Когда была создана первая в мире электронно вычислительная машина eniac

Как благодаря артиллерии появился один из самых мощных компьютеров, на какой обман из-за этого пришлось пойти и почему с созданием вычислительной машины опоздали, рассказываем в очередном выпуске рубрики «История науки».

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

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

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

Институт Мура уже располагал к тому времени механическим вычислителем («дифференциальным анализатором»), который умел делать часть расчетов, и Джоном Мокли, который еще в 1942 году представил руководству докладную записку The Use of High-Speed Vacuum Tube Devices for Calculation, в которой предложил создать машину на электронных лампах, что намного ускорило бы работу. Правда, руководство поступило с новаторским предложением по-своему: сдало его в архив «без движения», а потом просто потеряло. Кроме того, в Институте имелся студент Джон Эккерт с фантастическим талантом инженера. Эккерт с Мокли и стали разработчиками архитектуры нового вычислителя.

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

После одобрения проект переименовали: он стал называться «электронный числовой интегратор». Потом добавилось «и вычислитель». Так появился ENIAC — Electronic Numerical Integrator And Computer. Уже к февралю 1944 года теоретическая работа была завершена: продумана архитектура и прописаны электрические схемы. Началась работа по сборке 27-тонной машины, которая длилась полтора года. Увы, к несчастью для военных, Вторая мировая тогда уже завершилась, даже ядерное оружие было испытано. Однако это был первый настоящий компьютер, которому нашлось применение в расчетах термоядерной бомбы и таблиц стрельб ядерными боеприпасами. История сохранила нам имена шести девушек: Франсис Билас, Рут Лихтерман, Кэтлин Макналти, Франсис Снайдер, Бетти Дженнингс, Мерилин Мельцер. Так звали первых программистов первого компьютера.

Какой путь прошли компьютеры до наших дней? 1905-2019 [ЭВОЛЮЦИЯ КОМПЬЮТЕРОВ]

Кому и зачем понадобился такой компьютер

Вопрос довольно простой, с ответом, который лежит на поверхности — конечно же, военным. Он потребовался, в частности, для расчета траекторий полета баллистических ракет и других снарядов. Просчитать вручную все это было можно, но процесс занимал крайне много времени. В некоторых случаях военным требовалась информация по нескольким тысячам траекторий полета снаряда, причем на расчет каждой из них требовалось по 1000 и более операций. Соответственно, у одного человека на выполнение всего этого комплекса вычислительных задач уходило около 2 недель, а иногда — и месяцев.

После проведения расчетов военные составляли специальные таблицы, которые помогали метко стрелять по вражеским целям.

ENIAC создали для ускорения всей этой работы. Разработка системы началась в 1942 году, а в 1945 компьютер уже приступил к работе, избавляя сотрудников от необходимости выполнять рутинную работу на протяжении нескольких недель.

Готовый аппаратный комплекс занимал помещение площадью в 140 м 2 . Масса устройства составляла 30 тонн, в состав его входило около 18 000 электронных ламп и 1500 реле, плюс сотни тысяч других элементов, включая сотни тысяч резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности.

Сначала у ENIAC не было внутренней памяти, все данные хранились на перфокартах. Но в 1953 году инженеры смогли добавить к системе память на 100 слов.

А что насчет мощности?

Несмотря на то, что сейчас характеристики ENIAC выглядят не особо впечатляюще, для своего времени система была просто феноменально быстрой. Компьютер был в состоянии выполнять 357 операций умножения в секунду или 5000 операций сложения за то же время. Кроме того, компьютер позволял решать дифференциальные уравнения второго порядка.

Не обошлось и без проблем. Поскольку в ENIAC содержалось почти 18 000 радиоламп, они регулярно выходили из строя, из-за чего работы приостанавливались примерно раз в день. Лампы приходилось заменять, на что требовалось время. В самом начале на поиск неисправной лампы требовалось несколько часов, но через некоторое время команда компьютера смогла ускорить процесс — на него стало уходить не более 15 минут. Инженеры ввели «предиктивное обслуживание» и тщательно мониторили состояние разных модулей.

Компьютер потреблял около 160 кВт энергии, а во время его работы температура в машзале поднималась вплоть до 50 градусов Цельсия. При всем при этом система была крайне сложной. Даже у опытного программиста на ввод новой задачи уходило много времени. Чаше всего несколько дней — ведь сначала нужно было согласовать планирование, а потом уже внедрять.

В 1948 году команда ENIAC приняла решение ввести в память таблицы функций, что ускорило процесс «программирования». Кстати, система была сделана масштабируемой и изменяемой — как раз то, что было нужно.

ENIAC — весьма интересная тема, но у нас есть и другие статьи, оцените — мы рассказываем о:

15 февраля 1946 года. Представлен первый компьютер общего назначения ENIAC

15 февраля 1946 года. Представлен первый компьютер общего назначения ENIAC

ENIAC (название расшифровывается как «Электронный числовой интегратор и вычислитель») первоначально разрабатывался учеными из Пенсильванского университета (США) Джоном Преспером Эккертом и Джоном Уильямом Мокли в военных целях — а именно, для расчетов таблиц стрельбы, которые до того выполнялись вручную на арифмометрах. Однако пока его проектировали, утверждали и строили, Вторая мировая война кончилась. «В железе» ЭНИАК был готов к осени 1945 года, а публике его представили еще позже — 15 февраля 1946 года.

Фактически, ENIAC представлял собой «набор электронных суммирующих машин и других арифметических модулей, которые исходно управлялись сетью больших электрических кабелей», как написал в 2004 году историк вычислительной техники Алан Грир в журнале Annals of the History of Computing . Тем не менее, это был первый компьютер общего назначения, который можно было перепрограммировать для решения различных задач.

Американские военные через несколько месяцев после презентации перевезли ENIAC к себе, в лабораторию баллистических исследований Армии США, где загрузили важной, с их точки зрения, работой: расчетами возможностей применения ядерного оружия против СССР и последствий, которое это может вызвать. До 1955 года, когда ENIAC был выключен, он произвел, по некоторым оценкам, больше расчетов, чем все человечество до его изобретения.

Интересно, что первыми программистами ENIAC были шесть девушек: Мэрлин Мельцер, Рут Лихтерман, Кэтлин Рита Макналти, Бетти Джин Дженнингс, Франсис Элизабет Снайдер и Франсис Билас.

С 2011 года, по решению властей Филадельфии, 15 февраля официально отмечается День первого компьютера.

компьютеры памятные даты

Информация предоставлена Информационным агентством «Научная Россия». Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.

Технические характеристики

Этот “монстр” весил 27 тонн, потреблял 174 кВт энергии, мог производить 5 тысяч операций сложения, или 357 раз умножать числа в секунду. Работал на частоте 100 КГц и имел объем памяти 20 число-слотов. Стоит заметить, что компьютер работал в десятичной системе счисления.

ENIAC состоял из семнадцати тысяч вакуумных ламп, около семи тысяч диодов, 1 500 реле, 70 000 резисторов и десять тысяч конденсаторов. Поломка хотя бы одной лампы или диода означала поломку всей системы. Это устройство работало без транзисторов, т.к. на то время их еще не было.

Самый первый в мире компьютер ENIAC

Программирование такого компьютера было очень сложным занятием. Более недели инженеры могли разрабатывать расчеты, которые машина производила за 5 минут. Из-за частых поломок, перегорания ламп и перегрева, ENIAC мог работать не более 20 часов подряд, выполняя большой объем работы.

Итог

ENIAC – это компьютер, разработанный в военных целях, который сделал большой прорыв в компьютерной инженерии. Электроника и ЭВМ начали активно развиваться благодаря ENIAC. Сейчас мы сидим за небольшим ноутбуком, или держим в руках смартфон и даже не задумываемся, что “предком” этого девайса было устройство, которое занимало площадь 200 м 2 и весило как трамвай.

UNIVAC-1 (Universal Automatic Computer)Первый образец машины UNIVAC был построен для бюро переписи США.

В 1951 году была закончена работа по созданию. Синхронная, последовательного действия вычислительная машина UNIVAC-1 создана была на базе ЭВМ ENIAC и EDVAC.Работала она с тактовой частотой 2,25 МГц. Внутреннее запоминающее устройство емкость 1000 12-разрядных десятичных чисел было выполнено на 100 ртутных линиях задержки.
Этот компьютер интересен тем, что был нацелен на сравнительно массовое производство без изменения архитектуры и особое внимание было средствам ввода-вывода.

Мощность Ferranti Mark-1 превышала потребности не только отдела, но даже университета, и поэтому выделялось время для решения задач правительственным учреждениям, другим университетам, ассоциации научных исследований, индустриальным фирмам. В среднем компьютер работал 100 часов в неделю. В 1951 году в Англии появились первые серийные компьютеры Ferranti Mark-1 и LEO-1. А через 5 лет фирма Ferranti выпустила ЭВМ Pegasus, в которой впервые нашла воплощение концепция регистров общего назначения.

1946 Г. Eniac (эниак)

В 1946 году американцы инженер-электронщик Джон Преспер Эккерт и физик Джон Уильям Моучли по заказу военного ведомства США сконструировали в Пенсильванском университете первую электронно-вычислительную машину ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer). Данное устройство предназначалось для решения задач баллистики. Оно работало в тысячу раз быстрее, чем Марк-1 (Automatic Sequence Controlled Calculator (ASCC) – автоматический вычислитель, управляемый последовательностями). ENIAC выполнял за 1 секунду 300 умножений или 5000 сложений многоразрядных чисел. Размеры: 30 м в длину, объёмом 85 м 3 , весил 30 тонн. В данной ЭВМ использовалось около 20 тыс. электронных ламп и 1500 реле. Мощность составляла до 150 кВт.

После опубликования Джоном фон Нейманом в июне 1945 года «Предварительного доклада о машине EDVAC» (EDVAC – следующая за ENIAC модель), Морис Уилкс из Кембриджского Университета (Великобритания) решил сделать британский компьютер с архитектурой фон Неймана. Создание компьютера было законченона три месяца раньше, чем EDVAC, в мае 1949. Тогда же на EDSAC были запущены первые программы: вычисление таблицы квадратов и списка простых чисел. Таким образом, ЭДСАК стал первым электронным компьютером с хранимой программой. По своим параметрам он был аналогичен американскому прототипу – использовал перфоленты для ввода и вывода, электронные лампы для вычислений, линии задержки на ртутных трубках для оперативной памяти, размер которой составлял 512 двоичных слов. В отличие от EDVAC, в этой ЭВМ были созданы подпрограммы, из которых составлялись программы. Для EDSAC было сделано несколько десятков подпрограмм: для вычислений с плавающей запятой, работы с комплексными числами, векторами и матрицами, вычисления логарифмов, тригонометрических функций и арифметических корней произвольной степени и др. В 1951 году с помощью этого компьютера было открыто 79-значное простое число – самое большое из известных в то время. В 1952 году для компьютера EDSAC с подключенным устройством вывода на электронно-лучевых трубках была разработана программа «Крестики-нолики», став первой компьютерной игрой.

1951 Г. Мэсм

В 1948 году академик Сергей Алексеевич Лебедев предложил проект первой в СССР и континентальной Европе ЭВМ – МЭСМ (Малая электронная счётная машина). В 1951 году МЭСМ официально вводится в эксплуатацию, на ней регулярно решаются вычислительные задачи. Машина оперировала с 20-разрядными двоичными кодами с быстродействием 50 операций в секунду, имела оперативную память в 100 ячеек на электронных лампах.

В 1951 году была создана машина UNIVAC I (UNIVersal Automatic Computer I) – первый в США компьютер, предназначенный для коммерческого применения. Своим успехом он был в немалой степени обязан удобным компонентам ввода и вывода данных. Был спроектирован, в основном, Джоном Эккертом и Джоном Моучли, изобретателями компьютера ENIAC. Изначально, до выпуска следующих моделей, компьютер назывался просто UNIVAC.

В данном компьютере использовалась металлическая магнитная лента, что делало устройство гораздо компактнее предыдущих: на одну бобину наматывалось до 400 м ленты шириной в 1,2 см, причём на каждом сантиметре ленты хранилась информация в количестве более 40 десятичных разрядов. Таким образом, на одной бобине ленты удавалось записывать больше информации, чем на десятках тысяч перфокарт (более миллиона символов).

Ещё одним немаловажным устройством в системе ввода-вывода компьютера был быстродействующий принтер. Разработка принтера была поручена одному из руководителей проекта Эрлу Мастерсону. Совместно с Эккертом ему удалось сконструировать первый коммерческий высокоскоростной принтер. К 1954 году Мастерсон завершил разработку машины, и заложенные в ней принципы легли в основу будущей технологии устройств ввода-вывода.

13 февраля

Мы не зря ввели столько уточняющих слов. ЭВМ существовали и до ENIAC (например, Z3 Конрада Цузе), но лишь начиная с ENIAC компонентная база компьютеров начала строиться на вакуумных лампах.

Название этого компьютера расшифровывается как «Electronic Numerical Integrator And Computer» («электронный числовой интегратор и компьютер»). Его разработка началась в 1943 году в Пенсильванском университете («Институт Мура») по заказу Лаборатории баллистических исследований Армии США для расчета таблиц стрельбы. За разработку взялись два исследователя университета — Джон Экерт и Джон Мокли.

Таблицы стрельбы для каждого типа снарядов были необходимы артиллеристам, а на необходимые расчеты уходили месяцы кропотливого труда. Поэтому предложение Эккерта автоматизировать этот процесс было очень кстати, тем более, что Вторая мировая была в самом разгаре. Правда не думайте, что ему это далось легко. Не в одном только СССР сидели твердолобые бюрократы, и талантливому ученому пришлось изрядно попотеть, чтобы объяснить американским воякам, что им необходима «думающая машина».

20130213-000846.jpg

Джон Мокли и Джон Экерт

Но поработать на артиллерию ENIAC так и не пришлось. Его монтаж был завершен лишь в конце января 1946-го, когда уже разгромили и нацистов, и императорскую Японию. Тем не менее, презентация 13 февраля 1946 года прошла на ура. Военным представили настоящего гиганта. Вот лишь основные характеристики ENIAC:

— Вес — 27 тонн
— Потребляемая мощность — 174кВт
— Вычислительная мощность — 5000 операций сложения и 357 операций умножения в секунду
— Объем памяти — 20 число-слов
— Тактовая частота — 100 kHz
А впридачу — автоматический табулятор перфокарт от IBM.

Всего комплекс включал 17468 ламп 16 различных типов, 7200 кремниевых диодов, 1500 реле, 70000 резисторов и 10000 конденсаторов и обошелся в $486 804 (огромная сумма для 40-х годов).

Военные впечатлились, поблагодарили, разобрали ENIAC и увезли его в Абердин — проводить расчеты для проекта термоядерной бомбы.

20130213-001745.jpg

После этого ENIAC успел поучаствовать в аэродинамических исследованиях британского физика Дугласа Хартри, математических расчетах фон Неймана, а в 1950 году с его помощью был составлен первый численный прогноз погоды. ENIAC проработал почти 9 лет и был остановлен 2 октября 1955 года.

Каково значение ENIAC? Да просто он был первым. Его даже нельзя отнести к первому поколению. Скорее — к «нулевому». Инженерные решения, примененные в нем, не использовались в последующих ЭВМ. Он был ненадежным и без поломок мог проработать максимум 20 часов. Но главное, он доказал — электронный компьютер можно построить, и он даже будет работать. Остальное — дело времени, техники и таланта.

20130213-001753.jpg

В 1995 году был создан кремниевый чип ENIAC-on-A-Chip размерами 7.44 мм х 5.29 мм, на котором с помощью 250 000 транзисторов была реализована логика, аналогичная той, что применялась в оригинальном ENIAC. Правда, чип все равно оказался быстрее и работал на частоте 20 mHz. Время, техника и талант сделали свое дело.

Оцените статью
TutShema
Добавить комментарий