14 февраля в 1946 году был запущен первый реально работающий электронный компьютер ENIAC
Машина Эниак (ENIAC, аббревиатура от Electronic Numerical Integrator and Computer — электронный цифровой интегратор и вычислитель), подобно Марк-1 Говарда Эйкена, также предназначалась для решения задач баллистики. Но в итоге она оказалась способной решать задачи из самых различных областей. ENIAC
С самого начала войны сотрудники Лаборатории баллистических исследований министерства обороны США, расположенной в районе Абердинского полигона, шт. Мэриленд, трудились над созданием баллистических таблиц, столь необходимых артиллеристам на полях сражений. Значение этих таблиц трудно переоценить. С их помощью артиллеристы могли делать поправки при наводке орудия с учетом расстояния до цели, ее высоты над уровнем моря, а также метеорологических условий — ветра и температуры воздуха. Однако для построения таблиц требовались очень длинные и утомительные вычисления — для расчета лишь одной траектории приходилось выполнять минимум 750 операций умножения, а каждая таблица включала не менее 2000 траекторий. Правда, дифференциальный анализатор позволил несколько ускорить расчеты, но это устройство давало лишь приближенные результаты, для уточнения которых привлекались затем десятки людей, работавших с обычными настольными калькуляторами.
Война разрасталась, военные разработки требовали ускорения, лаборатория не справлялась с работой и в конце концов вынуждена была обратиться за помощью. В расположенном неподалеку Высшем техническом училище Пенсильванского университета был создан вспомогательный вычислительный центр. Училище располагало дифференциальным анализатором, однако двое сотрудников вычислительного центра, Джон У. Мочли и Дж. Преспер Эккерт, вознамерились придумать кое-что получше.
Джон У. Мочли(слева) и Дж. Преспер Эккерт(справа)
Мочли, физик, увлекавшийся метеорологией, давно мечтал о создании устройства, которое позволило бы применить статистические методы для прогнозирования погоды. Перед войной он смастерил несколько простых цифровых счетных устройств на электронных лампах. Возможно, интерес к электронным вычислительным машинам возник у него под влиянием идей Джона Атанасоффа, работавшего в шт. Айова. В июне 1941 г. Мочли в течение пяти дней гостил у Атанасоффа, наблюдая, как тот вместе со своим помощником Клиффордом Берри трудился над прототипом компьютера, содержащим около З00 электронных ламп.
Существенным или нет оказалось влияние Атанасоффа — позже этот вопрос стал предметом судебной тяжбы, — но вдохновил Мочли на эту работу Прес Эккерт. Моложе Мочли на 12 лет Эккерт был поистине виртуозом в технике. В возрасте восьми лет он построил миниатюрный приемник. Как вспоминал позднее Мочли, Эккерт убедил его, что «мечты О компьютере можно осуществить на практике».
В августе 1942 г. Мочли написал нечто вроде заявки на пяти страничках, где вкратце изложил их совместное с Эккертом предложение о создании быстродействующего компьютера на электронных лампах. Заявка затерялась в инстанциях. Однако через несколько месяцев лейтенант Герман Голдстейн, прикомандированный к училищу военный представитель, случайно услышал об этой идее. В то время армия крайне нуждалась в новых баллистических таблицах. Артиллеристы сообщали из Северной Африки, что из-за очень мягкого грунта орудия далеко откатываются при отдаче и снаряды не достигают цели.
Голдстейн, до войны преподававший математику в Мичиганском университете, сразу же оценил значение предлагаемого проекта компьютера и начал хлопотать от имени военного командования, чтобы проект приняли к разработке. Наконец, 9 апреля 1943 г. — в день, когда Эккерту исполнилось 24 года, — армия заключила с училищем контракт на 400 тыс. долл., предусматривающий создание компьютера Эниак.
Группа специалистов, работавшая над этим проектом, в конечном счете выросла до 50 человек. Мочли был главным консультантом проекта, Эккерт — главным конструктором. Разные по своему характеру и привычкам эти два человека прекрасно дополняли друг друга. Быстрый и общительный Мочли генерировал идеи, а сдержанный, хладнокровный и осторожный Эккерт подвергал эти идеи строгому анализу, желая убедиться, что они действенны. «Он обладал потрясающей способностью переводить все на практический уровень, пользуясь простыми техническими средствами, — так охарактеризовал Эккерта один из членов группы, — Преспер был не тем человеком, который мог бы потеряться в тысяче уравнений».
Конструкция машины выглядела фантастически сложной — предполагалось, что она будет содержать 17468 ламп. Такое обилие ламп отчасти объяснялось тем, что Эниак должен был работать с десятичными числами. Мочли предпочитал десятичную систему счисления, ибо хотел, чтобы «машина была понятна человеку». Однако столь большое количество ламп, которые, перегреваясь, выходили из строя, приводили к частым поломкам. При 17 тыс. ламп, одновременно работающих с частотой 100 тыс. импульсов в секунду, ежесекундно возникало 1,7 млрд. ситуаций, в которых хотя бы одна из ламп могла не сработать. Экерт разрешил эту проблему, позаимствовав прием, который широко использовался при эксплуатации больших электроорганов в концертных залах: на лампы стали подавать несколько меньшее напряжение, и количество аварий снизилось до одной-двух в неделю.
Экерт разработал также программу строгого контроля исправности аппаратуры. Каждый из более чем 100 тыс. электронных компонентов 30-тонной машины подвергался тщательной проверке, затем все они аккуратно расставлялись по местам и запаивались, а иногда и перепаивались не раз. Эта работа потребовала большого напряжения сил всех членов группы, включая Мочли, ее «мозговой центр».
В конце 1945 г., когда ENIAC был наконец собран и готов к проведению первого официального испытания, война, нуждам которой он был призван служить, окончилась. Однако сама задача, выбранная для проверки машины, — расчеты, которые должны были ответить на вопрос о принципиальной возможности создания водородной бомбы, — указывала на то, что роль компьютера в послевоенные годы и годы «холодной войны» не снижалась, а скорее возрастала.
Эниак успешно выдержал испытания, обработав около миллиона перфокарт фирмы IBM. Спустя два месяца машину продемонстрировали представителям прессы. По своим размерам (около 6 м в высоту и 26 м в длину) этот компьютер более чем вдвое превосходил Марк-1 Говарда Эйкена.
Эйкен Говард Хатауэй
Однако двойное увеличение в размерах сопровождалось тысячекратным увеличением в быстродействии. По словам одного восхищенного репортера, Эниак работал «быстрее мысли».
Не успел Эниак вступить в эксплуатацию, как Мочли и Эккерт уже работали по заказу военных над новым компьютером. Главным недостатком компьютера Эниак были трудности, возникавшие при изменении вводимых в него инструкций, т. е. программы. Объема внутренней памяти машины едва хватало для хранения числовых данных, используемых в расчетах. Это означало, что программы приходилось буквально «впаивать» в сложные электронные схемы машины. Если требовалось перейти от вычислений баллистических таблиц к расчету параметров аэродинамической трубы, то приходилось бегать по комнате, подсоединяя и отсоединяя сотни контактов, как на ручном телефонном коммутаторе. В зависимости от сложности программы такая работа занимала от нескольких часов до двух дней. Это было достаточно веским аргументом, чтобы отказаться от попыток использовать Эниак в качестве универсального компьютера.
15 февраля 1946 года вышло официальное сообщение о создании ENIAC
Официальное сообщение о создании первого электронного компьютера общего назначения ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer – Электронный числовой интегратор и вычислитель) было сделано 15 февраля 1946 года.
До первого анонса об ENIAC практически никто ничего не знал, хотя контракт на его постройку был подписан с армией США еще 5 июня 1943 года.
Созданный в Электротехнической школе Мура при Пенсильванском университете в рамках проекта под кодовым названием «Проект PX», тюринг-полный цифровой компьютер мог перепрограммироваться для решения всего спектра вычислительных задач, и предназначался для расчета артиллерийских таблиц стрельбы в интересах армии США для использования во время Второй мировой войны.
Однако на разработку компьютера потребовался почти год, и еще 18 месяцев ушло на его постройку, так что к тому времени, когда работа над ENIAC была завершена, Вторая мировая война закончилась.
К тому времени интерес к ENIAC проявляли уже многие, так что его возможности не остались невостребованными. Об этом компьютере стало известно, например, математику Джону фон Нейману, работавшему в Лос-Аламосе над проектом водородной бомбы. И первой задачей, выполненной на ENIAC, были вычисления для водородной бомбы, а не артиллерийских таблиц, как предполагалось сначала.
 |
|
| Сменная декада аккумулятора компьютера ENIAC. |
Хронология создания ENIAC стала бы важным аргументом в правовом споре между Honeywell и Sperry Rand относительно компьютера Атанасова – Берри (Atanasoff – Berry Computer, ABC), прототип которого был построен в 1939 году. В результате этого спора патент на ENIAC в 1973 году был аннулирован.
В ноябре 1946 года ENIAC был остановлен для ремонта и установки дополнительной памяти. Затем в 1947 году компьютер переправили на Абердинский испытательный полигон в штате Мэриленд. 29 июля компьютер был включен вновь и непрерывно работал до 2 октября 1955 года.
 |
|
| ENIAC-на-кристалле. |
Названный «гигантским мозгом», ENIAC занимал целую комнату. В середине 1990-х в Электротехнической школе Мура при Пенсильванском университете был создан «ENIAC-на-кристалле» – один чип размером 7.44 × 5.29 мм, выполнявший все функции ENIAC.
Отдельные части ENIAC сейчас экспонируются в музеях по всему миру, включая Смитсоновский институт в Вашингтоне и Музей истории компьютеров в Маунтин-Вью, Калифорния.
Мощность компьютера ENIAC
По мощности он был слабее даже современных калькуляторов. Но для тех времен его способности были поразительными. До его создания люди проводили манипуляции с числами самостоятельно и на это уходило много времени. Но компьютер ENIAC мог выполнять по 357 операций умножения или 5000 операций сложения в секунду. Как можно понять, конструкция была очень сложной, поэтому компьютер часто давал сбои. Сначала они возникали два раза в день, но потом разработчики установили более надежные комплектующие и количество сбоев сократилось до одного раза в два дня.
Процесс программирования компьютера ENIAC
В компьютер ENIAC было невозможно устанавливать программы, как на нынешние ноутбуки и другие устройства. Поэтому для выполнения разных задач его приходилось настраивать заново. Для этого операторам приходилось тянуть провода к разным разъемам, крутить регуляторы и выполнять много других действий. В те времена этой работе даже не было официального названия. Но, по сути, операторы ENIAC были первыми в истории программистами. На программирование уходили недели, а на отладку — целые недели.
Настоящие видео с компьютером ENIAC
Некоторое время существование компьютера ENIAC держалось в секрете. Впервые о нем написали в газетах 15 февраля 1946 года. Так уж получилось, что устройство не использовалось долго. В 1955 году проект ENIAC был закрыт, потому что в мире появились компьютеры мощнее. Важно отметить, что более мощные компьютеры существовали и в момент создания ENIAC, просто факт их существования тщательно скрывался. Герой этой статьи считается первым современным компьютером потому, что его можно было настраивать на решение разных задач.
Если вам интересны новости науки и технологий, подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен. Там вы найдете материалы, которые не были опубликованы на сайте!
Ушедший XX век был удивительным временем, когда наука и технологии делали большие прорывы. Именно в это время начали появляться первые автомобили, самолеты, компьютеры и даже роботы. На нашем сайте есть довольно большая статья о самые первых роботах в истории человечества. Конечно, люди пытались создать похожие на человека устройства даже во времена Леонардо Да Винчи, но по-настоящему интересные роботы появились именно в прошлом столетии. О том, какими они были, можно узнать по этой ссылке.
Первый электронный компьютер
К 100-летию его создателя — Мориса Уилкса
6 мая 1949 г. профессор Кембриджского университета Морис Уилкс (1913—2010) вычислил квадраты чисел от 0 до 99 на своей “первой в мире полностью электронной” ЭВМ EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator) с “фон-Ноймановской архитектурой”, управлявшейся хранимой в памяти программой, что можно считать “днем рождения электронных компьютеров”.
Строго говоря, “самый первый компьютер” с управляющей программой и памятью — это Z-3 Конрада Цузе (Берлин, 1941 г.), но его основными элементами были телефонные реле.
В 1934 г. Уилкс окончил Кембриджский колледж Св. Джона (основан в 1511 г.), где учились поэт-романтик Вильям Вордсфорт (William Wordsworth, 1770—1850), математик Брук Тейлор (1685—1731, ряд Тейлора), физик Поль Дирак (1902—1984) и еще девять Нобелевских лауреатов.
Потом он поступил в легендарную Кавендишскую лабораторию (физфак Кембриджа), где в 1937-м защитил диссертацию о распространении радиоволн в ионосфере и остался ассистентом в лаборатории математики, а потом в новой лаборатории вычислительной техники. В 1939—1945 гг. служил в армии инженером по радиолокации и вернулся уже на должность заведующего.
В мае 1946 г. знакомый Уилкса астроном Лесли Джон Комри (1893—1950) привез доклад знаменитого математика Яноша фон Ноймана (с 1931 г. работал в США; известен как Джон фон Нойман) о начавшемся в США проекте ЭВМ EDVAC (First Draft of a Report on the EDVAC). Комри одолжил его Уилксу на одну ночь (!).
Л. Дж. Комри, в 1918 г. молодой новозеландский доброволец, на фронте лишился ноги и страдал сильной глухотой; потеряв подвижность, он еще в госпитале увлекся счетной машиной. Потом занялся астрономией, математикой и вычислительной техникой и в 1938 г. создал первую британскую машинно-счетную станцию (первая в СССР — 1926 г.). В годы войны во главе 30 сотрудников рассчитывал таблицы для Королевских ВВС (как и группа И. Я. Акушского в Москве, при штабе ВВС).
Увлекшись концепциями фон Ноймана о записи и хранении программы в ЭВМ, Уилкс сумел попасть на лекции “Теория и методы конструирования электронных цифровых компьютеров” в Школе Мура при Пенсильванском университете (август 1946 г.). Опоздав к началу, он успел к детальному описанию ENIAC и обсуждению принципов создания EDVAC, познакомился с математиками Дугласом Р. Хэртри (численный анализ в атомной физике) и Германом Х. Гольдштайном, конструкторами Джоном У. Мокли, Джоном Пр. Экертом и Ховардом Х. Айкеном и обсуждал с ними проблемы развития ЭВМ
Уилкс писал: “Главное событие моей жизни — в 1946 г. удалось прослушать уникальный учебный курс по компьютерам, который произвел на меня сильнейшее впечатление; о достижениях школы Мура и других зачинателей компьютерной техники тогда знали немногие. Слушателями этого курса были 28 человек из 20 организаций. Основные преподаватели — Дж. Мокли и Пр. Экерт, успешные разработчики ENIAC (первая большая ЭВМ, но без программ в памяти) и принципов конструирования EDVAC, они научили нас принципам построения цифрового компьютера…”.
В Кембридже ЭВМ EDSAC Уилкса с хранимой программой сделали силами математической лаборатории к 6 мая 1949 г. Судьба явно наградила его научное бескорыстие — он, сам того не ожидая, “пришел к финишу” первым, не имея “производственных мощностей”, чтобы соперничать с авторами EDVAC, казалось, бывшими “в пяти минутах” от успеха. Казалось…
Авторитет вошедшего в 1944 г. в “команду ЭВМ ENIAC” фон Ноймана привлек деньги военных на улучшенный проект — EDVAC. Однако в июне 1945 г. он сам обобщил результаты коллективных работ по ЭВМ в “том самом” отчете (101 стр.), где упоминал и принцип хранения программы в памяти компьютера вместе с данными (потому и названый “архитектура фон Ноймана”), и передал этот отчет куратору от армии по разработкам ЭВМ математику Г. Гольдштайну. Тот разослал его 24 ученым в США и Британии, поставив автором одного лишь фон Ноймана, что крайне разозлило Экерта и Мокли, фактически лишавшихся прав на собственные идеи и патенты.
Вдобавок ради “только что появившегося новичка” Гольдштайн грубо нарушил военную секретность, из-за которой они сами не могли опубликовать свои изобретения. Экерт так возненавидел Гольдштайна, что и три десятилетия спустя не желал находиться в одном с ним помещении.
Из-за патентного конфликта администрация требовала лишить разработчиков прав на личные финансовые выгоды. Мокли и Экерт возмутились такой постановкой вопроса и в марте 1946 г. ушли из института Мура, открыв свою фирму, а вскоре из проекта ушли и фон Нойман с Гольдштайном. Финальная смета EDVAC в пять раз (!) превысила проектную; работы затянулись на три года.
Десять лет труда над ЭВМ принесли Мокли и Экерту по 300 000 долл., но получены эти деньги были лишь от продажи их фирмы и за патенты на ENIAC, однако в 1973 г. Федеральный суд аннулировал их авторские права на ENIAC, так как они использовали идеи Джона Атанасова создавшего электронное устройство-прототип еще в начале 1940-х (даже не упомянув его).
Взгляды Уилкса и его европейских коллег позже выразил профессор Том Килбурн — автор ЭВМ “Манчестер МАРК-1” (1948—1950): “Тогда деньги не имели никакого отношения к нашей работе. Нас интересовала только наука — такие, как Гейтс, живут уже в другом мире”.
В 1949 г. Уилкс не знал, что работы по созданию ЭВМ ведутся не только в США — в разрушенном войной Киеве группа академика С. А. Лебедева уже детально разработала ЭВМ МЭСМ, а годом ранее, в 1948-м, в Москве академик И. С. Брук и Б. И. Рамеев запатентовали полный проект современной ЭВМ.
О своем “иностранном опыте” С. А. Лебедев докладывал госкомиссии: “Я имею данные по 18 американским машинам, это реклама без каких-либо сведений о том, как машины устроены. В вопросе постройки ЭВМ мы должны догонять заграницу (своими силами) и должны сделать это быстро. По данным заграничной литературы, проектирование и постройка машины ведется 5—10 лет, мы хотим построить ее за два года. Американские показатели следующие: время умножения на ENIAC — 5,5 мс, на EDVAC — 4 мс, на нашей машине 8—9 мс…”.
EDSAC почти повторял EDVAC — перфоленты ввода-вывода, 3000 электронных ламп, 32 ртутные ультразвуковые линии задержки (РУЛЗ), в каждой — 32 слова по 17 бит (с битом знака), всего 1024 знака (работали 512 двоичных слов). Дополнительные линии задержки поддерживали слова по 35 двоичных разрядов (включая бит знака), скорость 100—15 000 двоичных опс, мощность — 12 кВт, площадь — 20 м².
Но вот в программной части Уилкс стал первопроходцем. “Архаичное” двоичное кодирование команд он заменил кодами из букв и коротких английских слов и добавил мнемонику, отображая каждую команду заглавной буквой: S — “вычитание”, Т — “передать в память”, Z — “остановка машины” и т. д.
Этапным новшеством стала библиотека подпрограмм. Первые программисты записывали рутинные подпрограммы в блокноты, чтобы не составлять их заново, но в зависимости от места размещения подпрограммы в памяти изменялись адреса расположения ее команд и переменных, что было проблемой.
Уилкс автоматизировал настройку подпрограмм на точное место в памяти, написав несколько десятков унифицированных подпрограмм и собрав их в библиотеку: вычисления с плавающей запятой, комплексными числами, векторами и матрицами, логарифмы, функции, корни и т. д.
Теперь по короткой команде компьютер сам настраивал и размещал подпрограммы внутри основной программы. Библиотеку подпрограмм и мнемоническую схему, собиравшую их последовательности, он назвал assembly system (собирающая система) отсюда — “ассемблер”.
Еще одно, принципиально важное, изобретение Уилкса – микрокод (целая последовательность инструкций записывалась одной программной командой/строкой) позже названный “микропрограммированием”, придал ЭВМ дополнительную гибкость — система управления изменялась без изменения конструкции. Он же основал в 1957 г. Британское компьютерное общество и был его первым президентом.
EDSAC много использовали; в 1952 г. А. Сэнди Дуглас даже сделал на нем (возможно, первую) игру в “крестики-нолики” — «OXO» с выводом на экран. В СССР в начале 1950-х ее же и шахматные задачки придумал персонал Лебедевской БЭСМ.
С 1965-го Уилкс был профессором (и до 1980 г. директором) института.
В 1998 г. его ждал сюрприз — участие в симпозиуме “Компьютер в Европе” (Киев), там ветераны-ассистенты С. А. Лебедева (Б. Н. Малиновский, З. Л. Рабинович и др.) возили его в “ту самую лабораторию” и институт, где в 1948-1951 гг. рождалась МЭСМ. Впечатлили старика Уилкса и прогулки по Киевскому художественному рынку на Андреевском спуске (у Дома Булгакова) в окружении ровесников — создателей первых советских ЭВМ.
