров, заключалась в способ, которым были установлены инструкции на машине. Это было похоже на коммутационные панели небольших перфокарт, а здесь у нас было около 40 коммутационные панели, каждая размером в несколько футов.Необходимо было подключить несколько проводов. для каждой отдельной инструкции задачи, тысячи из них каждый раз проблема заключалась в том, чтобы начать пробежку; и это заняло несколько дней и многое другое дней до выезда. Когда это, наконец, будет выполнено, мы запустим проблема как можно дольше, то есть до тех пор, пока у нас были входные данные, прежде чем переход к другой проблеме. Обычно переналадки производятся только один раз. каждые несколько недель.

Изображение: [103]: Схема программирования ENIAC, представляющая проводку для установки внешнего уравнение баллистики; Нажмите, чтобы увеличить.

Позже коммутационные панели ENIAC были постоянно «микропрограммированы» репертуаром. 50-100 часто используемых инструкций, на которые может ссылаться «пользователь программа », введенная в виде последовательности инструкций в таблицу функций. переключатели. [40]

Херб Грош говорит об этой странице [личная переписка, 10 мая 2003 г.]:

Я бродил по ссылкам и подссылкам в истории ENIAC и заметил большой интерес, что было три или четыре литых доски для твиддла [переносные таблицы функций A, B и C] , где я всегда предполагал только один.

Отмечу почти полное отсутствие полковника [тогда еще майора] Саймона и Дик Клиппингер, который должен разделить с фон Нейманом заслуги перед переездом от подключения до тиддлинга для прошивки программы.

Мне было приятно увидеть краткую ссылку на модули ввода-вывода IBM, которые показаны на ваши и другие копии самого известного фото. Интересно, если Джон Макферсон знает, какими они были продан / сдан / отдан школе Мура — никогда не думал спросить его в время. Необычный.

Баше [4] говорит: «Когда армия просила специальные устройства для считывания и перфорации карт для нераскрытого проекта, находящегося в стадии реализации на Университет Пенсильвании, [главный инженер IBM Джеймс У. ] Брайс и его сотрудники координировали ответ IBM … В 1946 году прибор, произведенный проект был назван ENIAC … »

Не на вашей странице, а в История Ричи и других абердинских заводах следовало [сделать] упоминание о астроном, который научил их рассчитывать траектории вручную: Лесной Луч Моултон, около 1920 г. [моя страница 89].

Это явно не было преднамеренным, но исключение всех ссылок на большой магазин перфокарт Каннингем побежал, а к двум релейным машинам IBM построен, конечно был.Это то, что на самом деле сделал таблиц обжига, после того, как настольные калькуляторы были перегружены, и пока машина Bell прибыл, и до тех пор, пока ENIAC не был заселен, а затем освобожден.

Теперь о «Я сомневаюсь …» выше. Я не думаю Уоллес Эккерт оказали какое-либо влияние на разработчиков ENIAC или ASCC. Конечно, за сотни и сотни часов мы с ним говорили о эти две машины, он никогда не упоминал о них, как и Фрэнк Гамильтон, который был номером два в ASCC, никогда не намекал на последнее.

Встреча 1938 года между Говардом Эйкеном из ASCC и Уоллесом Эккертом прошла успешно. известно [9]. Гуцвиллер [90] говорит, что Преспер Эккерт (среди других известных пионеров вычислений, включая Айкена и Ванневар Буш) впервые вдохновился «апельсином 1940 года» Уоллеса Эккерта. книга «. Мне не удалось найти никаких доказательств прямого контакта между двумя Эккертами. Поскольку ENIAC был военным проектом, неудивительно, что записи недоступно.

---

Из объявления Музея истории компьютеров от 19 сентября 2008 г .:

Джин родилась на ферме в Миссури. Она была шестой из семи детей. Дженнингс Бартик всегда отправлялся на поиски приключений.Бартик по специальности математике в Государственном педагогическом колледже Северо-Западного Миссури (ныне Северо-Западный Государственный университет Миссури). В студенческие годы разразилась Вторая мировая война, и в 1945, в возрасте 20 лет, Бартик откликнулась на призыв правительства о предоставлении женщинам специальностей математики. присоединиться к проекту в Филадельфии по расчету баллистических таблиц стрельбы для новые пушки, разработанные для военных нужд. Новый служащий армии Лаборатория баллистических исследований, она присоединилась к более чем 80 женщинам, занимающимся расчетами баллистики. траектории (уравнения дифференциального исчисления) вручную — ее название: «Компьютер.”

Позже, в 1945 году, армия распространила призыв к «компьютерам» для новой работы с секретная машина. Бартик ухватился за шанс и был нанят одним из оригинальные шесть программаторов ENIAC, первые полностью электронные, программируемые компьютер. Она присоединилась к Фрэнсис «Бетти» Снайдер Холбертон, Кэтлин. МакНалти Мочли Антонелли, Марлин Вескоф Мельцер, Рут Лихтерман Тейтельбаум и Фрэнсис Билас Спенс в этом неизведанном путешествии.

40 панелей ENIAC все еще находятся в стадии строительства и 18000 вакуумных трубок. технология неуверенная, у инженеров не было времени на руководства по программированию или классы.Бартик и другие женщины научились операции ENIAC из его логические и электрические блок-схемы, а затем разобрались, как запрограммируйте это. Они создали свои собственные блок-схемы, таблицы программирования, написали программу и поместил ее на ENIAC, используя сложную физическую интерфейс, который имел сотни проводов и 3000 переключателей. Это был незабываемые, прекрасные впечатления.

15 февраля 1946 года армия сообщила о существовании ENIAC общественные. На специальной церемонии армия представила ENIAC и его оборудование. изобретатели д-р.Джон Мочли и Дж. Преспер Эккерт. На презентации его программа баллистической траектории, работающая на скорости тысячи раз быстрее, чем любые предыдущие расчеты. Сработала женская программа ENIAC идеально — и передал огромную вычислительную мощь ENIAC и его способность решать проблемы тысячелетия, которые раньше занимали мужчину 100 лет делать. Он рассчитал траекторию полета снаряда за 30 секунд, чтобы отследить это. Но ENIAC потребовалось всего 20 секунд, чтобы рассчитать это — быстрее, чем летящая пуля! Верно!

Армия никогда не представляла женщин ENIAC.

Никто не поверил им и не обсудил их важную роль в мероприятии. этот день. Их лица, но не имена, стали частью прекрасного пресс-фотографии ENIAC. За сорок лет их роли и их новаторские работы были забыты, а их история потеряна для истории. ENIAC Женская история была открыта Кэти Клейман в 1985 году. Бартик обсудит что значит быть незамеченным, несмотря на уникальную и новаторскую работу, и что это значит быть обнаруженным снова. (Джин Дженнингс умерла в 2011 году.)

---

Ссылки (проверено 12 февраля 2019 г.):

• Верх Тайные розочки: женские компьютеры Второй мировой войны (фильм, 2010)
• Джон У. Мочли и разработка компьютера ENIAC (Университет Пенсильвании)
• Празднование истории инженерного искусства Penn: ENIAC (50-летие).
• Преспер Интервью Эккерта (Смитсоновский институт)
• Компьютер Пионеры Часть 2: Первые компьютеры, 1946-1950 гг. , фильм о Музее истории компьютеров (Первый 14 минут или около того), включая кадры ENIAC и его программирования и программисты.
• ENIAC Рассказ (Мартин Х. Вейк, Абердинский полигон, 1961).
• ENIAC — Решение проблем, IEEE Annals of the History of Computing , Том 16, №1 (1994).
• ENIAC (Кевин Ричи, Технологический институт Вирджинии, 1997 г.)
• W.B. Фриц, «The Женщины ENIAC «, IEEE Annals of the History of Computing , v.18, n.3, pp.13-28, Fall 1996 (полный текст взят офлайн, только аннотация доступен).
• А Отчет ENIAC, армии США и Пенсильванского университета, 1946 год.
• Р.Ф. Машинка для стрижки, А Система логического кодирования, применяемая к ENIAC, отчет BRL No 673, 1948.
• Герман Х. Голдстайн, Компьютеры в школе Мура Пенсильванского университета, 1943-1946 гг. (стенограмма статьи в The Proceedings of the American Philosophical Society, V.136, №1, 1992 г.)
• ЭНИАК ссылки (Исследовательская лаборатория армии США)
• Мемуары Джорджа Тримбла
• Лас chicas del ENIAC 1945-1955 (Массачусетский технологический институт)
• Большая история dell’evoluzione informatica (Больше изображений ENIAC)
• Фрауэн: Умереть ENIAC Programmiererinnen, Бременский университет
• De vrouwelijke programmeurs van ENIAC, eerste elektronische computer
• Лес programmeuses de l’ENIAC, le premier ordinateur électronique
• «Женщины в области вычислительной техники: опыт и вклад В развивающейся компьютерной индустрии », Марта Викерс Стил (2001).
• Жан Интервью Бартика, Музей истории компьютеров, 2011.
• Уильям Т. Мойе, ENIAC: The Революция, спонсируемая армией, Лаборатория армейских исследований, 1996 г.
• ЭНИАК библиотека изображений (и некоторые другие ранние компьютеры), arl.army.mil.

Переводы этого страница любезно предоставлена ​​…

[О переводах]

ENIAC — Полная история компьютера ENIAC

Более 25 лет ENIAC считался первым цифровым электронным компьютером в мире .Еще в начале 1970-х годов это утверждение оказалось ложным. Сначала в ходе знаменитого судебного разбирательства Sperry Rand Corporation против CDC и Honeywell , которое началось в 1971 году, а затем по информации, которая начала появляться о компьютере Colossus . В настоящее время ясно, что первым был (прототип, построенный в 1939 году) компьютер ABC Атанасова и Берри, а вторым — компьютер Colossus Mark I (построенный в 1943 году) Ньюманна и Флауэрса. Достаточно красноречивым оказался вывод судьи вышеупомянутого длительного судебного процесса (он длился 135 рабочих дней, заполнено более 20000 страниц стенограммы показаниями 77 свидетелей), судьи в U. Окружной суд штата Миннесота Эрл Р. Ларсон, распространенный 19 октября 1973 г. — основные идеи ENIAC Мочли были заимствованы от Атанасова, а изобретение, заявленное в ENIAC, было получено от Атанасова

В подробных выводах судья Ларсон заявил: Экерт и Мочли сами не были первыми изобрел автоматический электронный цифровой компьютер, а вместо этого позаимствовал этот предмет у некоего доктора Джона Винсента Атанасова. Более того, судья Ларсон постановил, что Мочли украл идеи Атанасова, и более тридцати лет передавал эти идеи миру как продукт своего собственного гения.

Несмотря на эту полемику и постыдную демонстрацию Мочли во время суда (он пренебрежительно отзывался в пользу Атанасова и его компьютера и трижды менял свои показания под присягой, потому что документы и другие свидетельские показания были против него), компьютер ENIAC играл чрезвычайно важную роль. роль в истории электронных вычислительных машин.

Джон Мочли (биография) впервые столкнулся с серьезной вычислительной проблемой в 1938 году при подготовке статьи для анализа метеорологических данных для журнала Journal of Terrestrial Magnetism and Atmospheric Electricity . Однако эта статья была отклонена, так как одной из причин отклонения было , полагающееся на слишком короткий период анализа данных . Этот отказ побудил Мочли начать некоторые ранние эксперименты с цифровыми электронными вычислительными схемами. Два года его обучения на факультете электротехники, несомненно, послужили толчком к новому повороту в его исследованиях. Его ресурсы были небольшими, как и масштаб этих испытаний. Среди схем, которые он построил, были такие базовые элементы, как триггер , который, по сути, мог хранить «единицы» и «нули», составляющие информацию, хранящуюся во всех цифровых компьютерах.Мочли построил некоторые схемы с использованием неоновых ламп, а не более дорогих электронных ламп, что означало, что они не обладали полной производительностью схем электронных ламп. Таким образом, Мочли сам начал выяснять основные концепции электронных вычислительных схем.

Во время Второй мировой войны армия США (как и все другие армии) столкнулась с очень неприятной проблемой с вычислением таблиц стрельбы для артиллерии. Поскольку на заводах производились новые дальнобойные орудия, а наводчик часто не мог видеть свою цель из-за холмов, он полагался на брошюру с таблицами стрельбы для прицеливания артиллерийского орудия.То, как далеко пролетел снаряд, зависело от множества переменных: скорости и направления ветра, влажности и температуры воздуха, высоты над уровнем моря, земли и т. Д. Даже температура пороха имела значение. Для типичного ружья требовалась таблица стрельбы с пятью сотнями различных наборов условий. Каждое новое орудие и каждый новый снаряд должны были иметь новые таблицы стрельбы, а расчеты производились на основе испытательных стрельб и математических формул. Армия США использовала штат из 176 человек (так называемые компьютера ) в Абердине недалеко от Филадельфии и в школе Мура, выполняя вычисления, используя настольные калькуляторы с кнопками и большой ручкой, которую можно тянуть, для выполнения каждой арифметической операции.Кроме того, они использовали два дифференциальных анализатора (дифференциальный анализатор представлял собой механический аналоговый компьютер, предназначенный для решения дифференциальных уравнений путем интегрирования с использованием колесно-дисковых механизмов для выполнения интегрирования), тем не менее, им требуется больше месяца для проведения полного обжига. таблица со всеми необходимыми траекториями, что было недопустимо. Абердин сильно отставал в своих обязанностях по стрельбе, и в Европу и Африку доставлялись орудия, которые были по сути бесполезны, потому что из них нельзя было прицелиться.В 1941 году Лаборатория баллистических исследований армии США, ответственная за производство огневых столов, превратила школу Мура во вспомогательную часть своего вычислительного отдела. Школа Мура выполняла свою работу, используя как аналоговые, так и численные методы, первый из которых был основан на использовании дифференциального анализатора, второй выполнялся отдельной группой человеческих компьютеров, собранной школой Мура.

Таким образом, лейтенант Герман Голдстайн, молодой 29-летний доктор философии и профессор математики в Мичиганском университете, был назначен ответственным за операцию в Пенсильвании и получил приказ, чтобы таблицы заполнялись быстрее, несмотря ни на что.Вскоре Голдстайн начал прикидывать невыполнимость поставленной задачи. Спрос на столы был настолько велик, что они никогда не будут закончены, пока пушки не дойдут до боя. Голдстайн отправил свою жену Адель, математика, в командировки по стране, чтобы найти в колледжах больше женских математических специальностей, но найти было очень мало. Он призывал техников как можно чаще использовать дифференциальный анализатор, но он был подвержен поломкам. Затем однажды аспирант Пенсильванского университета спросил Голдстайна, слышал ли он об идее, которую выдвигал недавно нанятый профессор Джон Мочли.Это казалось настолько глупым, что преподаватели Пенсильванского университета проигнорировали это. Мочли хотел сделать электронный калькулятор, который мог бы заменить все компьютера

В августе 1942 года Мочли подготовил меморандум на семи страницах — Использование высокоскоростных вакуумных трубных устройств для расчета . В этом документе он рекламировал преимущество, заключающееся в том, что его машина будет намного более точной, чем существующие механические устройства, его основным аргументом в пользу продажи была скорость — . Большой выигрыш в скорости вычислений может быть получен, если в используемых устройствах используются электронные средства для производительность расчета, потому что скорость таких устройств может быть сделана намного выше, чем у любого механического устройства .Меморандум Мочли, однако, был проигнорирован деканами Пенна, но распространен среди его коллег и студентов и, что наиболее важно, молодого аспиранта Дж. Преспера Эккерта (биография), который, несомненно, был лучшим электронным инженером в школе Мура.

Когда Голдстайн разыскал Мочли и спросил о его идее, он не мог поверить в свою удачу. Он сразу понял, что армия — это способ построить его машину. Внезапно Джон Мочли стал экспертом по стрельбищам.Он рискнул спуститься в подвал, где находился дифференциальный анализатор, и замучить рабочих за столом вопросами типа: Было бы здорово, если бы у вас был станок, который делал бы это за двадцать секунд

Goldstine быстро Уловил идею Мочли сделать Дифференциальный анализатор электронным, заменив все шестерни и колеса электронными счетчиками, управляемыми импульсами электричества, и убедил свое непосредственное начальство довести эту идею до высшего армейского начальства и запросить финансирование. 9 апреля 1943 года Голдстайн представил Мочли и Эккерта полковнику Лесли Саймону, директору лаборатории баллистических исследований, и Освальду Веблену, известному математику и техническому советнику армии, и они согласились профинансировать проект. Армия предоставила Пенсильванскому университету контракт на разработку и первоначальное ассигнование в размере 61700 долларов на первые шесть месяцев работы над тем, что Эккерт и Мочли назвали электронным числовым интегратором. Позже название было изменено на Электронный числовой интегратор и компьютер (ENIAC).

Общий вид ENIAC

Работа над компьютером началась в июне 1943 года, когда Эккерт был главным инженером, а Мочли — его консультантом. Вначале ключевую роль играл Мочли, но позже, после согласования первоначальных идей, руководство было передано Эккерту, гениальному инженеру, и Гольдштейну, который был назначен представителем армии и занимался математическими и организационными задачами. ENIAC был закончен слишком поздно для той цели, для которой он был построен — осенью 1945 года, когда закончилась война, и представлен публике в феврале 1946 года. Это заняло 200000 человеко-часов и стоило около 487000 долларов. Армия получила тридцатитонное чудовище, занимавшее комнату размером 10 на 15 метров. В нем было 30 различных блоков, включая двадцать аккумуляторов, расположенных в форме , шестнадцать с каждой стороны и восемь посередине, все соединенные узлом тяжелого черного кабеля толщиной с пожарный шланг. Он мог выполнять 5000 циклов сложения в секунду и выполнять работу 50000 человек, работающих вручную. За тридцать секунд ENIAC мог рассчитать одну траекторию, что заняло бы двадцать часов с настольным калькулятором или пятнадцать минут с помощью дифференциального анализатора.ENIAC требовалось 174 киловатта мощности для работы. Он содержал 17468 электронных ламп, 1500 реле, 500000 паяных соединений, 70000 резисторов и 10000 конденсаторов-схем. Тактовая частота 100 кГц. Ввод и вывод через кардридер IBM, перфоратор и табулятор карт.

Блоки ENIAC можно условно разделить на пять категорий: арифметические (блоки общего назначения и специализированные), блоки глобального управления, память, блоки ввода / вывода и шины (соединительные линии). На нижней схеме показана функциональная организационная схема ENIAC.Единицы, связанные в основном с арифметическими операциями, — это 20 сумматоров (для сложения и вычитания), множитель и комбинация делителя и квадратного корня. Числа вводятся в машину с помощью блока, называемого преобразователем констант, который работает вместе с устройством чтения карт IBM. Считыватель сканирует стандартные перфокарты (которые содержат до 80 цифр и 16 знаков) и сохраняет данные с них в реле, расположенных в преобразователе констант. Постоянный датчик делает эти числа доступными по мере необходимости.Точно так же результаты могут быть перфорированы на картах принтером ENIAC, работающим вместе с перфоратором карт IBM. Таблицы можно автоматически распечатать с карточек с помощью табулятора IBM.

схема ENIAC

Аккумуляторы (арифметические блоки) ENIAC состояли из электронных кольцевых счетчиков, образованных линейным массивом триггеров. Поскольку ENIAC был десятичной машиной, способной обрабатывать числа, состоящие из десятичных цифр, каждый знак плюс, каждый аккумулятор содержал 10 кольцевых счетчиков по 10 ступеней и двухступенчатый кольцевой счетчик для знака числа. Когда число было получено аккумулятором, оно добавлялось к предыдущему содержимому этого блока. Вычитание выполнялось как тип сложения посредством представления отрицательных чисел с помощью дополнений

Сложение или вычитание занимало 200 микросекунд, умножение — примерно 3 миллисекунды. Для достижения этой скорости в него встроено электронное устройство, в котором хранится таблица умножения. Самой сложной операцией было деление, которое требовало около 30 миллисекунд, как и для извлечения квадратного корня.

Различные блоки ENIAC обмениваются данными друг с другом по шинам данных, программ и синхронизации (также называемых соединительными линиями , ). Цифровые соединительные линии переносятся в лотках, которые уложены друг на друга, что позволяет использовать несколько соединений. Подносы для цифр также можно использовать повторно во время программы. Только один аккумулятор может передавать данные в цифровом соединении одновременно, но несколько аккумуляторов могут прослушивать их. В дополнение к обычной передаче цифр по цифровым кабелям / соединительным линиям, адаптеры могут использоваться для изменения места цифры между передачей и приемом. аккумулятор.Например, адаптер устройства сдвига используется для умножения числа на степень 10, а адаптер удаления используется для исключения импульсов одного или нескольких знаков передающего числа.

ENIAC можно запрограммировать для выполнения сложных последовательностей операций, которые могут включать циклы, переходы и подпрограммы. Задача взять проблему и отобразить ее на машине была довольно сложной и обычно занимала недели. Шесть женщин были выбраны из нескольких сотен человеческих компьютеров для работы над ENIAC, что сделало их первыми в мире программистами.Программирование ENIAC сильно отличалось от того, что мы считаем программированием на современном компьютере с хранимыми программами. Архитектура потока данных ENIAC требует установки переключателей, манипулируя его переключателями и кабелями и устанавливая соединения между устройствами (см. Нижнюю фотографию). Программирование состоит из следующих шагов.
1. Во-первых, решаемая проблема должна быть описана набором математических уравнений, таких как полные или дифференциальные уравнения в частных производных.
2. Затем уравнения разбиваются на основные математические операции, которые ENIAC может выполнять.
3. Также необходимо спланировать хранение числовых данных. Для каждой арифметической операции необходимо настроить программное управление и установить связи между входами / выходами программного управления.
4. Наконец, отдельные программы связываются вместе в последовательность программ, так что набор программ автоматически стимулируется после завершения другого набора программ.

Программирование ENIAC потребовало похода и некоторых физических упражнений.

Мочли и Эккерт подали заявку на патент на ENIAC в 1947 году (но патент США 3120606 был выдан только 4 февраля 1964 года).К тому времени они уволились из инженерной школы Мура и основали свою собственную корпорацию, Eckert and Mauchly Computer Corporation . Они передали свой патент своей корпорации, где разработали первый коммерческий компьютер UNIVAC. Эккерт занимался инженерными функциями, а Мочли руководил бизнесом. Однако ни Мочли, ни Эккерт не были хорошими бизнесменами. В конце концов они столкнулись с финансовыми проблемами и в 1950 году продали свою компанию вместе со своими патентами на компьютеры компании Remington Rand.Позже Сперри Рэнд выкупила Remington. Мочли работал в Remington and Sperry до 1959 года, когда он ушел, чтобы основать собственную консалтинговую корпорацию Mauchly Associates. В 1968 году он основал вторую компьютерную консалтинговую корпорацию, которую назвал Dynatrend.

День рождения первого суперкомпьютера в мире

Без особой помпы, сегодняшняя компьютерная революция, возможно, родилась и была объявлена ​​в небольшой, безобидной статье в две колонки внизу первой страницы The New York Times за февраль.15, 1946.

В этом и других рассказах миру был представлен ранее засекреченный проект ENIAC, формально известный как Электронный числовой интегратор и компьютер и как первая в мире электронная лампа, программируемый суперкомпьютер.

«Электронный компьютер высвечивает ответы, May Speed ​​Engineering», — гласил заголовок статьи репортера T.R. Кеннеди младший

Этот заголовок оказался преуменьшением.

На фото три члена команды ENIAC, которые программируют систему в Пенсильванском университете в Филадельфии, где был построен ENIAC.Только в 1944 году над ENIAC работало около 50 женщин, и женщины участвовали в важнейшем программировании машины на протяжении всей ее жизни. Фотография предоставлена ​​семьей Мочли.

Семьдесят пять лет спустя ENIAC отмечает сегодня свой юбилей как машину, которая по существу положила начало революции вычислительной мощности, которая питает наши компьютеры, смартфоны, автомобили, Интернет и широкий спектр технологий, которые используются в мировых компаниях и отраслях каждый раз. день.

Разработан физиком Джоном Мочли и инженером-электриком Дж.Преспера Эккерта в Филадельфии, идея ENIAC была предложена в 1942 году Мочли как полностью электронная вычислительная машина. В разгар Второй мировой войны в то время армия США искала способы рассчитать сложные траектории для ракет и другого вооружения. Идея Мочли и потребности армии вскоре объединились и привели к созданию ENIAC. Однако ENIAC был завершен только после войны. При весе 30 тонн и заполнении комнаты размером 30 на 50 футов он был собран и эксплуатировался в Университете Пенсильвании.

«Критическая веха»

Ларри Смарр

Ларри Смарр, директор-основатель Национального центра суперкомпьютерных приложений (NCSA) и почетный профессор Калифорнийского университета в Сан-Диего, сказал HPCwire сестринскому пабу EnterpriseAI , что ENIAC «стал важной вехой на пути к успеху. к суперкомпьютерам. Можно с уверенностью сказать, что это был первый суперкомпьютер, полностью работающий на электронных лампах ».

Предыдущим заметным и мощным компьютером того времени был Harvard Mark 1, но эта машина использовала электромагнитные реле для своих вычислений, сказал Смарр. По его словам, в конструкции ENIAC требовалось использовать почти 18 000 электронных ламп, что привело к значительному повышению производительности. «Это определенно был суперкомпьютер, потому что в то время он был самым быстрым на планете и выполнял около 400 FLOPS, или 400 операций с плавающей запятой в секунду. Для сравнения: ваш смартфон работает около миллиарда FLOPS. И он не весит тонны и не занимает целую комнату ».

Что действительно выделяло машину, так это ее потрясающая скорость, — сказал Смарр.«ENIAC был в 1000 раз быстрее, чем Harvard Mark 1», — сказал он. «Такое экспоненциальное изменение происходило 75 лет назад», — сказал Смарр. «Я думаю, это важно».

По словам Смарра,

ENIAC был десятичным компьютером, выполнявшим свои вычисления в десятичных дробях до того, как позднее перешли к двоичным вычислениям. Машина была запрограммирована с использованием большого количества циферблатов и шнуров на передней панели. Диски были повернуты к разным установкам, и шнуры были подключены и отключены от одной розетки к другой на машинах, как старый пульт оператора телефона.

«Программное обеспечение все еще было в будущем, — сказал Смарр. «Но они запрограммировали его на решение невероятно сложных задач для военных. Это не была бизнес-машина ».

По словам Смарра, ENIAC отличался от всех компьютеров, которые были до него, включая Mark 1, тем, что во многих отношениях он проложил путь к современным суперкомпьютерам.

«Большинство суперкомпьютеров за последние 75 лет были построены для решения очень сложных физических задач», — сказал он. «Идея о том, что вы можете отобразить уравнения физики на цифровом компьютере, построенном на основе лучших технологий того времени, ENIAC была более или менее первой.Вы можете утверждать, что Mark 1 был таким же, и есть несколько других, которые историки могли бы упомянуть, но ENIAC выдвинул идею о том, что с тех пор страна будет строить все более быстрые и быстрые компьютеры, пока современные компьютеры не станут более чем в триллион раз быстрее, чем ENIAC ».

После ENIAC последовали и другие огромные компьютерные прорывы, в том числе транзисторные схемы, интегральные схемы на кремнии, программное обеспечение и многое другое, обеспечивающие все более высокую производительность и возможности.

Ожидаемые инновации в области вычислительной техники, вдохновленные ENIAC

Профессор Томас Стерлинг, Университет Индианы.

Срок службы ENIAC был коротким — он использовался только до 1955 года — но его влияние было большим, сказал Томас Стерлинг, профессор инженерии интеллектуальных систем и директор Лаборатории компьютерных систем искусственного интеллекта в Университете Индианы.

«Это была полноценная система, которая продемонстрировала возможность использования ламповой технологии для цифровых вычислений», — сказал Стерлинг. «ENIAC был первой демонстрацией концепции цифровых электронных вычислений для реальных приложений. Было немного поздно, чтобы оказать такое большое влияние, как хотелось бы на войне, тем не менее, он использовался не только для своей первоначальной цели, которая заключалась в траектории армейских снарядов, но также в Лос-Аламосе и других странах в некоторых из них. самые ранние форумы по моделированию эволюции атомной бомбы. ”

На рисунке изображен высокоскоростной умножитель, встроенный в ENIAC, который выполняет математические операции параллельно с другими арифметическими устройствами. Фотография предоставлена ​​семьей Мочли. По его словам,

ENIAC также вдохновил, обучил и повлиял на многих людей, чтобы те пришли в зарождающуюся область вычислений. Эккерт и Мочли создали свою собственную компьютерную компанию, которая позже стала бы частью Sperry UNIVAC, а затем частью Unisys.

«Доказательство концепции того, что ENIAC позволил Экерту, Мочли и Джону фон Нейману интеллектуально и мысленно сделать следующий шаг [к сегодняшним вычислениям] на основе всех технологий, которые ENIAC предоставила, улучшила, продемонстрировала и использовала», — сказал Стерлинг.

Джим Томпсон из Unisys

Джим Томпсон, главный инженер Unisys и вице-президент по стратегии разработки систем ClearPath Forward, сказал EnterpriseAI , что, хотя ENIAC начал свою жизнь как большой и быстрый калькулятор траектории для армии, были добавлены улучшения, которые позже добавил к его стоимости и мощности как компьютер.

Все те поворотные переключатели и патч-корды, используемые для программирования ENIAC, в конечном итоге вдохновили концепции и новое мышление, которые позже привели к созданию хранимых компьютерных программ, которые в конечном итоге повлияют и трансформируют вычисления для науки, исследований, бизнеса и многого другого, — сказал Томпсон.

«Итак, они занялись этим бизнесом и [привели] ко всему этому», — сказал он. «Это было действительно кардинальное изменение. ENIAC был там в самом начале… примерно в то же время, когда мы перешли от калькуляторов к компьютерам. Это большой сдвиг с точки зрения того, где мы были ».

Каждый год Unisys спонсирует и принимает участие в мероприятии ENIAC Day, которое подчеркивает важность и широту истории машины.

ENIAC был настолько влиятелен с момента своего создания, что изменил электротехнику и породил новые дисциплины в области изобразительного искусства, науки и самой информатики, — сказал Томпсон.«Все тронуты этим, — сказал он. «Любой, кто читает электронное письмо».

На фото Кайт Шарплесс, один из инженеров команды ENIAC. Фотография предоставлена ​​семьей Мочли.

Национальный музей армии США

Слева направо: Глория Рут Гордон, Эстер Герстон, два первых программиста ENIAC (электронный числовой интегратор и компьютер), работают перед огромным отсеком для патчей.

Считающийся первым электрическим цифровым компьютером общего назначения, ENIAC (электронный числовой интегратор и компьютер) был одним из самых влиятельных технологических инноваций Второй мировой войны.Потребовалось коллективное воображение, новаторство и упорный труд многих команд ученых, инженеров, математиков и рабочих, прежде чем армия смогла запустить проект ENIAC. Сегодняшняя эра универсальных персональных компьютеров — прямой результат их усилий.

Неудовлетворенная потребность
К июню 1943 года Адольф Гитлер контролировал большую часть Европы. Союзные войска оправлялись от изнурительной кампании в Северной Африке и готовили смелое вторжение в Италию. Тем временем в Тихом океане бои продолжались остров за островом.В тылу, в Лаборатории баллистических исследований (BRL) в Абердине, штат Мэриленд, армия США разрабатывала инновационные новые оружейные технологии. Группа женщин по прозвищу «вычислители» трудилась над кнопочными калькуляторами, выполняла сложные математические формулы и создавала программы для оборудования, собранные инженерами, математиками и учеными в лаборатории. Они изо всех сил пытались удовлетворить спрос на таблицы артиллерийской стрельбы — таблицы, которые помогали солдатам определять лучшую цель для своего оружия.Без них солдаты не могли эффективно нацеливаться, что приводило к потере боеприпасов и даже гибели людей.

Таблица программирования ENIAC, представляющая проводку, необходимую для создания уравнения внешней баллистики.

Расчет траектории артиллерии чрезвычайно сложен. Для получения точных показаний необходимо учитывать скорость ветра, влажность, температуру, начальную скорость, плотность воздуха, высоту и даже температуру пороха. Таблицы баллистики, которые работали в дождливой Германии, были бесполезны в Алжире, где климат и высота над уровнем моря сильно отличались.Дело усложнялось тем, что постоянно принималось новое оружие, что требовало новых расчетов. Армия отчаянно нуждалась в удобном способе создания надежных баллистических карт.

Техник заменяет вакуумную лампу ENIAC.

ENIAC в здании 328 Лаборатории баллистических исследований (BRL), слева направо Глен Бек; Фрэнсис Снайдер Холбертон. ENIAC содержал 17 468 электронных ламп, 7200 кристаллических диодов, 1500 реле, 70 000 резисторов, 10 000 конденсаторов и около 5 миллионов паяных вручную соединений.Он весил более 27 тонн, занимал площадь 1800 квадратных футов и потреблял 150 киловатт энергии.

Рождение вычислительной техники

В Пенсильванском университете в Филадельфии физик Джон Мочли и 24-летний инженер-электрик Дж. Преспер Эккерт предложили армии предоставить им ресурсы для создания машины, которая будет использовать цифровые электронные импульсы, передаваемые через электронные лампы, для выполнения сложные математические расчеты. Это новое устройство фактически позволило бы длинной серии калькуляторов обмениваться электронными данными — когда один завершал вычисление, результат почти мгновенно передавался следующему. В 1948 году родился электронный числовой интегратор и компьютер, или ENIAC.

Слева направо Бетти Дженнингс и Фрэнсис Билас работают с главной панелью управления ENIAC, когда машина находилась в школе Мура при Пенсильванском университете.

Расчеты в массовом масштабе

Помимо баллистики, армия применила вычислительную мощность ENIAC для предсказания погоды, расчетов атомной энергии, исследований космических лучей, теплового воспламенения, исследований случайных чисел, проектирования аэродинамических труб и многого другого.Армия предоставила университетам бесплатный доступ к ENIAC, который использовался для различных гражданских исследований. Когда в 1955 году армия уволила ENIAC, она успешно занималась подсчетом цифр более 70 000 часов.

На этой диаграмме показано влияние ENIAC на компьютеры и связанные с ними технологии в течение трех десятилетий после его изобретения.

Человеческие «компьютеры» отображают первые четыре платы программирования. Слева направо: Пэтси Симмерс с платой ENIAC; Гейл Тейлор с платой EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer); Милли Бек с платой ORDVAC (Ordnance Discrete Variable Automatic Computer); Norma Stec с платой BRLESC-1 (Электронный научный компьютер-1 лаборатории баллистических исследований).Обратите внимание на резкое уменьшение размеров и переход от электронных ламп к транзисторам.

Оператор, сидящий за пультом BRLESC-1, потомка ENIAC, который подключился к сети в 1962 году. BRLESC-1 решал армейские проблемы баллистики и логистики со скоростью пять миллионов операций в секунду.

ENIAC в 75 лет: пионер вычислительной техники

В 2021 году исполняется 75 лет с тех пор, как Электронный числовой интегратор и компьютер (ENIAC) были впервые представлены публике. Разработка ENIAC, являющаяся важной частью истории вычислительной техники, представляла собой набор важных вех.

ENIAC, возможно, был первой электронной машиной общего назначения, которая была полной по Тьюрингу, то есть теоретически способной справиться с любой вычислительной задачей. Его развитие стало ключом к созданию индустрии коммерческих вычислений, предоставив многие из ранних идей и принципов, лежащих в основе компьютеров всех форм и размеров.

«Революция в инженерной математике»

Построенный в 1943-1945 годах в Пенсильванском университете инженерами Джоном Преспером Эккертом и Джоном Уильямом Мочли, ENIAC был создан для расчета артиллерийских таблиц — траекторий снарядов разрывных снарядов — для США. Лаборатория исследований армейской баллистики.

Мочли предложил использовать универсальный электронный компьютер для расчета баллистических траекторий в 1942 году в пятистраничной памятке под названием «Использование вакуумных трубных устройств в расчетах». Узнав об этой идее, армия США поручила университету построить машину, известную в то время как Project PX. Система была завершена и введена в эксплуатацию к концу 1945 года, а в 1947 году перенесена на Абердинский полигон в Мэриленде.

Отправляйтесь в небо в нашем самом большом выпуске

09 июл 2021

Занимая помещение площадью 1500 квадратных футов в Школе электротехники Мура UPenn, ENIAC состоял из 40 девятифутовых шкафов.При весе 30 тонн машина содержала более 18 000 электронных ламп и 1500 реле, а также сотни тысяч резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности.

«Это была группа парней, которые гнули металл в подвале здания в UPenn», — говорит Джим Томпсон, технический директор продукта ClearPath Forward в Unisys, компании, которая благодаря приобретениям может проследить свою родословную до ENIAC и Eckert. -Mauchly Corporation, основанная в 1946 году. «Никто не производил компьютерные компоненты; Эти ребята сделали ENIAC буквально из радиоприемников, телевизоров и всего остального, что они могли найти, взяв электронные лампы, которые были разработаны для другой цели, а затем превратили их в логические устройства и перепрофилировали.

После окончания Второй мировой войны ENIAC был передан в дар Пенсильванскому университету 15 февраля 1946 года. Согласно Смитсоновскому институту, где сейчас находятся части машины, в армейском пресс-релизе ENIAC описывался как «новая машина». ожидается, что это произведет революцию в инженерной математике и изменит многие наши методы промышленного дизайна.

«Начато в 1943 году по просьбе Управления артиллерийского вооружения, чтобы преодолеть математическое узкое место в баллистических исследованиях. Его использование в мирное время распространяется на все отрасли научных и инженерных работ.

До ENIAC человеческие «компьютеры», в основном женские команды, выполняли вычисления вручную с помощью механических калькуляторов. Для прогнозирования траектории снаряда использовались расчеты, в которых учитывались плотность воздуха, температура и ветер. На «вычисление» одной траектории у человека уходило от 20 до 40 часов. С ENIAC те же расчеты теперь можно было выполнить за 30 секунд.

Ввод производился через устройство чтения карт IBM, а для вывода использовался перфоратор IBM. Хотя у ENIAC сначала не было системы для хранения памяти, перфокарты можно было использовать для хранения внешней памяти.Память на 100 слов с магнитным сердечником, созданная корпорацией Burroughs, была добавлена ​​к ENIAC в 1953 году.

Способный выполнять около 5000 вычислений в секунду, ENIAC был в тысячу раз быстрее, чем любая другая машина того времени, и имел модули для умножения и деления. , и квадратный корень.

«Это была машина, которая перешагнула рубеж истории, когда мы перешли от механических калькуляторов и счетных машин к электронным компьютерам», — говорит Томпсон.

Хотя это значительный скачок в возможностях по сравнению с любым другим компьютером в мире в то время, он также имел ряд проблем при эксплуатации. Благодаря технологии минимального охлаждения — двум воздуходувкам мощностью 20 лошадиных сил — ENIAC поднял температуру в помещении до 50 ° C во время работы, и его потребление энергии 160 кВт привело к отключению электроэнергии в городе Филадельфия.

Надежность также была постоянной проблемой. До того, как в 1948 году стали доступны специальные лампы, в машине использовались стандартные радиолампы, которые перегорали почти ежедневно. Сначала требовалось несколько часов, чтобы определить, какая труба действительно взорвалась, но в конечном итоге команда разработала систему, которая сократила это время примерно до 15 минут благодаря некоторому «профилактическому обслуживанию» и тщательному мониторингу оборудования.

ENIAC было трудным и сложным в использовании. Первоначально для программирования использовались соединительные кабели и переключатели, а перепрограммирование машины было физически сложной задачей, требующей большого предварительного планирования и часто занимавшей дни.

«Первые электронные цифровые компьютеры, в том числе ENIAC, нужно было программировать с помощью коммутационных шнуров», — объясняет Дэвид Тейлор, соучредитель учебного сайта по кодированию Prooffreader и энтузиаст истории вычислений.

«После того, как программа была написана, специфическая для программы логика должна была быть буквально подключена к машине, то есть программистам приходилось физически перемещать кабели на коммутационной панели и менять переключатели, которые управляли ответом на ввод.

«Тогда ENIAC смог решить только эту конкретную проблему. Чтобы изменить программу, нужно было снова вручную соединить пути передачи данных машины. Это был довольно трудоемкий процесс, потребовавший несколько дней для внесения необходимых физических изменений и недель для разработки и написания новых программ ».

Усовершенствования 1948 года сделали возможным выполнение сохраненных программ, установленных в памяти таблицы функций, что ускорило процесс «программирования».

«Три различных типа памяти, используемые в ENIAC, были заменены одной стираемой высокоскоростной памятью, что позволило хранить программы в виде постоянной памяти», — говорит Тейлор.«Это преобразование значительно ускорило процесс перепрограммирования, заняв всего несколько часов вместо дней».

Наследие ENIAC: важная часть истории

С конца 1930-х по 1940-е годы пионеры в области вычислительной техники разработали исторически значимые машины, чтобы помочь военным усилиям.

IBM Harvard Mark I — еще одна универсальная машина той эпохи — была способна выполнять всего три сложения или вычитания в секунду, в то время как каждое умножение занимало шесть секунд, деление — 15 секунд, а логарифм или тригонометрическая функция — более минуты.

— Армия США

Британский Колосс, построенный в Блетчли-парке, был невероятно важен для расшифровки нацистской криптографии, но был построен для одной конкретной цели, а государственная секретность означала, что в то время нельзя было делиться своими знаниями.

Компьютер Атанасова – Берри, построенный в 1942 году Джоном В. Атанасовым, не был ни программируемым, ни полным по Тьюрингу.

Построенный Конрадом Цузе Z3 был завершен в Берлине в 1941 году, но в государственном финансировании было отказано, поскольку это не считалось важным. Машину никогда не использовали в повседневной жизни, и она была разрушена во время бомбардировки Берлина союзниками в 1943 году.

«Легко сосредоточиться на том, насколько медленными, массивными, энергоемкими и с недостаточным объемом памяти были эти ранние компьютеры, вместо того, чтобы распознавать экспоненциальные скачки. в технологиях, которые они представляли, по сравнению с предыдущим состоянием искусства », — говорит Чарли Эштон, старший директор по развитию бизнеса поставщика SmartNIC Napatech.

«Одна из самых впечатляющих статистических данных об ENIAC — это улучшение производительности на несколько порядков по сравнению с электромеханическими машинами, которые он заменил.

Хотя историки могут спорить о важности определенных машин и о том, какие из них имеют честь быть «первыми» в различных категориях, немногие могут спорить о том, был ли ENIAC шагом вперед и оказал ли влияние на реальный мир. Его вычислительная мощность была огромным скачком по сравнению с аналогами того времени, а его универсальный характер позволил перепрограммировать компьютеры для любого количества потенциальных вариантов использования.

«До него были и другие компьютеры (механические и электромеханические). И мы можем переоценить тот факт, что это был первый рабочий цифровой компьютер общего назначения, но влияние было гораздо больше », — говорит Чарльз Эдж, технический директор инвестиционной компании Bootstrappers.mn и ведущий подкаста The History Of Computing.

В то время стоимость ENIAC составляла около 400 000 долларов, что эквивалентно примерно 7 миллионам долларов на сегодняшний день, несмотря на то, что первоначальный бюджет проекта составлял всего 61 700 долларов.Машина была списана в октябре 1955 года после удара молнии, но она уже оставила прочный след в зарождающейся компьютерной индустрии.

ENIAC неудача и успех

К тому времени, когда ENIAC был готов к эксплуатации в 1945 году, война подходила к концу. В результате он никогда не использовался по прямому назначению для расчета баллистических траекторий.

«Отличие ENIAC в том, что он действительно был универсальным средством решения проблем», — говорит Томпсон. «Несмотря на то, что он появился в конце войны и не способствовал достижению своей первоначальной цели, он был немедленно адаптирован для помощи США в усилиях по созданию ядерного оружия, для работы в сельском хозяйстве и всего, где нам приходилось делать очень много. вычислений быстро.”

— Армия США

За время своего существования машина выполняла расчеты для конструкции водородной бомбы, прогнозов погоды, исследования космических лучей, исследования случайных чисел и даже проектирования аэродинамической трубы. Работа ENIAC по исследованию расстояния, которое нейтроны могут пройти через различные материалы, помогла популяризировать методы расчетов Монте-Карло.

«ENIAC, безусловно, стал поворотным моментом в вычислительной технике», — говорит Эдж. «Это было важно для математического моделирования, которое привело к созданию водородной бомбы. Частично в результате этой работы мы получили моделирование Монте-Карло и наследие фон Неймана, полученное в результате этой ранней работы. У нас есть концепция хранимых программ ».

Интерес Мокли к компьютерам, как сообщается, возник из надежд на предсказание погоды с помощью компьютеров и использование электроники для статистического анализа погодных явлений.И ENIAC действительно провел первый суточный прогноз погоды. Но, как и в случае с большинством компьютеров того времени, Джон фон Нейман и спектр исследований ядерного оружия были важной частью продукции ENIAC.

Работая над водородной бомбой в Лос-Аламосской национальной лаборатории, фон Нейман узнал о разработке ENIAC, и после того, как он принял участие в его разработке, первая программа машины была не баллистическими таблицами, а исследованием возможности создания термоядерного оружия. Фон Нейман также работал с IBM Harvard Mark I и, по сути, создал архитектуру фон Неймана, когда документировал свои мысли о машине-преемнике ENIAC, EDVAC.

Многие исследователи ENIAC провели первые доклады по компьютерному образованию в Филадельфии, штат Пенсильвания, в 1946 году, которые под общим названием «Теория и методы проектирования цифровых компьютеров» часто называются лекциями школы Мура.

Переговоры оказали большое влияние на будущее развитие компьютеров. «Лекции в школе Мура помогли подготовить Клода Шеннона из Bell Labs, Джея Форрестера из Массачусетского технологического института, разработчиков мэйнфреймов из GE, которая впоследствии станет значительным игроком в индустрии мэйнфреймов, а также инженеров, исследователей и будущего все еще зарождающихся компьютеров. промышленность », — говорит Эдж.

Пентагон пригласил экспертов из Великобритании и США, чтобы они начали исследования в этой области. Лекции и меморандум фон Неймана «Первый проект отчета по EDVAC» вызвали гонку за создание действительно универсальных систем, которые могли бы работать с сохраненными программами.

Мочли и Эккерт быстро развили свои идеи, доставив EDVAC (Электронный автоматический компьютер с дискретными переменными) в Лабораторию баллистических исследований армии США в 1949 году. Проектные работы начались еще до того, как ENIAC был полностью введен в эксплуатацию, с внедрением архитектурных и логических улучшений, задуманных во время Конструкция ENIAC.

Однако они были побеждены системой Manchester Baby, первым компьютером с хранимой программой, и, в частности, EDSAC в Кембридже, который считается первым практическим компьютером и источником бизнес-вычислений через Lyons Leo.

«ENIAC также возвестил о различных методах сборки, которые используются по сей день», — говорит Томпсон. «Это была модульная конструкция, это был масштабируемый сайт, поэтому вы можете добавить к нему дополнительные возможности, вы можете изменить их».

«За время его существования, которое составляло всего лишь десять лет, они добавили в него всевозможные технологии, которые изменились от того, каким он был в начале, до того, каким он был в конце. Это становится своего рода планом вычислений в том виде, в каком мы его знаем ».

Спасибо за подписку на нашу серию информационных бюллетеней.

Начало коммерческих вычислений

Сегодня названия технологий — одни из самых ценных брендов в мире. Но даже в 1940-х годах технологии смогли увлечь средства массовой информации.

Поскольку Колосс в Блетчли-парке все еще оставался государственной тайной, ENIAC могла свободно попадать в заголовки газет.

Заголовок газеты «Нью-Йорк Таймс» от февраля 1946 года гласил: «Электронные компьютерные вспышки отвечают, может ускорить инженерное дело.В других публикациях пресса того времени описывала ENIAC как «механический мозг» и «электронный Эйнштейн».

ENIAC провела раннюю маркетинговую кампанию в области технологий. Хавьер Гарсия, академический директор инженерного и научного направления университетского центра U-tad в Испании, объясняет, что по мере того, как финансирование иссякло после окончания войны, создатели ENIAC сняли и продемонстрировали фильм о его работе, чтобы вызвать интерес. В одном маркетинговом трюке команда объединила панели со светом и шариками для пинг-понга с нарисованными цифрами, которые загорались во время проведения операции, чтобы произвести впечатление на зрителей.

«Они были бесполезны. Чистая эстетика. Но в народном воображении он остался образом первых компьютеров. Вы только посмотрите фантастические фильмы. Фактически, чтобы охватить большее количество людей, эти лампочки определены как электронный мозг. Абсолютный маркетинговый успех », — сказал Гарсия El Pais.

Хотя ни ENIAC, ни EDVAC, ни британский EDSAC не продавались на рынке, работа Мочли и Эккерта стала важным шагом вперед в коммерциализации вычислений.

Эти двое основали первую компьютерную компанию Electronic Control Co., в 1946 году после ухода из UPenn из-за патентных споров. Не имея возможности найти банк или инвестора, который одолжил бы им деньги, эти двое заняли у отца Эккерта 25000 долларов, чтобы начать бизнес.

Из-за финансовых проблем в 1950 году компания Eckert-Mauchly Computer Co. была продана компании Remington-Rand.

Eckert-Mauchly разработал две машины-преемники: BINAC был первым компьютером с хранимыми программами в США в 1949 году, а UNIVAC не запускался до 1951 года после приобретения Remington-Rand.С разной степенью успеха они помогли запустить продажу и использование компьютеров в специальных деловых целях в США.

«В то время IBM занималась бизнесом», — говорит Томпсон. «IBM лучше справилась с этим поворотом и коммерциализацией, но Эккерт и Мочли были там с самого начала, и они начали производить стандартизованные компьютеры, которые можно было построить в больших объемах в течение дня — то есть больше одного — из стандартного набора проектов. и продаются клиентам для выполнения общего набора задач.Так что это довольно большой переход от машины, созданной для определенной цели.

«В течение 10 лет с момента основания и пяти лет после закрытия мы создавали коммерческие компьютеры общего назначения. Это создало совершенно новую индустрию. У нас не было бы программистов, у нас не было бы системных проектировщиков, у нас не было бы всего того, что есть [сегодня]. Через 15 лет после ENIAC мы создаем компьютеры для полета на Луну ».

Northrop приняла первый BINAC в сентябре 1949 года, но, как сообщается, он никогда не работал должным образом после того, как был доставлен, и никогда не использовался в качестве производственной машины.Northrop обвинил EMCC в неправильной упаковке машины, в то время как Эккерт и Мочли заявили, что Northrop плохо собрала ее и не позволит своим инженерам починить ее на месте.

Однако после приобретения Rand первый UNIVAC был успешно доставлен в Бюро переписи населения США в марте 1951 года. Пятая машина, построенная для Комиссии по атомной энергии США, использовалась CBS для правильного прогнозирования результатов президентской кампании 1952 года. избрание в маркетинговой схеме, придуманной парой.

Компания Эккерта и Мочли, хотя и не на словах, живет сегодня. Rand объединилась с Sperry Corp. в 1955 году, а затем с Burroughs в 1986 году и стала Unisys. Эккерт ушел из Unisys в 1989 году.

— Армия США

Хотя ENIAC был разработан и построен мужчинами, шесть женщин-программистов — Джин Дженнингс Бартик, Марлин Вескоф Мельцер, Бетти Снайдер Холбертон, Рут Лихтерман Тейтельбаум, Кэтлин Антонелли и Фрэнсис Билас Спенс — отвечали за «кодирование» машины путем перемещения кабелей рука.

Большинство из шести были выпускниками математики — Снайдер изучала журналистику — и была нанята вместе с примерно 80 другими женщинами, чтобы вручную рассчитать траекторию для Лаборатории баллистических исследований.

«Они искали операторов новой машины, которую они строили, под названием ENIAC», — сказал Бартик Музею истории компьютеров. «Конечно, я понятия не имел, что это было, но я знал, что это не ручной расчет».

Статус секретности ENIAC означал, что программистам сначала не разрешили войти в комнату, чтобы увидеть машину, а вместо этого сказали разработать программы по чертежам в соседней комнате.

Как описывает Колумбийский университет, без чего-либо более удобного, чем инструкция, шесть женщин самостоятельно изучили работу ENIAC по его логическим и электрическим блок-схемам, а затем выяснили, как его запрограммировать. Они создали свои собственные блок-схемы, листы программирования, написали программу и разместили ее на ENIAC. Вместе им приписывают создание первого набора процедур, первых программных приложений и первых классов программирования.

Однако, несмотря на их важную роль, женщины редко упоминались на каких-либо фотографиях или в прессе вокруг ENIAC.Их участие в проекте долгие годы практически не подтверждалось документально.

«Это очень похоже на историю« Скрытых фигур »вокруг НАСА, — говорит Томпсон из Unisys. «О влиянии женщин на ранних этапах работы в этой отрасли мало рассказывают».

Как и афроамериканские женщины-математики в НАСА, чей вклад был существенным во время космической гонки, только недавно их роль в ENIAC получила широкое признание. Все шесть женщин были включены в Зал славы «Женщины в технологиях» в 1997 году.

Спасибо! Ваша форма была получена, и один из наших сотрудников свяжется с вами в ближайшее время.

Нерассказанная история ИИ: женщины-невидимки запрограммировали первый в Америке электронный компьютер

Эта статья была впервые опубликована под заголовком «История проекта: компьютерная видеосистема Atari» в мартовском выпуске журнала IEEE Spectrum за 1983 год.PDF-версия исходной статьи с фотографиями и техническими схемами доступна на IEEE Xplore .

Сегодня он популярен не потому, что он отлично справляется с реактивным истребителем и танком, а потому, что его гибкий дизайн также позволяет ему играть в шахматы и бейсбол, а также в Space Invaders, Pac-Man и многие другие аркадные игры. которые были изобретены с тех пор, как система VCS появилась на рынке. В настоящее время на рынке присутствует более 200 различных игровых картриджей — постоянных запоминающих устройств (ПЗУ), содержащих программное обеспечение VCS, их производят около 40 компаний, и постоянно разрабатываются новые игры.По оценкам, 120 миллионов картриджей было продано по цене от 12 до 35 долларов, и спрос таков, что, помимо покупки более 6502 микрокомпьютеров, чем кто-либо другой в мире, Atari закупила ПЗУ для своих различных подразделений больше, чем для всех остальных. другие компании в мире вместе взятые.

Atari и другие компании, выпускающие видеоигры, создавали аркадные игры на базе микропроцессоров в течение некоторого времени до того, как была разработана VCS, но стоимость доступных в то время процессоров — 100 долларов и более каждый — заставила идею домашнего потребительского продукта основываться на микропроцессор непрактичен.Затем появился Чак Педдл и 6502.

Г-н Педдл, который ушел из Motorola в MOS Technology после разработки микропроцессора MC6800, появился на Весконе — ежегодной выставке электроники на Западном побережье — в сентябре 1975 года, предложив продать свой новый микропроцессор через компанию. баррель по 8 долларов за штуку. «Конечно, никто не знал, что на его имя была всего одна бочка», — вспоминает Стив Майер, соучредитель Cyan Engineering, частной консалтинговой компании Atari в Грасс-Вэлли, а ныне старший вице-президент по исследованиям и разработкам в Atari.

Мистер Майер и Рон Милнер, его коллега из Cyan, посетили мистера Педдла в Весконе и обнаружили, что 6502 точно соответствует минимальным характеристикам, которые они изложили некоторое время назад в дизайне голубого неба для программируемого видео. игра. Г-н Майер вспоминает, что все трое вошли в заднюю часть комплекса MOS Technology, и через час сделка была заключена. Это начало революцию в домашних видеоиграх.

Пытаясь выжить

В то время этого никто не видел. «Мы просто пытались выжить», — сказал г.Майер рассказал Spectrum . Atari вышла на рынок домашнего видео с одночиповой версией своей аркадной игры Pong, и она разрабатывала другие домашние видеоигры, но каждая из них была основана на одном индивидуальном чипе, на разработку которого потребовался год или больше и более 100000 долларов — когда аркадная игра вышла на внутренний рынок, потребители бы о ней забыли. Программируемая домашняя видеоигра казалась желанной альтернативой.

Ключом к конструкции была простота: заставить программное обеспечение делать как можно большую часть работы, чтобы оборудование могло быть дешевле — кремний был очень дорогим в те дни.Микропроцессор синхронизировался со скоростью развертки телевизора и отображал на экране одну или две строки за раз. Эта синхронизация значительно снижает требования к памяти для телевизионного интерфейса, но процессор должен постоянно обновлять регистры в интерфейсе, чтобы вообще получить какой-либо дисплей. Программа, которая передает информацию на видеочип (названная Stella в честь велосипеда ее разработчика), известна как ядро.

Чтобы еще больше снизить требования к памяти, г-н Майер и г-н Милнер решили отображать фон экрана с относительно низким разрешением, а движущиеся объекты отображать с более высоким разрешением — игровое поле с низким разрешением, проигрыватели с высоким разрешением.Они также устранили любые положения о вертикальной синхронизации и передали эту задачу программисту. Ядро VCS должно подсчитывать количество строк, отображаемых на экране телевизора, и должно завершать отображение одного кадра точно за то же время — 15,24 миллисекунды, — которое требуется электронной пушке телевизора, чтобы выполнить один проход сверху вниз.

Ключом к дизайну была простота: заставить программное обеспечение выполнять как можно большую часть работы, чтобы оборудование могло быть дешевле.

Были построены два прототипа Stella: функциональный прототип, построенный г-ном.Милнера, чтобы проверить концепцию, и прототип на уровне ворот, построенный Джо Декуиром, который был нанят Cyan в конце 1975 года. Прототип на уровне ворот был разработан таким образом, чтобы максимально точно имитировать предполагаемый финальный чип, с использованием специальных методов проектирования схем. к МОП интегральным схемам.

Одна критическая функция, зависящая от MOS, заключалась в использовании специального счетчика, называемого полиномиальным счетчиком или псевдослучайным регистром сдвига, вместо истинного двоичного счетчика для определения положения объектов на экране. Полиномиальный счетчик занимает одну четвертую площади кремния эквивалентного двоичного счетчика, но, в отличие от двоичного счетчика, он не ведет счет в каком-либо простом порядке.Таким образом, программист не может вычислить положение объекта на экране и загрузить его в счетчик положения.

Первоначальный прототип Stella имел только один сигнал для счетчика положения: сброс, который запускал немедленное отображение объекта. Г-н Декуир и Джей Майнер, разработавшие серийную версию чипа Stella, использовали ту же концепцию в своем дизайне. В результате, отображение объекта в заданной позиции на экране требует, чтобы программист подсчитал количество тактовых циклов, взятых заданным набором инструкций, выяснил, как далеко по экрану будет электронный луч после выполнения инструкций. , и действовать соответственно.Как только счетчик положения объекта сбрасывается в нужную точку, он продолжает отображать объект в этом месте в последующих строках.

Для перемещения объектов прототип блокировал четыре тактовых импульса от счетчиков положения в течение интервала вертикального гашения; Затем программист мог добавить импульсы для перемещения объекта влево или вправо — нужно было добавить четыре импульса, чтобы объект оставался на одном месте. Г-н Майнер добавил набор регистров движения, которые автоматически добавляют или вычитают импульсы, когда микропроцессор посылает сигнал, называемый H-перемещением.H-ход может быть отправлен во время интервала вертикального гашения или во время интервала горизонтального гашения в начале каждой строки.

«Это казалось достаточно безобидным», — сказал Ларри Каплан, первый разработчик программного обеспечения, нанятый для разработки игр для проекта Stella. «Но я рано обнаружил, что можно перемещать объекты плеера во время экрана [кадра телевизионного изображения], хотя дизайн не учитывал это».

Джо Декуир нарисовал эту принципиальную схему того, что должно было стать видео компьютерной системой Atari 8 ноября 1976 года.

Джо Декуир

Итак, г-н Каплан разработал «Воздушно-морское сражение», в котором есть горизонтальные полосы объектов игроков, техника, используемая в бесчисленных играх VCS, включая Space Invaders, Freeway, Asteroids и Football. «Без этого единственного стробоскопа, H-перемещения, VCS умер бы быстрой смертью пять лет назад», — сказал г-н Каплан, ныне вице-президент по разработке продуктов в Atari.

Н-ход и функция, позволяющая разместить на экране две или три копии объекта, позволили другому программисту VCS, Рику Мауэру, разработать домашнюю версию аркадного хита Space Invaders.Эта игра стала популярной в 1979 году, когда VCS пошла под откос после потери денег в 1977 и 1978 годах.

«У VCS дела шли не так хорошо — на поле было всего несколько миллионов игроков, и казалось, что она умирает. — потом вышли Space Invaders, и бац! Он взорвался », — сказал г-н Каплан. Space Invaders была самой популярной игрой в аркадных автоматах, и VCS с рядами из шести объектов на экране (два объекта-игрока, скопированные по три раза каждый) могла воссоздать ее дома.

Другой аппаратной особенностью, которая на самом деле стоила изрядное количество кремния, была вертикальная задержка или VDEL.По словам Майнера, система VCS записывает две телевизионные строки за раз, но перемещение объектов на две строки между кадрами приводит к рывкам. Требовалось найти способ сдвигать объекты только на одну строку, и это был способ VDEL. Два регистра используются для хранения графической информации для каждого объекта-плеера, и VDEL выбирает, какой регистр будет отображаться на экране.

Последовательность событий следующая: информация, отправляемая в регистры дисплея для одного объекта плеера, загружается в его первичный регистр; когда информация записывается в другой объект проигрывателя, содержимое первичного регистра для первого объекта автоматически дублируется в его вторичном регистре; если информация для каждого объекта игрока записывается через каждую вторую строку развертки, вторичный регистр, выбранный VDEL, будет отображать ту же форму, что и первичный регистр, но на одну строку позже.Этот метод теперь используется для загрузки различной информации в первичный и вторичный регистры каждого объекта игрока, что дает однострочное разрешение и другие непредвиденные бонусы.

Картриджи для ранних игр содержали всего 2 килобайта ПЗУ. «В 2K у вас еле есть место, чтобы почистить зубы».

— Джо Декуир

Помимо возможности определять форму объекта, программисты также могут определять его цвет и яркость. Решение использовать и регистры цвета, и регистры яркости, вероятно, не было бы принято, если бы не простота управления цветом.Цвет телевизора определяется разностью фаз между цветовым сигналом и опорным сигналом, или цветовой вспышкой, которая передается в начале каждой строки. Фазовращатель VCS — это не что иное, как линия задержки, отводимая через определенные интервалы, поэтому он занимает довольно мало места на кристалле.

Примером обширных манипуляций с цветом является подпрограмма, разработанная г-ном Декюром для предотвращения записи игровых шаблонов на экран телевизора, если VCS оставлена ​​без присмотра. Подпрограмма, которая циклически перебирала все возможные комбинации цвета и яркости, использовала только дюжину байтов, что было большим преимуществом для картриджей для ранней игры, которые вмещали всего 2 килобайта ПЗУ. «В 2K у вас почти нет места, чтобы почистить зубы», — сказал г-н Декуир.

Подобное разнообразие эффектов было получено с минимальным пространством чипа в звуковом генераторе; он содержит просто несколько делителей и полиномиальных счетчиков, которые могут быть соединены между собой различными способами под управлением программы. 5-битный полиномиальный счетчик, как заметил г-н Декуир, издает низкий ворчливый звук (используется в Tank), а 9-битный счетчик издает свистящий звук (используется в Jet Fighter). Остальные звуки, которые программисты сделали из VCS, по сути, бесплатны, и они обширны — Mr.Майер сказал, что он даже слышал, как VCS воспроизводит слова «E.T. звонит домой».

Использование оборудования

Поскольку оборудование VCS само по себе мало что делает, на программиста ложится тяжелое бремя. Но хотя программирование сложно, немногие стены сдерживают творчество программного обеспечения.

«Написание ядер, из которых состоят игровые программы, — сказал г-н Майер, — похоже на решение головоломок с множеством и множеством возможностей. Есть определенный класс программистов, который может так работать с микрокодом.Если бы было проще программировать, у нас не было бы этих программистов, потому что им было бы скучно. VCS — это абсолютная проблема ».

« Другими словами, чтобы иметь дело с VCS, вам нужно отучиться от всех хороших практик программирования, которые вы усвоили », — сказал г-н Мауэр, разработавший Space Invaders.

Bob Уайтхед, старший дизайнер и соучредитель Activision Inc. в Маунтин-Вью, Калифорния, может быть самым новаторским дизайнером VCS — ему приписывают больше всего первых в использовании нового трюка.Но он философски относится к своим нововведениям. «Компьютер — это компьютер, — сказал он, — и он работает только одним способом. Если появляется что-то новое, это мило, но не более того, потому что это то, на что компьютер всегда был способен; вы просто не делали этого. Я не обнаружил этого раньше. Это все равно, что найти пенни под диваном — он всегда был там, но это приятно открывать ».

«Написание ядер, из которых состоят игровые программы, похоже на решение головоломок с множеством возможностей.»

– Стив Майер

Как заметил г-н Уайтхед, когда трюк обнаружен и реализован в игре, он становится очевидным для опытных программистов VCS, и вскоре этот трюк будет скопирован в других играх. Менее опытные программисты просматривают список программ или улавливают уловки из уст в уста.

Однако сегодня, по оценкам разработчиков, оборудование используется на 70–80 процентов. «Все больше и больше милых вещей не появляется, — сказал г-н Уайтхед, — но каждый раз, когда мы открываем что-то новое, мы думаем, что это последнее.«

Смена дисплеев «на лету»

Первый трюк появился, когда г-н Уайтхед разработал блэкджек, и теперь он используется почти в каждой игре VCS. Это возможность переписывать объекты игрока «на лету». Поскольку микропроцессор должен каждую строку передавать информацию на микросхему «Stella» для отображения, он может изменять информацию даже во время строки, чтобы изменить внешний вид объектов. Аппаратное обеспечение может создавать несколько копий объекта игрока — функция добавлена, чтобы группы бипланов могли сражаться друг с другом.Уайтхед обнаружил, что он может изменять отображаемый объект игрока между копиями. Вместо того, чтобы выставлять три копии одного и того же объекта, VCS затем отображает три разных объекта: три разные карты в случае блэкджека.

Объекты также можно переписывать, поскольку они перемещаются по вертикали, поэтому разные ряды пришельцев в Space Invaders выглядят по-разному. Эта возможность была доведена до крайности в Activision Freeway с 10 полосами движения и различными легковыми и грузовыми автомобилями по всему экрану.Он также очень успешно использовался в Asteroids, где камни, которые кажутся падающими по всему экрану, расположены в два ряда: половина движется вверх, а половина движется вниз.

Несколько уловок

01

«Жалюзи» используются в игре Atari Chess для увеличения количества объектов, которые могут отображаться на одной строке.

02

Вертолет и лазер, которые он запускает в команде Activision Chopper, создаются путем записи игрового поля на лету.

03

Изменение размера игрока «на лету» превращает руку боксера в удар в Activision’s Boxing.

Но первоначальным ограничением перезаписи объектов проигрывателя на лету было то, что скопированные объекты должны были перемещаться вместе, потому что VCS создает несколько изображений только с заданными интервалами. Уловка, разработанная г-ном Уайтхедом, позволяющая множеству графически различных объектов двигаться независимо, называется мерцанием.

Мерцающие дисплеи создают иллюзию дополнительных независимых объектов игрока, показывая объекты только каждый второй кадр или каждый третий или четвертый кадр. Проблема с этой техникой заключается в том, что ярко выраженное мерцание может сделать игру трудной или даже неприятной.При разумном использовании этот компромисс может сделать возможными игры, с которыми VCS иначе не справилась бы: Starship, в котором звезды состоят из мерцающих объектов игрока; Приключение, в котором мерцание возникает только тогда, когда на экране больше двух объектов; бейсбол и футбол; и Defender, и это лишь некоторые из них.

По иронии судьбы, мерцание никогда не использовалось в Activision, компании по разработке программного обеспечения, которую г-н Уайтхед помог создать, когда он покинул Atari в 1979 году. Г-н Уайтхед не сказал, что Activision никогда не будет использовать эту технику в играх, но он отметил, что компания программисты пересмотрят философию игры, чтобы избежать этого.«Это неприемлемый компромисс», — сказал он.

Мерцания можно избежать, если ограничить движение объектов, чтобы они были разделены по вертикали, или с помощью более поздних приемов. Один из таких приемов — «жалюзи», он впервые был использован в игре Atari Chess.

Doing the «Impossible»: Chess

«Когда VCS была впервые изготовлена, — вспоминал г-н Каплан, — на коробке была шахматная фигура.« Эти маркетологи! Давайте, — сказали мы. — Будет ». никогда не занимаюсь шахматами ». Ну, какой-то парень из Флориды подал в суд, потому что на обложке была шахматная фигура, а у нас не было шахматной партии. «

Год спустя дизайнеры Atari начали разработку Chess.« Ребята играли, — вспоминал Аллан Алкорн, тогдашний руководитель отдела разработки в Atari, — »и один парень сказал:« Я мог бы написать алгоритм, но не мог получить игровое поле на экране ». Другой парень сказал: «Это легко». «Ларри Вагнер написал алгоритм; ему потребовалось два года с помощью национального чемпиона по шахматам Хулио Каплана. Г-н Уайтхед сделал демонстрацию за два дня, разработав трюк, теперь известный как жалюзи. экран (вместо максимально шести возможных с тройными копиями) Mr.Уайтхед отображал каждый объект на каждой второй строке сканирования. При первом проходе по экрану отображалась графика для четырех объектов; на следующем проходе были показаны графики для остальных четырех. Бреши были очевидны, но фигуры узнаваемы.

Примитивная по сравнению с сегодняшними шахматными машинами, шахматная игра Вагнера-Уайтхеда, использующая 4 килобайта ПЗУ и 138 байтов оперативной памяти, была не хуже шахматных машин, представленных на рынке. Была только одна проблема: экран телевизора отображал случайные цвета, в то время как VCS рассчитывал следующий ход; для экрана не осталось процессорного времени.

Техника «жалюзи» появилась во многих партиях со времен шахмат. Он использовался для лошадей в Polo, игре Кэрол Шоу, которая так и не была выпущена, и в базовом программировании, чтобы вывести на линию 12 символов. Он также использовался в Stampede, мистером Уайтхедом, для анимации ног животных, а совсем недавно, в Sky Jinks, также мистером Уайтхедом, где части корзин воздушных шаров отображаются на альтернативных линиях. Г-н Уайтхед отметил, что при тонком использовании этот прием практически незаметен.

После того, как программисты использовали вариации графики игрока, они обратились к другим областям чипа Stella в поисках уловок.Одно из первых открытий заключалось в том, что они могли записывать игровое поле — фон с низким разрешением 40 бит в ширину — на лету. Эл Миллер сделал это в Surround, где каждый блок в сетке 40 на 24 можно включить или выключить независимо. Эту технику использовал мистер Уайтхед в Chopper Command для создания дополнительного объекта игрока — вертолета, которым командует игрок.

Г-н Каплан сначала переписал цвет на лету, меняя цвет строчка за строчкой, чтобы в своей игре в боулинг получить фигуру телесного цвета с головой, синей рубашкой, серыми брюками и черными туфлями.Эта техника была подобрана в Супермене, чтобы сделать костюм героя мультфильма красно-синим, и он широко используется для отображения ярких инопланетных атакующих, а также декораций, которые, кажется, отступают по мере того, как цвета становятся более глубокими, включая закаты и океаны с катящимися волнами.

Г-н Уайтхед указал, что как только игра выходит на рынок, любые новые уловки становятся очевидными для опытных программистов. Этот тезис был подтвержден открытием Spectrum , что два метода, которые Activision считала коммерческой тайной на момент написания, были широко известны и, действительно, использовались дизайнерами в других компаниях, занимающихся видеоиграми.

Объекты, которые меняют свой размер

Один из уловок, на который указали разработчики, использует способность VCS отображать объект в нормальной, двойной или четырехкратной ширине в зависимости от скорости сканирования регистра игрока. Уловка заключается в изменении размера объекта игрока на лету. В «Боксе мистера Уайтхеда», игре, в которой эта техника была впервые использована, изменение размера игрока вытягивает руку боксера, превращая ее в удар. Мистер Уайтхед также использовал эту технику в лыжном спорте, а Брэд Стюарт из Imagic включил этот трюк в свою новейшую игру, Sky Patrol.

Еще одна уловка, впервые появившаяся в игре Dragster. Дизайнер Дэвид Крейн, известный в отрасли как «машина для программирования», написал целое ядро ​​на лету. Код, конечно, не движется физически, а скорее движется во времени, так что программа больше не синхронизируется с телевизором, и то, что в противном случае было бы статическим дисплеем, прокручивается по горизонтали. Когда впервые появился Dragster, этот трюк считалось невозможным повторить, но теперь его понимают во всей отрасли. Один из дизайнеров, использующих его, — Боб Смит из Imagic в игре Dragonfire.

Возможно, последняя уловка продается компанией Starpath из Санта-Клары, Калифорния: 6-килобайтный модуль RAM, который вставляется в VCS вместо картриджа и принимает программное обеспечение с кассет. (Этот вариант рассматривался для исходной VCS, но от него отказались.) Расширенная RAM позволяет программистам использовать графические приемы, которые не помещаются в 128 байтов VCS — неизменно более высокое разрешение и сложные методы перезаписи на лету. Добавить ОЗУ в VCS непросто, поскольку для этого нужны картриджи с объемом памяти более 4 килобайт.Чтобы сэкономить деньги, Atari ограничила разъем картриджа 24 контактами, исключив линии чтения-записи и синхронизации для ОЗУ, а также линии для адресов больше 4096. Г-н Майнер и г-н Декуир в ретроспективе согласились, что это решение было ошибочным. ошибка, поскольку 30-контактный разъем стоил бы всего 50 центов за каждую VCS и 10 центов за картридж и позволял бы иметь как ОЗУ, так и адресное пространство размером 64 килобайта.

Многие компании сейчас используют 8-килобайтные картриджи с помощью метода, называемого переключением банков, когда чтение с определенного адреса запускает триггер, направляя все последующие адреса в другой раздел памяти.Первым картриджем с переключением банка была 6-килобайтная шахматная игра Ларри Вагнера; Боб Уайтхед «сжал» игру до 4 килобайт, что устраняет необходимость в переключении банков, прежде чем она поступила в продажу.

ОЗУ в картриджах стало возможным благодаря повторному синтезу тактовых сигналов для ОЗУ из тех линий синхронизации, которые попадают в порт картриджа. Увеличенная скорость инструкций, работающих с первыми 256 байтами памяти в 6502, — это все, что делает возможной VCS, и поэтому VCS внутренне использует аналогичные методы для сохранения адресного пространства.Г-н Майнер заметил, что вызовы чтения и записи по одному и тому же адресу могут иметь дело с двумя совершенно разными регистрами, — заметил г-н Майнер: строка чтения-записи фактически используется как другая адресная строка в дополнение к ее прямому назначению.

Заставляем аппаратное обеспечение работать

Иногда кажется, что дизайн VCS предоставляет почти безграничные возможности для программистов. Но базовая конструкция машины далась нелегко. Макет МОП был выполнен прямо на экране автоматизированной системы создания ИС, а анализ схемы был выполнен без сложных инструментов.Г-н Майнер напомнил, что просто подсчитывал максимальное количество задержек ворот в любой линии, складывал задержки на линиях и умножал их на два, чтобы получить коэффициент безопасности. Он отметил, что первый проход кремния не удался, потому что «была одна линия, которая не вошла в триггер, как я думал, она прошла; она прошла через еще 12 ворот. Это было вдвое больше ворот, чем в любой другой линии. . »

По словам вовлеченных людей, создание VCS было почти кошмаром. Например, механическая конструкция предусматривала два размера самореза, и немногие рабочие на производственной линии могли различить эти два размера.Если использовался неправильный винт, с него срезалось множество металлических опилок, которые разрушили внутреннюю схему. Кроме того, когда ящики в разобранном виде хранились какое-то время, пластик деформировался, и две половинки больше не подходили друг к другу. Производственные рабочие изучили «VCS karate chop», чтобы складывать гильзы вместе.

Создав машину с элегантной архитектурой, которая предоставила программисту доступ ко всем ее внутренним функциям, [создатели VCS] в конечном итоге — как и первые производители фонографов — создали целую индустрию.

Принятие рынком

Несмотря на то, что Atari опоздала с поставкой VCS розничным торговцам на рождественский сезон 1977 года, объем продаж в этом году вырос с 60 до 120 миллионов долларов. Тем не менее, компания потеряла деньги. В 1978 году Atari решила построить 800 000 машин VCS, что более чем в два раза больше, чем годом ранее. К концу лета поступило в общей сложности 500 000 заказов, а после того, как осенние поставки ушли, они исчезли с полок розничных продавцов через несколько недель. Но поступило мало дополнительных заказов, и у Atari осталось 300 000 непроданных машин; компания удвоила объем продаж второй год подряд, г-н. Decuir вспоминает, но все равно потерял деньги.

Warner Communications Inc., Нью-Йорк, купила Atari в 1976 году за 28 миллионов долларов, в основном из-за ожиданий относительно VCS. Но «в течение двух лет, — вспоминал г-н Майер, — Atari в одиночку удавалось существенно снизить доходность акций Warner». Сегодня, во многом благодаря успеху VCS, на Atari приходится более половины общей прибыли Warner.

Господа Майер, Милнер, Майнер и Декуир намеревались создать простой потребительский продукт, который будет продаваться в течение двух или трех лет — немного дольше, чем специализированная игра.Создав машину с элегантной архитектурой, которая предоставила программисту доступ ко всем ее внутренним функциям, они, как и первые производители фонографов, в конечном итоге создали индустрию, в которой сегодня более 70 компаний соревнуются за долю в видеоиграх. рынок программного обеспечения, оцениваемый в этом году в 2,4 миллиарда долларов.

Статьи с вашего сайта

Статьи по теме в Интернете

.