ENIAC состояла из 42 блоков размером примерно 2,75ґ0,7ґ0,3 м, в которых было расположены 30 отдельных устройств (units): система питания; устройство пуска и останова машины; тактовый генератор (cycling unit); центральное программирующее устройство - коммутационная доска (наборное поле), отдельные гнезда которой соединялись штекерами; 20 регистров-аккумуляторов, игравших роль оперативной памяти и суммирующего (вычитающего) устройства; умножитель; устройство деления/извлечения квадратного корня; три сменные функциональные таблицы; релейное буферное устройство, осуществлявшее связь между машиной и устройством считывания перфокарт; так называемый master programmer (“управляющий программатор”) и некоторые другие.

Устройства соединялись между собой двумя группами 11-проводных коаксиальных кабелей. Одна группа кабелей образовывала цифровую магистраль, по которой передавались последовательности импульсов, представляющих числовые данные. Отдельный проводник (жила) в кабеле соответствовал одному десятичному разряду (плюс жила знака числа), а значение передаваемой цифры равнялось числу импульсов, прошедших по данному проводнику. Вторая группа кабелей была программной магистралью и передавала импульсы, управляющие последовательностью операций в различных устройствах в зависимости от установок штекеров на коммутационной доске. Каждый проводник в кабеле представлял собой независимую программную линию (программный канал) и нес определенный управляющий сигнал от тактового генератора (ТГ).

ЭВМ ENIAC-2

ENIAC была синхронной машиной: ТГ, импульсы которого непрерывно и одновременно передавались во все устройства машины, координировал ее действия. Генератор работал на частоте 100 кГц и каждые 200 мкс выдавал набор импульсов, длительность которых равнялась примерно 2 мкс, а временной интервал между ними - 10 мкс. Первый из этих импульсов именовался центральным программным импульсом (central programming pulse, СРР) и задавал начало и окончание машинных операций (отдельное устройство, выполнив свойственную ему операцию, передавало СРР как свой выходной программный импульс другому устройству, инициируя его работу). Основной машинный цикл равнялся времени одного сложения, которое занимало 200 мкс (т. е. выполнялось 5000 сложений в секунду). Время выполнения остальных арифметических операций составляло целое число цикла сложения.

Посылаемые одновременно программные импульсы, каждый из которых имел свое назначение, позволяли до некоторой степени распараллелить выполнение операций: например, один аккумулятор выполнял сложение, другой - получал данные из функциональной таблицы, третий - передавал данные на перфорацию и т. д. (конечно, при условии, что результат вычислений, хранящийся в аккумуляторе, не требовался для следующей арифметической операции) .

Основными электронными схемами машины были триггеры, ячейки “и”, действовавшие как переключатели, и ячейки “или”, предназначенные для объединения на одном выходе импульсов, идущих от разных источников. Десять триггеров соединялись в кольцо, образуя десятичный (декадный) счетчик, который выполнял ту же роль, что и счетное колесо в механических счетных машинах (таким образом, для представления одной десятичной цифры требовалось 20 триодов). Десять таких колец плюс триггер для представления знака числа составляли запоминающий регистр (всего в ENIACе их было 20). Каждый из регистров был снабжен схемой передачи десятков и являлся аккумулятором, т. е. использовался не только как память, но и как сумматор-вычитатель . Эти операции выполнялись путем подсчета импульсов, поступающих на вход счетчиков.

Операция умножения выполнялась в быстродействующем множительном устройстве (умножителе). Он задействовал четыре аккумулятора и встроенную таблицу умножения 9ґ9, выполненную на резистивной матрице (в тех случаях, когда было необходимо получить 20-разрядное произведение, использовалось шесть аккумуляторов). Два аккумулятора служили для запоминания операндов, два - для хранения частных произведений. Когда на входах матрицы появлялись импульсы, соответствующие одному разряду множимого и одному разряду множителя, она вырабатывала импульсы, представлявшие их частное произведение. Цифры единиц этого произведения направлялись в один аккумулятор, цифры десятков - в другой. После окончания умножения на очередную цифру множителя, он сдвигался на разряд влево и вновь выполнялось умножение. Когда все цифры двух 10-разрядных чисел были перемножены, в одном из аккумуляторов осуществлялось суммирование накопленных частных произведений (метод разделения этих произведений на “единичную” и “десятичную” части был, следовательно, такой же, как в Harvard Mark I, - см. "Электромеханический колосс" ). Весь процесс перемножения двух 10-разрядных чисел занимал в ENIAC"е 2,8 мс (или 357 умножений в секунду).

Устройство деления и извлечения квадратного корня также состояло из четырех аккумуляторов: в первом помещалось делимое (или подкоренное выражение), во втором - делитель (или удвоенный квадратный корень), в третьем - частное, четвертый аккумулятор использовался для выполнения операции сдвига. В процессе деления делитель вычитался из делимого до тех пор, пока разность не становилась отрицательной. После этого процесс прерывался, остаток делимого отсылался в четвертый аккумулятор для сдвига на одну позицию влево и затем возвращался в первый аккумулятор и суммировался с делителем до тех пор, пока сумма не становилась положительной. При этом в соответствующий разряд аккумулятора частного посылалась либо +1, либо -1 (в зависимости от того, складывался или вычитался делитель). Процесс извлечения корня производился аналогичным образом. Оперируя с 10-разрядными числами, ЭНИАК выполняла в секунду 40 операций делений и 3 операции извлечения корня.

В функциональных таблицах также использовались резистивные матрицы и наборы переключателей, с помощью которых можно было установить 12 цифр и 2 знака для каждого из 104 независимых аргументов. Первоначально функциональные таблицы задумывались для хранения значений функций, но затем стали применяться для хранения констант, необходимых при вычислениях. При решении любой задачи к ENIAC"у была подсоединена лишь одна таблица, а две другие в это время подготавливались операторами для решения следующих задач (идея, заимствованная из конструкции табуляторов IBM).

Исходные данные вводились в машину с перфокарт. Для этого служило стандартное IBM"овское считывающее устройство. Поскольку скорость считывания (примерно 2 числа в секунду) во много раз уступала быстродействию арифметических операций, то, чтобы исключить простаивание аккумуляторов во время ввода данных, разработчики дополнили машину буфером, состоявшим из 1500 телефонных реле (его разработал Сэмюэл Уильямс, один из конструкторов машин Bell Labs). Буфер, или, как его называли, “передатчик констант” (constant transmitter), преобразовывал считанное число в последовательность импульсов, эквивалентную этому числу, и после получения СРР от ENIAC"а направлял данные в аккумуляторы. Буфер также принимал результаты вычислений от аккумуляторов, освобождая последние для выполнения свойственных им операций, и направлял полученные данные на итоговый перфоратор или (для печати) на табулятор. Кроме того, передатчик констант преобразовывал отрицательные числа, представленные десятичным дополнением, в обычную форму и имел на передней панели набор переключателей, с помощью которого в машину можно было ввести ряд констант.

Разумеется, создатели ENIAC"а предусмотрели комплекс мер для диагностики отдельных устройств машины. Один из них заключался в подаче на аккумуляторы одиночных импульсов от тактового генератора, что позволяло определить вышедший из строя триггер (по характерному свечению подключенных к аккумуляторам неоновых лампочек). Еще одним видом диагностики была пошаговая прогонка тестовой программы.

Программированием машины - разработчики называли этот процесс “установкой” (setting up) - занималась группа из семи молодых женщин-математиков (среди них были жены Моучли, Бёркса и Голдстайна). Выполнялось оно следующим образом. Во-первых, с помощью коммутационной доски и штекеров соединялись между собой устройства, которые должны были участвовать в решении конкретной задачи. Во-вторых, так называемые приемно-передающие переключатели (transceiver switches), расположенные на передней панели каждого из этих устройств, устанавливались в положение “включено” и образовывали местные программно-управляющие цепи (local program-control circuits). Включенное положение переключателей разрешало устройству выполнять его действия после прихода программного импульса от ТГ. Кроме того, на панели устройств был установлен многополюсный шаговый распределитель (stepper switches), который позволял осуществлять многократное (до девяти раз подряд) повторение одних и тех же операций.

Для организации заданного числа итерационных циклов, соединения отдельных последовательностей вычислений в единую цепь, изменения очередности выполнения этих последовательностей с помощью команды условного перехода в машину было введено устройство, названное авторами master programmer и содержавшее десять 6-разрядных счетчиков шагов (stepper counter), соединенных с несколькими декадными счетчиками.

Описанным выше действием предшествовала длительная бумажная работа. С помощью установочной таблицы (setup table) детально описывалась последовательность операций, необходимых для решения конкретной задачи. Таблица имела 27 колонок (по одной для каждого аккумулятора и функциональных таблиц, для управляющего программатора, передатчика констант и т. д.) и содержала временную последовательность программных установок, входных и выходных импульсов для каждой операции. Программирование машины являлось таким образом трудоемким и длительным процессом (он занимал порой дни и даже недели). Любая “установка” машины изменяла ее конфигурацию и превращала ее в специализированное устройство для решения конкретной задачи, а “программа” становилась внутренней, неотъемлемой частью ENIAC"а. Это было, конечно, недостатком по сравнению с электромеханическими машинами, управляемыми с помощью перфорированных лент.

Получили ли военные то, что хотели? Думается, да. На настольной счетной машине вычисления 60-секундной траектории полета снаряда занимали 20 ч, дифференциальный анализатор позволял получить тот же результат (приближенный) за 15 мин, ENIAC"у же требовалось всего 30 с - половина времени полета.

В течение всего 1946 г. машина оставалась в Муровской школе. Хотя война окончилась, ENIAC продолжали использовать в военных целях - при расчете таблиц стрельб и вычислениях, которые должны были подтвердить возможность создания водородной бомбы (машина успешно справилась с этой задачей, потребовавшей обработки около миллиона перфокарт). Впрочем, и мирными задачами она не пренебрегала. В начале 1947 г. ENIAC была передана в Эбердин и в августе вновь введена в действие. В ее дальнейшем активе были решения задач для метеорологов и физиков, изучавших космические лучи и исследовавших распространение ударных волн, и т. д.

Главная инженерная проблема, с которой столкнулись создатели и пользователи ENIAC"а, была проблема частых выходов из строя электронных ламп. Позднее историки подсчитали, что при наличии почти 17,5 тыс. ламп, не отличавшихся в то время высокой надежностью и работавших одновременно с частотой 100 кГц, каждую секунду возникало 1,7 млрд. ситуаций, при которых хотя бы одна из них “летела”, что приводило к сбою в работе всего колосса. Напомним, что тогда ни в радиотехнике, ни в радарах и дешифровальных устройствах6 такого “лампового изобилия” и близко не было, и многие оппоненты Моучли - Эккерта сомневались, что ENIAC сможет продержаться без сбоя хотя бы несколько часов (несмотря на то что электронные компоненты, предназначавшиеся для машины, тщательно тестировались, а качеству пайки уделялось особое внимание).

Первые годы эксплуатации машины почти подтвердили сомнения скептиков (в 1946 г. среднее время наработки ENIACа на отказ составляло 5,6 ч) . Позднее ситуация несколько выправилась, прежде всего благодаря тому, что по совету инженеров корпорации RCA напряжение питания ламп было сделано меньше стандартного, рекомендованного справочниками, а лампы длительное время “тренировали” перед тем, как установить в машину. Кроме того, инженеры-эксплуатационники установили, что наиболее массовые отказы ламп происходят при включении и выключении ENIAC"а (что вполне объяснимо физическими процессами, происходящими в них в переходном режиме). Отсюда - радикальный, хотя и недешевый способ повышения надежности машины: никогда не выключать ее! Следуя ему, удалось добиться, что ENIAC работала без сбоя несколько лет (рекордное время - 116 ч подряд машина проработала в 1954 г.).

Еще один источник головной боли эксплуатационников, состоявший во влиянии нестабильности промышленного сетевого напряжения на работу электронных блоков, был устранен в 1950 г., когда питание машины начали осуществлять от автономной системы мотор-генератор (так же запитывалась созданная много позже советская машина М-20, на которой работал автор).

Инженеры и программисты Эбердинской лаборатории внесли и другие полезные изменения в ENIAC. Например, в 1951 г. было разработано электронное устройство выборки информации из функциональных таблиц; в следующем году в состав машины было введено быстродействующее устройство сдвига, что существенно уменьшило время выполнения операций деления и извлечения квадратного корня; наконец, в июле 1953 г. в машину встроили память на ферритовых сердечниках емкостью в 100 слов, разработанную Burroughs Corp.

Но, пожалуй, самым важным нововведением, явилась модификация процесса программирования, предложенная в 1947 г. Джоном фон Нейманом и реализованная в следующем году сотрудником BRL д-ром Ричардом Г. Клиппингером (Richard. H. Clippinger, 1914-2003). Был изготовлен электронный блок, преобразовывавший в течение цикла сложения одно из шести десятков двухразрядных чисел, установленных на функциональной таблице, в соответствующее число импульсов СРР, которые посылались по программной магистрали и инициировали выполнение одной из 60 команд. Благодаря этому нововведению отпадала необходимость в штекерных наборах на коммутационной доске, что значительно (до нескольких часов) уменьшало время программирования и, кроме того, упрощало тестирование любого устройства машины. Таким образом, каждая функциональная таблица превращалась в постоянное запоминающее устройство небольшой емкости, а ENIAC становилась машиной последовательного действия с внутренне хранимой программой. При этом, однако, она лишалась возможности параллельного выполнения несколько программных шагов, а ее быстродействие снижалось примерно в шесть раз. Впоследствии Эккерт писал, что они с Моучли предполагали возможность такой модификации уже на начальной стадии конструирования машины (что подтверждается одним и тем же числом жил “цифровых” и “программных” кабелей).

Первая универсальная ЭВМ проработала в общей сложности 80 223 ч и закончила свой жизненный путь 2 октября 1955 г. в 23 ч 15 мин. Судьба же ее главных “строителей” сложилась непросто.

Моучли и Эккерт считали, что авторские права на машину принадлежат им, так как никто из руководителей MSEE не принимал участия в реализации “Проекта РХ”. Поэтому они обратились к президенту университета за разрешением подать заявку на патент от своего имени. Президент согласился, но при условии, что в тексте заявки будет сказано: “Авторы передадут правительству США и университету свободную от авторских отчислений лицензию на производство таких машин для некоммерческих целей”. Моучли и Эккерт отказались вносить какие-либо изменения в уже подготовленный текст и 31 марта 1946 г. ушли из университета, чтобы организовать собственную компанию (о ней будет сказано в одной из следующих статей).

Патент на ENIAC (№ 3120606 от 26 июня 1947 г.) они получили вместе с несколькими членами своей команды, но на том их злоключения не закончились.

Через 30 лет после начала работы над машиной, 19 октября 1973 г., федеральный судья Эрл Ричард Ларсен в окружном суде Миннеаполиса после 135-дневных заседаний постановил: “Эккерт и Моучли не изобрели первыми автоматическую электронную цифровую вычислительную машину, а извлекли сущность концепции из изобретения д-ра Джона Винсента Атанасофф”.

Были ли у Ларсена основания для принятия столь неожиданного для компьютерного мира решения? Об этом - в следующей статье.

Примечания

Основана в 1923 г. и названа в честь производителя кабелей Альфреда Фитлера Мура (Alfred Fitler Moorе), пожертвовавшего факультету электротехники отдельное здание.

В 2004 г. чип размером 0,5 кв. мм обеспечивал ту же производительность, что и ENIAC.

В полной мере задача распараллеливания программ была решена через много лет.

Вычитание выполнялось как сложение с десятичным добавлением.

В конце 1943 г. в Британии была введена в действие вычислительно-логическая машина “Колосс” (Colossus), предназначавшаяся для дешифровки радиоперехватов сообщений фашистских вооруженных сил. Машина содержала 1500 электронных ламп, однако сведения о ней были рассекречены только в 1970-е гг.

При этом нельзя не отметить, что благодаря своему быстродействию ЭНИАК могла за один час выполнить объем вычислений, с которым такая релейная машина, как белловская Model V, справилась бы за 15 дней непрерывной работы.

Из Цикла статей Ю. Полунова "Исторические машины" .
Статья опубликована в PCWeek/RE № 13 от 19.04.2006 г.

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.

К моменту начала работы над первым полностью электронным компьютером, пригодным к практическому использованию, Джону Пресперу Эккерту было всего 24 года. К слову, на проекте он был в числе ведущих инженеров и одним из немногих, кто работал над ENIAC на полную ставку. Эккерт рассказывал, что всего над ENIAC трудились около 50 человек, из них инженеров и представителей технических направлений было 12. Джон Уильям Мокли, ещё один знаменитый «со-основатель» ENIAC, совмещал эту работу с другими проектами.

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

ЭВМ 1-ого поколения. Эниак (ENIAC)

Начиная с 1943 года, группа специалистов под руководством Говарда Эйкена, Дж. Моучли и П. Эккерта в США начала конструировать вычислительную машину на основе электронных ламп, а не на электромагнитных реле. Эта машина была названа ENIAC (Electronic Numeral Integrator And Computer) и работала она в тысячу раз быстрее, чем «Марк-1». ENIAC содержал 18 тысяч вакуумных ламп, весил 30 тонн и потреблял мощность 150 киловатт. ENIAC имел и существенный недостаток - управление им осуществлялось с помощью коммутационной панели, у него отсутствовала память, и для того чтобы задать программу приходилось в течение нескольких часов или даже дней подсоединять нужным образом провода. Худшим из всех недостатков была ужасающая ненадежность компьютера, так как за день работы успевало выйти из строя около десятка вакуумных ламп.

Чтобы упростить процесс задания программ, Моучли и Эккерт стали конструировать новую машину, которая могла бы хранить программу в своей памяти. В 1945 году к работе был привлечен знаменитый математик Джон фон Нейман, который подготовил доклад об этой машине. В этом докладе фон Нейман ясно и просто сформулировал общие принципы функционирования универсальных вычислительных устройств, т.е. компьютеров. Это первая действующая машина, построенная на вакуумных лампах, официально была введена в эксплуатацию 15 февраля 1946 года. Эту машину пытались использовать для решения некоторых задач, подготовленных фон Нейманом и связанных с проектом атомной бомбы. Затем она была перевезена на Абердинский полигон, где работала до 1955 года.

ENIAC стал первым представителем 1-го поколения компьютеров. Любая классификация условна, но большинство специалистов согласилось с тем, что различать поколения следует исходя из той элементной базы, на основе которой строятся машины. Таким образом, первое поколение представляется ламповыми машинами.

Практически все рекомендации фон Неймана впоследствии использовались в машинах первых трех поколений, их совокупность получила название «архитектура фон Неймана». Первый компьютер, в котором были воплощены принципы фон Неймана, был построен в 1949 году английским исследователем Морисом Уилксом. С той поры компьютеры стали гораздо более мощными, но подавляющее большинство из них сделано в соответствии с теми принципами, которые изложил в своем докладе в 1945 года Джон фон Нейман.

Новые машины первого поколения сменяли друг друга довольно быстро. В 1951 году заработала первая советская электронная вычислительная машина МЭСМ, площадью около 50 квадратных метров. МЭСМ имела 2 вида памяти: оперативное запоминающее устройство, в виде 4 панелей высотой в 3 метра и шириной 1 метр; и долговременная память в виде магнитного барабана объемом 5000 чисел.

Всего в МЭСМ было 6000 электронных ламп, а работать с ними можно было только после 1,5-2 часов после включения машины. Ввод данных осуществлялся с помощью магнитной ленты, а вывод - цифропечатающим устройством сопряженным с памятью. МЭСМ могла выполнять 50 математических операций в секунду, запоминать в оперативной памяти 31 число и 63 команды (всего было 12 различных команд), и потребляла мощность равную 25 киловаттам.

В 1952 году на свет появилась американская машина EDWAC. Стоит также отметить построенный ранее, в 1949 году, английский компьютер EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator) - первую машину с хранимой программой. В 1952 году советские конструкторы ввели в эксплуатацию БЭСМ - самую быстродействующую машину в Европе, а в следующем году в СССР начала работать «Стрела» - первая в Европе серийная машина высокого класса.

Среди создателей отечественных машин в первую очередь следует назвать имена С.А. Лебедева, Б.Я. Базилевского, И.С. Брука, Б.И. Рамеева, В.А. Мельникова, М.А. Карцева, А.Н. Мямлина. В 50-х годах появились и другие ЭВМ: «Урал», М-2, М-3, БЭСМ-2, «Минск-1», - которые воплощали в себе все более прогрессивные инженерные решения.

ЭВМ первого поколения, эти жесткие и тихоходные вычислители, были пионерами компьютерной техники. Они довольно быстро сошли со сцены, так как не нашли широкого коммерческого применения из-за ненадежности, высокой стоимости, трудности программирования.

На чтение 6 мин. Просмотров 182 Опубликовано 23.02.2018

История создания современного компьютера не насчитывает даже ста лет, хотя первые попытки облегчить счёт были предприняты человеком 3000 лет до нашей эры в Древнем Вавилоне. Тем не менее сегодня не каждому пользователю известно как выглядел . Стоит отметить, что он имел мало общего с современным персональным устройством.

Экскурс в историю

Несмотря на то что первый компьютер был представлен общественности только в конце Второй мировой войны, работа над этим началась в начале XX века. Но все вычислительные машины, созданные до ENIAC, так и не нашли практического применения, тем не менее они тоже стали определёнными этапами в движении прогресса.

Российский исследователь и учёный А. Крылов разработал первую машину, решающую дифференциальные уравнения её в 1912 году.
1927 год США, учёные разработали первый аналоговый аппарат.
1938 год Германия, Конрад Цзуе создал модель компьютера Z1. Через три года, этот же учёный разработал следующую версию ЭВМ Z3, которая более других была похожа на современные устройства.
1941 год США, создан первый автоматический вычислитель «Марк 1» по субподрядному договору с компанией IBM. Последовательно с интервалом в несколько лет были созданы следующие модели: «Марк II», «Марк III/ADEC», «Марк IV».
1946 год США, публике представлен самый первый компьютер в мире - ЭНИАК, который был практически применим в военных расчётах.
1949 год Россия, Сергей Лебедев представил на чертежах первую советскую ЭВМ, к 1950 году МЭСМ была построена и запущена в массовое производство.
1968 год Россия, А. Горохов создал проект машины, содержащей материнскую плату, устройство ввода, видеокарту и память.
1975 год США, создан первый серийный ЭВМ Альтаир 8800. В основе устройства был использован микропроцессор Intel

Как видно, разработки не стояли на месте и прогресс двигался семимильными шагами. Прошло совсем немного времени и массивные нелепые устройства трансформировались в привычные нам современные персональные компьютеры.

ENIAC - самый первый компьютер в мире

Этому устройству хочется уделить немного больше внимания. Именно ему присвоено звание первого в мире ЭВМ, несмотря на то, что до него были разработаны некоторые модели. Это связано с тем, что ЭНИАК стал первой ЭВМ, нашедшей практическое применение. Стоит отметить, что машина была запущена в эксплуатацию в 1945 году и окончательно отключена от питания в октябре 1955 года. Согласитесь, 10 лет непрерывной службы, немалый срок для первой вычислительной машины, нашедшей практическое применение.

Как использовалась ЭВМ

Изначально самый первый компьютер в мире создавался для расчёта таблиц стрельбы, требующихся для артиллерийских войск. Команды вычислителей не справлялись со своей работой, так как на расчёты требовалось время. Тогда в 143 году военной комиссии был представлен проект электронного вычислителя, который был одобрен, и началось активное построение машины. Процесс был завершён только в 1945 году, поэтому применить ЭНИАК в военных целях не удалось и его забрали в университет Пенсильвании для проведения вычислений при разработке термоядерного оружия.

Математическое моделирование стало сложной задачей для первой ЭВМ, поэтому формирование моделей происходило по максимально упрощённым схемам. Тем не менее нужного результата удалось добиться и возможность создания водородной бомбы была доказана именно с помощью ЭНИАКа. В 1947 году машину стали использовать для расчётов методом Монте Карло.

Кроме того, в 1946 году на ENIAC решалась задача аэродинамического характера, физик Д. Хартри разбирал проблему обтекания воздухом крыла самолета при сверхзвуковых скоростях.

В 1949 году, Фон Нейман рассчитывал на компьютере константы Пи и e. ЭНИАК представил данные с точностью до 2 тысяч знаков после запятой.

В 1950 году на ЭВМ произвели численный расчёт прогноза погоды, который оказался довольно точным. Несмотря на то что сами вычисления занимали очень много времени.

Создатели машины

Назвать единственного создателя первой вычислительной машины сложно. Над ЭНИАК-ом трудилась большая команда инженеров и программистов. Изначально создателями проекта стали Джон Мокли и Джон Эккерт. Мокли в то время был преподавателем института Мура, а Эккерт числился в нём как студент. Они занялись разработкой архитектуры компьютера и представили комиссии проект ЭВМ.

Кроме того, в создании машины принимали участие следующие люди:

разработка аккумуляторов – Джек Деви;
модуль ввода-вывода данных – Гарри Хаски;
модуль умножения – Артур Бёркс;
модуль деления и извлечение корня – Джефри Чуан Чу;
ведущий программист – Томас Кайт Шарплес;
функциональные таблицы – Роберт Шоу;
научный консультант – Джон фон Нейман.

Также над машиной трудился целый штат программистов

Параметры устройства

Как уже было сказано выше, самый первый в мире компьютер был совсем непохож на современные устройства. Это была очень массивная конструкция, состоящая более чем из 17 тысяч ламп 16 типов, более 7 тысяч кремниевых диодов, 1,5 тысячи реле, 70 тысяч резисторов и 10 тысяч конденсаторов. В итоге вес первой действующей ЭВМ составлял 27 тонн.

Технические характеристики:

объем памяти устройства – 20 число-слов;
мощность, которую потребляла машина – 174 кВт;
вычислительная мощность 5000 операций сложения в секунду. Для умножения машина применяла множественное сложения, поэтому тут производительность падала и составляла всего 357 операций.
тактовая частота – 100 кГц;
табулятор перфокарт для ввода и вывода информации.

Для проведения вычислений использовалась десятичная система счисления, хотя двоичный код уже был известен учёным.

Стоит отметить, что в процессе вычислений ЭНИАК требовал столько электроэнергии, что ближайший город часто оставался без электроснабжения на многие часы. Для смены алгоритма вычисления требовалось перекоммутирование устройства. Фон Нейман после усовершенствовал ЭВМ и добавил в неё память, содержащую основные вычислительные программы, чем значительно упростил процесс работы программистов.

ЭНИАК стал компьютером нулевого поколения. В его конструкции никак нельзя угадать предпосылки для создания современных устройств. Процессы вычислений также были налажены не настолько продуктивно как, возможно, хотелось учёным. Тем не менее именно эта машина доказала, что создать полностью электронную вычислительную машину можно и дала толчок к дальнейшему развитию.

Сегодня некоторые детали самого первого компьютера в мире хранятся в Национальном музее американской истории. Полная конструкция занимает слишком много места, чтобы была возможность предоставить её к обзору. Несмотря на то что это был один из первых опытов по созданию действующей машины, компьютер оставался в рабочем состоянии целых 10 лет и в момент своего создания сыграл огромную и незаменимую роль в развитии компьютерных технологий.

В дальнейшем машины становились всё меньше, а их возможности все обширнее. В 1976 году вышел первый Apple-1. А первая компьютерная игра увидела свет в недалёком 1962 году. Даже сейчас развитие компьютерных технологий не стоит на месте. А как вы думаете, что нас ждёт в будущем?

Первый компьютер eniac. Самый первый компьютер - ENIAC