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.
ENIAC
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.
Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман
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.
Траектории просчитывать не пришлось
К тому времени, когда ENIAC заработал, подошла к концу Вторая мировая война. Поэтому команде проекта пришлось срочно адаптировать свое детище для решения новых задач, включая сельское хозяйство.
В итоге ENIAC выполнял вот такие задачи:
• Расчет конструкции водородной бомбы.
• Прогнозы погоды.
• Исследования космических лучей.
• Изучение случайных чисел.
• Проектирование аэродинамических труб.
Прогнозы погоды, выдаваемые системой, были довольно точными, но приоритет отдавался, конечно, созданию водородной бомбы.
К слову, использовался компьютер не так и долго вплоть до 1955 года, когда в мире появились более мощные системы. Тем не менее, за все время существования инженеры внедрили немало новейших и эффективных для того времени решений. ENIAC очень сильно изменился по сравнению с тем, что он собой представлял в начале существования.
Потеря ENIAC и восстановление системы
Когда компьютер перестал быть актуальным, его просто разобрали. Элементы системы разбирали и складывали не самым аккуратным образом. Часть элементов увезли, другие — оставили.
С течением времени элементы ENIAC расходились все дальше друг от друга — их могли просто перескладировать, увезя за десятки километров от предыдущей дислокации. Причина — размеры элементов компьютера.
При этом документация по перевозу системы велась не самым тщательным образом. Когда ученые решили восстановить ENIAC, оказалось, что мало знает где находятся критически важные элементы. Просто потому, что руководство организаций, где складировался ENIAC, было не в курсе, что происходит в подвале. Например, в Форта Силл оказалась четверть компьютера.
Но в итоге проблему решили, блоки смогли свезти в одно место и началась дополнительная работа — восстановление. На эту задачу потратили несколько месяцев, после чего систему решили переместить полностью в Форт Сиил (правда, случилось это уже в 2000-х.
К сожалению, реставрационные работы носили чисто косметический характер, восстановить функции компьютера реставраторы не смогли — слишком много времени и ресурсов потребовалось бы потратить.
- Блог компании Selectel
- IT-инфраструктура
- История IT
- IT-компании
Мощи ЭНИАКа
Электронный цифровой интегратор-вычислитель (Electronical Numerical Integrator and Calculator, коротко — ENIAC) был построен в 1945 году для расчета таблиц артиллерийской стрельбы, проработал на нужды американского ВПК десять лет, после чего был отправлен в музей Военной академии США в Вест-Пойнте.
Расчеты вручную тормозили конструкторские работы во всех областях, и в первую очередь в ВПК. Идея вычислительных машин витала в воздухе, как и предчувствие скорого начала мировой войны, которая стала катализатором постройки первых ЭВМ. В 1936 году первую такую машину построил в Берлине немецкий инженер Цузе. Но это была электромеханическая машина, управление программой вычислений в ней шло через реле из металлических пластин. В Пенсильванском университете под руководством Джона Проспера и Джона Мокли в 1943 году исходно начали строить машину на электронно-лучевых лампах. К осени 1945 года ENIAC был готов.
Объем оперативной памяти у него составлял 20 машинных слов (у Цузе — 64 слова). Но за счет электроники тактовая частота процессора ENIAC составляла 100 кГц (у Цузе — максимум 5,25 Гц), поэтому на одну операцию расчета он тратил от 10 до 200 микросекунд (у Цузе — от 0,7 до 3 секунд). Это был триумф электроники!
Но при проектировании ENIAC американцы допустили стратегическую ошибку. Они заложили в его программирование десятичный код (у Цузе он был двоичным). При решении сложных уравнений задачу приходилось разбивать на несколько этапов, и для их программирования требовалось до миллиона перфокарт. Это тормозило выполнение задачи в целом. На двоичный код ENIAC перешел только в 1953 году.
Когда ENIAC заработал, война уже закончилась, его исходная артиллерийская задача утратила остроту. ЭВМ переориентировали на расчеты гипотезы Улама—Теллера, одного из вариантов устройства водородной бомбы. ENIAC с задачей справился, в 1952 году прошло испытание первой термоядерной бомбы.
На смену ENIAC пришли более современные ЭВМ, а его привлекли к решению фундаментальных проблем, например, к вычислению чисел «пи» и «е» с максимальным количеством знаков после запятой. Таким путем был найден ответ на вопрос: может ли ЭВМ генерировать случайные числа? Оказалось, может.
В 1955 году ENIAC отправили в почетную отставку в музей в Вест-Пойнте. Но его жизнь продолжала обрастать апокрифами, и ENIAC потихоньку стали растаскивать по частям другие музеи. Сегодня частицы мощей «святого ЭНИАКа» можно увидеть еще в восьми музеях США, Англии и Германии.
Представлен первый в мире электронный компьютер
Первый электронный цифровой вычислитель общего назначения, который можно было перепрограммировать для решения широкого спектра задач, был создан в США и впервые представлен публике и прессе 14 февраля 1946 года. Компьютер назывался ENIAC. Будучи сверхсекретным военным проектом, компьютер был представлен лишь много месяцев спустя после окончания войны.
Архитектуру компьютера начали разрабатывать в 1943 году Джон Преспер Эккерт и Джон Уильям Мокли, ученые из Пенсильванского университета, по заказу Лаборатории баллистических исследований Армии США для расчетов 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.
Расчеты 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 параметров — возвышение ствола, номер заряда, скорость снаряда, скорость ветра, температура воздуха, давление воздуха, температура заряда.
Требовался кропотливый расчет около 3 000 траекторий полета снаряда. Расчет каждой траектории требовал примерно 1 000 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 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 несколько иные и требовали новых таблиц, а Лаборатория не справлялась со своевременным их расчетом.
Компьютер был полностью готов лишь осенью 1945 года. Так как война к тому времени уже была закончена и необходимости в быстром расчете таблиц стрельбы уже не было, военное ведомство США решило использовать ENIAC в расчетах по разработке термоядерного оружия.
ENIAC был разобран и перевезен из Университета Пенсильвании в Лабораторию баллистических исследований Армии США 9 ноября 1946 года, где с 29 июля 1947 года он успешно проработал еще много лет и был окончательно выключен 2 октября 1955 года в 23:45.
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.
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.
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.
