Эниак машина – 14 февраля в 1946 году был запущен первый реально работающий электронный компьютер ENIAC

Содержание

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.

megabook.ru

ЭНИАК — WiKi

ЭНИАК (Электронный числовой интегратор и вычислитель — англ. ENIAC, сокр. от Electronic Numerical Integrator and Computer[1]) — первый электронный цифровой вычислитель общего назначения, который можно было перепрограммировать для решения широкого спектра задач.

История создания

Архитектуру компьютера начали разрабатывать в 1943 году Джон Преспер Эккерт 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 электронные трубки.

Расчёты таблиц стрельбы в то время проводились вручную на настольных арифмометрах. Эту работу в Лаборатории выполняли особые клерки — «вычислители» — в основном женщины. Таблицы стрельбы рассчитывались для каждого отдельного типа снаряда и орудия перед принятием на вооружение и при различных комбинациях множества параметров (возвышение ствола, номер заряда, скорость снаряда, скорость ветра, температура воздуха, давление воздуха, температура заряда) 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 несколько иные 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 трубках. 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 отторжения 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 (61700 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 (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 — 14 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.

Первыми программистами ЭНИАКа стали шесть девушек[3]:

Использование

В качестве испытания ЭНИАКу первой была поставлена задача по математическому моделированию термоядерного взрыва супербомбы по гипотезе Улама-Теллера. Фон Нейман, который одновременно работал консультантом и в Лос-Аламосской лаборатории, и в Институте Мура, предложил группе Теллера использовать ЭНИАК для расчётов ещё в начале 1945 года. Решение проблемы термоядерного оружия требовало такого огромного объёма вычислений, что справиться с ним не могли никакие электромеханические калькуляторы, имевшиеся в распоряжении Лаборатории. В августе 1945 физики Лос-Аламосской лаборатории Николас Метрополис и Стенли Френкель (англ.) посетили институт Мура, и Герман Голдстайн вместе со своей женой Адель, которая работала в команде программистом и была автором первого руководства по работе с ЭНИАКом

[4], познакомили их с техникой программирования ЭНИАКа. После этого они вернулись в Лос-Аламос, где стали работать над программой под названием «The Los Alamos Problem».

Производительность ЭНИАКа была слишком мала для полноценного моделирования, поэтому Метрополис и Френкель сильно упростили уравнение, игнорируя многие физические эффекты и стараясь хотя бы приблизительно рассчитать лишь первую фазу взрыва дейтерий-тритиевой смеси в одномерном пространстве. Детали и результаты выполненных в ноябре–декабре 1945 года расчётов до сих пор засекречены. Перед ЭНИАКом была поставлена задача решить сложнейшее дифференциальное уравнение, для ввода исходных данных к которому понадобилось около миллиона перфокарт. Вводная задача была разбита на несколько частей, чтобы данные могли поместиться в память компьютера. Промежуточные результаты выводились на перфокарты и после перекоммутации снова заводились в машину. В апреле 1946

[5] года группа Теллера обсудила результаты расчётов и сделала вывод, что они достаточно обнадёживающе (хотя и очень приблизительно) доказывают возможность создания водородной бомбы.

На обсуждении результатов расчёта присутствовал Станислав Улам. Поражённый скоростью работы ЭНИАКа, он предложил сделать расчёты по термоядерному взрыву методом Монте-Карло. В 1947 году на ЭНИАКе было выполнено 9 расчётов этим методом с различными исходными параметрами. После этого метод Монте-Карло стал использоваться во всех вычислениях, связанных с разработкой термоядерного оружия.

Британский физик Дуглас Хартри в апреле и июле 1946 года решал на ЭНИАКе проблему обтекания воздухом крыла самолета, движущегося быстрее скорости звука. ЭНИАК выдал ему результаты расчётов с точностью до седьмого знака. Об этом опыте работы Хартри написал в статье в сентябрьском выпуске журнала Nature за 1946 год[6].

В 1949 году фон Нейман использовал ЭНИАК для расчёта чисел π и e с точностью до 2000 знаков после запятой. Фон Неймана интересовало статистическое распределение цифр в этих числах. Предполагалось, что цифры в этих числах появляются с равной вероятностью, а значит — компьютеры могут генерировать действительно случайные числа, которые можно использовать как вводные параметры для вычислений методом Монте-Карло. Вычисления для числа

e были выполнены в июле 1949 года, а для числа π — за один день в начале сентября. Результаты показали, что «цифры в числе π идут в случайном порядке, а вот с числом e всё обстояло значительно хуже»[7].

На ЭНИАКе весной 1950 года был произведён первый успешный численный прогноз погоды командой американских метеорологов Жюлем Чарни (англ.), Филипом Томсоном, Ларри Гейтсом, норвежцем Рагнаром Фьюртофтом (англ.) и математиком Джоном фон Нейманом. Они использовали упрощённые модели атмосферных потоков на основе уравнения вихря скорости для баротропного газа. Это упрощение понизило вычислительную сложность задачи и позволило произвести расчёты с использованием доступных в то время вычислительных мощностей[8]. Расчёты велись начиная с 5 марта 1950 года в течение 5 недель, пять дней в неделю в три 8-часовые смены. Ещё несколько месяцев ушло на анализ и оценку результатов. Описание расчётов и анализ результатов были представлены в работе «Numerical Integration of Barotropic Vorticity Equation»

[9], опубликованной 1 ноября 1950 года в журнале Tellus. В статье упоминается, что прогноз погоды на следующие 24 часа на ЭНИАКе был выполнен за 24 часа, то есть прогноз едва успевал за реальностью. Большая часть времени уходила на распечатку перфокарт и их сортировку. Во время расчётов приходилось на ходу вносить изменения в программу и ждать замены перегоревших ламп. При должной оптимизации работы ЭНИАКа, говорилось в работе, расчёт можно было бы выполнить за 12 часов, а при использовании более совершенных машин — за 30 минут. Для прогноза использовались карты погоды над территорией США и Канады за 5, 30, 31 января и 13 февраля 1949 года. После расчётов прогнозные карты сравнивались с реальными для оценки качества прогноза[10].

Характеристики, архитектура и программирование

На создание ENIAC ушло 200 000 человеко-часов и 486 804,22 доллара США. Всего комплекс включал в себя 17 468 ламп 16 различных типов, 7200 кремниевых диодов, 1500 реле, 70 000 резисторов и 10 000 конденсаторов.

  • Вес — 27 тонн.
  • Объём памяти — 20 число-слов.
  • Потребляемая мощность — 174 кВт.
  • Вычислительная мощность — 357 операций умножения или 5000 операций сложения в секунду.
  • Тактовая частота — 100 кГц, то есть один импульс каждые 10 микросекунд. Основной вычислительный такт состоял из 20 импульсов и занимал 200 микросекунд. Сложение выполнялось за 1 такт, умножение — за 14 тактов. Умножение заменялось многократным сложением, так что 1 умножение равнялось 14 операциям сложения и выполнялось, соответственно, за 2800 микросекунд.
  • Устройство ввода-вывода данных — табулятор перфокарт компании IBM: 125 карт/минуту на ввод, 100 карт/минуту на вывод[11].

Вычисления производились в десятичной системе, после тщательного анализа ей было отдано предпочтение перед двоичной системой. Компьютер оперировал числами максимальной длиной в 20 разрядов[12].

Многие специалисты Института скептически предсказывали, что при таком количестве ламп в системе компьютер просто не сможет работать сколь-нибудь продолжительное время, чтобы выдать стоящий результат — слишком много точек отказа. Выход из строя одной лампы, одного конденсатора или резистора означал остановку работы всей машины, всего существовало 1,8 миллиарда различных вариантов отказа в каждую секунду[13][14]. До этого человечество не создавало ни один прибор такой сложности и с таким требованием к надёжности. Для того, чтобы вакуумные лампы реже перегорали, Экерт придумал подавать на них минимальное напряжение — 5,7 вольта вместо номинальных 6,3 вольта[15], а после произведения вычислений ЭНИАК продолжал работать, поддерживая лампы в «тёплом» состоянии, чтобы перепад температуры при охлаждении и накаливании не приводил к их перегоранию. За неделю сгорало примерно 2-3 лампы[15], а среднее время работы лампы составляло 2500 часов[16]. Особо высокие требования предъявлялись к отбору радиодеталей и качеству монтажа и пайки. Так инженеры добились того, чтобы ЭНИАК работал минимум 20 часов между поломками — не так много по нынешним меркам, но за каждые 20 часов работы ЭНИАК выполнял месячный объём работы механических вычислителей.

До 1948 года для перепрограммирования ENIAC нужно было перекоммутировать его заново, в то время как Z3 умел считывать программы с перфорированной ленты. Программирование задачи на ЭНИАКе могло занимать до двух дней, а её решение — несколько минут. При перекоммутировании ЭНИАК превращался как бы в новый специализированный компьютер для решения специфической задачи. Ещё на этапе конструирования ЭНИАКа Экерт и Мокли понимали недостатки своего детища, но на этапе проектирования они не считались критическими, поскольку компьютер изначально предназначался для выполнения однотипных баллистических расчётов[17].

В январе 1944 года Экерт сделал первый набросок второго компьютера с более совершенным дизайном, в котором программа хранилась в памяти компьютера, а не формировалась с помощью коммутаторов и перестановки блоков, как в ЭНИАКе. Летом 1944 года военный куратор проекта Герман Голдстайн случайно познакомился со знаменитым математиком фон Нейманом и привлёк его к работе над машиной. Фон Нейман внёс свой вклад в проект с точки зрения строгой теории. Так был создан теоретический и инженерный фундамент для следующей модели компьютера под названием EDVAC с хранимой в памяти программой. Контракт с Армией США на создание этой машины был подписан в апреле 1946 года.

Научная работа фон Неймана «Первый проект отчёта о EDVAC», обнародованная 30 июня 1945 года, послужила толчком к созданию вычислительных машин в США (EDVAC, BINAC, UNIVAC I) и в Англии (EDSAC). Из-за огромного научного авторитета идея о компьютере с программой, хранимой в памяти, приписывается фон Нейману («архитектура фон Неймана»), хотя приоритет на самом деле принадлежит Экерту, предложившему использовать память на ртутных акустических линиях задержки. Фон Нейман подключился к проекту позднее и просто придал инженерным решениям Мокли и Экерта академический научный смысл.

С 16 сентября 1948 года ENIAC превратился в компьютер с хранимой программой (весьма примитивный). По предложению фон Неймана, высказанному в июне 1947 года[18], две функциональные таблицы были использованы для хранения всех команд ENIAСа, чтобы команды вызывались как подпрограммы во время исполнения кода. Компьютер стал работать несколько медленнее, но его программирование сильно упростилось. Старый метод перекоммутирования с тех пор больше не использовался[19].

В июле 1953 года к ЭНИАКу был подключен двоично-десятичный модуль памяти на магнитных сердечниках, увеличивший объём оперативной памяти компьютера с 20 до 120 число-слов.

Влияние

ЭНИАК нельзя было назвать совершенным компьютером. Машина создавалась в военное время в большой спешке с нуля при отсутствии какого-либо предыдущего опыта создания подобных устройств. ЭНИАК был построен в единственном экземпляре, и инженерные решения, реализованные в ЭНИАКЕ, не использовались в последующих конструкциях компьютеров. ЭНИАК - скорей компьютер не первого, а «нулевого» поколения. Значение ЭНИАКа заключается просто в его существовании, которое доказало возможность построения полностью электронного компьютера, способного работать достаточно продолжительное время, чтобы оправдать затраты на его постройку и принести ощутимые результаты.

В марте 1946 года Экерт и Мокли из-за споров с Пенсильванским университетом о патентах на ЭНИАК и на EDVAC, над которым они в то время работали, решили покинуть институт Мура и начать частный бизнес в области построения компьютеров, создав компанию Electronic Control Company, которая позднее была переименована в Eckert–Mauchly Computer Corporation. В качестве «прощального подарка» и по просьбе Армии США они прочитали в институте серию лекций о конструировании компьютеров под общим названием «Теория и методы разработки электронных цифровых компьютеров», опираясь на свой опыт построения ENIAC и проектирования EDVAC. Эти лекции вошли в историю как «Лекции школы Мура». Лекции — по сути первые в истории человечества компьютерные курсы — читались летом 1946 года с 8 июля по 31 августа только для узкого круга специалистов США и Великобритании, работавших над той же проблемой в разных правительственных ведомствах и научных институтах, всего 28 человек. Лекции послужили отправной точкой к созданию в 40-х и 50-х годах успешных вычислительных систем CALDIC, SEAC, SWAC, ILLIAC, машина Института перспективных исследований и компьютер Whirlwind (англ.), использовавшийся ВВС США в первой в мире компьютерной системе ПВО SAGE.

  Древо родственных связей ранних компьютеров 50-х и 60-х годов. Корнем, от которого растут все остальные компьютеры, является ENIAC

Память о компьютере

  • Некоторые детали компьютера ENIAC выставлены в Национальном музее американской истории (англ.) в Вашингтоне[20].
  • В честь компьютера назван астероид (229777) ENIAC[21].
  • В 1995 году была создана кремниевая интегральная микросхема ENIAC-on-A-Chip размерами 7,44 мм × 5,29 мм, в которой с помощью 250 000 (в других источниках — 174 569[17]) транзисторов была реализована логика, аналогичная 30-тонному ЭНИАКу. ИС работала на частоте 20 МГц, то есть значительно быстрее, чем ЭНИАК[22].

См. также

Литература

  • Herman H. Goldstine. The Computer from Pascal to von Neumann. — Princeton University Press, 1980. — 365 p. — ISBN 9780691023670. (англ.)
  • Nancy B. Stern. From Eniac to UNIVAC: An Appraisal of the Eckert-Mauchy Computers. — Digital Press, 1981. — 286 p. — ISBN 0932376142. (англ.)
  • William Aspray. John von Neumann and the Origins of Modern Computing. — MIT Press, 1990. — 394 p. — ISBN 0262011212. (англ.)
  • Scott McCartney. ENIAC: The Triumphs and Tragedies of the World's First Computer. — Berkley Books, 2001. — 262 p. — ISBN 9780425176443. (англ.)
  • Raúl Rojas, Ulf Hashagen. The First Computers: History and Architectures. — MIT Press, 2002. — 471 p. — ISBN 9780262681377. (англ.)
  • Kristine C. Harper. Weather by the Numbers: The Genesis of Modern Meteorology. — MIT Press, 2008. — 320 p. — ISBN 9780262083782. (англ.)
  • Thomas Haigh, Mark Priestley, Crispin Rope. ENIAC in Action: Making and Remaking the Modern Computer. — The MIT Press, 2016. — 360 p. — ISBN 0262033984. (англ.)

Примечания

  1. ↑ ELECTRONIC COMPUTERS WITHIN THE ORDNANCE CORPS by Karl Kempf November 1961 Electronic Numerical Integrator and Computer
  2. Weik, Martin H. “The ENIAC Story”. O R D N A N C E. 708 Mills Building - Washington, DC: American Ordnance Association (January–February 1961). Архивировано из оригинала 2011-08-14. Проверено 2015-03-29.
  3. Хейли Уильямс. Invisible Women: The Six Human Computers Behind The ENIAC  (англ.) на сайте lifehacker.com.au, 10 ноября 2015
  4. ↑ A REPORT ON THE ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) June 1, 1946
  5. ↑ 18-20 апреля 1946 г.
  6. ↑ The Eniac, an Electronic Computing Machine // Nature (12 October 1946) vol. 158. — p.500—506 [1]
  7. ↑ Nicholas Metropolis, George Reitwiesner, and John von Neumann, Statistical treatment of values of first 2000 decimal digits of e and of pi calculated on the ENIAC, Mathematical tables and other aids to Computations 4 (1950), no. 30, 109—112
  8. ↑ American Institute of Physics. Atmospheric General Circulation Modeling. 2008-01-13.
  9. ↑ Репринт работы Numerical Integration of Barotropic Vorticity Equation на сайте Университета Дублина
  10. ↑ Harper, 2008, p. 154.
  11. ↑ ELECTRONIC COMPUTERS WITHIN THE ORDNANCE CORPS by Karl Kempf November 1961 Техническая спецификация ЭНИАКа
  12. ↑ Rojas, 2002, p. 130.
  13. ↑ A Short History of the Second American Revolution
  14. ↑ Goldstine, 1980, p. 155.
  15. 1 2 Goldstine, 1980, p. 145.
  16. ↑ Goldstine, 1980, p. 154.
  17. 1 2 Rojas, 2002, p. 177.
  18. ↑ Goldstine, 1980, p. 270.
  19. ↑ Goldstine, 1980, p. 233.
  20. ↑ ENIAC Accumulator #2
  21. ↑ База данных JPL НАСА по малым телам Солнечной системы (229777) (англ.)
  22. ↑ Jan Van Der Spiegel (1996-03). «ENIAC-on-a-Chip»

Ссылки

ru-wiki.org

Какой самый первый компьютер в мире?

Сегодня компьютерная техника настолько глубоко вошла в жизнь людей, что она воспринимается как что-то обязательное и существующее давно в человеческом обществе. Однако самый первый компьютер в мире на самом деле появился совсем недавно. Особенно, если сравнить этот временной отрезок с историей человеческой цивилизации в целом, которая насчитывает многие тысячелетия.

ENIAC

Также можете почитать:

Самое большое натуральное число

Первым компьютером считается ENIAC. Это аббревиатура полного наименования устройства - электронный цифровой вычислитель и интегратор. На английском языке - Electronic Numerical Integrator And Computer. Эта электронная машина была введена в эксплуатацию в США в 1946 году. В изготовление ENIAC в масштабах того времени было вложено довольно много средств. Общая сумма инвестиций составила полмиллиона долларов.

Сооружение машины происходило в 1943-1945 годы, во время бушевавшей в то время II мировой войны. Как и большинство высокотехнологичных, современных изобретений компьютер создавали для военных нужд, а именно, артиллерии и авиации. Его основной задачей был обсчет баллистических таблиц. В дальнейшем умная техника стала применяться в проекте создания водородной бомбы, а также в мирных целях - для анализа излучений из космоса.

Левиафан

Если сравнить ENIAC с современными персональными компьютерами, то его можно назвать настоящим левиафаном. Его габариты были исполинскими, сопоставимыми с размерами самого крупного животного на земле - кита. В частности:

  • площадь 85 метров2;
  • масса 28 тонн;
  • длина 30 метров;
  • энергопотребление до 200 кВт;
  • количество электронных ламп - 19 тыс. штук.

Если сопоставить его энергопотребление с чем-то обычным, то оно равнялось с потребностями громадного супермаркета в зимнее время года. Компьютер состоял из 42 металлических шкафов, внутреннее содержимое которых охлаждалось множеством вентиляторов. Для диагностики аппаратуры было предусмотрено пять мобильных стоек на колесиках. И все это опутывалось множеством кабелей. Программирование и настройка самого первого компьютера в мире осуществлялись аналогично старинным шнуровым телефонным коммутаторам. Никаких клавиатур и мониторов. конечно, у него не было.

Как он работал

ENIAC собрали в штате Пенсильвания на территории университета Филадельфии. Его творцами были Джон Макли (разработал архитектуру компьютера) и Дж. Преспер Эккерт (воплотил в жизнь теоретические разработки Джона Макли).

Компьютер мог обрабатывать десятизначные числа. В его конструкции были электромеханические элементы: считыватель перфокарт и перфоратор. Они были нужны для вывода и ввода информации. Конечно, устройство часто выходило из строя из-за большого количества ламп, перегрева или повышенной влажности. Однако ENIAC проработал больше десятка лет и стал основательной базой для дальнейшего развития компьютерной техники.

Есть мнения, что благодаря этой умной машине воплотились в реальность мечты Готфрида Лейбница и задумки математика Дж. Фон Неймана о двоичном устройстве, решающем все вопросы ответами "да" или "нет". Конечно, до нее были и более ранние попытки в этой сфере, но именно сконструированный в США ENIAC с его функциональностью считают первым в мире компьютером.

megatopof.ru

История ENIAC / Блог компании 1cloud.ru / Хабр

/ фото terren in Virginia CC

Мы в 1cloud пишем не только про свой опыт разработки, но рассказываем о технологиях, связанных с различными аспектами функционирования облачных сервисов. Сегодня мы обратимся к истории и поговорим об ENIAC.

Этот удивительный компьютер ознаменовал целую эпоху. Вся история информатики и вычислений разделилась с его созданием на до и после. Посмотрим, на его расцвет и то, что стало с этой потрясающей машиной после того, как она отслужила своё.

Зачем понадобился ENIAC и откуда в ИТ пришло слово «компьютер»

ENIAC, венец американской инженерной мысли сороковых годов, создавался (как и многие инновации) по заказу военных – и это неудивительно, ведь в разгар Второй Мировой армии США были как никогда нужны баллистические таблицы. Эти таблицы необходимы были артиллеристам для точной стрельбы и учитывали множество показателей, влияющих на траекторию полёта снаряда.

К 1943 Лаборатория баллистических исследований, в которой велась работа по расчету таблиц (вручную с использованием «настольного калькулятора»), едва справлялась с возрастающим объёмом вычислений. Тогда-то её представители и обратились в Электротехническую школу Мура при Пенсильванском университете в расчете на то, что учёные помогут автоматизировать работу «компьютеров».

Компьютерами тогда называли клерков, которые занимались расчетом таблиц (т.е. «компьютингом»). Именно поэтому ENIAC стали также называть компьютером – по аналогии с сотнями людей, решавших те же задачи вручную. Вторая мировая оказала большое влияние на развитие информационных технологий и в частности на создание ENIAC несмотря на то, что сам компьютер был готов к работе лишь осенью 1945 года. Тем не менее, для расчета таблиц его все-таки использовали, хотя наиболее значимую роль ENIAC сыграл в создании гораздо более грозного оружия, чем просто точно попадающий в цель снаряд – на нем выполнялись расчеты при моделировании термоядерного взрыва.

Технологии до ENIAC

На момент появления ENIAC большинство расчетов – как в бытовых, так и в научных целях – все ещё проводилось «вручную», то есть без использования сколь бы то ни было «умной» техники. Человек с бумагой и карандашом может сложить два числа длиной в 10 цифр примерно за 10 секунд. С карманным калькулятором – за 4 секунды. Гарвардский Mark 1 был последним электромеханическим компьютером и мог сложить два десятизначных числа за 0,3 секунды, в десять раз быстрее, чем человек.

В одном из интервью, записанном сыном его близкого друга в 1989 году (и изданном лишь в 2006), Джон Преспер Эккерт, один из тех, кто внёс наиболее значимый вклад в создание ENIAC, вспоминает, что во время его учебы в электротехнической школе Мура было два «анализатора» – копии машины Вэнивара Буша из MIT.

Эти анализаторы могли решать линейные дифференциальные уравнения – но не более того. При этом анализатор Буша оставался механическим устройством. Эккерт же хотел создать электронный вычислитель, поэтому первой его идеей было усовершенствование анализатора Буша:

Мы добавили [...] более 400 электронных ламп, что, как и всё, что связанно с электроникой, было непросто сделать. [...] Впоследствии мне захотелось проверить, можно ли сделать весь вычислительный процесс «электронным». Я поговорил об этом с Джоном Мокли.

В итоге появился ENIAC – первый электронный цифровой компьютер, который мог сложить те самые два десятизначных числа за 0,0002 секунды – в 50 000 раз быстрее человека, в 20 000 раз быстрее калькулятора и в 1 500 раз быстрее, чем Mark 1. А для специализированных научных вычислений он был ещё быстрее. При этом у учёных не было ни неограниченного запаса времени, ни права на ошибку:
Вся суть в том, что мы сделали машину, которая не потерпела неудачу сразу же. Если бы проект не добился результата, разработки в этой области замедлились бы надолго. Обычно люди строят прототипы, видят свои ошибки и начинают работу заново. Мы не могли так. Мы должны были сделать такую машину, которая заработала бы с первого раза.

/ фото Marcin Wichary CC

Джон Преспер Эккерт – один из «родителей» ENIAC

К моменту начала работы над первым полностью электронным компьютером, пригодным к практическому использованию, Джону Пресперу Эккерту было всего 24 года. К слову, на проекте он был в числе ведущих инженеров и одним из немногих, кто работал над ENIAC на полную ставку. Эккерт рассказывал, что всего над ENIAC трудились около 50 человек, из них инженеров и представителей технических направлений было 12. Джон Уильям Мокли, ещё один знаменитый «со-основатель» ENIAC, совмещал эту работу с другими проектами.

Мы привыкли думать, что в 24 года большинство молодых людей только заканчивает учебу в университете, и уж никак не получает ведущую роль в важном и срочном проекте, который курирует военное ведомство. Сам Эккерт говорил, что, несмотря на довольно небольшой возраст, он был хорошо подготовлен к этой работе:

Эккерт говорил, что своеобразной «школой», которая помогла ему начать работу над компьютером, стало его увлечение электротехникой. Эккерт родился в Филадельфии, в дни его молодости называвшейся «Долиной электронных ламп» (Vacuum Tube Valley): именно там поначалу изготавливалась основная масса радиоприемников и телевизоров, производимых в США. Неудивительно, что ещё подростком Эккерт работал над проектом простенького телевизора в лаборатории Фарнсуорта (он присоединился к Филадельфийскому Клубу Инженеров), а, став немного старше, занимался проблемами радаров.

Первую собственную разработку Эккерт запатентовал в возрасте 21 года и впоследствии (как до, так и после ENIAC) работал над десятками изобретений. Однако, несмотря на все это, он не считает, что без него создание компьютера было бы невозможно:

Каждый изобретатель делает свою работу на основании результатов деятельности других учёных. И если бы не я построил ENIAC, это бы сделал кто-то другой. Всё, что делает изобретатель – ускоряет процесс.

Мифы и реальность

Разумеется, на заре пятидесятых никто и помыслить не мог, что современные компьютеры будут умещаться буквально на ладони. Эккерт вспоминает: Джон Мокли полагал, что всему миру потребуется не более шести компьютеров. Это неудивительно – в рабочем состоянии ENIAC занимал площадь порядка 1800 квадратных футов [ок. 167 кв.м.] и весил 27 тонн.

В ENIAC было чуть менее 18 000 электронных ламп. По воспоминаниям Эккерта, в распоряжении проекта были все лампы, которые могли предоставить им поставщики. Разработчики использовали 10 типов ламп, «хотя [технически] хватило бы и четырёх типов» – просто их общего количества было недостаточно.

Сделано это было в надежде таким образом снизить вероятность поломки. Теоретически у ENIAC было огромное количество точек отказа (1,8 миллиарда вариантов отказа в секунду), из-за чего многим идея практического использования компьютера казалась невероятной. Тем не менее, ломался ENIAC не так уж часто – всего один раз в 20 часов.

Из-за того, что машина использовала просто огромное количество ламп (и была беспрецедентным изобретением по тем временам), вокруг ENIAC постоянно ходили разнообразные мифы и слухи. Например, популярностью пользуется история о том, что работающий ENIAC вырубал свет во всей Филадельфии – Эккерт в интервью её опроверг. Говорят еще, что кто-то должен был бегать у машины с коробкой ламп и заменять по одной лампе каждые несколько минут. Это ещё один миф.

Многие попросту не верили в возможности полностью электронного компьютера – отсюда и миф о том, что он мог выполнять только примитивные арифметические действия. Однако этого было бы явно недостаточно для того, чтобы радикально ускорить составление таблиц стрельбы – на самом деле ENIAC мог решать дифференциальные уравнения второго порядка. Точно такой же выдумкой является и преувеличенно почтительное отношение к компьютеру – Эккерт в своём интервью категорически отрицает якобы «факт» того, что военные отдавали машине честь.

По мнению Джона Эккерта, роль Джона фон Неймана в разработке ENIAC тоже сильно преувеличена. Тем не менее, забавные случаи в истории ENIAC все-таки происходили. Например, чистой правдой Эккерт называет «мышиный тест»:

Мы знали, что мыши будут грызть изоляционный слой проводов, поэтому взяли все образцы проводов, которые могли найти, и положили их в клетку с мышами, чтобы посмотреть, какую изоляцию они не станут есть. Мы использовали только те провода, которые прошли «мышиный тест».

/ фото Marcin Wichary CC

Что было после

ENIAC стал родоначальником целого направления в ИТ. По отношению к сегодняшним компьютерам он занимает примерно такое же место, как лампочка Эдисона – к современным лампам.

Несмотря на свою значимость для военных задач начала Холодной войны и для развития всей отрасли информационных технологий, ENIAC после окончания его работы (компьютер бы выключен 2 октября 1955 года) ждала незавидная судьба. Компьютер, представляющий историческую ценность, фактически сгнил на военных складах.

40 панелей компьютера, весом почти 390 килограмм каждая, после его торжественной остановки разделили. Часть панелей оказалась в руках университетов: одна была пожертвована Университету Мичигана, ещё пару приобрёл Смитсоновский Институт. Однако остальные панели просто отправили на склады – система записей на некоторых из них велась недостаточно тщательно, шли годы, и новое руководство, приходя к работе, уже не подозревало, что груда металла в том или ином ангаре представляет хоть какую-то ценность.

Поисками того, что осталось от ENIAC, занялась команда миллиардера Росса Перо, когда тот решил разыскать раритеты из мира технологий для декорирования своего офиса. Выяснилось, что часть панелей когда-то была перевезена с испытательного полигона в Абердине (штат Мериленд) в Форт Силл в Оклахоме в военный музей полевой артиллерии.

Куратор музея был в шоке, узнав, что в музее находился самый большой в мире блок ENIAC – в общей сложности девять панелей, все из которых хранились в безымянных деревянных ящиках, которые никто не открывал многие годы. Представители Форта Силл заявили, что им неизвестно, как у них оказалась практически четверть компьютера ENIAC.

Форт Силл согласился отдать Перо панели в обмен на обещание, что остатки ENIAC отреставрируют хотя бы внешне. Инженерам, которые взялись за дело, сразу стало ясно – в рабочее состояние компьютер привести не получится хотя бы потому, что для этого понадобились бы все 40 панелей, не говоря обо всех остальных компонентах и утраченных знаниях. Поэтому перед ними встала более простая задача: сделать то, что осталось от ENIAC, хотя бы внешне похожим на эпохальный компьютер в период его расцвета.

Панели очистили от пыли и ржавчины, обработали пескоструйным аппаратом и заново покрыли краской, после чего аккуратно припаяли к ним новые лампы (для вида, конечно). Какое-то время обновлённые панели находились в офисе Perot Systems, однако после её слияния с Dell руководство приняло решение вернуть отреставрированные блоки ENIAC в музей Форта Силл. К сожалению, от былого величия этого компьютера осталась только оболочка – да и та не полностью сохранилась.

Сотрудники Росса Перо сравнивают ENIAC с Ковчегом Завета из фильма об Индиане Джонсе – он точно так же оказался окончательно утрачен, несмотря на всю свою важность, потому что военные музеи и склады даже не подозревали о том, что именно столько лет хранилось в их запасниках. Тем не менее, несколько лет назад в Dell ещё говорили о попытках отыскать остальные не разрушившиеся окончательно панели ENIAC – остаётся надеяться, что они все ещё существуют.

P.S. Другие материалы о том, как мы улучшаем работу провайдера виртуальной инфраструктуры 1cloud:

habr.com

Джоном Мокли и Дж. Преспером Экертом создана электронно-вычислительная машина ENIAC

Машина Эниак (ENIAC, аббревиатура от Electronic Numerical Integrator and Computer - электронный цифровой интегратор и вычислитель), подобно Марк-1 Говарда Эйкена, также предназначалась для решения задач баллистики. Но в итоге она оказалась способной решать задачи из самых различных областей.

С самого начала войны сотрудники Лаборатории баллистических исследований министерства обороны США, расположенной в районе Абердинского полигона, шт. Мэриленд, трудились над созданием баллистических таблиц, столь необходимых артиллеристам на полях сражений. Значение этих таблиц трудно переоценить. С их помощью артиллеристы могли делать поправки при наводке орудия с учетом расстояния до цели, ее высоты над уровнем моря, а также метеорологических условий - ветра и температуры воздуха. Однако для построения таблиц требовались очень длинные и утомительные вычисления - для расчета лишь одной траектории приходилось выполнять минимум 750 операций умножения, а каждая таблица включала не менее 2000 траекторий. Правда, дифференциальный анализатор позволил несколько ускорить расчеты, но это устройство давало лишь приближенные результаты, для уточнения которых привлекались затем десятки людей, работавших с обычными настольными калькуляторами.

Война разрасталась, военные разработки требовали ускорения, лаборатория не справлялась с работой и в конце концов вынуждена была обратиться за помощью. В расположенном неподалеку Высшем техническом училище Пенсильванского университета был создан вспомогательный вычислительный центр. Училище располагало дифференциальным анализатором, однако двое сотрудников вычислительного центра, Джон У. Мочли и Дж. Преспер Экерт, вознамерились придумать кое-что получше.

Мочли, физик, увлекавшийся метеорологией, давно мечтал о создании устройства, которое позволило бы применить статистические методы для прогнозирования погоды. Перед войной он смастерил несколько простых цифровых счетных устройств на электронных лампах. Возможно, интерес к электронным вычислительным машинам возник у него под влиянием идей Джона Атанасоффа, работавшего в шт. Айова. В июне 1941 г. Мочли в течение пяти дней гостил у Атанасоффа, наблюдая, как тот вместе со своим помощником Клиффордом Берри трудился над прототипом компьютера, содержащим около З00 электронных ламп.

Существенным или нет оказалось влияние Атанасоффа - позже этот вопрос стал предметом судебной тяжбы, - но вдохновил Мочли на эту работу Прес Экерт. Моложе Мочли на 12 лет Экерт был поистине виртуозом в технике. В возрасте восьми лет он построил миниатюрный приемник. Как вспоминал позднее Мочли, Экерт убедил его, что «мечты О компьютере можно осуществить на практике».

В августе 1942 г. Мочли написал нечто вроде заявки на пяти страничках, где вкратце изложил их совместное с Экертом предложение о создании быстродействующего компьютера на электронных лампах. Заявка затерялась в инстанциях. Однако через несколько месяцев лейтенант Герман Голдстейн, прикомандированный к училищу военный представитель, случайно услышал об этой идее. В то время армия крайне нуждалась в новых баллистических таблицах. Артиллеристы сообщали из Северной Африки, что из-за очень мягкого грунта орудия далеко откатываются при отдаче и снаряды не достигают цели.

Голдстейн, до войны преподававший математику в Мичиганском университете, сразу же оценил значение предлагаемого проекта компьютера и начал хлопотать от имени военного командования, чтобы проект приняли к разработке. Наконец, 9 апреля 1943 г. - в день, когда Экерту исполнилось 24 года, - армия заключила с училищем контракт на 400 тыс. долл., предусматривающий создание компьютера Эниак.

Группа специалистов, работавшая над этим проектом, в конечном счете выросла до 50 человек. Мочли был главным консультантом проекта, Экерт - главным конструктором. Разные по своему характеру и привычкам эти два человека прекрасно дополняли друг друга. Быстрый и общительный Мочли генерировал идеи, а сдержанный, хладнокровный и осторожный Экерт подвергал эти идеи строгому анализу, желая убедиться, что они действенны. «Он обладал потрясающей способностью переводить все на практический уровень, пользуясь простыми техническими средствами, - так охарактеризовал Экерта один из членов группы. - Прес был не тем человеком, который мог бы потеряться в тысяче уравнений».

Конструкция машины выглядела фантастически сложной - предполагалось, что она будет содержать 17468 ламп. Такое обилие ламп отчасти объяснялось тем, что Эниак должен был работать с десятичными числами. Мочли предпочитал десятичную систему счисления, ибо хотел, чтобы «машина была понятна человеку». Однако столь большое количество ламп, которые, перегреваясь, выходили из строя, приводили к частым поломкам. При 17 тыс. ламп, одновременно работающих с частотой 100 тыс. импульсов в секунду, ежесекундно возникало 1,7 млрд. ситуаций, в которых хотя бы одна из ламп могла не сработать. Экерт разрешил эту проблему, позаимствовав прием, который широко использовался при эксплуатации больших электроорганов в концертных залах: на лампы стали подавать несколько меньшее напряжение, и количество аварий снизилось до одной-двух в неделю.

Экерт разработал также программу строгого контроля исправности аппаратуры. Каждый из более чем 100 тыс. электронных компонентов 30-тонной машины подвергался тщательной проверке, затем все они аккуратно расставлялись по местам и запаивались, а иногда и перепаивались не раз. Эта работа потребовала большого напряжения сил всех членов группы, включая Мочли, ее «мозговой центр».

В конце 1945 г., когда Эниак ENIAC был наконец собран и готов к проведению первого официального испытания, война, нуждам которой он был призван служить, окончилась. Однако сама задача, выбранная для проверки машины, - расчеты, которые должны были ответить на вопрос о принципиальной возможности создания водородной бомбы, - указывала на то, что роль компьютера в послевоенные годы и годы «холодной войны» не снижалась, а скорее возрастала.

Эниак успешно выдержал испытания, обработав около миллиона перфокарт фирмы IBM. Спустя два месяца машину продемонстрировали представителям прессы. По своим размерам (около 6 м в высоту и 26 м в длину) этот компьютер более чем вдвое превосходил Марк-1 Говарда Эйкена. Однако двойное увеличение в размерах сопровождалось тысячекратным увеличением в быстродействии. По словам одного восхищенного репортера, Эниак работал «быстрее мысли».

Не успел Эниак вступить в эксплуатацию, как Мочли и Экерт уже работали по заказу военных над новым компьютером. Главным недостатком компьютера Эниак были трудности, возникавшие при изменении вводимых в него инструкций, т. е. программы. Объема внутренней памяти машины едва хватало для хранения числовых данных, используемых в расчетах. Это означало, что программы приходилось буквально «впаивать» в сложные электронные схемы машины. Если требовалось перейти от вычислений баллистических таблиц к расчету параметров аэродинамической трубы, то приходилось бегать по комнате, подсоединяя и отсоединяя сотни контактов, как на ручном телефонном коммутаторе. В зависимости от сложности программы такая работа занимала от нескольких часов до двух дней. Это было достаточно веским аргументом, чтобы отказаться от попыток использовать Эниак в качестве универсального компьютера.

Ссылка на источник: http://chernykh.net/content/view/47/101/

chrontime.com

ЭНИАК Википедия

ЭНИАК (Электронный числовой интегратор и вычислитель — англ. ENIAC, сокр. от Electronic Numerical Integrator and Computer[1]) — первый электронный цифровой вычислитель общего назначения, который можно было перепрограммировать для решения широкого спектра задач.

История создания

Архитектуру компьютера начали разрабатывать в 1943 году Джон Преспер Эккерт 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 электронные трубки.

Расчёты таблиц стрельбы в то время проводились вручную на настольных арифмометрах. Эту работу в Лаборатории выполняли особые клерки — «вычислители» — в основном женщины. Таблицы стрельбы рассчитывались для каждого отдельного типа снаряда и орудия перед принятием на вооружение и при различных комбинациях множества параметров (возвышение ствола, номер заряда, скорость снаряда, скорость ветра, температура воздуха, давление воздуха, температура заряда) 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 несколько иные 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 трубках. 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 отторжения 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 (61700 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 (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 — 14 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.

Первыми программистами ЭНИАКа стали шесть девушек[3]:

Использование

В качестве испытания ЭНИАКу первой была поставлена задача по математическому моделированию термоядерного взрыва супербомбы по гипотезе Улама-Теллера. Фон Нейман, который одновременно работал консультантом и в Лос-Аламосской лаборатории, и в Институте Мура, предложил группе Теллера использовать ЭНИАК для расчётов ещё в начале 1945 года. Решение проблемы термоядерного оружия требовало такого огромного объёма вычислений, что справиться с ним не могли никакие электромеханические калькуляторы, имевшиеся в распоряжении Лаборатории. В августе 1945 физики Лос-Аламосской лаборатории Николас Метрополис и Стенли Френкель (англ.) посетили институт Мура, и Герман Голдстайн вместе со своей женой Адель, которая работала в команде программистом и была автором первого руководства по работе с ЭНИАКом[4], познакомили их с техникой программирования ЭНИАКа. После этого они вернулись в Лос-Аламос, где стали работать над программой под названием «The Los Alamos Problem».

Производительность ЭНИАКа была слишком мала для полноценного моделирования, поэтому Метрополис и Френкель сильно упростили уравнение, игнорируя многие физические эффекты и стараясь хотя бы приблизительно рассчитать лишь первую фазу взрыва дейтерий-тритиевой смеси в одномерном пространстве. Детали и результаты выполненных в ноябре–декабре 1945 года расчётов до сих пор засекречены. Перед ЭНИАКом была поставлена задача решить сложнейшее дифференциальное уравнение, для ввода исходных данных к которому понадобилось около миллиона перфокарт. Вводная задача была разбита на несколько частей, чтобы данные могли поместиться в память компьютера. Промежуточные результаты выводились на перфокарты и после перекоммутации снова заводились в машину. В апреле 1946[5] года группа Теллера обсудила результаты расчётов и сделала вывод, что они достаточно обнадёживающе (хотя и очень приблизительно) доказывают возможность создания водородной бомбы.

На обсуждении результатов расчёта присутствовал Станислав Улам. Поражённый скоростью работы ЭНИАКа, он предложил сделать расчёты по термоядерному взрыву методом Монте-Карло. В 1947 году на ЭНИАКе было выполнено 9 расчётов этим методом с различными исходными параметрами. После этого метод Монте-Карло стал использоваться во всех вычислениях, связанных с разработкой термоядерного оружия.

Британский физик Дуглас Хартри в апреле и июле 1946 года решал на ЭНИАКе проблему обтекания воздухом крыла самолета, движущегося быстрее скорости звука. ЭНИАК выдал ему результаты расчётов с точностью до седьмого знака. Об этом опыте работы Хартри написал в статье в сентябрьском выпуске журнала Nature за 1946 год[6].

В 1949 году фон Нейман использовал ЭНИАК для расчёта чисел π и e с точностью до 2000 знаков после запятой. Фон Неймана интересовало статистическое распределение цифр в этих числах. Предполагалось, что цифры в этих числах появляются с равной вероятностью, а значит — компьютеры могут генерировать действительно случайные числа, которые можно использовать как вводные параметры для вычислений методом Монте-Карло. Вычисления для числа e были выполнены в июле 1949 года, а для числа π — за один день в начале сентября. Результаты показали, что «цифры в числе π идут в случайном порядке, а вот с числом e всё обстояло значительно хуже»[7].

На ЭНИАКе весной 1950 года был произведён первый успешный численный прогноз погоды командой американских метеорологов Жюлем Чарни (англ.), Филипом Томсоном, Ларри Гейтсом, норвежцем Рагнаром Фьюртофтом (англ.) и математиком Джоном фон Нейманом. Они использовали упрощённые модели атмосферных потоков на основе уравнения вихря скорости для баротропного газа. Это упрощение понизило вычислительную сложность задачи и позволило произвести расчёты с использованием доступных в то время вычислительных мощностей[8]. Расчёты велись начиная с 5 марта 1950 года в течение 5 недель, пять дней в неделю в три 8-часовые смены. Ещё несколько месяцев ушло на анализ и оценку результатов. Описание расчётов и анализ результатов были представлены в работе «Numerical Integration of Barotropic Vorticity Equation»[9], опубликованной 1 ноября 1950 года в журнале Tellus. В статье упоминается, что прогноз погоды на следующие 24 часа на ЭНИАКе был выполнен за 24 часа, то есть прогноз едва успевал за реальностью. Большая часть времени уходила на распечатку перфокарт и их сортировку. Во время расчётов приходилось на ходу вносить изменения в программу и ждать замены перегоревших ламп. При должной оптимизации работы ЭНИАКа, говорилось в работе, расчёт можно было бы выполнить за 12 часов, а при использовании более совершенных машин — за 30 минут. Для прогноза использовались карты погоды над территорией США и Канады за 5, 30, 31 января и 13 февраля 1949 года. После расчётов прогнозные карты сравнивались с реальными для оценки качества прогноза[10].

Характеристики, архитектура и программирование

На создание ENIAC ушло 200 000 человеко-часов и 486 804,22 доллара США. Всего комплекс включал в себя 17 468 ламп 16 различных типов, 7200 кремниевых диодов, 1500 реле, 70 000 резисторов и 10 000 конденсаторов.

  • Вес — 27 тонн.
  • Объём памяти — 20 число-слов.
  • Потребляемая мощность — 174 кВт.
  • Вычислительная мощность — 357 операций умножения или 5000 операций сложения в секунду.
  • Тактовая частота — 100 кГц, то есть один импульс каждые 10 микросекунд. Основной вычислительный такт состоял из 20 импульсов и занимал 200 микросекунд. Сложение выполнялось за 1 такт, умножение — за 14 тактов. Умножение заменялось многократным сложением, так что 1 умножение равнялось 14 операциям сложения и выполнялось, соответственно, за 2800 микросекунд.
  • Устройство ввода-вывода данных — табулятор перфокарт компании IBM: 125 карт/минуту на ввод, 100 карт/минуту на вывод[11].

Вычисления производились в десятичной системе, после тщательного анализа ей было отдано предпочтение перед двоичной системой. Компьютер оперировал числами максимальной длиной в 20 разрядов[12].

Многие специалисты Института скептически предсказывали, что при таком количестве ламп в системе компьютер просто не сможет работать сколь-нибудь продолжительное время, чтобы выдать стоящий результат — слишком много точек отказа. Выход из строя одной лампы, одного конденсатора или резистора означал остановку работы всей машины, всего существовало 1,8 миллиарда различных вариантов отказа в каждую секунду[13][14]. До этого человечество не создавало ни один прибор такой сложности и с таким требованием к надёжности. Для того, чтобы вакуумные лампы реже перегорали, Экерт придумал подавать на них минимальное напряжение — 5,7 вольта вместо номинальных 6,3 вольта[15], а после произведения вычислений ЭНИАК продолжал работать, поддерживая лампы в «тёплом» состоянии, чтобы перепад температуры при охлаждении и накаливании не приводил к их перегоранию. За неделю сгорало примерно 2-3 лампы[15], а среднее время работы лампы составляло 2500 часов[16]. Особо высокие требования предъявлялись к отбору радиодеталей и качеству монтажа и пайки. Так инженеры добились того, чтобы ЭНИАК работал минимум 20 часов между поломками — не так много по нынешним меркам, но за каждые 20 часов работы ЭНИАК выполнял месячный объём работы механических вычислителей.

До 1948 года для перепрограммирования ENIAC нужно было перекоммутировать его заново, в то время как Z3 умел считывать программы с перфорированной ленты. Программирование задачи на ЭНИАКе могло занимать до двух дней, а её решение — несколько минут. При перекоммутировании ЭНИАК превращался как бы в новый специализированный компьютер для решения специфической задачи. Ещё на этапе конструирования ЭНИАКа Экерт и Мокли понимали недостатки своего детища, но на этапе проектирования они не считались критическими, поскольку компьютер изначально предназначался для выполнения однотипных баллистических расчётов[17].

В январе 1944 года Экерт сделал первый набросок второго компьютера с более совершенным дизайном, в котором программа хранилась в памяти компьютера, а не формировалась с помощью коммутаторов и перестановки блоков, как в ЭНИАКе. Летом 1944 года военный куратор проекта Герман Голдстайн случайно познакомился со знаменитым математиком фон Нейманом и привлёк его к работе над машиной. Фон Нейман внёс свой вклад в проект с точки зрения строгой теории. Так был создан теоретический и инженерный фундамент для следующей модели компьютера под названием EDVAC с хранимой в памяти программой. Контракт с Армией США на создание этой машины был подписан в апреле 1946 года.

Научная работа фон Неймана «Первый проект отчёта о EDVAC», обнародованная 30 июня 1945 года, послужила толчком к созданию вычислительных машин в США (EDVAC, BINAC, UNIVAC I) и в Англии (EDSAC). Из-за огромного научного авторитета идея о компьютере с программой, хранимой в памяти, приписывается фон Нейману («архитектура фон Неймана»), хотя приоритет на самом деле принадлежит Экерту, предложившему использовать память на ртутных акустических линиях задержки. Фон Нейман подключился к проекту позднее и просто придал инженерным решениям Мокли и Экерта академический научный смысл.

С 16 сентября 1948 года ENIAC превратился в компьютер с хранимой программой (весьма примитивный). По предложению фон Неймана, высказанному в июне 1947 года[18], две функциональные таблицы были использованы для хранения всех команд ENIAСа, чтобы команды вызывались как подпрограммы во время исполнения кода. Компьютер стал работать несколько медленнее, но его программирование сильно упростилось. Старый метод перекоммутирования с тех пор больше не использовался[19].

В июле 1953 года к ЭНИАКу был подключен двоично-десятичный модуль памяти на магнитных сердечниках, увеличивший объём оперативной памяти компьютера с 20 до 120 число-слов.

Влияние

ЭНИАК нельзя было назвать совершенным компьютером. Машина создавалась в военное время в большой спешке с нуля при отсутствии какого-либо предыдущего опыта создания подобных устройств. ЭНИАК был построен в единственном экземпляре, и инженерные решения, реализованные в ЭНИАКЕ, не использовались в последующих конструкциях компьютеров. ЭНИАК - скорей компьютер не первого, а «нулевого» поколения. Значение ЭНИАКа заключается просто в его существовании, которое доказало возможность построения полностью электронного компьютера, способного работать достаточно продолжительное время, чтобы оправдать затраты на его постройку и принести ощутимые результаты.

В марте 1946 года Экерт и Мокли из-за споров с Пенсильванским университетом о патентах на ЭНИАК и на EDVAC, над которым они в то время работали, решили покинуть институт Мура и начать частный бизнес в области построения компьютеров, создав компанию Electronic Control Company, которая позднее была переименована в Eckert–Mauchly Computer Corporation. В качестве «прощального подарка» и по просьбе Армии США они прочитали в институте серию лекций о конструировании компьютеров под общим названием «Теория и методы разработки электронных цифровых компьютеров», опираясь на свой опыт построения ENIAC и проектирования EDVAC. Эти лекции вошли в историю как «Лекции школы Мура». Лекции — по сути первые в истории человечества компьютерные курсы — читались летом 1946 года с 8 июля по 31 августа только для узкого круга специалистов США и Великобритании, работавших над той же проблемой в разных правительственных ведомствах и научных институтах, всего 28 человек. Лекции послужили отправной точкой к созданию в 40-х и 50-х годах успешных вычислительных систем CALDIC, SEAC, SWAC, ILLIAC, машина Института перспективных исследований и компьютер Whirlwind (англ.), использовавшийся ВВС США в первой в мире компьютерной системе ПВО SAGE.

Древо родственных связей ранних компьютеров 50-х и 60-х годов. Корнем, от которого растут все остальные компьютеры, является ENIAC

Память о компьютере

  • Некоторые детали компьютера ENIAC выставлены в Национальном музее американской истории (англ.) в Вашингтоне[20].
  • В честь компьютера назван астероид (229777) ENIAC[21].
  • В 1995 году была создана кремниевая интегральная микросхема ENIAC-on-A-Chip размерами 7,44 мм × 5,29 мм, в которой с помощью 250 000 (в других источниках — 174 569[17]) транзисторов была реализована логика, аналогичная 30-тонному ЭНИАКу. ИС работала на частоте 20 МГц, то есть значительно быстрее, чем ЭНИАК[22].

См. также

Литература

  • Herman H. Goldstine. The Computer from Pascal to von Neumann. — Princeton University Press, 1980. — 365 p. — ISBN 9780691023670. (англ.)
  • Nancy B. Stern. From Eniac to UNIVAC: An Appraisal of the Eckert-Mauchy Computers. — Digital Press, 1981. — 286 p. — ISBN 0932376142. (англ.)
  • William Aspray. John von Neumann and the Origins of Modern Computing. — MIT Press, 1990. — 394 p. — ISBN 0262011212. (англ.)
  • Scott McCartney. ENIAC: The Triumphs and Tragedies of the World's First Computer. — Berkley Books, 2001. — 262 p. — ISBN 9780425176443. (англ.)
  • Raúl Rojas, Ulf Hashagen. The First Computers: History and Architectures. — MIT Press, 2002. — 471 p. — ISBN 9780262681377. (англ.)
  • Kristine C. Harper. Weather by the Numbers: The Genesis of Modern Meteorology. — MIT Press, 2008. — 320 p. — ISBN 9780262083782. (англ.)
  • Thomas Haigh, Mark Priestley, Crispin Rope. ENIAC in Action: Making and Remaking the Modern Computer. — The MIT Press, 2016. — 360 p. — ISBN 0262033984. (англ.)

Примечания

  1. ↑ ELECTRONIC COMPUTERS WITHIN THE ORDNANCE CORPS by Karl Kempf November 1961 Electronic Numerical Integrator and Computer
  2. Weik, Martin H. “The ENIAC Story”. O R D N A N C E. 708 Mills Building - Washington, DC: American Ordnance Association (January–February 1961). Архивировано из оригинала 2011-08-14. Проверено 2015-03-29.
  3. Хейли Уильямс. Invisible Women: The Six Human Computers Behind The ENIAC  (англ.) на сайте lifehacker.com.au, 10 ноября 2015
  4. ↑ A REPORT ON THE ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) June 1, 1946
  5. ↑ 18-20 апреля 1946 г.
  6. ↑ The Eniac, an Electronic Computing Machine // Nature (12 October 1946) vol. 158. — p.500—506 [1]
  7. ↑ Nicholas Metropolis, George Reitwiesner, and John von Neumann, Statistical treatment of values of first 2000 decimal digits of e and of pi calculated on the ENIAC, Mathematical tables and other aids to Computations 4 (1950), no. 30, 109—112
  8. ↑ American Institute of Physics. Atmospheric General Circulation Modeling. 2008-01-13.
  9. ↑ Репринт работы Numerical Integration of Barotropic Vorticity Equation на сайте Университета Дублина
  10. ↑ Harper, 2008, p. 154.
  11. ↑ ELECTRONIC COMPUTERS WITHIN THE ORDNANCE CORPS by Karl Kempf November 1961 Техническая спецификация ЭНИАКа
  12. ↑ Rojas, 2002, p. 130.
  13. ↑ A Short History of the Second American Revolution
  14. ↑ Goldstine, 1980, p. 155.
  15. 1 2 Goldstine, 1980, p. 145.
  16. ↑ Goldstine, 1980, p. 154.
  17. 1 2 Rojas, 2002, p. 177.
  18. ↑ Goldstine, 1980, p. 270.
  19. ↑ Goldstine, 1980, p. 233.
  20. ↑ ENIAC Accumulator #2
  21. ↑ База данных JPL НАСА по малым телам Солнечной системы (229777) (англ.)
  22. ↑ Jan Van Der Spiegel (1996-03). «ENIAC-on-a-Chip»

Ссылки

wikiredia.ru

ENIAC • ru.knowledgr.com

ENIAC (или; Электронный Числовой Интегратор И Компьютер), был первый электронный компьютер общего назначения. Это было Turing-полным, цифровым, и способным к тому, чтобы быть повторно запрограммированным, чтобы решить «большой класс числовых проблем».

ENIAC был первоначально разработан, чтобы вычислить столы увольнения артиллерии для Баллистической Научно-исследовательской лаборатории армии Соединенных Штатов.

Когда о ENIAC объявили в 1946, он был объявлен в прессе как «Гигантский Мозг». У этого была скорость в одну тысячу раз больше чем это электромеханических машин. Эта вычислительная власть, вместе с programmability общего назначения, взволновала ученых и промышленников.

Проектирование и строительство ENIAC было финансировано армией Соединенных Штатов, Корпусом Артиллерии, Научно-исследовательской Командой, которая была во главе с генерал-майором Глэдеоном Маркусом Барнсом. Он был Руководителем Исследования и Разработки, Руководителем Научно-исследовательского Обслуживания, Офисом Руководителя Артиллерии во время Второй мировой войны. 5 июня 1943 был подписан контракт на строительство, и работа над компьютером началась в тайне Школой Мура Университета Пенсильвании Электротехники, начинающейся в следующем месяце под кодовым названием «ПКС Проекта». О законченной машине объявили общественности вечер от 14 февраля 1946 и формально посвятили на следующий день в Университете Пенсильвании, стоя почти 500 000$ (приблизительно $ сегодня). Это было формально принято Корпусом Артиллерии армии США в июле 1946. ENIAC был закрыт 9 ноября 1946 для восстановления и модернизации памяти, и был передан Абердинскому Испытательному полигону, Мэриленд в 1947. Там, 29 июля 1947, это было включено и было в непрерывной операции до 23:45 2 октября 1955.

Законченный вскоре после конца Второй мировой войны, одна из ее первых программ была исследованием выполнимости водородной бомбы. Спустя несколько месяцев после его обнародования, летом 1946 года, как часть «экстраординарного усилия начать исследование в области», Пентагон пригласил «главных людей в электронике и математике из Соединенных Штатов и Великобритании» к серии сорока восьми лекций в целом под названием Теория и Методы для Дизайна Компьютеров, чаще названных Лекциями Школы Мура. Половина этих лекций была дана изобретателями ENIAC.

ENIAC был задуман и разработан Джоном Мочли и Дж. Преспером Экертом из Университета Пенсильвании. Команда инженеров-конструкторов, помогающих развитию, включала Роберта Ф. Шоу (столы функции), Джеффри Чуан Чу (divider/square-rooter), Томас Кайт Шарплесс (основной программист), Артур Беркс (множитель), Гарри Хуски (читатель/принтер) и Джек Дэвис (сумматоры). В 1987 ENIAC назвали Этапом IEEE.

В 2011, к чести 65-й годовщины обнародования ENIAC, город Филадельфия, объявленный 15 февраля как День ENIAC.

Описание

ENIAC был модульным компьютером, составленным из отдельных групп, чтобы выполнить различные функции. Двадцать из этих модулей были сумматорами, которые могли не только добавить и вычесть, но держать десятичное число с десятью цифрами в памяти. Числа были переданы между этими единицами через несколько автобусов общего назначения или подносами, как их назвали. Чтобы достигнуть ее высокой скорости, группы должны были послать и получить числа, вычислить, спасти ответ и вызвать следующую операцию — все без любых движущихся частей. Ключ к его многосторонности был способностью ветвиться; это могло вызвать различные операции, которые зависели от признака вычисленного результата.

ENIAC содержал 17 468 электронных ламп, 7 200 кристаллических диодов, 1 500 реле, 70 000 резисторов, 10 000 конденсаторов и приблизительно 5 миллионов спаянных рукой суставов. Это весило больше чем 30 коротких тонн (27 т), было примерно 8 3 на 100 футов (2,4 м × 0,9 м × 30 м), подняло 1 800 квадратных футов (167 м) и потребляло 150 кВт власти. Это привело к слуху это каждый раз, когда компьютер был включен, огни в затемненной Филадельфии. Вход был возможен от картридера IBM, и удар карты IBM использовался для продукции. Эти карты могли использоваться, чтобы произвести напечатанный, производит офлайн использование счетной машины IBM, такой как IBM 405.

ENIAC использовал кольцевые прилавки с десятью положениями, чтобы сохранить цифры; каждая цифра использовала 36 электронных ламп, 10 из которых были двойными триодами, составляющими сандалии кольцевого прилавка. Арифметика была выполнена, «считая» пульс с кольцевыми прилавками, и создание несут пульс, если прилавок «обернул вокруг», идея быть, чтобы подражать в электронике эксплуатации колес цифры механической счетной машины. У ENIAC было двадцать подписанных сумматоров с десятью цифрами, которые использовали дополнительное представление ten и могли выполнить 5 000 простых дополнений или операций по вычитанию между любым из них и источником (например, другой сумматор или постоянный передатчик) каждую секунду. Было возможно соединить несколько сумматоров, чтобы бежать одновременно, таким образом, пиковая скорость операции была потенциально намного выше должна быть параллельной операции.

Было возможно телеграфировать нести одного сумматора в другой сумматор, чтобы выполнить двойную арифметику точности, но сумматор несет выбор времени схемы, предотвратил проводку три или больше для еще более высокой точности. ENIAC использовал четыре из сумматоров, которыми управляет специальная единица Множителя, чтобы выполнить до 385 операций по умножению в секунду. Пятью из сумматоров управляла специальная единица Divider/Square-Rooter, чтобы выполнить до сорока операций подразделения в секунду или три операции по квадратному корню в секунду.

Другие девять единиц в ENIAC были Единицей Инициирования (который начал и остановил машину), Ездящая на велосипеде Единица (используемый для синхронизации других единиц), Основной Программист (который управлял упорядочивающей «петлей»), Читатель (который управлял избитым картридером IBM), Принтер (который управлял избитым ударом карты IBM), Постоянный Передатчик и три Стола Функции.

Ссылки Рохасом и Хасхагеном (или Wilkes) дают больше деталей во времена для операций, которые отличаются несколько от вышеизложенных. Основной машинный цикл составлял 200 микросекунд (20 циклов часов на 100 кГц в ездящей на велосипеде единице) или 5 000 циклов в секунду для операций на числах с 10 цифрами. В одном из этих циклов ENIAC мог написать число регистру, прочитать число из регистра или добавить/вычесть два числа. Умножение числа с 10 цифрами числом d-цифры (для d до 10) взяло d+4 циклы, таким образом, 10-умножением с 10 цифрами взял 14 циклов, или 2 800 микросекунд — уровень 357 в секунду. Если у одного из чисел было меньше чем 10 цифр, операция была быстрее. Подразделение и квадратные корни взяли 13 (d+1) циклов, где d - число цифр в результате (фактор или квадратный корень). Таким образом, подразделение или квадратный корень взяли до 143 циклов, или 28 600 микросекунд — уровень 35 в секунду. (Wilkes 1956:20 заявляет, что подразделение с 10 факторами цифры потребовало 6 миллисекунд.), Если у результата было меньше чем десять цифр, он был получен быстрее.

Надежность

ENIAC использовал общие октально-основные радио-трубы дня; десятичные сумматоры были сделаны из 6SN7 сандалии, в то время как 6L7's, 6SJ7's, 6SA7's и 6AC7's использовались в логических функциях. Многочисленный 6L6's и 6V6's служил водителями линии, чтобы вести пульс через кабели между собраниями стойки.

Несколько труб, сожженных почти каждый день, оставляя его нефункциональной приблизительно половиной времени. Специальные трубы высокой надежности не были доступны до 1948. Большинство этих неудач, однако, произошло во время разминки и прохладных вниз периодов, когда ламповые нагреватели и катоды находились в условиях самого теплового стресса. Инженеры уменьшали ламповые неудачи ENIAC до более приемлемого уровня одной трубы каждые два дня. Согласно интервью 1989 года с Eckert, «У нас была труба, терпят неудачу о каждых двух днях, и мы могли определить местонахождение проблемы в течение 15 минут».

В 1954 самый длинный непрерывный период операции без неудачи составлял 116 часов — близко к пяти дням.

Программирование

ENIAC мог быть запрограммирован, чтобы выполнить сложные последовательности операций, включая петли, отделения и подпрограммы. Задача взятия проблемы и отображения его на машину была сложна, и обычно занимала недели. После того, как программа была вычислена на бумаге, процесс получения программы в ENIAC, управляя ее выключателями и кабелями мог занять дни. Это сопровождалось периодом проверки и отладки, которой помогает способность выполнить программу шаг за шагом.

В 1997 шесть женщин, которые сделали большую часть программирования ENIAC, были введены в должность в Женщин в Технологии Международный Зал славы. Их именами с 1946 (некоторые поменяли их имена позже, женясь) был Кей Макнулти, Бетти Дженнингс, Бетти Снайдер, Марлин Вескофф, Фрэн Билас и Рут Личтермен. Эссе Дженнифер С. Лайт 1999 года, «то, Когда Компьютеры Были Женщинами», документы и описывают роль женщин ENIAC, а также обрисовывает в общих чертах историческое упущение или преуменьшает женских ролей в истории информатики. Роль программистов ENIAC также рассматривают в названном Совершенно секретном Rosies фильма документального фильма 2010: Женские «Компьютеры» Второй мировой войны Линн Эриксон, и являются предметом документального фильма 2014 года Компьютеры Кейт Макмахон.

ENIAC был единственным в своем роде дизайном и никогда не повторялся. Замораживание на дизайне в 1943 означало, что компьютерный дизайн испытает недостаток в некоторых инновациях, которые скоро стали хорошо развитыми, особенно способность сохранить программу. Экерт и Мочли начали работу над новым дизайном, чтобы быть позже названными EDVAC, который будет и более простым и более сильным. В частности в 1944 Экерт написал свое описание единицы памяти (ртутная линия задержки), который будет держать и данные и программу. Джон фон Нейман, который консультировался для Школы Мура относительно EDVAC, сидел в на встречах Школы Мура, на которых было разработано сохраненное понятие программы. Фон Нейман описал неполный набор примечаний (Первый Проект Отчета о EDVAC), которые были предназначены, чтобы использоваться в качестве внутреннего описания меморандума, разработки и изложения на формальном логическом языке идеи, развитые на встречах. Администратор ENIAC и офицер охраны Херман Голдстайн распределили копии этого Первого Проекта многому правительству и учебным заведениям, поощрив широко распространенный интерес к строительству нового поколения электронных компьютеров, включая EDSAC в Кембридже, Англия и SEAC в американском Бюро Стандартов.

Хотя Баллистическая Научно-исследовательская лаборатория была спонсором ENIAC, один год в этот трехлетний проект, Джон фон Нейман, математик, работающий над водородной бомбой в Лос-Аламосе, узнал этот компьютер. Лос-Аламос впоследствии стал так связанным с ENIAC, что первая испытательная проблема бежала, состоял из вычислений для водородной бомбы, не столов артиллерии. Ввод/вывод для этого теста был одним миллионом карт.

Много улучшений были также сделаны к ENIAC после 1948, включая примитивный сохраненный программный механизм только для чтения, используя Столы Функции в качестве ROM программы, идея, включенная в патент ENIAC, и сделали предложение независимо доктором Рихардом Клиппингером БАРРЕЛЯ. Клиппингер консультировался с фон Нейманом на какой набор команд осуществить. Клиппингер думал об архитектуре с 3 адресами, в то время как фон Нейман предложил архитектуру с 1 адресом, потому что было более просто осуществить. Три цифры одного сумматора (6) использовались в качестве прилавка программы, другой сумматор (15) использовался в качестве главного сумматора, третий сумматор (8) использовался в качестве указателя адреса для чтения данных от столов функции, и большинство других сумматоров (1–5, 7, 9–14, 17–19) использовалось для памяти данных. Программирование сохраненной программы для ENIAC было сделано Бетти Дженнингс, Клиппингером и Аделью Гольдстин. Это было сначала продемонстрировано как компьютер сохраненной программы 16 сентября 1948, управляя программой Адели Гольдстин для Джона фон Неймана. Эта модификация уменьшила скорость ENIAC фактором шесть и устранила способность параллельного вычисления, но поскольку это также уменьшило перепрограммное время до часов вместо дней, это считали хорошо стоящим потери работы. Также анализ показал, что из-за различий между электронной скоростью вычисления и электромеханической скоростью ввода/вывода, почти любой реальной проблемой был полностью связанный ввод/вывод, даже не используя параллелизм оригинальной машины. Большинство вычислений все еще было бы связанным вводом/выводом, даже после сокращения скорости, наложенного этой модификацией. В начале 1952, был добавлен быстродействующий shifter, который улучшил скорость для перемены фактором пять. В июле 1953 память ядра расширения с 100 словами была добавлена к системе, используя двоично-десятичное число, избыточные 3 представления числа. Чтобы поддержать эту память расширения, ENIAC был оборудован новым отборщиком Стола Функции, отборщиком адреса памяти, формирующими пульс схемами, и три новых заказа были добавлены к программному механизму.

Сравнение с другими ранними компьютерами

Механические и электрические компьютеры были вокруг с 19-го века, но 1930-е и 1940-е считают началом современной компьютерной эры.

Калькулятор Комплексного числа Bell Telephone Labs — реле базировалось, компьютер был разработан Джорджем Р. Штибицем в 1939–40 в лаборатории Нью-Йорка Звонка и продемонстрировал удаленно из Ганновера, Нью-Хэмпшир на Конференции по Математике 1940 года в Дартмутском колледже.

Немецкий Z3 (показанный работу в мае 1941) был разработан Конрадом Цузе, основанным на его предыдущем Z1 (1938) и Z2 (1939) компьютеры. Это был первый программируемый компьютер, но это было электромеханическим, а не электронным, поскольку это использовало реле для всех функций. Это вычислило логически двоичную арифметику использования. Это было программируемо избитой лентой, но испытало недостаток в условном отделении. Как развито независимо это не было разработано для полноты Тьюринга, но это, как с тех пор признавали, было первым такой компьютер, как определено в 1998 (но эксплуатировать эту Turing-полноту, сложные, умные работники были необходимы). Это было разрушено в бомбардировке на Берлине в декабре 1943.

Американский Atanasoff–Berry Computer (ABC) (показанный работу летом 1941 года) был первым абсолютно электронным вычислительным устройством. Это осуществило двойное вычисление с электронными лампами, но не было общей целью, будучи ограниченным решением систем линейных уравнений. Это также не эксплуатировало электронные вычислительные скорости, ограничиваемые вращающейся конденсаторной памятью барабана и системой ввода - вывода, которая была предназначена, чтобы написать промежуточные результаты завернуть в бумагу карты. Этим вручную управляли и не было программируемо.

Десять британских компьютеров Колосса (используемый для криптоанализа, начинающегося в 1943), были разработаны Томми Флауэрсом. Компьютеры Колосса были цифровыми, электронными, и были запрограммированы коммутационной панелью и выключателями, но они были посвящены, чтобы закодировать ломку и не общую цель.

Гарвард Говарда Эйкена 1944 года отмечает, я был запрограммирован избитой лентой и используемыми реле. Это выполнило общие арифметические функции, но испытало недостаток в любом переходе.

ENIAC был, как З3 и Марк I, который в состоянии управлять произвольной последовательностью математических операций, но не читал их от ленты. Как Колосс, это было запрограммировано коммутационной панелью и выключателями. ENIAC объединился полный, Тьюринг заканчивают programmability с электронной скоростью. ABC, ENIAC и Колосс все используемые термоэлектронные клапаны (электронные лампы). Регистры ENIAC выполнили десятичную систему исчисления, а не двоичную арифметику как Z3 или Компьютер Atanasoff-ягоды.

Манчестер Small-Scale Experimental Machine (SSEM), которую называют Ребенком, был первым в мире компьютером сохраненной программы, разработанным как испытательный стенд для трубы Уильямса, ранней формы машинной памяти. Это была первая рабочая машина, которая будет содержать все элементы, важные для современной электронно-вычислительной машины. Как только SSEM продемонстрировал выполнимость своего дизайна, проект был начат для более применимого компьютера, Манчестер Марк 1. У SSEM были 32-битная длина слова и память о 32 словах. Единственные арифметические операции, осуществленные в аппаратных средствах, были вычитанием и отрицанием; другие арифметические операции были осуществлены в программном обеспечении. SSEM не требовал перепроводки к перепрограмме, поскольку это поддержало сохраненные программы, и как таковой может быть обсужден, чтобы быть первым в мире современным компьютером.

До 1948 ENIAC потребовал перепроводки к перепрограмме, как Колосс. Идея компьютера сохраненной программы с объединенной памятью для программы и данных была задумана во время развития ENIAC, но это не было первоначально осуществлено в ENIAC, потому что приоритеты Второй мировой войны потребовали, чтобы машина была закончена быстро, и 20 мест хранения ENIAC будут слишком небольшими, чтобы держать данные и программы.

Общеизвестный факт

Z3 и Колосс были развиты друг независимо от друга и ABC и ENIAC во время Второй мировой войны. Z3 был разрушен Союзнической бомбежкой Берлина в 1943. Машины Колосса были частью военной экономики Великобритании. Их существование только стало общеизвестным в 1970-х, хотя знание их возможностей осталось среди их британского штата и пригласило американцев. Все кроме двух из машин, которые остались в использовании в GCHQ до 1960-х, были разрушены в 1945. ABC была демонтирована Университетом штата Айова, после того, как Джона Атанасова вызвали в Вашингтон, округ Колумбия, чтобы сделать исследование физики для американского военно-морского флота. ENIAC, в отличие от этого, был проверен в деле для прессы в 1946, «и захватил воображение в мире». Более старые истории вычисления могут не поэтому быть всесторонними в их освещении и анализе этого периода.

Патент

По ряду причин (включая экспертизу Июня 1941 Мочли Компьютера Atanasoff-ягоды, prototyped в 1939 Джоном Атанасовом и Клиффордом Берри), США патент 3,120,606 для ENIAC, предоставленного в 1964, был освобожден решением 1973 года о знаменательном случае федерального суда Honeywell v. Сперри Рэнд, помещая изобретение электронного компьютера в общественном достоянии и предоставляя юридическое признание Атанасову как изобретатель первого электронного компьютера.

Демонстрирующиеся части

У

Школы Технических наук и прикладной науки в Университете Пенсильвании есть четыре из оригинальных сорока групп и один из трех столов функции ENIAC (предоставленный взаймы Смитсоновским институтом).

У

Смитсоновского института есть пять групп в Национальном музее американской Истории в Вашингтоне, округ Колумбия

У

Музея наук в Лондоне есть демонстрирующаяся единица приемника.

Компьютерный Музей Истории в Маунтин-Вью, у Калифорнии есть три группы и демонстрирующийся стол функции (предоставленный взаймы Смитсоновским институтом).

У

Мичиганского университета в Анн-Арборе есть четыре группы, спасенные Артуром Берксом.

У

армейского Музея Артиллерии Соединенных Штатов в Абердинском Испытательном полигоне, Мэриленд, где ENIAC использовался, есть один из столов функции.

Perot Group в Плейно, у Техаса есть также семь групп и подробная история и объяснение функций ENIAC, используя текст, графику, фотографии и интерактивный сенсорный экран.

У

Военной академии США в Уэст-Пойнте, Нью-Йорк, есть один из терминалов ввода данных от ENIAC.

В 1995 очень маленький кремниевый чип, измеряющий 7,44 мм на 5,29 мм, был построен с той же самой функциональностью как ENIAC. Хотя этот чип на 20 МГц был много раз быстрее, чем ENIAC, он имел только часть скорости современных микропроцессоров конца 1990-х.

См. также

  • История вычисления
  • История вычислительных аппаратных средств
  • Список компьютеров электронной лампы
  • Военные компьютеры

Примечания

  • Eckert, Дж. Преспер, ENIAC (в Николасе Метрополисе, Дж. Хоулетте, Джане-Карло Роте, (редакторах), Истории Вычисления в Двадцатом веке, Академического издания, Нью-Йорк, 1980, стр 525-540)
  • Eckert, Дж. Преспер и Джон Мочли, 1946, Схема планов относительно разработки электронно-вычислительных машин, 6 страниц. (Документ основания в промышленности электронно-вычислительной машины.)
  • Неисправность, Баркли, Женщины ENIACЛетописи IEEE Истории Вычисления, Издания 18, 1996, стр 13-28)
  • (также переизданный в Происхождении Компьютеров: Отобранные Бумаги, Спрингер-Верлэг, Нью-Йорк, 1982, стр 359-373)
  • Mauchly, Джон, ENIAC (в Столице, Николасе, Дж. Хоулетте, Джане-Карло Роте, 1980, История Вычисления в Двадцатом веке, Академического издания, Нью-Йорк, ISBN 0-12-491650-3, стр 541-550, «Оригинальные версии этих бумаг были представлены на Международной Конференции по Исследованию по Истории Вычисления, держали в Лос-Аламосе Научную Лабораторию 10-15 июня 1976».)
  • Рохас, Рауль и Ульф Хасхаген, редакторы, Первые Компьютеры: История и Архитектура, 2000, MIT Press, ISBN 0-262-18197-5.

Дополнительные материалы для чтения

  • Беркли, Эдмунд. ГИГАНТСКИЕ МОЗГИ или машины, которые думают. John Wiley & Sons, inc., 1949. Скорость главы 7 – 5 000 Дополнений в Секунду: ENIAC Школы Мура (Электронный Числовой Интегратор И Компьютер)
  • Hally, Майк. Электронные мозги: истории с рассвета века компьютеров, Joseph Henry Press, 2005. ISBN 0-309-09630-8
  • Томпкинс, C.B. и J.H Wakelin, высокоскоростные вычислительные устройства, McGraw-Hill, 1950.

Внешние ссылки

  • Моделирование ENIAC
  • Другое моделирование ENIAC
  • ENIAC из вычислительного словаря
  • Q&A: потерянное интервью с соавтором ENIAC Дж. Преспером Экертом
  • Интервью с Расшифровкой стенограммы Eckert видео интервью с Eckert Дэвидом Аллисоном для Национального музея американской Истории, Смитсоновского института 2 февраля 1988. Всестороннее, техническое обсуждение ENIAC, включая мыслительный процесс позади дизайна.
  • Устное интервью истории с Дж. Преспером Экертом, Институтом Чарльза Беббиджа, Миннесотским университетом. Экерт, соавтор ENIAC, обсуждает его развитие в Школе Мура Университета Пенсильвании Электротехники; описывает трудности в обеспечении доступных прав для ENIAC и проблем, изложенных обращением 1945 Джона фон Неймана Первый Проект Отчета о EDVAC, который поместил изобретения ENIAC в общественное достояние. Интервью Нэнси Стерн, 28 октября 1977.
  • Устное интервью истории с Карлом Чемберсом, Институтом Чарльза Беббиджа, Миннесотским университетом. Чемберс обсуждает инициирование и прогресс проекта ENIAC в Университете Пенсильвании Школа Мура Электротехники (1941–46). Устное интервью истории Нэнси Б. Стерн, 30 ноября 1977.
  • Устное интервью истории с Ирвеном А. Трэвисом, Институтом Чарльза Беббиджа, Миннесотским университетом. Трэвис описывает проект ENIAC в Университете Пенсильвании (1941–46), техническом и способностях к руководству главного инженера Экерта, рабочих отношений между Джоном Мочли и Экертом, спорами о доступных правах и их отставкой с университета. Устное интервью истории Нэнси Б. Стерн, 21 октября 1977.
  • Устное интервью истории со С. Ридом Уорреном, Институтом Чарльза Беббиджа, Миннесотским университетом. Уоррен служил наблюдателем проекта EDVAC; главный в его обсуждении Дж. Преспер Экерт и Джон Мочли и их разногласия с администраторами по доступным правам; обсуждает проект доклада Джона фон Неймана 1945 года о EDVAC и его отсутствие надлежащего признания всех участников EDVAC.
  • Проект программистов ENIAC
  • Программирование ENIAC
  • Программирование примера для модуля функционирует
  • Как ENIAC пустил Квадратный корень
  • Майк Муусс: Собранные документы ENIAC
  • Глава ENIAC в Карле Кемпфе, Электронно-вычислительных машинах В пределах Корпуса Артиллерии, ноябрь 1961
  • История ENIAC, Мартин Х. Вейк, артиллерия баллистические научно-исследовательские лаборатории, 1 961
  • Музей ENIAC в Университете Пенсильвании
  • Технические требования ENIAC с Баллистического декабря 1955 Отчета № 971 Научно-исследовательских лабораторий, (Обзор Внутренних Электронных Цифровых Вычислительных Систем)
  • выпущенный в 1964 для ENIAC (изображения РАЗМОЛВКИ), также версия PDF (18 305 КБ, 207 страниц)
  • Компьютер Рождается, Майкл Кэнеллос, 60-е ежегодное газетное сообщение, CNET, 13 февраля 2006

ru.knowledgr.com

Author: alexxlab

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о