История компьютера ENIAC (цифровой интегратор и калькулятор). История науки: эниак, или как обмануть военных Год выпуска первой в мире эвм eniac
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».
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
ENIAC
Первая в мире электронно-вычислительная машина
ENIAC первая универсальная электронная цифровая вычислительная машина, на фото выше была установлена на полигоне Абердин, штат Мэриленд. Она весила около 30 тонн и занимала 15 000 квадратных метров жилой площади.
ENIAC содержал более 19 000 вакуумных трубок. Его вычислительная мощность составляла 5000 операций в секунду. Вследствие чего вычисления на ENIAC занимало длительное время. Операторы соединяли проводами разъемы плат для программирования необходимых операций и вводили числа, используемые в расчетах, поворачивая циферблаты, пока те не соответствовали правильной цифры.
По сегодняшним меркам, ENIAC был медленным, но в 60 раз быстрее, чем механические дифференциальные анализаторы, на замену которых он пришел и для своего времени этот компьютер стал большим достижением. ENIAC «правил» в области компьютерных технологий в период с 1949 по 1952 г., когда он служил в качестве основного компьютера для решения научных проблем нации. Это был главный инструмент вычисления всех баллистических таблиц для американской армии и ВВС.
ENIAC был перевезен в Научно-исследовательскую лабораторию баллистики (BRL) в 1946 году. Его практически не использовали для решения «сложных ядерных задач», но он занимался вычислением баллистических таблиц для ракетного полигона Уайт-Сэндс.
В научно-исседовательской лаборатории было много новинок. Около 1958/1959 BRL решила построить очень высокопроизводительная ЭВМ для научных расчетов. Им стал BRLESC (BRL Electronic Scientific Computer). Это был очень дорогой и мощный компьютер и создан на основе вакуумных ламп в то время, когда все коммерческие компьютеры переключались на выпуск полупроводниковых приборов.
BINAC
Следующей машиной, произведенной командой Eckert & Mauchly, стал Binac, компьютер специального назначения. Создан был только в одном экземпляре. Binac воплотил четыре важных новшества:
- первый компьютер, который использовал параллельную вместо последовательной логику;
- первый компьютер, который можно запрограммировать изнутри;
- первый компьютер, который использовал магнитную ленту;
- первый компьютер, который был построен на полупроводниковых элементах.
Внутреннее программирование устранило длительную и утомительную задачу изменения поставленной задачи, пересоединяя кабелей открытой проводки.
В системах параллельной логики, если хотите сложить два трехзначных числа, каждое число обозначает три схемы сложения, одно для каждого столбца. В последовательной машине столбцы добавлены по одному, последовательно. Такое устройство уменьшило количество элементов системы, что привело к улучшению отказоустойчивости компьютера и удешевило его.
В Binac использовалось ограничение по диаметру катушек магнитной ленты. Небольшие, двух дюймовые катушки стали предшественниками сложной системы ввода и хранения данных на магнитной ленте.
Частично, Binac достиг скорости вычислений, сравнимых со скоростью последовательных машин, построенных на полупроводниковых диодах вместо вакуумных ламп.
Все последовательные машины представляли собой гигантские сети, коммутируемые проводами. Вакуумные трубки по-прежнему использовались для усиления сигналов, но первое использование кристалических диодов, еще в 1948 году, легло в основу современных полупроводниковых компьютеров с их значительно увеличившейся скоростью обработки информации и значительно уменьшившимися размерами, мощностью и требованиями к охлаждению.
Память, используемая в BINAC, был ртутный бак. Конструкция этого устройства хранения была основана на очень простом принципе: электрический импульс может быть преобразован в звуковой импульс (с помощью пьезоэлектрического кристалла кварца). Звуковой импульс проходит сквозь бак, заполненый ртутью на относительно низкой скорости и может быть снова преобразован в электрический импульс другим кристаллом, усилен и передан обратно в резервуар. «Бит» информации продолжает циркулировать до тех пор, пока его не затребует компьютер. Mercury Delay Memory также использовался в Univac
Часть 2. Eniac и Binac | 2013-08-16 07:10:28 | Super User | Развитие компьютерной техники | https://сайт/media/system/images/new.png | ENIAC Первая в мире электронно-вычислительная машина ENIAC | Eniac, Binac
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.
Компьютер ENIAC
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.
Свой день компьютерщики отмечают 14 февраля. Именно в этот февральский день 1946 года в Америке был запущен первый в мире реально программируемый электронный компьютер ENIAC. ENIAC весил 30 тонн и состоял из 18 тысяч электронных ламп. ENIAC по сравнению с современным ПК был просто черепахой - его быстродействие было всего 5 000 операций в секунду. Компьютер проработал девять лет до 1955 года.
До него в мире существовали и более ранние модели компьютеров, но все они были экспериментальными вариантами не получившими практического использования. Если смотреть в корень, то первым компьютером была английская аналитическая машина Бэббиджа…
В 1912 году по проекту российского ученого математика А. Н. Крылова была создана первая машина предназначенная для работы с дифференциальными уравнениями.
За ней в 1927 году в Америке, в Массачусетском технологическом институте изобрели первый в своём роде аналоговый компьютер. В 1938 году в Германии выпускник Берлинского политехнического института инженер Конрад Цузе создал свою машину, названную впоследствии Z1. Соавтора изобретения звали Гельмут Шрейер. Z1 была программируемая полностью механическая цифровая машина. Её модель была пробной. Практического использования она не получила. В Берлинском Техническом музее можно увидеть её восстановленную версию. На её основе Конрад Цузе сразу же приступил к созданию её модификации Z2.
Первоначальное название его компьютеров было V1 и V2. На немецком это звучало как «Фау 1» и «Фау 2». Возникшая вскоре путаница с названиями немецких ракет привела к переименованию компьютеров Конрада Цузе.
Их стали называть Z1 и Z2. В 1941 году Конрад Цузе создаёт следующую вычислительную машину Z3. Она обладала уже практически всеми имеющимися у современного компьютера свойствами.
В 1942 году в американском университете штата Айова Джон Атанасов совместно со своим аспирантом Клиффордом Берри разрабатывает явившийся революционным электронный цифровой компьютер (Atanasoff-Berry Computer -ABC). Они приступают к его монтажу, но Атанасова призвали в действующую армию и монтаж ABC так и не был завершен. Недостроенный ABC увидел Джон Мочли и под впечатлением приступил к созданию своей ЭВМ Electronic Numerical Integrator And Computer - сокращенно ENIAC. В начале1943 года в Америке прошла успешные испытания другая вычислительная машина Марк I. Она была предназначенная для выполнения сложных баллистических расчётов американского ВМФ. Строго говоря Марк I ещё не был компьютером. В конце1943 года англичане запустили свою вычислительную машину Колосс. Он также не был компьютером. Машина была узкого назначения и успешно справлялась с расшифровкой секретных кодов Третьего Рейха. В 1944 году уже известный нам Конрад Цузе создал следующую, ещё более быструю версию своего компьютера - Z4.
Но признанным годом создания первой универсальной ЭВМ стал 1946 год, когда в Америке заработал ENIAC. ENIAC был первой реально выполняющей практические задания ЭВМ. В компьютере ENIAC была применена двоичная система исчисления, которую переняли от него все современные компьютеры.
Он разрабоатывался по заказу армии для решения одной из насущных задач военного времени. В артиллерии и авиации при бомбометании применялись баллистические таблицы. Для их составления работали целые отделы вычислителей. Они пользовались логарифмическими линейками и поэтому их выполняемое ими количество расчетов и их быстродействие не удовлетворяло огромные потребности армии в военное время. В начале 1943 года армия обратилась к кибернетикам с просьбой разработать концептуально новое программируемое вычислительное устройство. Так и был создан компьютер ENIAC.
7 полезных уроков, которые мы получили от компании Apple
10 самых смертоносных событий в истории
Советская «Сетунь» - единственная в мире ЭВМ на основе троичного кода
12 ранее не издававшихся снимков лучших фотографов мира
10 величайших перемен последнего тысячелетия
Человек-крот: мужчина провёл 32 года, копая пустыню
10 попыток объяснить существование жизни без дарвиновской Теории эволюции
