История создания эниак. История создания эниак Вычислительная машина eniac

Машина Эниак (ENIAC, аббревиатура от Electronic Numerical Integrator and Computer - электронный цифровой интегратор и вычислитель), подобно Марк-1 Говарда Эйкена, также предназначалась для решения задач баллистики. Но в итоге она оказалась способной решать задачи из самых различных областей.
ENIAC
С самого начала войны сотрудники Лаборатории баллистических исследований министерства обороны США, расположенной в районе Абердинского полигона, шт. Мэриленд, трудились над созданием баллистических таблиц, столь необходимых артиллеристам на полях сражений. Значение этих таблиц трудно переоценить. С их помощью артиллеристы могли делать поправки при наводке орудия с учетом расстояния до цели, ее высоты над уровнем моря, а также метеорологических условий - ветра и температуры воздуха. Однако для построения таблиц требовались очень длинные и утомительные вычисления - для расчета лишь одной траектории приходилось выполнять минимум 750 операций умножения, а каждая таблица включала не менее 2000 траекторий. Правда, дифференциальный анализатор позволил несколько ускорить расчеты, но это устройство давало лишь приближенные результаты, для уточнения которых привлекались затем десятки людей, работавших с обычными настольными калькуляторами.
Война разрасталась, военные разработки требовали ускорения, лаборатория не справлялась с работой и в конце концов вынуждена была обратиться за помощью. В расположенном неподалеку Высшем техническом училище Пенсильванского университета был создан вспомогательный вычислительный центр. Училище располагало дифференциальным анализатором, однако двое сотрудников вычислительного центра, Джон У. Мочли и Дж. Преспер Эккерт, вознамерились придумать кое-что получше.


Джон У. Мочли(слева) и Дж. Преспер Эккерт(справа)
Мочли, физик, увлекавшийся метеорологией, давно мечтал о создании устройства, которое позволило бы применить статистические методы для прогнозирования погоды. Перед войной он смастерил несколько простых цифровых счетных устройств на электронных лампах. Возможно, интерес к электронным вычислительным машинам возник у него под влиянием идей Джона Атанасоффа, работавшего в шт. Айова. В июне 1941 г. Мочли в течение пяти дней гостил у Атанасоффа, наблюдая, как тот вместе со своим помощником Клиффордом Берри трудился над прототипом компьютера, содержащим около З00 электронных ламп.
Существенным или нет оказалось влияние Атанасоффа - позже этот вопрос стал предметом судебной тяжбы, - но вдохновил Мочли на эту работу Прес Эккерт. Моложе Мочли на 12 лет Эккерт был поистине виртуозом в технике. В возрасте восьми лет он построил миниатюрный приемник. Как вспоминал позднее Мочли, Эккерт убедил его, что «мечты О компьютере можно осуществить на практике».
В августе 1942 г. Мочли написал нечто вроде заявки на пяти страничках, где вкратце изложил их совместное с Эккертом предложение о создании быстродействующего компьютера на электронных лампах. Заявка затерялась в инстанциях. Однако через несколько месяцев лейтенант Герман Голдстейн, прикомандированный к училищу военный представитель, случайно услышал об этой идее. В то время армия крайне нуждалась в новых баллистических таблицах. Артиллеристы сообщали из Северной Африки, что из-за очень мягкого грунта орудия далеко откатываются при отдаче и снаряды не достигают цели.

Голдстейн, до войны преподававший математику в Мичиганском университете, сразу же оценил значение предлагаемого проекта компьютера и начал хлопотать от имени военного командования, чтобы проект приняли к разработке. Наконец, 9 апреля 1943 г. - в день, когда Эккерту исполнилось 24 года, - армия заключила с училищем контракт на 400 тыс. долл., предусматривающий создание компьютера Эниак.
Группа специалистов, работавшая над этим проектом, в конечном счете выросла до 50 человек. Мочли был главным консультантом проекта, Эккерт - главным конструктором. Разные по своему характеру и привычкам эти два человека прекрасно дополняли друг друга. Быстрый и общительный Мочли генерировал идеи, а сдержанный, хладнокровный и осторожный Эккерт подвергал эти идеи строгому анализу, желая убедиться, что они действенны. «Он обладал потрясающей способностью переводить все на практический уровень, пользуясь простыми техническими средствами, - так охарактеризовал Эккерта один из членов группы, - Преспер был не тем человеком, который мог бы потеряться в тысяче уравнений».
Конструкция машины выглядела фантастически сложной - предполагалось, что она будет содержать 17468 ламп. Такое обилие ламп отчасти объяснялось тем, что Эниак должен был работать с десятичными числами. Мочли предпочитал десятичную систему счисления, ибо хотел, чтобы «машина была понятна человеку». Однако столь большое количество ламп, которые, перегреваясь, выходили из строя, приводили к частым поломкам. При 17 тыс. ламп, одновременно работающих с частотой 100 тыс. импульсов в секунду, ежесекундно возникало 1,7 млрд. ситуаций, в которых хотя бы одна из ламп могла не сработать. Экерт разрешил эту проблему, позаимствовав прием, который широко использовался при эксплуатации больших электроорганов в концертных залах: на лампы стали подавать несколько меньшее напряжение, и количество аварий снизилось до одной-двух в неделю.

Экерт разработал также программу строгого контроля исправности аппаратуры. Каждый из более чем 100 тыс. электронных компонентов 30-тонной машины подвергался тщательной проверке, затем все они аккуратно расставлялись по местам и запаивались, а иногда и перепаивались не раз. Эта работа потребовала большого напряжения сил всех членов группы, включая Мочли, ее «мозговой центр».


В конце 1945 г., когда ENIAC был наконец собран и готов к проведению первого официального испытания, война, нуждам которой он был призван служить, окончилась. Однако сама задача, выбранная для проверки машины, - расчеты, которые должны были ответить на вопрос о принципиальной возможности создания водородной бомбы, - указывала на то, что роль компьютера в послевоенные годы и годы «холодной войны» не снижалась, а скорее возрастала.
Эниак успешно выдержал испытания, обработав около миллиона перфокарт фирмы IBM. Спустя два месяца машину продемонстрировали представителям прессы. По своим размерам (около 6 м в высоту и 26 м в длину) этот компьютер более чем вдвое превосходил Марк-1 Говарда Эйкена.
Эйкен Говард Хатауэй
Однако двойное увеличение в размерах сопровождалось тысячекратным увеличением в быстродействии. По словам одного восхищенного репортера, Эниак работал «быстрее мысли».


Не успел Эниак вступить в эксплуатацию, как Мочли и Эккерт уже работали по заказу военных над новым компьютером. Главным недостатком компьютера Эниак были трудности, возникавшие при изменении вводимых в него инструкций, т. е. программы. Объема внутренней памяти машины едва хватало для хранения числовых данных, используемых в расчетах. Это означало, что программы приходилось буквально «впаивать» в сложные электронные схемы машины. Если требовалось перейти от вычислений баллистических таблиц к расчету параметров аэродинамической трубы, то приходилось бегать по комнате, подсоединяя и отсоединяя сотни контактов, как на ручном телефонном коммутаторе. В зависимости от сложности программы такая работа занимала от нескольких часов до двух дней. Это было достаточно веским аргументом, чтобы отказаться от попыток использовать Эниак в качестве универсального компьютера.

Компьютер общего назначения, программируемый для решения широкого спектра задач, хотя первоначально предназначался для решения задач баллистики, т.е. задач военного характера.

В 1939 году началась Вторая Мировая война, а любая война - это не только противостояние армий, но и гонка учёных умов и технологий. Так, сотрудники Лаборатории баллистических исследований министерства обороны США, что в районе Абердинского полигона (штат Мэриленд), работали над созданием таблиц баллистики, в которых нуждались артиллеристы на полях сражений. Значение таблиц было очень велико: они помогали солдатам корректировать наводку орудия с учётом расстояния до цели, её высоты над уровнем моря, метеорологических условий, таких как температура воздуха, скорость и направление ветра и др.

В те времена, вышеупомянутые расчёты баллистических таблиц (т.е. таблиц стрельбы) проводились вручную на настольных арифмометрах силами особых клерков – компьютеров, преимущественно женщин. Чтобы рассчитать всего одну траекторию приходилось выполнять от 750 до 1000 арифметических операций, в то время как любая таблица включала в себя почти 2000 траекторий. С помощью дифференциального анализатора стало возможно ускорить расчёты, однако они были приближёнными, после чего уточнять их приходилось уже десяткам людей вручную.

В войну втягивались новые государства, площадь боевых действий разрасталась. Лаборатория, проводившая баллистические расчёты не справлялась и в итоге запросила помощь. Так, в расположенном неподалёку Высшего технического училища Пенсильванского университета, появился вспомогательный вычислительный центр. В училище был свой дифференциальный анализатор, однако, учёные вышеупомянутого университета, Джон Уильям Мокли (преподаватель, иногда пишут Мочли) и Джон Преспер Экерт (студент с отличными инженерными способностями) предложили более совершенное решение… Инженеры – воистину ленивые, но гениальные люди!

Джон Мокли, физик, по совместительству занимающийся метеорологией, давно задумывался о создании устройства, способного применить методы статистики для прогнозирования погоды. Ещё перед Второй Мировой он сконструировал несколько несложных цифровых счётных устройств на электронных лампах . Вполне вероятно, что его интерес к вычислительным машинам появился после визита к американскому учёному Джону Атанасову : в течении 5 дней Мокли мог наблюдать за работой Атанасова и его помощника Клиффорда Берри , которые трудились над прототипом компьютера с почти 300 электронных ламп.

Позже компьютер Атанасова-Берри спорил с ЭНИАКом за право называться первым компьютером, Атанасов утверждал, что Мокли, находясь у него в гостях заимствовал некоторые идеи, которые тот воплотил в своём компьютере. Так это или иначе на 100% неизвестно, а вот то, что именно Джон Экерт убедил Мосли в реалистичности воплотить в компьютере его идеи – чистая правда.

В августе 1942 года Мокли написал семистраничный труд «The Use of High-Speed Vacuum Tube Devices for Calculation», в котором он предлагал Институту построить электронную вычислительную машину, основу которой составляли бы вакуумные лампы. К сожалению, руководство Института не уделило вниманием работу и отправило её в архив, после чего следы труда теряются.

Сотрудничество Института Мура с Лабораторией Баллистики по вычислению таблиц стрельбы велось через Германа Голдстайна, капитана армии США, который до поступления на службу работал профессором математики в Университете штата Мичиган. В начале 1943 года из случайной беседы с работником Института Голдстайн узнал об идее электронного вычислителя Мокли и сразу же оценив значение предлагаемого проекта компьютера, начал хлопотать от имени военного командования, чтобы проект приняли к разработке. Они встретились и Герман предложил Джону составить и подать заявку в Лабораторию, ведь для постройки вычислительной машины требовались немалые средства. Мокли смог восстановить свой документ из 7 страниц, после чего работа закипела.

9 апреля 1943 года, в день, когда Д.Экерту исполнилось 24 года, армия заключила с учёными контракт почти на 400 тысяч долларов на создание компьютера ЭНИАК. По контракту машина называлась «Electronic Numerical Integrator» («Электронный числовой интегратор»), чуть позже к названию было добавлено «and Computer» («и компьютер»), в итоге получилась знаменитая аббревиатура ENIAC. Куратором проекта «Project PX» со стороны Армии США выступил уже знакомый Герман Голдстайн .

К февралю 1944 года были готовы все диаграммы и чертежи будущего компьютера, и группа инженеров под руководством Экерта и Мокли приступила к воплощению замысла в «железо». Сама группа, трудившаяся над проектом постепенно пополнялась и в итоге выросла до 50 человек. Главным консультантом проекта был, разумеется, Мокли, а Экерт, - главным конструктором. Коммуникабельный Мокли бил фонтаном идеи, а главные «практические руки», сдержанный и осторожный Джон Экерт, анализировал все мысли, те, что считал действенными, доводил до ума.

В январе 1944 года Экерт делает первый набросок уже второго компьютера с более совершенным дизайном, в котором хранение программы осуществлялось в памяти компьютера, а не формировалась с помощью коммутаторов и перестановки блоков, как в ЭНИАКе.

Летом 1944 года военный куратор проекта Герман Голдстайн знакомится со знаменитым математиком Джоном фон Нейманом и привлёк его к работе над машиной. Фон Нейман внёс свой теоретический вклад в проект. В итоге был создан теоретический и инженерный фундамент для преемника ЭНИАКа - следующей модели вычислительной машины под названием EDVAC (ЭДВАК) с хранимой в памяти программой.

В середине июля 1944 года Экерт и Мокли собрали первую пару модулей для сложения чисел. Соединив их, они выполнили простое умножение двух чисел: 5 и 1000. Получив верный результат, учёные продемонстрировали руководству Института и Лаборатории, а также всем скептикам, что электронная вычислительная машина может быть построена.

Конструкция машины выглядела довольно сложной. Планировалось, что она будет содержать почти 17,5 тысяч ламп. Такое большое количество ламп было связано с тем, что ЭНИАК должен был работать с десятичной системой счисления . Именно её предпочитал Мокли, считая что компьютер должен был понятен человеку. Однако, с этим были и свои проблемы: ламп было очень много, они перегревались и гасли. Выход из строя одной лампы, одного конденсатора или резистора влёк за собой остановку работы всей машины, а всего существовало ~1,75 миллиарда различных вариантов отказа в каждую секунду. До сих пор человечество не создавало ни одного подобного прибора такой сложности и с такими жёсткими требованиями к надёжности. Чтобы хоть как-то понизить частоту выхода из строя вакуумных ламп, Экерт предложил подавать на них минимальное напряжение - 5.7 вольт вместо номинальных 6.3 вольта, а после выполнения расчётов ЭНИАК продолжал работать, поддерживая лампы в нагретом состоянии, чтобы перепад температуры при охлаждении и накаливании не приводил к их перегоранию. Результатом стало то, что за неделю сгорало примерно 2-3 лампы, а среднее время работы лампы составляло 2500 часов. Довольно высокие требования предъявлялись к отбору радиодеталей и качеству сборки. Тем не менее инженеры добились как минимум 20-часовой непрерывной работы ЭНИАКа без поломок. Это, конечно, не так много по нынешним меркам, но за каждые 20 часов работы вычислительная машина выполняла месячный объём работы механических вычислителей!

Для того, чтобы контролировать исправность аппаратуры, Джон Экерт разработал специальную программу: каждый из великого множества электронных компонентов 27-тонной вычислительной машины подвергался тщательной проверке, после чего они все аккуратно расставлялись по определённым местам, потом запаивались (а иногда далеко не один раз перепаивались). Конечно, такая работа напрягала каждого члена команды, включая даже Джона Мокли.

К осени 1945 года завершилась сборка ЭНИАКа, машина была готова к проведению первого испытания. Война к тому времени закончилась, к счастью для людей, однако машина не стала стоять без дела. Для ЭНИАКа была подобрана новая задача: расчёты возможности создания водородной бомбы. Характер задачи как раз показывал, что роль подобных вычислительных машин будет только возрастать.

Дж. Преспер Эккерт и Джон У. Мокли с компьютером ENIAC. Университет Пенсильвании, 1946

Свой день компьютерщики отмечают 14 февраля. Именно в этот февральский день 1946 года в Америке был запущен первый в мире реально программируемый электронный компьютер ENIAC. ENIAC весил 30 тонн и состоял из 18 тысяч электронных ламп. ENIAC по сравнению с современным ПК был просто черепахой - его быстродействие было всего 5 000 операций в секунду. Компьютер проработал девять лет до 1955 года.

До него в мире существовали и более ранние модели компьютеров, но все они были экспериментальными вариантами не получившими практического использования. Если смотреть в корень, то первым компьютером была английская аналитическая машина Бэббиджа…

В 1912 году по проекту российского ученого математика А. Н. Крылова была создана первая машина предназначенная для работы с дифференциальными уравнениями.

За ней в 1927 году в Америке, в Массачусетском технологическом институте изобрели первый в своём роде аналоговый компьютер. В 1938 году в Германии выпускник Берлинского политехнического института инженер Конрад Цузе создал свою машину, названную впоследствии Z1. Соавтора изобретения звали Гельмут Шрейер. Z1 была программируемая полностью механическая цифровая машина. Её модель была пробной. Практического использования она не получила. В Берлинском Техническом музее можно увидеть её восстановленную версию. На её основе Конрад Цузе сразу же приступил к созданию её модификации Z2.

Первоначальное название его компьютеров было V1 и V2. На немецком это звучало как «Фау 1» и «Фау 2». Возникшая вскоре путаница с названиями немецких ракет привела к переименованию компьютеров Конрада Цузе.

Их стали называть Z1 и Z2. В 1941 году Конрад Цузе создаёт следующую вычислительную машину Z3. Она обладала уже практически всеми имеющимися у современного компьютера свойствами.

В 1942 году в американском университете штата Айова Джон Атанасов совместно со своим аспирантом Клиффордом Берри разрабатывает явившийся революционным электронный цифровой компьютер (Atanasoff-Berry Computer -ABC). Они приступают к его монтажу, но Атанасова призвали в действующую армию и монтаж ABC так и не был завершен. Недостроенный ABC увидел Джон Мочли и под впечатлением приступил к созданию своей ЭВМ Electronic Numerical Integrator And Computer - сокращенно ENIAC. В начале1943 года в Америке прошла успешные испытания другая вычислительная машина Марк I. Она была предназначенная для выполнения сложных баллистических расчётов американского ВМФ. Строго говоря Марк I ещё не был компьютером. В конце1943 года англичане запустили свою вычислительную машину Колосс. Он также не был компьютером. Машина была узкого назначения и успешно справлялась с расшифровкой секретных кодов Третьего Рейха. В 1944 году уже известный нам Конрад Цузе создал следующую, ещё более быструю версию своего компьютера - Z4.

Но признанным годом создания первой универсальной ЭВМ стал 1946 год, когда в Америке заработал ENIAC. ENIAC был первой реально выполняющей практические задания ЭВМ. В компьютере ENIAC была применена двоичная система исчисления, которую переняли от него все современные компьютеры.

Он разрабоатывался по заказу армии для решения одной из насущных задач военного времени. В артиллерии и авиации при бомбометании применялись баллистические таблицы. Для их составления работали целые отделы вычислителей. Они пользовались логарифмическими линейками и поэтому их выполняемое ими количество расчетов и их быстродействие не удовлетворяло огромные потребности армии в военное время. В начале 1943 года армия обратилась к кибернетикам с просьбой разработать концептуально новое программируемое вычислительное устройство. Так и был создан компьютер ENIAC.

7 полезных уроков, которые мы получили от компании Apple

10 самых смертоносных событий в истории

Советская «Сетунь» - единственная в мире ЭВМ на основе троичного кода

12 ранее не издававшихся снимков лучших фотографов мира

Человек-крот: мужчина провёл 32 года, копая пустыню

10 попыток объяснить существование жизни без дарвиновской Теории эволюции

Непривлекательный Тутанхамон

Джон Преспер Эккерт – один из «родителей» ENIAC

Мы привыкли думать, что в 24 года большинство молодых людей только заканчивает учебу в университете, и уж никак не получает ведущую роль в важном и срочном проекте, который курирует военное ведомство. Сам Эккерт говорил, что, несмотря на довольно небольшой возраст, он был хорошо подготовлен к этой работе:

Эккерт говорил, что своеобразной «школой», которая помогла ему начать работу над компьютером, стало его увлечение электротехникой. Эккерт родился в Филадельфии, в дни его молодости называвшейся «Долиной электронных ламп» (Vacuum Tube Valley): именно там поначалу изготавливалась основная масса радиоприемников и телевизоров, производимых в США. Неудивительно, что ещё подростком Эккерт работал над проектом простенького телевизора в лаборатории Фарнсуорта (он присоединился к Филадельфийскому Клубу Инженеров), а, став немного старше, занимался проблемами радаров.

Первую собственную разработку Эккерт запатентовал в возрасте 21 года и впоследствии (как до, так и после ENIAC) работал над десятками изобретений. Однако, несмотря на все это, он не считает, что без него создание компьютера было бы невозможно:

Каждый изобретатель делает свою работу на основании результатов деятельности других учёных. И если бы не я построил ENIAC, это бы сделал кто-то другой. Всё, что делает изобретатель – ускоряет процесс.

Мифы и реальность

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

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

) по заказу Лаборатории баллистических исследований (англ. ) Армии США для расчётов таблиц стрельбы . В отличие от созданного в 1941 году немецким инженером Конрадом Цузе комплекса , использовавшего механические реле , в ЭНИАКе в качестве основы элементной базы применялись вакуумные лампы .

К февралю 1944 года были готовы все схемы и чертежи будущего компьютера, и группа инженеров под руководством Экерта и Мокли приступила к воплощению замысла в «железо». В группу вошли также:

• Роберт Шоу (Robert F. Shaw) (функциональные таблицы)
• Джеффри Чуан Чу (Jeffrey Chuan Chu) (модуль деления/извлечения квадратного корня)
• Томас Кайт Шарплес (Thomas Kite Sharpless) (главный программист)
• Артур Бёркс (Arthur Burks) (модуль умножения)
• Гарри Хаски (Harry Huskey) (модуль чтения вывод данных)
• Джек Дэви (Jack Davis) (аккумуляторы)
• Джон фон Нейман - присоединился к проекту в сентябре 1944 года в качестве научного консультанта. На основе анализа недостатков ЭНИАКа внёс существенные предложения по созданию новой более совершенной машины - EDVAC

В середине июля 1944 года Мокли и Эккерт собрали два первых «аккумулятора» - модули, которые использовались для сложения чисел. Соединив их вместе, они перемножили два числа 5 и 1000 и получили верный результат. Этот результат был продемонстрирован руководству Института и Баллистической Лаборатории и доказал всем скептикам, что электронный компьютер действительно может быть построен.

Компьютер был полностью готов лишь осенью 1945 года. Так как война к тому времени уже была закончена и острой необходимости в быстром расчёте таблиц стрельбы уже не было, военное ведомство США решило использовать ENIAC в расчётах по разработке термоядерного оружия.

Будучи сверхсекретным проектом Армии США, компьютер был представлен публике и прессе лишь много месяцев спустя после окончания войны - 14 февраля 1946 года. Через несколько месяцев - 9 ноября 1946 года - ENIAC был разобран и перевезён из Университета Пенсильвании в г. Абердин в Лабораторию баллистических исследований Армии США, где с 29 июля 1947 года он успешно проработал ещё 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 расчёты, и конечно же таблиц стрельбы , включая таблицы стрельбы ядерными боеприпасами.

Первыми программистами ЭНИАКа стали шесть девушек :

• Кэтлин Рита Макналти
• Бетти Джин Дженнингс ?!
• Франсис Элизабет Снайдер ?!
• Франсис Билас

Использование

В качестве испытания ЭНИАКу первой была поставлена задача по математическому моделированию термоядерного взрыва супербомбы по гипотезе Улама-Теллера . Фон Нейман, который одновременно работал консультантом и в Лос-Аламосской лаборатории, и в Институте Мура, предложил группе Теллера использовать ЭНИАК для расчётов ещё в начале 1945 года. Решение проблемы термоядерного оружия требовало такого огромного объёма вычислений, что справиться с ним не могли никакие электромеханические калькуляторы, имевшиеся в распоряжении Лаборатории. В августе 1945 физики Лос-Аламосской лаборатории Николас Метрополис и Стенли Френкель (англ. ) посетили институт Мура, и Герман Голдстайн вместе со своей женой Адель, которая работала в команде программистом и была автором первого руководства по работе с ЭНИАКом , познакомили их с техникой программирования ЭНИАКа. После этого они вернулись в Лос-Аламос, где стали работать над программой под названием «The Los Alamos Problem».

Производительность ЭНИАКа была слишком мала для полноценного моделирования, поэтому Метрополис и Френкель сильно упростили уравнение, игнорируя многие физические эффекты и стараясь хотя бы приблизительно рассчитать лишь первую фазу взрыва дейтерий-тритиевой смеси в одномерном пространстве. Детали и результаты выполненных в ноябре–декабре 1945 года расчётов до сих пор засекречены. Перед ЭНИАКом была поставлена задача решить сложнейшее дифференциальное уравнение, для ввода исходных данных к которому понадобилось около миллиона перфокарт. Вводная задача была разбита на несколько частей, чтобы данные могли поместиться в память компьютера. Промежуточные результаты выводились на перфокарты и после перекоммутации снова заводились в машину. В апреле 1946 года группа Теллера обсудила результаты расчётов и сделала вывод, что они достаточно обнадёживающе (хотя и очень приблизительно) доказывают возможность создания водородной бомбы.

На обсуждении результатов расчёта присутствовал Станислав Улам . Поражённый скоростью работы ЭНИАКа, он предложил сделать расчёты по термоядерному взрыву методом Монте-Карло . В 1947 году на ЭНИАКе было выполнено 9 расчётов этим методом с различными исходными параметрами. После этого метод Монте-Карло стал использоваться во всех вычислениях, связанных с разработкой термоядерного оружия.

В 1949 году фон Нейман использовал ЭНИАК для расчёта чисел и e с точностью до 2000 знаков после запятой. Фон Неймана интересовало статистическое распределение цифр в этих числах. Предполагалось, что цифры в этих числах появляются с равной вероятностью , а значит - компьютеры могут генерировать действительно случайные числа , которые можно использовать как вводные параметры для вычислений методом Монте-Карло. Вычисления для числа e были выполнены в июле 1949 года, а для числа π - за один день в начале сентября. Результаты показали, что «цифры в числе π идут в случайном порядке, а вот с числом e всё обстояло значительно хуже» .

На ЭНИАКе весной 1950 года был произведён первый успешный численный прогноз погоды командой американских метеорологов Жюлем Чарни (англ. ) , Филипом Томсоном, Ларри Гейтсом, норвежцем Рагнаром Фьюртофтом (англ. ) и математиком Джоном фон Нейманом . Они использовали упрощённые модели атмосферных потоков на основе уравнения вихря скорости для баротропного газа. Это упрощение понизило вычислительную сложность задачи и позволило произвести расчёты с использованием доступных в то время вычислительных мощностей . Расчёты велись начиная с 5 марта 1950 года в течение 5 недель, пять дней в неделю в три 8-часовые смены. Ещё несколько месяцев ушло на анализ и оценку результатов. Описание расчётов и анализ результатов были представлены в работе «Numerical Integration of Barotropic Vorticity Equation» , опубликованной 1 ноября 1950 года в журнале Tellus. В статье упоминается, что прогноз погоды на следующие 24 часа на ЭНИАКе был выполнен за 24 часа, то есть прогноз едва успевал за реальностью. Большая часть времени уходила на распечатку перфокарт и их сортировку. Во время расчётов приходилось на ходу вносить изменения в программу и ждать замены перегоревших ламп. При должной оптимизации работы ЭНИАКа, говорилось в работе, расчёт можно было бы выполнить за 12 часов, а при использовании более совершенных машин - за 30 минут. Для прогноза использовались карты погоды над территорией США и Канады за 5, 30, 31 января и 13 февраля 1949 года. После расчётов прогнозные карты сравнивались с реальными для оценки качества прогноза .

Характеристики, архитектура и программирование

На создание ENIAC ушло 200 000 человеко-часов и 486 804,22 доллара США. Всего комплекс включал в себя 17 468 ламп 16 различных типов, 7200 кремниевых диодов , 1500 реле, 70 000 резисторов и 10 000 конденсаторов .

Вычисления производились в десятичной системе , после тщательного анализа ей было отдано предпочтение перед двоичной системой . Компьютер оперировал числами максимальной длиной в 20 разрядов .

Многие специалисты Института скептически предсказывали, что при таком количестве ламп в системе компьютер просто не сможет работать сколь-нибудь продолжительное время, чтобы выдать стоящий результат - слишком много точек отказа. Выход из строя одной лампы, одного конденсатора или резистора означал остановку работы всей машины, всего существовало 1,8 миллиарда различных вариантов отказа в каждую секунду . До этого человечество не создавало ни один прибор такой сложности и с таким требованием к надёжности. Для того, чтобы вакуумные лампы реже перегорали, Экерт придумал подавать на них минимальное напряжение - 5,7 вольта вместо номинальных 6,3 вольта , а после произведения вычислений ЭНИАК продолжал работать, поддерживая лампы в «тёплом» состоянии, чтобы перепад температуры при охлаждении и накаливании не приводил к их перегоранию. За неделю сгорало примерно 2-3 лампы , а среднее время работы лампы составляло 2500 часов . Особо высокие требования предъявлялись к отбору радиодеталей и качеству монтажа и пайки. Так инженеры добились того, чтобы ЭНИАК работал минимум 20 часов между поломками - не так много по нынешним меркам, но за каждые 20 часов работы ЭНИАК выполнял месячный объём работы механических вычислителей.

В январе 1944 года Экерт сделал первый набросок второго компьютера с более совершенным дизайном, в котором программа хранилась в памяти компьютера, а не формировалась с помощью коммутаторов и перестановки блоков, как в ЭНИАКе. Летом 1944 года военный куратор проекта Герман Голдстайн случайно познакомился со знаменитым математиком фон Нейманом и привлёк его к работе над машиной. Фон Нейман внёс свой вклад в проект с точки зрения строгой теории. Так был создан теоретический и инженерный фундамент для следующей модели компьютера под названием EDVAC с хранимой в памяти программой. Контракт с Армией США на создание этой машины был подписан в апреле 1946 года.

Научная работа фон Неймана «Первый проект отчёта о EDVAC », обнародованная 30 июня 1945 года, послужила толчком к созданию вычислительных машин в США (EDVAC , BINAC , UNIVAC I) и в Англии (EDSAC). Из-за огромного научного авторитета идея о компьютере с программой, хранимой в памяти, приписывается фон Нейману («архитектура фон Неймана »), хотя приоритет на самом деле принадлежит Экерту, предложившему использовать память на ртутных акустических линиях задержки. Фон Нейман подключился к проекту позднее и просто придал инженерным решениям Мокли и Экерта академический научный смысл.

С 16 сентября 1948 года ENIAC превратился в компьютер с хранимой программой (весьма примитивный). По предложению фон Неймана, высказанному в июне 1947 года , две функциональные таблицы были использованы для хранения всех команд ENIAСа, чтобы команды вызывались как подпрограммы во время исполнения кода. Компьютер стал работать несколько медленнее, но его программирование сильно упростилось. Старый метод перекоммутирования с тех пор больше не использовался .

В июле 1953 года к ЭНИАКу был подключен двоично-десятичный модуль памяти на магнитных сердечниках, увеличивший объём оперативной памяти компьютера с 20 до 120 число-слов.

Влияние

ЭНИАК нельзя было назвать совершенным компьютером. Машина создавалась в военное время в большой спешке с нуля при отсутствии какого-либо предыдущего опыта создания подобных устройств. ЭНИАК был построен в единственном экземпляре, и инженерные решения, реализованные в ЭНИАКЕ, не использовались в последующих конструкциях компьютеров. ЭНИАК - скорей компьютер не первого, а «нулевого» поколения. Значение ЭНИАКа заключается просто в его существовании, которое доказало возможность построения полностью электронного компьютера, способного работать достаточно продолжительное время, чтобы оправдать затраты на его постройку и принести ощутимые результаты.

В марте 1946 года Экерт и Мокли из-за споров с Пенсильванским университетом о патентах на ЭНИАК и на EDVAC , над которым они в то время работали, решили покинуть институт Мура и начать частный бизнес в области построения компьютеров, создав компанию Electronic Control Company, которая позднее была переименована в Eckert–Mauchly Computer Corporation . В качестве «прощального подарка» и по просьбе Армии США они прочитали в институте серию лекций о конструировании компьютеров под общим названием «Теория и методы разработки электронных цифровых компьютеров», опираясь на свой опыт построения ENIAC и проектирования EDVAC. Эти лекции вошли в историю как «Лекции школы Мура ». Лекции - по сути первые в истории человечества компьютерные курсы - читались летом 1946 года с 8 июля по 31 августа только для узкого круга специалистов США и Великобритании, работавших над той же проблемой в разных правительственных ведомствах и научных институтах, всего 28 человек. Лекции послужили отправной точкой к созданию в 40-х и 50-х годах успешных вычислительных систем CALDIC, SEAC , SWAC , ILLIAC, и компьютер Whirlwind (англ. ) , использовавшийся ВВС США в первой в мире компьютерной системе ПВО SAGE.

Память о компьютере

См. также

• EDSAC - британский компьютер, первый реализовавший «архитектуру фон Неймана » (1948)
• EDVAC - следующий компьютер Института Мура, созданный для Армии США на принципах «архитектуры фон Неймана » (1949)

Литература

• Herman H. Goldstine. The Computer from Pascal to von Neumann . - Princeton University Press, 1980. - 365 p. - ISBN 9780691023670 . (англ.)

• Nancy B. Stern. From Eniac to UNIVAC: An Appraisal of the Eckert-Mauchy Computers . - Digital Press, 1981. - 286 p. - ISBN 0932376142 . (англ.)

• William Aspray. John von Neumann and the Origins of Modern Computing . - MIT Press, 1990. - 394 p. - ISBN 0262011212 . (англ.)

• Scott McCartney.