Наш мир – это мир маркетинга, красивых презентаций, потребительского рынка, где одну из основных ролей играет человек с деньгами, желающий приобрести товар. Отсюда и кумиры в компьютерной области: Джобс, Гейтс и другие. Но мало кто знает, что без людей, которые стояли у истоков компьютеростроения, не было бы и современных героев. Одним из таких людей был герой этой статьи.
Биография Говарда Эйкена
Родился в 1900 году, 8 марта; умер 14 марта 1973 года; американский физик, математик, инженер, один из первопроходцев в области компьютеростроения, лентяй. Основной вехой в его биографии и для области компьютеростроения является его вклад в качестве идейного вдохновителя и инженера компании IBM (International Business Machines) в создание первого американского компьютера (или, точнее, первой электромеханической вычислительной машины) под названием «Марк I». Его альма-матер – Висконсинский университет в Мэдисоне. Докторскую степень по философии физики получил в Гарварде в 1939 году.
Почему Говард Эйкен — лентяй? Потому что достаточно много устройств, новых технологий создавались не только ради того, чтобы получать баснословные прибыли или делать жизнь людей лучше, а для того, чтобы сэкономить время, ускорить процесс и т. п. Идея Эйкена о создании электромеханического вычислительного устройства, которое взяло бы на себя долгие и неинтересные математические расчеты, не стала исключением.
Эйкен столкнулся с необходимостью вычислять большое количество дифференциальных уравнений, которые имеют исключительно численные решения. Уже впоследствии данной машине нашли и другие полезные применения (в частности, в военной сфере). Однако у истоков стояло желание талантливого инженера-физика сэкономить свое время. И это прекрасно и удивительно! К чему может привести лень отдельно взятого человека! К началу революции в области, которая долгое время после его жизни считалась не слишком перспективной, но которая в конечном итоге привела к изменению жизни всех и каждого.
На разработку первого компьютера Говарда Эйкена натолкнула работа Чарльза Бэббиджа по созданию разностной машины – механического устройства по автоматизации вычислительного процесса с помощью замены функций многочленами с целью упрощения для вычисления конечной разности величин.
Начало работы в IBM
После многочисленных неудачных попыток Эйкена найти поддержку в научной среде и получить финансирование, профессор Гарвардской школы бизнеса Теодор Браун познакомил Эйкена с главой корпорации IBM Томасом Уотсоном. Уотсон, после некоторых раздумий и консультаций с Джеймсом Брайсом, запатентовавшим более 500 изобретений в сфере счетных и счетно-перфорационных машин (основного источника дохода IBM), согласился частично профинансировать проект Эйкена совместно с военно-морским флотом США, который заинтересовался в вычислительных мощностях предлагаемого Эйкеном проекта для расчета баллистических траекторий.
Создание «Марка I»
Являясь идейным вдохновителем, научным руководителем проекта и архитектором машины, совместно с группой талантливых инженеров IBM, которые разрабатывали «железо» для машины, Говард Эйкен к 1943 году собрал первую модель из серии «Марк», официальным названием которой было “Вычислительная машина с автоматическим управлением последовательностью операций” (Automatic Sequence Controlled Calculator, ASCC), а неофициальным — Harvard Mark I.
К лету 1944 года, после устранения ряда неполадок и окончательной отстройки всей аппаратуры, машина была установлена в Гарвардском университете и представлена общественности. Представляла она собой конструкцию длиной 15,5 метра, высотой 2,4 и глубиной 0,6 метра, весом около 35 тонн, с 800 километрами проводов и напоминала скорее суперкалькулятор, чем компьютер в нашем современном понимании.
Говард Эйкен вошел в историю своей разработкой и гордился ею, однако, несмотря на это, он отличался достаточно консервативными взглядами на новые материалы и разработки в области новых материалов и технологий проводились им, видимо, достаточно тяжело. Так как он в некоторой мере защищал некоторые уже изжившие себя старые методы, материалы и технологии.
Практическая польза устройств Эйкена
Несмотря на возникшие впоследствии разногласия с главой корпорации, Эйкен продолжил свои работы над совершенствованием машин серии «Марк», используя со временем электронные компоненты, а в самой последней версии («Марк IV») полностью сделал машину электронным устройством.
Можно встретить ошибочное мнение, что, помимо прочего, Говард Эйкен открыл вакцину от рака. Но на самом деле антитело, которое присоединяется к иммунным клеткам и программирует их на атаку раковой опухоли, открыл Говард Уайнер из Гарвардского университета. Эйкен был тем, кто практически доказал возможность создать вычислительную машину, которой можно будет автоматически управлять с помощью программы, чтобы решать сложные научные и иные задачи.
Марк I разрабатывался под руководством гарвардского математика Говарда Эйкена на основе ранних идей британского ученого Чарльза Бэббиджа. Компьютер, помещенный в корпус из нержавеющей стали и стекла, весил 4,5 тонны и занимал площадь в несколько десятков квадратных метров. Он был огромным, но медленным: операция по умножению выполнялась целых шесть секунд, а выполнение тригонометрической функции занимало больше минуты. Но даже такими темпами Марк I заменял труд почти двадцати операторов с ручными устройствами и по сути являлся усовершенствованный арифмометром. За один день он проводил исчисления, на выполнение которых раньше уходило полгода.
Компьютер был разработан по заказу ВМФ США, а в качестве генподрядчика выступила компания IBM. Марк I стал первой в мире автоматической электронно-вычислительной машиной и одной из первых программируемых машин, способной выполнять инструкции с перфорированной бумажной ленты. После тщательного тестирования компьютер был временно передан флоту и применялся им в конце Второй мировой войны.
В финансировании проекта участвовал президент IBM Томас Уотсон, вложивший в разработку Марк I полмиллиона долларов. Однако на церемонии презентации компьютера Эйкен даже не упомянул об участии Уотсон в создании машины. Тому это не понравилось, и создание нового компьютера SSEC прошло уже без участия Эйкена.
#статьи
- 16 ноя 2021
-
0
Как американцы собрали ЭВМ, чтобы «отдокторстрэнджить» все возможные сценарии ядерной войны с СССР.
Фото: Jerry Cooke / Getty Images
Программист, консультант, специалист по документированию. Легко и доступно рассказывает о сложных вещах в программировании и дизайне.
История компьютера ENIAC началась в 1930-х, когда американский профессор Джон Мокли захотел предсказывать погоду не на недели, а на годы вперёд. Он считал, что для этого нужно разгадать закономерности вспышек и пятен на Солнце.
У профессора были данные наблюдений метеорологов за много лет. Чтобы проанализировать их, он купил у банков списанные калькуляторы и усадил за работу студентов. Но вычисления шли медленно — информации было много, а студенты часто ошибались.
Мокли понял: чтобы ускорить работу, нужно мощное вычислительное устройство. Тогда он начал разрабатывать машину на радиолампах, которая выдавала бы результат сразу после ввода информации. Но собрать её изобретатель не мог — у него не хватало денег.
В 1941 году Мокли начал преподавать в инженерной школе при университете. Там он познакомился с изобретателем Джоном Эккертом, которого тоже увлекла идея создать электронный компьютер.
Вскоре у Мокли появилась возможность реализовать идею. В 1942 году союзники высадились в Северной Африке и артиллеристам понадобились баллистические таблицы под местный климат.
Школа, где работал Мокли, сотрудничала с баллистической лабораторией. В ней такие таблицы составляла сотня сотрудников — в основном девушки с высшим математическим образованием.
Девушек в лаборатории называли просто — «компьютеры» (от англ. computer — вычислитель). В Америке тогда царило гендерное неравенство и к инженерным задачам женщин не допускали, а вот кропотливую, трудоёмкую и низкооплачиваемую работу им доверяли. Впрочем, девушки были довольны — это была хорошая альтернатива карьере провинциальной учительницы.
Таблицы составляли для всех снарядов и орудий. Причём для каждого вида нужно было рассчитать около трёх тысяч траекторий полёта и учесть множество факторов: угол возвышения ствола, скорость снаряда, температуру воздуха, атмосферное давление, скорость и направление ветра.
Люди решали сложные дифференциальные уравнения, а потом рассчитывали значения полученных функций на логарифмических линейках и арифмометрах. Часть вычислений выполняли на дифференциальном анализаторе, но он работал неточно и результаты приходилось перепроверять. Расчёт каждой траектории состоял из 1000 операций, а на вычисление всей таблицы у сотни людей уходило четыре года.
Объём работ был огромным, и люди с ним не справлялись. Тогда Мокли с Эккертом обратились к начальству своего института с предложением создать электронную вычислительную машину, которая сможет ускорить расчёты во много раз. Но их идею не оценили.
В апреле 1943 года Мокли по совету знакомых подал заявку на выделение средств напрямую в баллистическую лабораторию. Он обещал, что построенный компьютер будет вычислять одну траекторию за пять минут.
В описании проекта Мокли схитрил — назвал своё изобретение электронным дифференциальным анализатором, чтобы не вызвать недоверие у военных. Они не любили финансировать всё новое и непроверенное, но анализаторы были вещью знакомой.
У проекта тут же появилось немало противников. Они ворчали, что радиолампы быстро выйдут из строя, а одна перегоревшая деталь остановит всю машину. Даже знаменитый физик Энрико Ферми сказал, что лампы в таком количестве проработают не больше пяти минут. Тем не менее деньги учёным дали.
В 1944 году все чертежи были готовы и группа инженеров под руководством Мокли и Эккерта начала строить компьютер. Начальником проекта стал Мокли, а главным конструктором — Эккерт. Позже в качестве научного консультанта к ним присоединился Джон фон Нейман.
Осенью 1945 года компьютер построили. Его назвали ENIAC — электронным числовым интегратором и вычислителем. Машина получилась весом в 30 тонн и длиной в 30 метров, в ней было 17 000 радиоламп, 10 000 конденсаторов, 7000 резисторов, 15 000 реле и 6000 переключателей.
Архитектура ENIAC была несовершенной, поэтому на него ушло так много деталей. У компьютера были модули для сложения, умножения, деления и извлечения квадратного корня. Промежуточные результаты передавались от модуля к модулю.
В современных компьютерах числа хранятся в регистрах, обрабатываются в отдельных арифметических модулях, а результаты опять помещаются в регистры, но в ENIAC каждый модуль хранения чисел был одновременно модулем обработки, который мог выполнять арифметические операции.
ENIAC работал не с двоичным кодом, а с десятичными числами. На каждую цифру приходилось 10 ламп: если горела лампа №1 — это был ноль, №2 — единица, №3 — двойка и так далее. Это приводило к огромному расходу электронных элементов. Например, чтобы представить число 1000 в двоичном виде (1111101000), нужно 10 ламп — по одной на каждую цифру в двоичной системе счисления. А в схеме ENIAC для этого требовалось 40 ламп — по 10 на одну цифру.
ENIAC мог совершать 357 операций умножения или 5000 операций сложения в секунду. В его памяти помещалось 20 десятизначных чисел. Компьютер не хранил программы в памяти.
Ни операционных систем, ни языков программирования тогда не было, поэтому всё делали вручную — устанавливали переключатели и присоединяли провода. Данные на перфокартах вводили через кард-ридер IBM, а для вывода результатов использовался перфоратор IBM.
Хотя ENIAC не был таким надёжным, как электромеханический компьютер Mark I Говарда Эйкена, по скорости он превосходил его в тысячу раз. А на траекторию, которую механический дифференциальный анализатор рассчитывал в течение 15 минут, ENIAC тратил всего 20 секунд. Работал он с той же точностью, что и человек с механическим калькулятором.
14 февраля 1946 года ENIAC показали публике (этот день теперь считается Днём программиста). Сначала компьютер за одну секунду посчитал сумму 5000 чисел, а затем — вычислил траекторию полёта снаряда быстрее, чем тот долетает от орудия до цели.
Присутствовавшие удивились. Они видели: чтобы машина ожила и начала вычислять, достаточно было нажать одну кнопку. Восхищённые репортёры называли ENIAC «электронным мозгом», «искусственным мозгом» и «волшебником».
Когда ENIAC был готов, война уже закончилась и артиллерийские расчёты стали не такими актуальными. Для него подобрали новую задачу — проверить один из вариантов устройства водородной бомбы.
Задача требовала огромного объёма вычислений, для которых пришлось бы решать дифференциальные уравнения. Программисты разбивали её на несколько этапов — сначала решения находили вручную, а потом переводили этот алгоритм на язык переключателей и проводов, чтобы всё автоматизировать.
Промежуточные результаты выводили на перфокарты и после перенастройки снова вводили в компьютер. С чем-то похожим тогда не могло справиться ни одно из электромеханических устройств.
ENIAC умел выполнять сложные операции, в том числе циклы, переходы и подпрограммы, но предварительно все уравнения нужно было решить вручную огромное количество раз.
На расчёты для создания водородной бомбы ушёл миллион перфокарт. Компьютер с задачей справился, и водородную бомбу создали. Большую часть расчётов не рассекретили до сих пор.
На ENIAC прогнозировали погоду в Советском Союзе, чтобы узнать, где выпадут радиоактивные осадки в случае ядерной войны. Ещё проводили инженерные расчёты, составляли баллистические таблицы, в том числе для атомных боеприпасов. Британский физик Дуглас Хартри рассчитал на ENIAC аэродинамику сверхзвукового самолёта.
Фон Нейман вычислял на ENIAC числа π и е (число Эйлера) с точностью в 2000 знаков после запятой. Он хотел выяснить, как цифры в этих числах распределены статистически, чтобы узнать, могут ли компьютеры генерировать случайные числа. Оказалось, что могут. Позже с группой метеорологов фон Нейман сделал первый численный прогноз погоды.
На презентации ENIAC никто не узнал про работу девушек, которые запрограммировали компьютер для демонстрации. Они были на мероприятии, но изображали хозяек — рассаживали гостей, раздавали им перфокарты и бумаги с результатами вычислений.
О команде программистов первой ЭВМ совершенно случайно узнали только в конце восьмидесятых. В 1946 году выпускница Гарварда Кети Клейман нашла фотографии с демонстрации ENIAC, на которых были подписаны только мужчины. Она спросила о женщинах у компьютерного историка, но он ответил, что это refrigerator ladies — так называли моделей, которые позировали для рекламы холодильников и стиральных машин.
Кети не устроил этот ответ, и она нашла сведения о девушках-программистах, которые рассчитывали процесс ядерного синтеза, траектории полётов баллистических ракет и форму крыльев сверхзвукового самолёта. Она даже их разыскала, записала и опубликовала интервью.
Оказалось, что для работы на ENIAC выбрали лучших вычислителей из Лаборатории баллистических исследований: Кей Антонелли, Фрэнсис Билас, Джин Дженнингс, Рут Лихтерман, Бетти Холбертон и Марлин Вескоф. Эти девушки стали первыми в мире программистами ЭВМ.
Их команда программировала и поддерживала ENIAC. Чтобы ввести новую программу, им каждый раз приходилось его перекоммутировать — установить тысячи тумблеров в новое положение и протянуть много проводов. Электронные лампы и конденсаторы перегорали почти каждый день, и для их замены операторы часами искали неисправные элементы. Одна настройка занимала несколько дней, на отладку уходили недели.
При работе с ENIAC нашли решения, которые легли в основу современного программирования. Бетти Холбертон изобрела точку останова, а Кей Антонелли — подпрограмму.
Позже Бетти Холбертон и Джин Дженнингс разработали процедуру сортировки, помогали переделать ENIAC в машину с хранимой программой и создать компьютер UNIVAC. Именно Бетти Холбертон предложила заменить цвет панелей ENIAC с чёрного на серо-бежевый, который стал стандартом для компьютеров.
Работа девушек не получила особого признания — её называли второстепенной, «женской». Ведущие физики и инженеры проектировали и создавали вычислительное оборудование, это дело считали гораздо более важным.
ENIAC работал до 1955 года. Несмотря на то что компьютер много раз модернизировали, к этому времени он окончательно устарел. Его демонтировали, когда появились более совершенные и мощные ЭВМ.
Машин с похожей архитектурой больше никогда не строили — вскоре в Пенсильванском университете разработали фоннеймановскую архитектуру, которая используется в современных компьютерах.
Значимость ENIAC в том, что это был первый полностью электронный универсальный компьютер, который теоретически мог справиться с любой задачей. Он доказал, что вычислительную машину можно создать на основе электронных элементов и она окупится.
Научитесь: Профессия DevOps-инженер
Узнать больше
Прогулка с динозаврами: два больших компьютера XX века +11
Старое железо, История IT, Блог компании ИТ-ГРАД
Рекомендация: подборка платных и бесплатных курсов таргетированной рекламе — https://katalog-kursov.ru/
В известном голливудском фильме «Игры разума» была такая любопытная сцена: принстонскому профессору коллеги преподносили ручки как дань уважения его таланту. Не суть важно, есть ли хотя бы капля реальности в этой красивой метафоре, или она, как и многие другие красивые вещи, была выдумана на конвейере фабрики грез. Обыкновенная ручка (а точнее — нежелание производить с её помощью тонны математических расчетов) и послужила вдохновительницей первых ЭВМ. О двух из них мы сегодня и расскажем.
Вместо предисловия
Достаточно много статей было написано о первых компьютерах. Кто-то рассматривал их вскользь, как нечто само собой разумеющееся. Кто-то вдавался в детали, описывал их внутреннее устройство, разбирал исторические предпосылки к их созданию и роль в мировом техническом прогрессе.
Безусловно, все эти аспекты истории ЭВМ крайне важны и полезны. Они помогают нам понять, почему мир, в котором мы живем сегодня, работает так, как работает.
Тем не менее, это не отменяет некоторой скучности и дидактичности подобных материалов. Они оставляют читателя один на один с цифрами и фактами и не дают объемного представления о компьютере.
В рамках небольшого эксперимента мы хотели бы рассказать вам о двух «первых» компьютерах: машине Эйкена, созданной им в 1940-х совместно с IBM, и проекте Whirlwind, который нечасто упоминается в подобных статьях, несмотря на свою примечательную судьбу.
Нам хотелось бы в первую очередь показать эти компьютеры «лицом»: разыскать интересные архивные документы, привести фотографии и видеозаписи. Подробная же история Mark I и Whirlwind уже была неоднократно рассказана до нас.
Первый «компьютер» Говарда Эйкена
Знакомьтесь, этого человека зовут Говард Эйкен. Принято считать, что именно ему мы обязаны появлением первого в мире устройства, которое с некоторой натяжкой можно назвать программируемым компьютером. Предложенный им проект должен был заменять человека при решении дифференциальных уравнений, имеющих только численные решения. Идея создания подобного устройства появилась у Эйкена в середине-конце 1930-х во время работы над докторской диссертацией в Гарварде. После череды весьма удачных попыток собрать простые вычислители, пригодные для решения узкого круга задач, он задумался над чем-то более полным и интересным. По его собственному признанию, будущая машина была вдохновлена работами Чарльза Бэббиджа.
Боюсь, живи Бэббидж на 75 лет позже, я остался бы без работы
Говард Эйкен
Счетный механизм Бэббиджа, фотография из руководства по эксплуатации ASCC (Mark I) 1946 года. Полную версию руководства можно изучить здесь.
Сделав подробное описание концепции будущей вычислительной машины и заручившись финансовой поддержкой ВМФ США (Эйкен был капитаном второго ранга), он принялся обивать пороги компаний, которые помогли бы ему претворить проект в жизнь: снабдить технической экспертизой и обеспечить достаточную элементную базу. Но не всё было гладко. В машину Эйкена никто не хотел верить. Кто-то отказывал из-за чрезмерной сложности проекта, кто-то — из-за отсутствия рыночных перспектив.
Приведем ниже отрывок из устного интервью c Робертом Кэмпбеллом, одним из коллег Эйкена по работе в IBM, а также его сокращенный перевод.
CAMPBELL: 1937 (год, когда Эйкен предложил идею создания ASCC. — прим. переводчика). It described functionally a machine which had a rather complete repertoire of characteristics, but said almost nothing about how it might be constructed or what components would be used. What circuitry techniques or what other mechanical techniques as far as that’s concerned. It did, however, talk about tape programming I think.
/В 1937 году Эйкен достаточно подробно описал функциональную часть машины, однако ни словом не обмолвился о том, как и из чего она должна быть сделана. Какие схемотехнические или механические технологии будут применены. Я думаю, тем не менее, там говорилось о программировании с помощью лент./
ASPRAY: What did that mean? /Что всё это означало?/
CAMPBELL: Well, a sequence control device from instructions somehow encoded in the punch paper (in a tape, not necessarily punched paper). But other than that there was very little dealing with specific components or specific design techniques. So having developed this concept Aiken tried to find a way of implementing it. He didn’t have the resources himself. He was an instructor at Harvard at that point finishing up his doctorate degree. He first went to a number of business machine companies. It was at Monroe that he talked to George Chase, chief engineer. Chase was quite interested in the concept and would like to have tried implementing it using necessarily mechanical techniques, but the top management at Monroe was not interested.
/Устройство управления последовательностью из инструкций, как-либо закодированных на перфорированной бумаге. Но, помимо этого, было очень мало сказано о конкретных компонентах или конкретных методах проектирования. Разработав эту концепцию, Эйкен попытался найти способ ее реализации. У него не было собственных ресурсов. Сначала он посетил ряд компаний, занимавшихся машиностроением. В Монро он говорил с Джорджем Чейзом, главным инженером. Чейз был весьма заинтересован в его концепции и хотел бы попытаться реализовать ее, используя преимущественно механические методы, но топ-менеджмент в Монро проект не впечатлил./
ASPRAY: They just didn’t see a market for it, or what? /Они не нашли для него места на рынке, или что?/
CAMPBELL: Either they didn’t want to spend the money for it or they didn’t see a market for it either. He went to other business machine companies. I don’t know how many. But he was unable to get any interest. Then through Professor Theodore Brown at the Business School and Harlow Shapley in the Astronomy Department he secured a introduction to Bryce — James Bryce of IBM, who was a senior executive in New York with a long history of engineering inventions. He became interested in Aiken’s ideas; and through Bryce it was arranged for Aiken to talk to Watson. <…> In any case, Watson became quite interested in Aiken’s idea.
/Либо они не хотели тратить деньги на это, либо не видели рынка. Тогда он пошел в другие компании. Я не знаю, сколько именно [компаний посетил Эйкен]. Но ему никого не удалось заинтересовать. Затем через профессора Теодора Брауна в Business School и Харлоу Шепли на факультете астрономии он познакомился с Джеймсом Брайсом из IBM, старшим руководителем в Нью-Йорке. Он заинтересовался идеями Эйкена; и через Брайса Эйкен договорился о беседе с Уотсоном. <…> В любом случае, Уотсону очень понравились идеи Эйкена./
Дальнейшее развитие событий уже более-менее известно большинству читателей: Уотсон, президент IBM, оказался дальновидным человеком с богатым воображением и горячо поддержал идею Эйкена. Можно сказать, что Эйкен вытянул счастливый билет, начав сотрудничество с IBM: в те годы мало компаний имели доступ к столь богатому выбору технических компонентов. По собственным словам Эйкена, если бы в IBM ему отказали, пришлось бы идти в RCA или Bell Laboratories, и его машина могла стать полностью электронной, а не электронно-механической. Или вообще не появиться на свет. Подводя итог, стоит еще раз отметить: Эйкен пришел к Уотсону с проектом, содержащим лишь описание требований к функционалу машины. Вся техническая реализация принадлежит IBM и в некоторой степени самому Эйкену и его коллегам. В IBM проект получил имя ASCC — Automatic Sequence Controlled Calculator. Томас Уотсон чрезвычайно гордился тем, что первая подобная машина будет выпущена именно в его компании, но по завершении проекта его радость была омрачена.
Во время торжественной передачи готовой оттестированной машины Гарварду Эйкен не упомянул в своей речи заслуги IBM в его создании. Томас Уотсон пришел в ярость и разорвал дальнейшее сотрудничество с Эйкеном. Название ”ASCC” было заменено на военизированное Mark I, и пути Эйкена и IBM разошлись.
Сделаем еще одну ремарку относительно личности Эйкена. По свидетельству того же Кэмпбелла, Эйкен относился к разряду инженеров-математиков. Его реальный интерес к вычислительным машинам лежал сугубо в практической плоскости. Вычисления стояли на первом месте, а машины оставались лишь удобным вспомогательным инструментом. Он не создавал компьютер ради компьютера. Тем не менее, когда в 1944 году монстр за $200 000 (по другим данным, за $500 000) был, наконец, достроен и доставлен в Гарвард, Эйкен с энтузиазмом, ничуть не меньшим, чем при разработке, приступил к его использованию.
Вот краткое описание получившейся машины.
- Более 765 тысяч компонентов.
- Порядка 17 метров в длину.
- 2,5 метра в высоту.
- Вес: 4,5 тонны.
- Синхронизация модулей при помощи 15-тиметрового вала с электрическим двигателем.
- По настоянию Томаса Уотсона, машина была заключена в «шкаф» из стекла и нержавеющей стали.
- Машина могла заменить до 20 человек с ручными устройствами для произведения вычислений.
- Машина была программируемой и не требовала вмешательства человека во время работы.
- Несмотря на всё вышеперечисленное, машина была чрезвычайно медлительна даже для своего времени.
Небольшой рассказ о Mark I и демонстрация внешнего вида машины в наши дни
Характеристики Mark I из справочника МО США
Принято говорить, что Mark I за 15 лет своей работы толком не использовался в каких бы то ни было серьезных вычислениях. Остановимся на этом моменте чуть подробнее.
Говард Эйкен был назначен руководителем гарвардской вычислительной лаборатории, которая, в свою очередь, находилась в распоряжении бюро судоходства США. Разумеется, любое техническое преимущество во время Второй мировой войны могло являться решающим, и бюро судоходства крайне положительно отнеслось к появлению вычислительной машины. Тем не менее, ввиду специфики работы бюро, заказов на расчеты при помощи Mark I было достаточно немного. Куда больше вычислений производилось для исследовательской лаборатории бюро боеприпасов. Работа на машине происходила в три смены, а в «свободное» время использовалась для вычисления таблиц Бесселя, в чем Эйкен и видел её основное предназначение.
Фрагмент предисловия из руководства по эксплуатации ASCC (Mark I) 1946 года
Следующий проект вычислительной машины, Mark II, был разработан в конце 1944 года Эйкеном и Кэмпбеллом. Планировалось создать еще один электромеханический калькулятор, на сей раз для нужд военно-морского полигона Дальгрен. За ним последовали еще две подобные машины, Mark III и Mark IV соответственно. Последний компьютер Эйкена уже не содержал механических компонентов и использовал память на магнитных сердечниках.
На сегодняшний день Mark I все еще работоспособен. В 2014 году он был обслужен и запущен.
Любительская видеозапись включения Mark I
То же, с другого ракурса
Официальное отключение «компьютера» состоялось в 1959 в связи с его полным моральным устареванием.
Проект Whirlwind I: первый компьютер с дисплеем
Пожалуй, проект Whirlwind — это один из самых интересных компьютеров из когда-либо созданных. Его краткая история такова: в начале 1940-х ВМС США требовался тренажер для пилотов, который не был бы привязан к определенной модели самолета и в любой момент мог быть перепрограммирован непосредственно перед сессией обучения. Разработка была поручена группе инженеров под руководством Джея Форрестера из MIT.
Загвоздка была в том, что ВМС требовался не просто компьютер, но система, реагирующая на действия оператора в реальном времени. В первый год разработок Форрестер сосредоточил силы команды на создании аналоговой машины, способной вычислять траекторию движения самолета, но это решение оказалось слишком сложным и недостаточно гибким для подобной задачи.
В 1945 году группа Форрестера приступила к изучению основ цифровой техники и проектированию нового компьютера с применением новых технологий.
Техническая сложность проекта (требовалось выполнение до 100 000 операций в секунду против обычных для того времени 1000-10 000), отсутствие подобного опыта у создателей (только-только начал работу первый полностью электронный компьютер ENIAC, любимец девушек, соответственно, новую машину пришлось разрабатывать с нуля) и масса других факторов растянули проект во времени. Еще на самых ранних этапах руководители группы приняли решение о необходимости разбиения разработки проекта на две очереди. На первом этапе планировалось построить упрощенную машину, Whirlwind I, чтобы затем, с учетом её ошибок и накоплением опыта, создать более совершенный, мощный и дорогой компьютер.
Первый детальный проект компьютера был готов к 1947 году, уже после войны, а окончание тестирования всех критичных узлов планировалось на 1949 год. Однако история внесла в этот план свои коррективы.
Дороговизна в разработке Mark I частично была скомпенсирована его военным применением. Но по окончании второй мировой войны правительство США резко сократила все военные бюджеты, а еще не достроенный компьютер потерял свою главную цель: ВВС уже не требовалось столь интенсивно обучать пилотов, для этого хватало и «консервативных» методов, которые, к тому же, и стоили существенно дешевле. По средним подсчетам, разработка Whirlwind ввиду привлечения значительного числа как человеческих, так и технических ресурсов, стоила США порядка $1,8 млн в год (что в пересчете на современные деньги дает ни много ни мало — около 18 миллионов долларов).
План этажа, занимаемого Whirlwind
Еще одним камнем в сторону экономической нецелесообразности проекта Whirlwind был, как ни странно, параллельно разрабатывавшийся компьютер EDVAC, затраты на который оказались существенно ниже.
Вполне закономерно, что проект летного тренажера был свернут и переформирован в сугубо «вычислительный». Шефство над Whirlwind в 1948 году перешло от ВМС к ВМФ США, которые в целом поддерживали разработки, но выступали за существенное удешевление и упрощение компьютера.
Форрестер и Эверетт, руководители группы разработки, обратились в поиски нового заказчика для их проекта. Им выступили ВВС США, которым в рамках построения системы ПВО требовалась машина, способная сводить данные от множества радаров в единую карту. К 1949-50 году большая часть финансов поступала в проект именно из этого ведомства.
Демонстрация Whirlwind для телевидения. See It now, 1951
Whirlwind I был сдан в эксплуатацию ранней весной 1951 года. Как и предполагалось, основная масса машинного времени была отдана нуждам ВВС США. Подробнее о применении Whirlwind в военных целях вы можете прочитать здесь. Ниже приведем скан спецификации проекта на страницах документа 1953 года.
Whirlwind I оказался к тому же первым компьютером, получившим графический дисплей и световой пистолет в качестве органа управления:
Любительская видеозапись, сделанная в музее Смитсоновского института, где экспонируется один из фрагментов Whirlwind.
Сразу по завершении строительства компьютер был введен в эксплуатацию. С его помощью ВВС США тестировали новую систему ПВО, “Систему Мыса Код” (Cape Cod System). Проект курировался специально созданной Lincoln Laboratory.
В задачи компьютера входило решение задач по сопровождению целей для истребителей. Специальный графический дисплей, о котором мы писали чуть выше, был создан специально для удобства операторов: система позволяла “указать” световым пистолетом на нужную цель. Еще один дисплей, дополнительный, использовался для создания копий экрана — на него была наведена фотокамера. К 1953 году “Система Мыса Код” справлялась с сопровождением 48 целей с помощью 14 радаров.
Помимо сугубо милитаристских задач компьютер также использовался учеными для вычислений. Основные запросы поступали в лабораторию от ONR и МТИ. По некоторым данным в год компьютер решал до 200 подобных задач.
Разработка проекта Whirlwind не завершилась на создании первой модели. Вторая версия компьютера, Whirlwind II, к 1959 году многократно превзошла своего предшественника и дальнейшее использование Whirlwind I было признано экономически нецелесообразным. Первое выключение компьютера состоялось в июне 1959 года. Однако долго компьютер без дела не стоял и вскоре был передан в аренду компании Wolf Research and Development Company, основанную бывшим участником проекта Whirlwind. Еще около 5 лет компьютер проработал в офисе компании, решая её задачи.
Полное отключение компьютера состоялось в 1964 году. Whirlwind I был разобран на части, а один из его фрагментов передан в музей компьютерной истории (видео выше).
Подведем небольшой итог в цифрах:
- вес компьютера: 9,1 тонн;
- затраты на проект: $1 млн в год;
- приблизительное время активности: 14 лет с перерывами;
- на Whirlwind I появился первый в мире графический интерфейс взаимодействия с оператором.
Мы надеемся, что наша обзорная статья показалась вам интересной. В любом случае, смотреть на динозавров вычислительной техники, держа в руках мобильный телефон или сидя перед персональным компьютерам, весьма забавно и необычно.
В заключение предлагаем вам несколько тематических ссылок:
- Bitsavers — колоссальный архив компьютерных документов
- Всем, кого проект Whirlwind не оставил равнодушным, рекомендуем посмотреть выступление Джея Форрестера в 1980 году. Он делится со зрителями подробностями о разработке компьютера, рассказывает о сложностях в реализации проекта и, кстати, прекрасно шутит.
- Статья “The many carriers of Jay Forrester”
- Подробное описание Whirlwind
- Виртуальный тур по музею вычислительной техники Великобритании
1941
год
|
В 1941 |
|
|
31 мая 1941 года была успешно Журнал «Домашний компьютер» Газета «ИНФОРМАТИКА» Инженер |
1942
год
|
В 1942 Компьютер проживет девять лет и последний раз |
|
|
|
Одновременно
|
Ввод информации осуществлялся с перфоленты.
Использовалась стандартная перфолента от телеграфных аппаратов того времени.
В соответствии с телеграфным кодом она имела 5 дорожек, что отличается от более поздних компьютерных перфолент, применявшихся в Советском Союзе аж в конце 80-х годов: те имели 8 дорожек (байт).
|
|
Скорость ввода была огромной: 50 000 знаков в секунду. На такой скорости летящая лента из плотной тонкой бумаги может разрезать человеческое тело не хуже бритвы. |
|
Хотя и ENIAC, |
|
1944
год
|
|
В Марк I (Automatic Sequence Controlled Calculator — автоматический вычислитель, управляемый последовательностями) является одним из первых действующих компьютеров с |
|
В 1944 В |
|
|
Матрос обслуживающий машину Mark-2 |
Эйкен,
Газета «ИНФОРМАТИКА» №48-2001 Семейство |
1945
год
|
Вэннивер Буш (Vannevar Bush , |
|
|
В |
1946
год
|
|
15 февраля 1946 года в США состоялась Джон фон Нейман
Газета «ИНФОРМАТИКА» |
В 1946 году выдающийся американский ученый-статистик
Джон Тьюки (советник пяти президентов Соединенных Штатов) предложил название
БИТ
(BIT — аббревиатура от BInary digiT). Тьюки избрал бит для обозначения одного двоичного разряда, способного принимать значение 0 или 1.
Для справки
значения единиц измерения информации
| Килобайт | 210 | 1024 байт |
| Мегабайт | 220 | 1024 килобайт 1 048 576 байт |
| Гигабайт | 230 | 1024 мегабайт 1 073 741 824 байт |
| Терабайт | 240 | 1024 гигабайт 1 099 511 627 776 байт |
| Петабайт | 250 | 1024 терабайт 1 125 899 906 842 624 байт |
| Экзабайт | 260 | 1024 петабайт 1 152 921 504 606 846 976 байт |
| Зеттабайт | 270 | 1024 экзабайт 1 180 591 620 717 411 303 424 байт |
| Йоттабайт | 280 | 1024 зетабайт 1 208 92 81 614 629 174 706 176 байт |
Вернер Бухольц (Werner Buchholz) в 1956 г. на ранних стадиях
проектирования компьютера IBM Stretch ввел в обращение термин БАЙТ
(byte).
Еженедельник «Computerworld» №42-2001 Чему равен йоттабайт?
1947
год
|
|
Норберт Винер |
|
В 1946 году при лаборатории была создана группа во главе с Уильямом Шокли (William Bredford Chockley, 13.02.1910 — 12.08.1989)
Изобретение транзисторов явилось знаменательной вехой в |
Джон Бардин (John Bardeen), Уолтер Бремен |
1948
год
|
В Газета «ИНФОРМАТИКА» |
Лев Наумович Дашевский, рядом с ним Зоя Сергеевна Рапота. За пультом Лидия |
|
Американский Ванг Ан (Wang An) (07.02.1920 — 24.03.1990), американский инженер и предприниматель китайского происхождения; основатель компьютерной компании Wang Laboratories изобрел запоминающее устройство на магнитных сердечниках, которое применялось в |
|
|
|
В Манчестерском университете создана первая в мире электронная цифровая вычислительная машина с хранимой программой, которую назвали Baby. 21-го июня 1948 года была успешно выполнена первая программа, написанная Томом Килбурном для Baby. В последствии Baby был доработан и продавался под названием Mark 1.
Авторами вычислительной машины являлись английские ученые Томом Килбурном (Tom Kilburn, 11.08.1921-17.01.2001) и Фредди Машина весила одну тонну, состояла из 600 радиоламп и имел память 1024 бита, набор команд составляли 7 инструкций.
|
|
1949
год
|
|
В мае 1949 года в Англии заработал Морис Уилкс ввел систему |
|
Джон |
CSIRAC (Council for Scientific and Industrial Research Automatic Computer, Автоматический компьютер Совета по научным и промышленным исследованиям) —
первая австралийская цифровая ЭВМ и четвертая в мире ЭВМ с хранимой в памяти программой.
Первоначально был известен как CSIR Mk 1. Первый компьютер, на котором исполнялась цифровая музыка,
и единственный уцелевший компьютер первого поколения.
CSIRAC является характерным представителем первого лампового поколения компьютеров. Вычислительная машина включала в себя приблизительно 2000 электронных ламп. В качестве основного хранилища данных использовались ртутные линии задержки.
Ввод данных осуществлялся с помощью перфоленты. Машина управлялась через консоль (пульт),
которая позволяла пошагово исполнять программы на специальном ЭЛТ-мониторе, на котором отображалось состояние регистров.
Вывод данных осуществлялся на стандартный телетайп или перфоленту.
CSIRAC в Мельбурнском музее