Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

ЭНИАК - это... Что такое ЭНИАК?

ENIAC

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

История создания

Архитектуру компьютера начали разрабатывать в 1943 году Джон Преспер Экерт (англ.) и Джон Уильям Мокли, учёные из Пенсильванского университета (Институт Мура (англ.)) 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 компонентной базы применялись вакуумные лампы.

Расчеты таблиц стрельбы в то время проводились вручную на настольных арифмометрах. Эту работу в Лаборатории выполняли особые клерки — «компьютеры» — в основном женщины. Таблицы стрельбы рассчитывались для каждого отдельного типа снаряда и орудия перед отправкой на фронт, и при различных комбинациях множества параметров (температура воздуха, скорость ветра, плотность почвы под орудием, возвышение ствола, скорость снаряда, температура ствола орудия) требовался кропотливый расчет около 3000 траекторий полета снаряда. Расчет каждой траектории требовал примерно 750 операций. Один вычислитель был способен выполнить это расчет за 12 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 все больше и больше орудий и снарядов к ним, в 1943 году союзные войска высадились в Африке, где условия стрельбы были совершенно новыми и требовали новых таблиц, а Лаборатория не справлялась со своевременным их расчетом.

В Институте Мура имелся один из немногих «дифференциальных анализаторов (англ.)» — механический вычислитель, к помощи которого прибегала Лаборатория для выполнения хотя бы части расчетов. В этом институте Мокли работал преподавателем, а Экерт — был простым студентом с незаурядными способностями инженера. В августе 1942 года Мокли написал 7-страничный документ «The Use of High-Speed Vacuum Tube Devices for Calculation», в котором предлагал Институту построить электронную вычислительную машину основанную на вакуумных лампах. Руководство Института работу не оценило и сдало документ в архив, где он вообще был утерян.

Сотрудничество Института Мура с Баллистической Лабораторией по вычислению таблиц стрельбы осуществлялось через капитана Германа Голдстайна, который до поступления на службу в армию работал профессором математики в Университете штата Мичиган. Лишь в начале 1943 года один из работников Института в случайной беседе сообщил Голдстайну об идее электронного вычислителя, с которой носился Мокли. Использование электронной вычислительной машины позволило бы Лаборатории сократить время расчета с нескольких месяцев до нескольких часов. Голдстайн встретился с Мокли и предложил ему обратиться с заявкой в Лабораторию на выделение средств для постройки задуманной машины. Мокли по памяти восстановил утерянный 7-страничный документ с описанием проекта.

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

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

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

  • Роберт Шоу (Robert F. Shaw} (функциональные таблицы)
  • Джеффри Чуан Чу (Jeffrey Chuan Chu) (модуль деления/извлечения квадратного корня)
  • Томас Кайт Шарплес (Thomas Kite Sharpless) (главный программист)
  • Артур Бёркс (Arthur Burks) (модуль умножения)
  • Гарри Хаски (Harry Huskey) (модуль чтения вывод данных)
  • Джек Дэви (Jack Davis) (аккумуляторы)

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 расчете таблиц стрельбы уже не было, военное ведомство США решило использовать ENIAC в расчетах 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 — в ноябре 1946 года — ENIAC был разобран и перевезен из Университета Пенсильвании в г. Абердин в Лабораторию баллистических исследований Армии США, где с августа 1947 года он успешно проработал ещё много лет и был окончательно выключен 2 октября 1955 года.

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 расчеты, и конечно же таблиц стрельбы, включая таблицы стрельбы ядерными боеприпасами.

Использование

В качестве испытания ЭНИАКу первой была поставлена задача по математическому моделированию термоядерного взрыва супер-бомбы 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 расчетов 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

[1], 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 был слишком мала для полноценной симуляции, 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 расчетов 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 года группа Теллера обсудила результаты и расчетов и сделала вывод, что они достаточно обнадеживающе хотя и очень приблизительно доказывают возможность создания водородной бомбы.

На обсуждении результатов расчета присутствовал Станислав Улам. Пораженный скоростью работы ЭНИАКа он предложил сделать расчеты по термоядерному взрыву методом Монте-Карло. В 1947 году на ЭНИАКе было выполнено 9 расчетов 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 расчетов с точностью до седьмого знака. Об этом опыте работы Хартри написал в статье в сентябрьском выпуске журнала Nature за 1946 год[2].

В 1949 году фон Нейман использовал ЭНИАК для расчета числа пи и е 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 е были выполнены в июле 1949 года, а для числа пи — за один день в начале сентября. Результаты показали, что «цифры в числе пи идут в случайном порядке, а вот с числом е все обстояло значительно хуже»

[3].

Первый успешный численный прогноз погоды был произведен в 1950 году командой американских метеорологов — Жюлем Чарни (англ.), Филипом Томсоном, Ларри Гейтсом, норвежцем Рагнаром Фьюртофтом (англ.) и математиком Джоном фон Нейманом с использованием ENIAC. Они использовали упрощенные модели атмосферных потоков на основе баротропного уравнения вихря скорости. Это упрощение понизило вычислительную сложность задачи и позволило произвести расчеты с использованием доступных в то время вычислительных мощностей[4]. Описание расчетов и анализ результатов были представлены в работе «Numerical Integration of Barotropic Vorticity Equation»[5], 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. При должной оптимизации работы ЭНИАКа, говорилось в работе, расчет 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 расчетов прогнозные карты сравнивались с реальными для оценки качества прогноза.

Характеристики, архитектура и программирование

На создание ENIAC ушло 200.000 человеко-часов и 486.804,22 доллара США. Всего комплекс включал 17468 ламп 16 различных типов, 7200 кремниевых диодов, 1500 реле, 70000 резисторов и 10000 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 kHz, 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 2.800 микросекунд
  • Устройство ввода-вывода данных: табулятор перфокарт компании IBM — 125 карт/минуту на ввод, 100 карт/минуту на вывод
    [6]

Вычисления производились в десятичной системе, после тщательного анализа ей было отдано предпочтение перед двоичной системой в связи с тем, что для реализации устройств оперирующих с двоичными числами требовалось значительно меньшее количество ламп. Компьютер оперировал числами максимальной длинной в 20 разрядов [7].

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, значил останов работы всей машины, и по теории вероятности существовало 1.8 миллиардов вероятностей отказа в каждую секунду[8]. Для того, чтобы вакуумные лампы реже перегорали, Экерт придумал подавать на них минимальное напряжение, а после произведения вычислений ЭНИАК продолжал работать, поддерживая лампы в «теплом» состоянии, чтобы перепад температуры при охлаждении и накаливании не приводил к их перегоранию. 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 на 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 расчетов[9].

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 привлек его к работе над машиной. Фон Нейман внес 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 (англ.)», 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.

В июле 1953 года к ЭНИАКу подключен был 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. 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 Института Мура (англ.)». 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 года успешных вычислительных систем CALDIC, SEAC, SWAC, ILLIAC, машина Института перспективных исследований (англ.) и компьютер Whirlwind (англ.), использовавшийся ВВС США в первой в мире компьютерной системе ПВО SAGE.

Память о компьютере

  • Некоторые детали компьютера ENIAC выставлены в Национальном Музее Американской истории (англ.) в Вашингтоне.
  • В честь компьютера назван астероид (229777) ENIAC[10].
  • В 1995 году был создан миниатюрный кремниевый чип ENIAC-on-A-Chip рамерами 7.44 мм х 5.29 мм, на котором с помощью 250 000 (в других источниках 174 569[9]) транзисторов была реализована логика, аналогичная 30-тонному ЭНИАКу. Чип работал на частоте 20Мгц, то есть значительно быстрее, чем ЭНИАК.[11]

См. также

  • EDSAC — британский компьютер, первый реализовавший «архитектуру фон Неймна» (1948)
  • EDVAC — следующий компьютер Института Мура, созданный для Армии США на принципах «архитектуры фон Неймана» (1949)

Литература

Примечания

  1. A REPORT ON THE ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) June 1, 1946
  2. The Eniac, an Electronic Computing Machine // Nature (12 October 1946) vol. 158. — p.500—506 [1]
  3. 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
  4. American Institute of Physics. Atmospheric General Circulation Modeling. 2008-01-13.
  5. Репринт работы Numerical Integration of Barotropic Vorticity Equation на сайте Университета Дублина
  6. ELECTRONIC COMPUTERS WITHIN THE ORDNANCE CORPS by Karl Kempf November 1961 Техническая спецификация ЭНИАКа
  7. Rojas, 2002, p. 130
  8. A Short History of the Second American Revolution
  9. 1 2 Rojas, 2002, p. 177
  10. База данных JPL НАСА по малым телам Солнечной системы (229777) (англ.)
  11. Jan Van Der Spiegel (1996-03). «ENIAC-on-a-Chip»

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. «The ENIAC Story». O R D N A N C E (American Ordnance Association) (January–February 1961). 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

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:

ЭНИАК — Википедия. Что такое ЭНИАК

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. «The ENIAC Story». O R D N A N C E (American Ordnance Association) (January–February 1961). 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

История компьютера ENIAC (цифровой интегратор и калькулятор)

14 февраля 1946 года — день рождения первого компьютера ENIAC, предшественника современных компьютеров.

«… С появлением повседневного использования сложных расчетов, скорость их выполнения приобрела первостепенное значение в очень высокой степени, и в настоящее время нет электронной вычислительной машины на рынке способной удовлетворить спрос в применении вычислительных методов». — Из патента ENIAC (США # 3120606) поданном 26 июня 1947 года.

В 1946 году Джон Мочли и Джон Эккерт Преспер разработали ENIAC I (Electrical Numerical Integrator And Calculator - цифровой интегратор и калькулятор). Американские военные финансировали их исследования. В то время армия нуждалась в компьютере для расчета артиллерийских таблиц стрельбы,  расчета параметров, используемых для многих видов оружия в различных условиях для обеспечения целевой точности стрельбы.

В научно-исследовательской лаборатории Баллистики,  (Ballistics Research Laboratory - BRL, он же филиал подразделения Министерства обороны США отвечающего за расчет таблиц) слышали об исследованиях Джона Мочли в университете электротехники,  который находился в штате Пенсильвания. Джон Мочли ранее уже создал несколько вычислительных машин, некоторые с небольшими электродвигателями внутри. Он начал проектирование (в 1942 году) улучшенных вычислительных машин, использюующих вакуумные трубки для ускорения расчетов.

31 мая 1943 года военная комиссия начала работать над новым компьютером, Джон Мочли был главным консультантом, а Джон Эккерт Преспер был главным инженером.

Эккерт был аспирантом и учился в университете, где работал Джоном Мочли. Они познакомились в 1943 году. Эккерт был принят в команду для разработки ENIAC, которая должна была его разработать за 18 месяцев, имея при этом бюджет в 500.000 долларов. К тому времени война закончилась. Предполагалось, что ENIAC будет еще делать расчеты при разработке водородной бомбы, осуществлении прогнозов погоды, применяться при аэродинамических вычислениях и использоваться как датчик случайных чисел. Еще следует отметить, что исследования по ENIAC привели к множеству улучшений в устройстве вакуумной трубки.

Что было внутри ENIAC?

В компьютере ENIAC, содержалось 17468 вакуумных трубок , наряду с 70 тысячами резисторов, 10 тысячами конденсаторов, 1,5 тысячами реле, 6 тысячами ручных переключателей и 5 миллионами паяных соединений. Он охватывал 1800 квадратных футов (167 квадратных метров) жилой площади, весил 30 тонн, потреблял 160 киловатт электроэнергии. Был даже слух, что при включение ENIAC вызвало понижение напряжения в  Филадельфии, с тех пор это стало городским мифом.

В одну секунду, ENIAC (в тысячу раз быстрее, чем любая другая вычислительная машина на тот моменет) мог выполнять 5000 операций сложения чисел, 357 операций умножения или 38 делений. Использование вакуумных ламп вместо переключателей и реле увеличило скорость машины, но привело к увеличению времени, затрачиваемого на ее перепрограммирование и обслуживание.

В 1946 году Джон Эккерт Преспер и Джон Мочли создали Eckert-Mauchly Computer Corporation. В 1949 году их компания разработала компьютеры  BINAC, которые использовали магнитную ленту для хранения данных.

В 1950 году Remington Rand Corporation купила Eckert-Mauchly Computer Corporation и изменила название на Univac. В этой компании был разработан компьютер UNIVAC (Universal Automatic Computer), который стал по сути, прототипом современных компьютеров.

В 1955 году Remington Rand слилась с корпорацией Sperry образовав Sperry-Rand. Эккерт остался в компании в качестве исполнительного директора и продолжал исследования.  Позже Sperry-Rand  слилась с Burroughs Corporation, и стала корпорацией Unisys.

Джон Преспер Эккерт и Джон Мочли  получили IEEE Computer Society Pioneer Award в 1980 году.

Перевод с английского radnews.ru

По материалам сайта about.com

Эниак - это... Что такое Эниак?

ENIAC

ЭНИАК (ENIAC, сокр. от англ. Electronic Number Integrator And Computer — Электронный числовой интегратор и вычислитель) — первый широкомасштабный, электронный, цифровой компьютер, который можно было перепрограммировать для решения полного диапазона задач (предыдущие компьютеры имели только часть из этих свойств). Построен в 1946 году по заказу Армии США в Лаборатории баллистических исследований для расчётов таблиц стрельбы. Запущен 14 февраля 1946 года.

Архитектуру компьютера разработали в 1943 году Джон Преспер Экерт и Джон Уильям Мокли, учёные из Университета Пенсильвании. В отличие от созданного в 1941 году немецким инженером Конрадом Цузе комплекса Z3, использовавшего механические реле, в ЭНИАКе в качестве основы компонентной базы применялись вакуумные лампы. Всего комплекс включал 17468 ламп, 7200 кремниевых диодов, 1500 реле, 70000 резисторов и 10000 конденсаторов. Потребляемая мощность — 150 кВт. Вычислительная мощность — 300 операций умножения или 5000 операций сложения в секунду. Вес - 27 тонн. Вычисления производились в десятичной системе.

До 1948 года для перепрограммирования ENIAC нужно было, фактически, перекоммутировать его заново.

Механические устройства для обработки числовой информации были изобретены в США и впервые использовались практически для обработки результатов переписи населения в 1890г. Изобретатель этих машин, Герман Холерит, в конце XIX века основал фирму, называемой IBM.

Современные вычислительные машины основаны на 2-х принципах:

  • в памяти ЭВМ хранятся не только данные, но и сама программа;
  • и то и другое хранится в виде многозначных двоичных чисел.

Первыми вычислительными машинами, базирующихся на этих принципах были: EDVAC (1950, США), МЭСМ (1951, СССР). Появление персональных ЭВМ произвело революцию в технологии процессов создания, накопления, передачи и обработки информации.

Wikimedia Foundation. 2010.

Эниак (компьютер) - это... Что такое Эниак (компьютер)?

Эниак (компьютер)

ENIAC

ЭНИАК (ENIAC, сокр. от англ. Electronic Number Integrator And Computer — Электронный числовой интегратор и вычислитель) — первый широкомасштабный, электронный, цифровой компьютер, который можно было перепрограммировать для решения полного диапазона задач (предыдущие компьютеры имели только часть из этих свойств). Построен в 1946 году по заказу Армии США в Лаборатории баллистических исследований для расчётов таблиц стрельбы. Запущен 14 февраля 1946 года.

Архитектуру компьютера разработали в 1943 году Джон Преспер Экерт и Джон Уильям Мокли, учёные из Университета Пенсильвании. В отличие от созданного в 1941 году немецким инженером Конрадом Цузе комплекса Z3, использовавшего механические реле, в ЭНИАКе в качестве основы компонентной базы применялись вакуумные лампы. Всего комплекс включал 17468 ламп, 7200 кремниевых диодов, 1500 реле, 70000 резисторов и 10000 конденсаторов. Потребляемая мощность — 150 кВт. Вычислительная мощность — 300 операций умножения или 5000 операций сложения в секунду. Вес - 27 тонн. Вычисления производились в десятичной системе.

До 1948 года для перепрограммирования ENIAC нужно было, фактически, перекоммутировать его заново.

Механические устройства для обработки числовой информации были изобретены в США и впервые использовались практически для обработки результатов переписи населения в 1890г. Изобретатель этих машин, Герман Холерит, в конце XIX века основал фирму, называемой IBM.

Современные вычислительные машины основаны на 2-х принципах:

  • в памяти ЭВМ хранятся не только данные, но и сама программа;
  • и то и другое хранится в виде многозначных двоичных чисел.

Первыми вычислительными машинами, базирующихся на этих принципах были: EDVAC (1950, США), МЭСМ (1951, СССР). Появление персональных ЭВМ произвело революцию в технологии процессов создания, накопления, передачи и обработки информации.

Wikimedia Foundation. 2010.

  • Энзимопатия
  • Эниак

Смотреть что такое "Эниак (компьютер)" в других словарях:

  • КОМПЬЮТЕР — КОМПЬЮТЕР, устройство, обрабатывающее данные (информацию), следуя ряду команд, который носит название КОМПЬЮТЕРНОЙ ПРОГРАММЫ. Интегральные схемы ПЗУ (ROM) и ОЗУ (RAM) электронные запоминающие устройства служат в качестве постоянного и временного… …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • ЭНИАК — ENIAC ЭНИАК (англ. ENIAC, сокр. от Electronic Numerical Integrator and Computer  Электронный числовой интегратор и вычислитель)  первый электронный цифровой компьютер общего назначения, который можно было перепрограммировать для р …   Википедия

  • Компьютер — Схема персонального компьютера: 1. Монитор 2. Материнская плата 3 …   Википедия

  • Компьютер Атанасова — Копия компьютера Атанасова Берри Компьютер Атанасова Берри (Atanaso …   Википедия

  • Эниак — ENIAC ЭНИАК (ENIAC, сокр. от англ. Electronic Number Integrator And Computer Электронный числовой интегратор и вычислитель) первый широкомасштабный, электронный, цифровой компьютер, который можно было перепрограммировать для решения полного… …   Википедия

  • Z3 (компьютер) — Реплика Z3 в музее «Z3»  первая программируемая вычислительная машина, обладающая всеми свойствами современного компьютера. Создана немецким инженером Конрадом Цузе и представлена вниманию научной общественности 12 мая 1941 года. Машина… …   Википедия

  • Марк I (компьютер) — У этого термина существуют и другие значения, см. Mark. Часть Har …   Википедия

  • История вычислительной техники — История науки …   Википедия

  • История ЭВМ — [1]Вычислительная техника является важнейшим компонентом процесса вычислений и обработки данных. Первыми приспособлениями для вычислений были, вероятно, всем известные счётные палочки, которые и сегодня используются в начальных классах многих… …   Википедия

  • Z3 — Воссозданный Z3 в Немецком музее г. Мюнхена Z3  первая полнофункциональная программно управляемая и свободно программируемая в двоичном коде с плавающей точкой рабочая вычислительная машина …   Википедия

ENIAC - Википедия переиздана // WIKI 2

Первый электронный универсальный цифровой компьютер

Glen Beck (background) and Betty Snyder (foreground) program ENIAC in BRL building 328. (U.S. Army photo, ca. 1947-1955) Программа Глена Бека (на заднем плане) и Бетти Снайдер (на переднем плане) ENIAC в здании BRL 328. (Фото армии США, около 1947-1955)

ENIAC (; Электронный числовой интегратор и компьютер ) [1] [2] был первым электронным цифровым компьютером общего назначения. [3] Он был завершен по Тьюрингу и способен решать «большой класс численных задач» посредством перепрограммирования. [4] [5]

Хотя ENIAC был разработан и в основном использовался для расчета таблиц артиллерийского огня для Лаборатории баллистических исследований армии США (которая впоследствии стала частью Исследовательской лаборатории армии), [6] [7] , его первая программа была изучение возможности применения термоядерного оружия. [8] [9]

ENIAC был завершен в 1945 году и впервые введен в эксплуатацию в практических целях 10 декабря 1945 года. [10]

ENIAC был официально посвящен в Университете Пенсильвании 15 февраля 1946 года и был объявлен «гигантским мозгом» прессой. [11] Он имел скорость примерно в тысячу раз быстрее, чем у электромеханических машин; Эта вычислительная мощь в сочетании с универсальностью программируемости взволновала ученых и промышленников. Комбинация скорости и программируемости позволила еще тысячи вычислений для проблем, так как ENIAC рассчитал траекторию за 30 секунд, что заняло у человека 20 часов (что позволило одному часу ENIAC сместить 2400 человеко-часов). [12] Готовая машина была объявлена ​​публике вечером 14 февраля 1946 года и официально посвящена следующему дню в Университете Пенсильвании, стоив почти 500 000 долларов США (примерно 6 300 000 долларов сегодня). Он был официально принят Корпусом артиллерийского корпуса армии США в июле 1946 года. ENIAC был закрыт 9 ноября 1946 года для ремонта и модернизации памяти и был переведен в Абердинский испытательный полигон, штат Мэриленд, в 1947 году. Там, 29 июля 1947 года , он был включен и находился в непрерывном режиме до 11:45 с.м. 2 октября 1955 г.

Энциклопедия YouTube

  • 1/5

    Просмотров:

    32 393

    328 629

    18 035

    11 530

    367 366

  • Project Проект ЭНИАК по истории компьютерной истории - ремастеринг 1946 г. Фильм, первый военный компьютер гигантского мозга

  • ✪ ENIAC: первый компьютер

  • ✪ История компьютеров, часть 1: от Enigma до ENIAC и UNIVAC.

  • ✪ Девушка выясняет, как программировать гигантский компьютер: Кей Мочли и ENIAC

  • ✪ Компьютерные пионеры: Pioneer Computers Часть 1

Содержание

Разработка и дизайн

Проектирование и строительство ENIAC финансировалось армией США, артиллерийским корпусом, научно-исследовательским командованием во главе с генерал-майором Гладеоном М. Барнсом. Общая стоимость составила около 487 000 долларов США, что эквивалентно 7 195 000 долларов США в 2019 году. [13] Контракт на строительство был подписан 5 июня 1943 года; В следующем месяце работа над компьютером началась тайно в Школе электротехники Мура [14] при Пенсильванском университете под кодовым названием «Project PX», где главным исследователем был Джон Грист Брейнерд. Герман Х. Голдстайн уговорил армию финансировать проект, который поручил ему контролировать его. [15]

ENIAC был разработан Джоном Мочли и Дж. Преспером Эккертом из Университета Пенсильвании, США.S. [16] Команда инженеров-проектировщиков, помогавших в разработке, включала Роберта Ф. Шоу (таблицы функций), Джеффри Чуан Чу (делитель / квадратный корень), Томаса Кайта Шарплесс (мастер-программист), Фрэнк Мурал (мастер-программист) , Артур Бёркс (множитель), Гарри Хаски (читатель / принтер) и Джек Дэвис (аккумуляторы). [17] Значительная работа по развитию была предпринята женщинами-программистами ENIAC. В 1946 году исследователи подали в отставку из Пенсильванского университета и создали компьютерную корпорацию Эккерт-Мочли.

ENIAC был модульным компьютером, состоящим из отдельных панелей для выполнения различных функций. Двадцать из этих модулей были аккумуляторами, которые могли не только складывать и вычитать, но и хранить десятичное десятичное число в памяти. Номера передавались между этими устройствами через несколько автобусов общего назначения (или лотков , как их называли). Чтобы достичь высокой скорости, панели должны были отправлять и получать числа, вычислять, сохранять ответ и запускать следующую операцию, причем все без каких-либо движущихся частей.Ключом к его универсальности стала способность филиала ; это может вызвать различные операции, в зависимости от знака вычисляемого результата.

Компоненты

К концу своей работы в 1956 году ENIAC содержал 20 000 вакуумных трубок; 7200 кристаллических диодов; 1500 реле; 70000 резисторов; 10000 конденсаторов; и приблизительно 5 000 000 паяных соединений. Он весил более 30 коротких тонн (27 т), имел размеры примерно 2,4 х 0,9 м х 30 м (8 футов х 3 фута 98 футов), занимал 167 м 900 10 2 (1800 кв футов) и потреблял 150 кВт. электричества. [19] [20] Это требование к мощности привело к слухам, что при включении компьютера свет в Филадельфии тускнеет. [21] Возможен ввод данных от устройства чтения карт IBM, и для вывода использовался перфоратор карты IBM. Эти карты можно использовать для вывода печатной продукции в автономном режиме, используя учетную машину IBM, такую ​​как IBM 405. Хотя ENIAC не имела системы для хранения памяти при ее создании, эти перфокарты можно было использовать для хранения внешней памяти. [22] В 1953 году в ENIAC была добавлена ​​память на магнитных сердечниках на 100 слов, созданная корпорацией Берроуз. [23]

ENIAC использовал десятипозиционные кольцевые счетчики для хранения цифр; каждая цифра требовала 36 вакуумных трубок, 10 из которых были двойными триодами, составляющими триггеры кольцевого счетчика. Арифметика выполнялась путем «подсчета» импульсов с помощью кольцевых счетчиков и генерирования импульсов переноса, если счетчик «обернут», идея состояла в том, чтобы в электронном виде эмулировать работу цифровых колес механического сложителя.

ENIAC имел 20 десятизначных подписанных аккумуляторов, которые использовали представление десятичного дополнения и могли выполнять 5000 простых операций сложения или вычитания между любым из них и источником (например,г., другой аккумулятор или постоянный передатчик) в секунду. Было возможно подключить несколько аккумуляторов для одновременной работы, поэтому пиковая скорость работы была потенциально намного выше из-за параллельной работы.

Cpl. Irwin Goldstein (foreground) sets the switches on one of ENIAC Капрал Ирвин Голдштейн (на переднем плане) устанавливает переключатели на одном из таблиц функций ENIAC в Школе электротехники Мура. (Фото армии США) [24]

Было возможно подключить перенос одного аккумулятора к другому аккумулятору для выполнения арифметики с двойной точностью, но синхронизация цепи переноса аккумулятора препятствовала подключению трех или более проводов для еще более высокой точности.ENIAC использовал четыре из аккумуляторов (управляемых специальным умножителем) для выполнения до 385 операций умножения в секунду; пять из аккумуляторов контролировались специальным блоком делителя / квадратного корня для выполнения до 40 операций деления в секунду или трех операций с квадратным корнем в секунду.

Другими девятью единицами в ENIAC были начальный блок (запуск и остановка машины), циклический блок (используемый для синхронизации других блоков), главный программист (управление последовательным циклом), считыватель (управляющий перфокартой IBM считыватель), принтер (контролируемый перфоратором карты IBM), постоянный передатчик и три таблицы функций.

Время работы

Ссылки Рохаса и Хашагена (или Уилкса) [16] дают более подробную информацию о сроках проведения операций, которые несколько отличаются от указанных выше.

Базовый машинный цикл составлял 200 микросекунд (20 циклов тактового сигнала 100 кГц в циклическом блоке) или 5000 циклов в секунду для операций с 10-значными числами. В одном из этих циклов ENIAC мог записать число в регистр, прочитать число из регистра или сложить / вычесть два числа.

Умножение 10-значного числа на d -значное число (для d до 10) заняло d +4 цикла, поэтому умножение 10 на 10 цифр заняло 14 циклов, или 2800 микросекунды - скорость 357 в секунду. Если одно из чисел содержало менее 10 цифр, операция выполнялась быстрее.

Деление и квадратные корни заняли 13 ( d +1) циклов, где d - количество цифр в результате (частное или квадратный корень). Таким образом, деление или квадратный корень занимало до 143 циклов, или 28 600 микросекунд, то есть 35 в секунду.(Wilkes 1956: 20 [16] утверждает, что для деления с 10-значным частным требуется 6 миллисекунд.) Если результат имел менее десяти цифр, он был получен быстрее.

Надежность

ENIAC использовал обычные восьмеричные радиолампы дня; десятичные аккумуляторы были сделаны из триггеров 6SN7, а 6L7s, 6SJ7s, 6SA7s и 6AC7s использовались в логических функциях. [27] Многочисленные 6L6 и 6V6 служили линейными драйверами для передачи импульсов по кабелям между стойками.

Несколько трубок сгорали почти каждый день, оставляя ENIAC неработоспособным примерно половину времени. Специальные высоконадежные трубки не были доступны до 1948 года. Большинство этих отказов, однако, происходили в периоды прогрева и охлаждения, когда нагреватели трубок и катоды находились под наибольшим тепловым напряжением. Инженеры сократили количество отказов труб ENIAC до более приемлемой нормы для одной трубки каждые два дня. Согласно интервью, проведенному в 1989 году с Эккертом, «каждые два дня у нас выходили из строя трубки, и мы могли обнаружить проблему в течение 15 минут." [28] В 1954 году самый продолжительный непрерывный период работы без сбоев составлял 116 часов - около пяти дней.

A function table from ENIAC on display at Aberdeen Proving Ground museum.

Функциональный стол от ENIAC, выставленный в музее Абердинского испытательного полигона.

Программирование

ENIAC может быть запрограммирован на выполнение сложных последовательностей операций, включая циклы, ветви и подпрограммы. Однако вместо компьютеров с хранимыми программами, которые существуют сегодня, ENIAC был просто большой коллекцией арифметических машин, в которых изначально программы были настроены на машину [29] с помощью комбинации проводной схемы и трех таблиц переносимых функций (содержащих 1200 десятипозиционных переключателей каждый). [30] Задача взять проблему и отобразить ее на машине была сложной и обычно занимала недели. Из-за сложности отображения программ на машину программы менялись только после огромного количества тестов текущей программы. [31] После того, как программа была разработана на бумаге, процесс передачи программы в ENIAC путем манипулирования ее переключателями и кабелями мог занять несколько дней. За этим последовал период проверки и отладки, которому способствовала возможность выполнения программы шаг за шагом.Учебник по программированию для функции по модулю с использованием симулятора ENIAC дает представление о том, как выглядела программа на ENIAC. [32] [33]

Шесть первичных программистов ENIAC, Кей МакНалти, Бетти Дженнингс, Бетти Снайдер, Марлин Вескофф, Фрэн Билас и Рут Лихтерман, не только определили, как вводить программы ENIAC, но и выработали понимание внутренней работы ENIAC. [34] [35] Программистам часто удавалось сузить ошибки до отдельной неисправной трубки, которую можно было бы указать для замены техником. [36]

Programmers Betty Jean Jennings (left) and Fran Bilas (right) operate ENIAC

Программисты

Кей МакНалти, Бетти Дженнингс, Бетти Снайдер, Марлин Мельцер, Фрэн Билас и Рут Лихтерман были первыми программистами ENIAC. Они не были, как однажды сказали компьютерным ученым и историком Кэтрин Клейман, «дамами-холодильниками», то есть моделями, позирующими перед машиной для фотографирования в прессе. [37] Тем не менее, некоторые женщины не получили признания за их работу над ENIAC в течение их жизни.

Эти ранние программисты были взяты из группы около двухсот женщин, работающих на компьютерах в Школе электротехники Мура в Университете Пенсильвании. Работа компьютеров заключалась в том, чтобы производить числовые результаты математических формул, необходимых для научного исследования или инженерного проекта. Они обычно делали это с помощью механического калькулятора. Это была одна из немногих технических категорий работ, доступных для женщин в то время. [38] Бетти Холбертон (урожденная Снайдер) продолжала помогать в написании первой системы генеративного программирования (SORT / MERGE) и помогать проектировать первые коммерческие электронные компьютеры, UNIVAC и BINAC, вместе с Джин Дженнингс. [39] McNulty разработал использование подпрограмм, чтобы помочь увеличить вычислительные возможности ENIAC. [40]

Герман Голдстайн выбрал программистов, которых он называл операторами, из компьютеров, которые вычисляли баллистические таблицы с помощью механических настольных калькуляторов, и дифференциального анализатора до и во время разработки ENIAC. Под руководством Германа и Адель Голдстайн компьютеры изучили чертежи и физическую структуру ENIAC, чтобы определить, как манипулировать его переключателями и кабелями, поскольку языки программирования еще не существовали.Хотя современники считали программирование клерикальной задачей и публично не признавали влияние программистов на успешную работу и объявление ENIAC, Макналти, Дженнингс, Снайдер, Вескофф, Билас и Лихтерман с тех пор были признаны за их вклад в вычисления. [41] [42] [43]

Названия должностей «программист» и «оператор» изначально не считались профессиями, подходящими для женщин. Нехватка рабочей силы, созданная Второй мировой войной, помогла обеспечить выход женщин на поле.Однако поле не считалось престижным, и привлечение женщин рассматривалось как способ освободить мужчин для более квалифицированной работы. Например, Национальный консультативный комитет по аэронавтике сказал в 1942 году: «Чувствуется, что достаточно большая прибыль получается, освобождая инженеров от расчета деталей, чтобы преодолеть любые увеличенные расходы на зарплату компьютеров. Инженеры признают, что компьютерные девушки делают работать быстрее и точнее, чем они. Это в значительной степени связано с ощущением среди инженеров, что их опыт работы в колледже и на производстве теряется и мешает простым повторяющимся расчетом ".

После первых шести программистов была набрана расширенная команда из ста ученых для продолжения работы над ENIAC. Среди них было несколько женщин, в том числе Глория Рут Гордон. [44] Адель Голдстайн написала оригинальное техническое описание ENIAC. [45]

Роль в водородной бомбе

Несмотря на то, что Лаборатория баллистических исследований была спонсором ENIAC, один год в этом трехлетнем проекте Джон фон Нейман, математик, работающий над водородной бомбой в Лос-Аламосской национальной лаборатории, узнал об этом компьютере. [46] Лос-Аламос впоследствии настолько увлекся ENIAC, что первый тестовый прогон состоял из вычислений для водородной бомбы, а не из артиллерийских таблиц. [7] Вход / выход для этого теста составлял миллион карт. [47]

Роль в развитии методов Монте-Карло

Роль ENIAC в водородной бомбе была связана с его популярностью в методе Монте-Карло. Ученые, участвовавшие в разработке оригинальной ядерной бомбы, использовали огромные группы людей, выполняющих огромное количество вычислений («компьютеры» в терминологии того времени), чтобы исследовать расстояние, которое нейтроны, вероятно, пройдут через различные материалы.Джон фон Нейман и Станислав Улам поняли, что скорость ENIAC позволит выполнять эти вычисления гораздо быстрее. [48] Успех этого проекта показал ценность методов Монте-Карло в науке. [49]

Более поздние разработки

1 февраля 1946 года состоялась пресс-конференция, и вечером 14 февраля 1946 года было объявлено о готовой машине [50] с демонстрацией ее возможностей. Элизабет Снайдер и Бетти Джин Дженнингс были ответственны за разработку демонстрационной программы траектории, хотя Херман и Адель Голдстайн взяли на себя ответственность за это.На следующий день машина была официально посвящена [51] в Университете Пенсильвании. Ни одна из женщин, участвующих в программировании машины или создании демонстрации, не была приглашена ни на официальное посвящение, ни на праздничный ужин, проводимый впоследствии. [52]

Первоначальная сумма контракта составляла 61 700 долл. США; окончательная стоимость составила почти 500 000 долларов США (примерно 6 600 000 долларов сегодня). В июле 1946 года он был официально принят Военным артиллерийским корпусом США. ENIAC был закрыт 9 ноября 1946 года для ремонта и обновления памяти, а в 1947 году был переведен в Абердинский испытательный полигон, штат Мэриленд.Там 29 июля 1947 года он был включен и находился в непрерывном режиме до 11:45 вечера. 2 октября 1955 года. [2]

Роль в разработке EDVAC

Через несколько месяцев после открытия ENIAC летом 1946 года, в рамках «необычайных усилий по ускорению исследований в этой области», [53] Пентагон пригласил «лучших людей в области электроники и математики из Соединенных Штатов». и Великобритания » [53] к серии из сорока восьми лекций, прочитанных в Филадельфии, штат Пенсильвания; Все вместе называются Теория и техника для проектирования цифровых компьютеров - чаще всего называются лекции школы Мура. [53] Половина этих лекций была прочитана изобретателями ENIAC. [54]

ENIAC был уникальным дизайном и никогда не повторялся. Замораживание дизайна в 1943 году означало, что в компьютерном дизайне не хватило бы некоторых инноваций, которые вскоре стали хорошо развитыми, в частности, возможность хранить программу. Экерт и Мочли начали работу над новым дизайном, который позже будет называться EDVAC, который будет и проще, и мощнее. В частности, в 1944 году Экерт написал свое описание блока памяти (линии задержки ртути), который будет содержать как данные, так и программу.Джон фон Нейман, который консультировал школу Мура по EDVAC, присутствовал на собраниях школы Мура, на которых была разработана концепция хранимой программы. Фон Нейман написал неполный комплект заметок ( Первый проект отчета по EDVAC ), которые должны были быть использованы в качестве внутреннего меморандума - описания, разработки и формулирования на формальном логическом языке идей, выработанных на собраниях. Администратор и сотрудник службы безопасности ENIAC Герман Голдстайн распространил копии этого первого проекта среди ряда государственных и образовательных учреждений, что вызвало широкий интерес к созданию нового поколения электронных вычислительных машин, в том числе автоматического калькулятора хранения с задержкой (EDSAC) в Кембридже Университет, Англия и SEAC в США.С. Бюро Стандартов. [55]

Улучшения

После 1947 года в ENIAC был внесен ряд улучшений, в том числе примитивный механизм программирования, предназначенный только для чтения, с использованием таблиц функций в качестве ПЗУ программы, [55] [57] , после чего программирование осуществлялось путем установки переключателей. [58] Идея была разработана Ричардом Клиппингером и его группой в нескольких вариантах, с одной стороны, и Goldstines, с другой, и была включена в патент ENIAC.Клиппер проконсультировался с фон Нейманом по поводу того, какой набор инструкций нужно выполнить. [55] Клиппер думал о трехадресной архитектуре, в то время как фон Нейман предлагал одноадресную архитектуру, потому что ее было проще реализовать. Три цифры одного аккумулятора (# 6) использовались в качестве счетчика программы, другой аккумулятор (# 15) использовался в качестве основного аккумулятора, третий аккумулятор (# 8) использовался в качестве указателя адреса для чтения данных из таблиц функций, и большинство других аккумуляторов (1–5, 7, 9–14, 17–19) использовались для хранения данных.

В марте 1948 года был установлен конвертер, что сделало возможным программирование через ридер со стандартных карт IBM. [65] «Первый производственный запуск» новых методов кодирования по проблеме Монте-Карло последовал в апреле. [66] После переезда ENIAC в Абердин была также построена панель регистров памяти, но она не работала. Также был добавлен небольшой главный блок управления для включения и выключения машины. [67]

Программирование хранимой программы для ENIAC выполняли Бетти Дженнингс, Клиппингер, Адель Голдстайн и другие. [68] [55] Впервые он был продемонстрирован как компьютер с хранимой программой в апреле 1948 года, [69] с программой Адель Голдстайн для Джона фон Неймана. Эта модификация уменьшила скорость ENIAC в 6 раз и устранила возможность параллельных вычислений, но, поскольку она также сократила время перепрограммирования [55] до нескольких часов вместо дней, это считалось вполне оправданной потерей производительности. Кроме того, анализ показал, что из-за различий между электронной скоростью вычислений и электромеханической скоростью ввода / вывода почти любая реальная проблема была полностью связана с вводом / выводом, даже без использования параллелизма исходной машины.Большинство вычислений все еще будут привязаны к вводу / выводу, даже после снижения скорости, вызванного этой модификацией.

В начале 1952 года был добавлен высокоскоростной переключатель, который увеличил скорость переключения в пять раз. В июле 1953 года в систему была добавлена ​​память ядра расширения из 100 слов с использованием двоично-десятичного представления с избыточным числом 3. Для поддержки этого расширения памяти ENIAC был оснащен новым селектором таблицы функций, селектором адреса памяти, схемами формирования импульсов, и три новых порядка были добавлены в механизм программирования. [55]

Сравнение с другими ранними компьютерами

Механические вычислительные машины существуют со времен Архимеда (см. Механизм антикитера), но 1930-е и 1940-е годы считаются началом современной компьютерной эры.

ENIAC, как и IBM Harvard Mark I и немецкий Z3, был способен выполнять произвольную последовательность математических операций, но не считывал их с ленты. Как и британский Колосс, он был запрограммирован на панели управления и переключатели.ENIAC сочетал полную программируемость по Тьюрингу с электронной скоростью. Atanasoff-Berry Computer (ABC), ENIAC и Colossus использовали термоэлектронные клапаны (вакуумные трубки). Регистры ENIAC выполняли десятичную арифметику, а не двоичную арифметику, такую ​​как Z3, ABC и Colossus.

Как и Colossus, ENIAC требовала перепрограммирования для перепрограммирования до апреля 1948 года. [70] В июне 1948 года Manchester Baby запустил свою первую программу и получил звание первого электронного компьютера с хранимой программой. [71] [72] Хотя идея компьютера с хранимой программой с объединенной памятью для программ и данных была задумана при разработке ENIAC, она изначально не была реализована в ENIAC, потому что приоритеты Второй мировой войны требовали, чтобы машина Быстро завершить, и 20 мест хранения ENIAC будут слишком малы для хранения данных и программ.

Общественные знания

Z3 и Colossus были разработаны независимо друг от друга, а также от ABC и ENIAC во время Второй мировой войны.Работа над Азбукой в ​​Университете штата Айова была прекращена в 1942 году после того, как Джона Атанасова вызвали в Вашингтон, округ Колумбия, для проведения физических исследований для военно-морского флота США, и впоследствии он был демонтирован. [74] Z3 был разрушен бомбардировками союзников в Берлине в 1943 году. Поскольку десять машин Колосс были частью военных усилий Великобритании, их существование оставалось секретным до конца 1970-х годов, хотя знания об их возможностях оставались среди их британского персонала. и пригласил американцев. ENIAC, напротив, прошел через все этапы прессы в 1946 году, «и захватил воображение мира».Таким образом, более старые истории вычислений не могут быть исчерпывающими в их охвате и анализе этого периода. Все машины Колосса, кроме двух, были демонтированы в 1945 году; остальные два использовались GCHQ для расшифровки советских сообщений до 1960-х годов. [75] [76] Публичная демонстрация для ENIAC была разработана Снайдером и Дженнингсом, которые создали демо-версию, которая рассчитывала бы траекторию полета ракеты за 15 секунд, и эта задача заняла бы несколько недель для человеческого компьютера. [40]

Патент

По ряду причин (включая исследование Маучли в июне 1941 года компьютера Atanasoff-Berry, созданного в 1939 году Джоном Атанасоффом и Клиффордом Берри, прототип которого был получен), патент США № 3120606 на ENIAC, поданный в 1947 году и выданный в 1964 году, был аннулирован в 1973 году решение исторического федерального суда по делу Honeywell против Sperry Rand , в результате которого изобретение цифрового компьютера было передано в общественное достояние и было официально признано Атанасоффом изобретателем первого электронного цифрового компьютера.

Основные детали ENIAC

днища трех аккумуляторов в Форт Силл, Оклахома, США

Основными частями были 40 панелей и три портативных функциональных стола (названных A, B и C). Расположение панелей было (по часовой стрелке, начиная с левой стены):

Левая стенка
  • Инициирующий блок
  • Велоспорт
  • Мастер-программист
  • - панель 1 и 2
  • Таблица функций 1 - панель 1 и 2
  • Аккумулятор
.

ENIAC | История, размеры и факты

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

Британика Викторина

Компьютеры и технологии викторины

Кто основал Apple Computer?

ENIAC был чем-то меньшим, чем мечта об универсальном компьютере.Разработанный специально для вычисления значений для таблиц артиллерийского диапазона, в нем отсутствовали некоторые функции, которые делали бы его более универсальной машиной. Он использовал панели для передачи инструкций к машине; это имело то преимущество, что после того, как инструкции были «запрограммированы», машина работала с электронной скоростью. Инструкции, считанные с устройства чтения карт памяти или другого медленного механического устройства, не смогли бы идти в ногу с полностью электронным ENIAC. Недостаток заключался в том, что для каждой новой задачи требовалось несколько дней.Это была такая ответственность, что только с некоторой щедростью это можно было назвать программируемым.

Тем не менее, ENIAC был самым мощным вычислительным устройством на сегодняшний день. Это был первый программируемый универсальный электронный цифровой компьютер. Как и аналитический движок Чарльза Бэббиджа (с 19-го века) и компьютер Colossus времен Второй мировой войны, он имел условное ветвление, то есть мог выполнять разные инструкции или изменять порядок выполнения инструкций в зависимости от значения некоторых данных.(Например, ЕСЛИ X> 5 ТО ПЕРЕХОДИТ К СТРОКЕ 23.) Это дало ENIAC большую гибкость и означало, что, хотя он был создан для конкретной цели, он мог бы использоваться для более широкого круга задач.

ENIAC был огромен. Он занимал подвальный этаж школы Мура размером 50 на 30 футов (15 на 9 метров), где его 40 панелей были расположены в форме буквы U вдоль трех стен. Каждая панель имела ширину около 2 футов, глубину 2 фута и высоту 8 футов (0,6 метра на 0,6 метра на 2,4 метра). С более чем 17 000 вакуумных трубок, 70000 резисторов, 10000 конденсаторов, 6000 переключателей и 1500 реле, это была, пожалуй, самая сложная электронная система, которую она когда-либо создавала.ENIAC работал непрерывно (отчасти для продления срока службы труб), вырабатывая 174 киловатта тепла и, следовательно, требуя собственную систему кондиционирования воздуха. Он может выполнять до 5000 операций в секунду, на несколько порядков быстрее, чем его электромеханические предшественники. Это и последующие компьютеры, использующие вакуумные трубки, известны как компьютеры первого поколения. (С 1500 механическими реле ENIAC все еще переходил на более поздние, полностью электронные компьютеры.)

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 года с вашей подпиской.Подпишитесь сегодня

Законченный к февралю 1946 года, ENIAC обошелся правительству в 400 000 долларов, и война, в которой он был призван помочь победе, закончилась. Его первой задачей было проведение расчетов для создания водородной бомбы. Часть машины выставлена ​​в Смитсоновском институте в Вашингтоне, округ Колумбия,

.

Что такое ENIAC? - определение

Определение: ENIAC расшифровывается как Электронный цифровой интегратор и компьютер . ENIAC был представлен в мире Дж. Преспером Эккертом и Джоном Мочли в Университете Пенсильвании. Ранее ENIAC использовался для расчета таблиц артиллерийского огня для Лаборатории баллистических исследований армии США.

ENIAC был первым электронным компьютером , который использовался для общих целей, таких как решение численных задач.Первой задачей ENIAC было выполнение расчетов по изготовлению водородной бомбы. ENIAC можно перепрограммировать для решения проблем, связанных с компьютером.

История ENIAC

ENIAC, собранный в 1946 году, был первым действующим цифровым компьютером. В 1953 году была построена магнитная память на 100 слов, которая была добавлена ​​в ENIAC для обеспечения возможностей памяти.

Для обеспечения возможностей памяти для ENIAC в систему была добавлена ​​память из 100 слов на магнитных сердечниках, созданная корпорацией Берроуз в 1953 году.К 1956 году был разработан ENIAC. Он использует 20 кВт электроэнергии, весит более 30 тонн и стоит около 487000 долларов. Площадь, занимаемая ENIAC, составляла около 1800 квадратных футов. ENIAC использовала вакуумные трубки и выполняла простые вычисления сложения со скоростью 5000 в секунду (очень, очень медленные по сегодняшним стандартам) и не использовала транзисторы, поскольку транзисторы в то время не разрабатывались.

ENIAC теперь отображается в Смитсоновском институте в Вашингтоне, округ Колумбия.В 1996 году Почтовая служба США выпустила новую марку, посвященную 50 -й годовщине ENIAC. В 2011 году, в честь 65-й годовщины открытия ENIAC, город Филадельфия в США объявил 15 февраля Днем ENIAC. ENIAC отпраздновал свой 70 -й юбилей 15 февраля 2016 года. ENIAC был назван IEEE Milestone в 1987 году.

Факты о ENIAC

• ENIAC может выполнять арифметические операции и операции передачи одновременно.
• Время, необходимое ENIAC для программирования новых задач, больше.
• Разделитель и квадратный корень работают путем повторного вычитания и сложения.
• ENIAC была парадигмой, на основе которой разработано большинство других компьютеров.
• Механические элементы ENIAC, которые были посторонними для калькулятора, включают устройство считывания карт IBM для ввода, перфокарту для вывода и 1500 реле.

Единицы ENIAC

Блоки управления: Имеется два типа: инициирующий блок и циклический блок.Задача инициатора состоит в том, чтобы контролировать мощность системы и начинать вычисления и решения. Циклический блок передает основные сигналы другим блокам системы, чтобы они могли передавать числа. Циклический блок предоставляет пользователю возможность выбора между двумя режимами отладки: «Режим добавления» или «Импульсный режим». Если пользователь выбирает режим добавления, то весь аппарат проходит цикл добавления, а если пользователь выбирает импульсный режим, то система выдает один импульс за раз.

Аккумулятор: Аккумулятор в ENIAC работает как ALU и как регистр. Аккумулятор можно разделить на два типа - блок арифметики / хранения и блок управления программой. Блок арифметики / хранения дополнительно состоит из десяти древесных плит.

Функция каждой плиты - представлять цифру. Счетчик декады получает свои входные данные от одного из пяти входных каналов, а обработанные числа передаются через два выходных канала: A (сложение) и S (вычитание).Производительность аккумулятора зависит от настроек программы.

Мастер-программист : Основная задача мастера-программиста - работать в качестве координатора между операциями 20 аккумуляторов и упростить циклы.

Высокоскоростной умножитель : Как мы знаем, умножение является основной операцией, поэтому существует потребность в определенном оборудовании, которое может позаботиться об этой операции. Так что для этого высокоскоростного умножителя используется, который используется для умножения два десятичных числа со знаком.

Делитель / квадратный корень: Это устройство управляет аккумуляторами для выполнения реальных операций. Он использует четыре аккумулятора, один для числителя, один для знаменателя, один для частного и один для сдвига. Операция включает в себя настройку, расчет, округление и блокировку и очистку.

Программируемое ПЗУ: Таблицы функций аналогичны программируемому ПЗУ, которое в настоящее время используется в современном компьютере. Память была очень дорогой, и в ENIAC есть два типа памяти - внутренняя и внешняя память.Внутренняя память состоит из 10 счетчиков в аккумуляторах и 3 функциональных таблиц. Внешняя память состоит из перфокарт и постоянного передатчика.

Устройства ввода / вывода - Устройства ввода / вывода ENIAC - это устройство считывания карт IBM и постоянный передатчик. Датчик постоянного тока состоит из электрических и механических компонентов. Считыватель карт IBM считывает значения и отправляет соответствующую информацию в постоянный преобразователь.

Применение ENIAC

Область применения ENIAC включает в себя:

• Прогноз погоды.
• ENIAC также может выполнять расчеты атомной энергии.
• ENIAC может осуществлять тепловое зажигание.
• ENIAC также помогает при проектировании аэродинамической трубы.
• ENIAC проводит исследования космических лучей.
• ENIAC также может проводить исследования случайных чисел.
• ENIAC используется для других научных целей.

Преимущества ENIAC

• Это простой компьютер.
• Хранит информацию.
• Тактическая чувствительность сохраняется.
• Для более быстрой идентификации показаний выполняется цветовое кодирование.
• Это легко доступно.
• Это самая быстрая машина этого времени и может рассчитывать данные в миллисекундах.

Недостатки ENIAC

• ENIAC потребляет больше электроэнергии.
• Его размер очень большой. Таким образом, он не был в состоянии нести.
• Это очень дорого.
• Нужна холодная погода. Поэтому они должны были быть размещены в больших комнатах с кондиционерами.
• Его обслуживание сложно.
• Они были не очень надежными.
• Они очень быстро нагреваются благодаря тысячам вакуумных трубок.
• ENIAC непереносим.
• ENIAC имеет ограниченное коммерческое использование.
• ENIAC использует только машинный язык. Поэтому программист должен знать, как обращаться с машинным языком.
• Дорогое коммерческое производство.
• Ограниченные возможности программирования.

компьютер | История, сеть, операционные системы и факты

Компьютер , устройство для обработки, хранения и отображения информации.

компьютер Портативный компьютер. © Fatman73 / Fotolia

Британика Викторина

Компьютеры и технологии викторины

Какую операционную систему разработал Google?

Компьютер когда-то означал человека, который делал вычисления, но теперь термин почти универсально относится к автоматизированному электронному оборудованию.Первый раздел этой статьи посвящен современным цифровым электронным компьютерам, их конструкции, составным частям и приложениям. Второй раздел охватывает историю вычислений. Для деталей о компьютерной архитектуре, программном обеспечении и теории, см. информатика.

Основы вычислительной техники

Первые компьютеры использовались в основном для численных расчетов. Однако, поскольку любая информация может быть закодирована численно, люди вскоре поняли, что компьютеры способны обрабатывать информацию общего назначения.Их способность обрабатывать большие объемы данных расширила диапазон и точность прогнозирования погоды. Их скорость позволила им принимать решения о маршрутизации телефонных соединений через сеть и управлять механическими системами, такими как автомобили, ядерные реакторы и роботизированные хирургические инструменты. Они также достаточно дешевы, чтобы их можно было встроить в бытовые приборы и сделать «сушилки» для одежды и рисоварки «умными». Компьютеры позволили нам задавать и отвечать на вопросы, которые раньше не могли быть рассмотрены.Эти вопросы могут касаться последовательностей ДНК в генах, моделей деятельности на потребительском рынке или всех случаев использования слова в текстах, которые хранятся в базе данных. Все чаще компьютеры также могут учиться и адаптироваться в процессе работы.

Компьютеры также имеют ограничения, некоторые из которых являются теоретическими. Например, существуют неразрешимые суждения, истинность которых нельзя определить в рамках определенного набора правил, таких как логическая структура компьютера. Поскольку не существует универсального алгоритмического метода для идентификации таких утверждений, компьютер, которого просят получить истинность такого предложения, будет (если не будет принудительно прерван) продолжаться бесконечно - состояние, известное как «проблема остановки».”( См. Тьюринга). Другие ограничения отражают современные технологии. Человеческий разум умеет распознавать пространственные закономерности - например, легко различать человеческие лица - но это сложная задача для компьютеров, которые должны обрабатывать информацию последовательно, а не воспринимать детали в целом. Другой проблемной областью для компьютеров является взаимодействие на естественном языке. Поскольку в обычном общении между людьми предполагается, что в общении с людьми используется так много общих знаний и контекстуальной информации, исследователям еще предстоит решить проблему предоставления соответствующей информации общеобразовательным программам общего назначения.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 года с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

Аналоговые компьютеры используют непрерывные физические величины для представления количественной информации. Сначала они представляли величины с механическими компонентами ( см. дифференциальный анализатор и интегратор), но после Второй мировой войны использовались напряжения; к 1960-м годам цифровые компьютеры в значительной степени заменили их. Тем не менее аналоговые компьютеры и некоторые гибридные цифрово-аналоговые системы продолжали использоваться в течение 1960-х годов в таких задачах, как моделирование самолетов и космических полетов.

Одним из преимуществ аналоговых вычислений является то, что может быть относительно просто спроектировать и построить аналоговый компьютер для решения одной проблемы. Другое преимущество состоит в том, что аналоговые компьютеры часто могут представлять и решать проблемы в режиме реального времени; то есть вычисление происходит с той же скоростью, что и моделируемая им система. Их основные недостатки заключаются в том, что аналоговые представления имеют ограниченную точность (обычно несколько десятичных разрядов, но меньше в сложных механизмах), а устройства общего назначения дороги и их нелегко программировать.

В отличие от аналоговых компьютеров, цифровые компьютеры представляют информацию в дискретной форме, как правило, в виде последовательностей 0 и 1 (двоичные цифры или биты). Современная эра цифровых компьютеров началась в конце 1930-х и начале 1940-х годов в Соединенных Штатах, Великобритании и Германии. В первых устройствах использовались выключатели, управляемые электромагнитами (реле). Их программы хранились на перфорированной бумажной ленте или карточках, и они имели ограниченное внутреннее хранилище данных. Исторические события см. в разделе Изобретение современного компьютера.

В 1950-х и 60-х годах Unisys (производитель компьютеров UNIVAC), International Business Machines Corporation (IBM) и другие компании производили большие дорогие компьютеры с возрастающей мощностью. Они использовались крупными корпорациями и государственными исследовательскими лабораториями, как правило, в качестве единственного компьютера в организации. В 1959 году компьютер IBM 1401 арендовался за 8 000 долларов в месяц (первые машины IBM почти всегда сдавались в аренду, а не продавались), а в 1964 году самый большой компьютер IBM S / 360 стоил несколько миллионов долларов.

Эти компьютеры стали называть мэйнфреймами, хотя этот термин не стал распространенным, пока не были построены меньшие компьютеры. Для мейнфреймов были характерны (для их времени) большие возможности хранения, быстрые компоненты и мощные вычислительные возможности. Они были очень надежными, и, поскольку они часто служили жизненно важным потребностям в организации, они иногда создавались с избыточными компонентами, которые позволяют им пережить частичные сбои. Поскольку они были сложными системами, их обслуживал персонал системных программистов, который один имел доступ к компьютеру.Другие пользователи отправили «пакетные задания» для запуска по одному на мэйнфрейме.

Такие системы остаются важными сегодня, хотя они больше не являются единственным или даже основным центральным вычислительным ресурсом организации, которая обычно имеет сотни или тысячи персональных компьютеров (ПК). В настоящее время мэйнфреймы предоставляют хранилище данных большой емкости для интернет-серверов или, используя методы разделения времени, позволяют сотням или тысячам пользователей запускать программы одновременно. Из-за своих текущих ролей эти компьютеры теперь называются серверами, а не мейнфреймами.

,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о