Одна из первых электронно вычислительных машин eniac была создана под руководством

Содержание

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.

Как появился компьютер История развития ЭВМ

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.

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.

Архитектура фон Неймана

Чтобы упростить процесс задания программ, Мочли и Экерт стали конструировать новую машину, которая могла бы хранить программу в своей памяти.

В 1945 г. к работе был привлечен знаменитый математик Джон фон Нейман совместно с другими учеными.

Журнал «Nature» в 1946 г. опубликовал статью Джона фон Неймана в соавторстве с другими менее известными учеными «Предварительное рассмотрение логической конструкции электронного вычислительного устройства». В этой статье ясно и просто были изложены общие принципы устройства и работы ЭВМ. Главный из них – принцип хранения в памяти программы, согласно которому данные и программа помещается в общую память машины.

Принципиальное описание устройства и работы компьютера принято называть архитектурой ЭВМ. Идеи, изложенные в упомянутой выше статьи, получили название «принципы Джона фон Неймана» или «архитектура фон Неймана».

Машина Эдвак

Совместной разработкой Мочли, Экерта и фон Неймана можно считать следующую модель после ENIAC – это машина Эдвак (EDVAC, сокр. от Electronic Discrete Automatic Variable Computer — электронный дискретный переменный компьютер). Ее более вместительная внутренняя память содержала не только данные, но и программу. В отличие от ENIAC это компьютер на двоичной, а не десятичной основе.

Как и ENIAC, EDVAC был разработан в Лаборатории баллистических исследований Армии США и является первым компьютером, построенным на основе принципов Джона фон Неймана.

Названные машины существовали в единственных экземплярах. А заводское, серийное производство ЭВМ началось в развитых странах мира в 50-х годах 20 века.

МЭСМ в СССР

В нашей стране (СССР) первая ЭВМ была создана в 1951 году. Называлась она МЭСМ – малая электронная счетная машина. Конструктором МЭСМ был Сергей Алексеевич Лебедев. Под его руководством в 50-х годах были построены серийные ламповые ЭВМ БЭСМ-2, М-20.

Ряд последующих машин и разработок С.А.Лебедева способствовали созданию более совершенных машин следующих поколений.

Когда компьютеры были большими

Жесткий диск (целая тумба), на который в начале 1960-ых годов мог поместиться всего один снимок, сделанный современным цифровым аппаратом

В заключение хочу предложить Вашему вниманию небольшой видеорепортаж из Музея информатики в Париже. Вы увидите своими глазами

электровакуумную лампу,
перфокарты,
процессор,
жесткий диск,
микропроцессор,
модем,
узнаете о двоичной системе счисления, принципах первого Интернета:

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

Одна из первых электронно вычислительных машин eniac была создана под руководством

Будь в курсе последних новостей из мира гаджетов и технологий

iGuides для смартфонов Apple

Нерассказанная история компьютеров: как женщины программировали первый электронный вычислитель ENIAC

Егор Морозов — 7 июля 2019, 16:30

Марлин Вескофф [слева] и Рут Лихтерман были двумя женщинами-программистами ENIAC.

14 февраля 1946 года журналисты собрались в Инженерной школе Мура при Пенсильванском университете, чтобы стать свидетелями публичной демонстрации одного из первых в мире электронных цифровых компьютеров общего назначения — электронного числового интегратора и вычислителя (ENIAC).

Артур Бёркс, математик и старший инженер команды ENIAC, отвечал за демонстрацию возможностей машины. Сначала он заставил компьютер сложить 5000 чисел — с этой задачей вычислитель справился за секунду. Затем он продемонстрировал, что машина может вычислить траекторию бомбы за меньшее время, чем ей требуется для полета к цели.

Репортеры были потрясены новым компьютером. Насколько они могли судить, все, что Бёркс должен был делать — это нажимать на кнопки, и машина тут же начинала работать, вычисляя за минуты то, на что раньше у людей уходили целые дни.

Однако демонстрация есть демонстрация: от журналистов скрывали то, что за вычислительной мощью ENIAC стояла трудная новаторская работа по программированию команды из шести женщин, которые ранее сами работали как «компьютеры».

Бетти Джин Дженнингс [слева] и Фрэнсис Билас работают с главной панелью управления ENIAC.

План создания вычислительной машины, которая могла бы рассчитывать траектории бомб, сформировался в первые годы Второй мировой войны. Инженерная школа Мура работала с Лабораторией баллистических исследований (ЛБИ), где команда из 100 «человеческих компьютеров» обучалась ручному расчету таблиц стрельбы для артиллерийских снарядов.

Эта задача требовала высокого уровня математического мастерства, в том числе способности решать нелинейные дифференциальные уравнения и использовать дифференциальные анализаторы и логарифмические линейки. Тем не менее, компьютерные вычисления считались канцелярской работой, слишком утомительной и однообразной для инженеров-мужчин. Поэтому ЛБИ нанимала женщин, которые в основном имели высшее образование и демонстрировали высокие математические способности, подходящие для выполнения этой работы.

По мере развития войны способность вычислять траектории полета бомб становилась все более неотъемлемой частью военной стратегии, и Лаборатория баллистических исследований испытывала все большее давление со стороны военных, которые требовали немедленных результатов.

В 1942 году физик Джон Мокли написал меморандум, в котором предлагалось создать программируемый «электронный калькулятор» общего назначения, который мог бы автоматизировать вычислительный процесс. К июню 1943 года Мокли вместе с инженером-электриком Дж. Преспером Эккертом получили финансирование на строительство ENIAC.

Дж. Преспер Эккерт, Джон Мокли, Бетти Джин Дженнингс и Герман Голдстайн перед ENIAC.

Цель электронного компьютера состояла в том, чтобы заменить сотни «человекокомпьютеров» ЛБИ, ускорить процесс расчета и сделать его более эффективным — шутка ли, для каждого снаряда и оружия требовалось рассчитать около 3000 траекторий полета, каждая из которой требовала порядка 1000 операций. Один человек мог рассчитать одну траекторию за пару недель, а расчет всей таблицы занимал целых 4 года — очень большой срок в рамках войны, а ведь без такой таблицы артиллеристы банально не смогли бы точно попасть в цель.

Летом 1944 года были готовы два первых «аккумулятора» — модуля, используемых для сложения чисел. Соединив их вместе, Мочли и Эккерт перемножили на них два числа, 5 и 1000, и получили правильный результат, так что проект было решено довести до конца.

Увы — ENIAC был полностью готов лишь осенью 1945, уже после окончания войны. Но, если вспомнить его масштабы, скорее удивляло то, как быстро его смогли собрать: это был 30-тонный монстр, который занимал порядка 140 квадратных метров и использовал 17000 вакуумных ламп, 70000 резисторов, 10000 конденсаторов, 1500 реле и 6000 ручных переключателей. Для программирования этой машины было решено использовать перфокарты — метод, который использовала IBM для программирования других машин на протяжении десятилетий. Но остался самый важный вопрос — кто сможет работать с этой махиной?

Адель и Герман Голдстайн, супружеская пара, которая руководила вычислительными операциями в ЛБИ, предложили, чтобы эту задачу выполнили самые искусные математические умы из их группы. Вместе они отобрали шесть женщин — Кэтлин МакНалти, Фрэнсис Билас, Бетти Джин Дженингс, Рут Лихтерман, Элизабет Снайдер и Марлин Вескофф — для становления их от «человеческих компьютеров» до операторов ENIAC.

Элизабет «Бетти» Снайдер работает на ENIAC.

Их первой задачей было познакомиться с новым компьютером, внутри и снаружи. Они изучили чертежи машины, чтобы понять ее схему, логику и физическую структуру. Команда из шести операторов отвечала за настройку и подключение машины для выполнения конкретных вычислений, обработку перфокарт и отладку самого вычислителя. Зачастую это требовало ползания внутри машины, чтобы заменить неисправную вакуумную трубку или заклинившее реле.

ENIAC не был закончен вовремя, чтобы вычислять траектории бомб во время войны. Однако, очевидно, что такая великолепная машина не будет долго простаивать, и уже в ноябре 1946 года вычислитель был «завербован» Джоном фон Нейманом для проведения расчетов ядерного синтеза. Это потребовало использования более 1 миллиона перфокарт. Физики из Лос-Аламоса полностью полагались на навыки программирования операторов — лишь они одни знали, как справляться с таким количеством операций.

Тем не менее, вклад женщин-программистов не получил ни признания, ни одобрения. Отчасти это было связано с тем, что программирование машин все еще было тесно связано с человеческими вычислениями, и поэтому считалось одним из видов «непрофессиональной» женской работы. Ведущие инженеры и физики были сосредоточены на проектировании и создании аппаратного обеспечения, которое они считали более важным для будущего вычислительной техники.

По этой причине, когда ENIAC был наконец представлен прессе в 1946 году, шесть женщин-операторов были скрыты от глаз публики. Это был рассвет холодной войны, и американские военные стремились продемонстрировать свое технологическое превосходство. Представляя ENIAC как автономную интеллектуальную машину, инженеры специально делали акцент на технологическом превосходстве компьютеров перед человеком.

Такая тактика связи с общественностью сработала, и она повлияла на освещение компьютерной тематики в СМИ в последующие десятилетия. В новостях о ENIAC, которые распространились по всему земному шару, машина заняла центральное место: ее называли «электронным мозгом», «волшебником» и «мозгом робота, созданным человеком».

Мало кто упомянул о тяжелой кропотливой работе шести женщин-операторов, которые ползали между проводами и вакуумными трубкам машины, чтобы дать возможность так называемому машинному интеллекту действовать во благо человечеству.

Эниак на электронных лампах

В первой половине 20 века бурно развивалась радиотехника. Основным элементом радиоприемников и радиопередатчиков в то время были электронно-вакуумные лампы.

Начиная с 1943 г. группа специалистов под руководством Джона Мочли и Преспера Экерта в США начали конструировать машину, подобную «Марк-1», уже на основе электронных ламп, а не реле.

Их машина называлась ENIAC (сокр. от Electronical Numerical Integrator and Calculator — Электронный числовой интегратор и вычислитель).

Скорость счета этой машины превосходила скорость «Марк-1» в тысячу раз. Когда ENIAC (произносится как ЭНИАК) продемонстрировали в 1946 году, американская пресса немедленно окрестила его «Гигантский мозг» («Giant Brain»).

Масса системы составляла 27 тонн. ENIAC использовали, в частности, для вычислений, связанных с созданием водородной бомбы.

Однако для ввода программы, согласно которой ENIAC должен был производить вычисления, приходилось в течение нескольких часов или даже нескольких дней подсоединять нужным образом провода. Клавиатуры еще не было, монитора тоже не было.

В 1945 г. к работе был привлечен знаменитый математик Джон фон Нейман совместно с другими учеными.