Die Geschichte der elektronischen Computer, Teil 3: ENIAC

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Das zweite Projekt zur Schaffung eines elektronischen Computers, das infolge des Krieges entstand, erforderte, wie auch der „Colossus“, die Mitarbeit zahlreicher Köpfe und Hände für die erfolgreiche Umsetzung. Doch wie der „Colossus“ wäre es nie entstanden, ohne dass ein einzelner Mensch von Elektronik besessen war. In diesem Fall hieß er John Mauchly.

Die Geschichte von Mauchly ist auf mysteriöse und suspekte Weise mit der Geschichte von John Atanasoff verwoben. Wie Sie sich erinnern, haben wir Atanasoff und seinen Assistenten Claude Berry im Jahr 1942 zurückgelassen. Sie hatten die Arbeit an dem elektronischen Computer eingestellt und sich anderen Militärprojekten zugewandt. Mauchly und Atanasoff hatten viel gemeinsam: Beide waren Physikprofessoren an wenig bekannten Institutionen, die weder den Prestige noch das Ansehen in breiteren akademischen Kreisen besaßen. Mauchly war in der Isolation als Lehrer am kleinen Ursinus College in den Vororten von Philadelphia frustriert, das nicht einmal über den bescheidenen Ruhm verfügte, den Iowa, wo Atanasoff arbeitete, hatte. Keiner von beiden hatte etwas unternommen, um die Aufmerksamkeit ihrer elitäreren Kollegen, sagen wir, von der Universität Chicago, zu erregen. Dennoch waren sie beide von der exzentrischen Idee fasziniert, eine Recheneinheit aus elektronischen Komponenten zu bauen, denselben Teilen, aus denen Radio- und Telefonverstärker hergestellt wurden.


John Mauchly

Wettervorhersage

Eine bestimmte Verbindung entstand über einen gewissen Zeitraum zwischen diesen beiden Männern. Sie trafen sich Ende der 1940er Jahre auf einer Konferenz der American Association for the Advancement of Science (AAAS) in Philadelphia. Dort hielt Mauchly eine Präsentation über seine Forschung zu zyklischen Mustern in Wetterdaten, wobei er einen von ihm entwickelten elektronischen harmonischen Analysator einsetzte. Dies war ein analoger Computer (also nicht digital, sondern durch physikalische Größen dargestellt, in diesem Fall durch Strom – je mehr Strom, desto höher der Wert), ähnlich in der Funktionsweise einem mechanischen Gezeitenvorhersagegerät, das in den 1870er Jahren von William Thomson (später Lord Kelvin) entwickelt wurde.

Atanasoff, der im Raum saß, wusste, dass er einen Gefährten auf seiner einsamen Reise in die Welt der elektronischen Berechnungen gefunden hatte, und zögerte nicht, nach Mauchlys Vortrag auf ihn zuzugehen, um ihm von der Maschine zu erzählen, die er in Ames gebaut hatte. Um jedoch zu verstehen, wie Mauchly überhaupt auf die Bühne mit seiner Präsentation des elektronischen Wettercomputers kam, muss man zu seinen Wurzeln zurückkehren.

Mauchly wurde 1907 in eine Physikerfamilie geboren. Wie viele seiner Zeitgenossen hatte er als Junge ein Interesse an Radio und Elektronenröhren und schwankte zwischen Karrieren als Elektroingenieur und Physiker, bevor er sich entschloss, sich auf Meteorologie an der Johns Hopkins University zu konzentrieren. Leider fiel er nach seinem Abschluss direkt in die Arme der Großen Depression und war dankbar, 1934 als einziges Mitglied der Physikfakultät am Ursinus College eine Anstellung zu erhalten.

Ursinus College im Jahr 1930

Am Ursinus College widmete er sich dem Projekt seiner Träume – die verborgenen Zyklen der globalen Naturmaschine zu entschlüsseln und Wetter nicht nur für Tage, sondern für Monate und Jahre im Voraus vorherzusagen. Er war überzeugt, dass die Sonne die Wettermuster steuert, die über mehrere Jahre andauern und mit solarer Aktivität und Sonnenflecken verbunden sind. Er wollte diese Muster aus der riesigen Menge von Daten des amerikanischen Wetterdienstes gewinnen, unterstützt von Studenten und einer Auswahl an Tischrechnern, die er günstig von insolventen Banken erwarb.

Bald wurde klar, dass die Datenmenge zu groß war. Die Maschinen konnten die Berechnungen nicht schnell genug durchführen, und zudem traten menschliche Fehler beim ständigen Kopieren der Zwischenergebnisse von der Maschine auf Papier auf. Mauchly begann über eine andere Methode nachzudenken. Er wusste von den Zählern auf Elektronenröhren, die erstmals von Charles Wynn-Williams entwickelt wurden und von seinen Physikerkollegen zur Zählung subatomarer Partikel verwendet wurden. Da elektronische Geräte offensichtlich Zahlen aufzeichnen und speichern konnten, fragte sich Mauchly, warum sie nicht auch komplexere Berechnungen durchführen konnten. Über mehrere Jahre experimentierte er in seiner Freizeit mit elektronischen Komponenten: Schaltern, Zählern, Maschinen für Substitutionsverschlüsselungen, die eine Mischung aus elektronischen und mechanischen Komponenten verwendeten, und einem harmonischen Analysator, den er für ein Wettervorhersageprojekt einsetzte, das Daten auswertete, die natürlichen, mehrwöchigen Schwankungen des Niederschlagsniveaus ähnelten. Diese Entdeckung führte Mauchly 1940 zur AAAS und später zu Atanasoff.

Besuch

Der entscheidende Moment in der Beziehung zwischen Mauchly und Atanasoff ereignete sich sechs Monate später, zu Beginn des Sommers 1941. In Philadelphia berichtete Atanasoff Mauchly von seinem in Iowa entwickelten elektronischen Computer und erwähnte, wie kostengünstig er gewesen war. In ihrer späteren Korrespondenz machte er weiterhin faszinierende Andeutungen darüber, wie er seinen Computer mit Kosten von nicht mehr als 2 $ pro Bit gebaut hatte. Mauchly war interessiert und sehr überrascht von diesem Erfolg. Zu diesem Zeitpunkt hatte er bereits ernsthafte Pläne für den Bau eines elektronischen Rechners, aber ohne die Unterstützung des Colleges müsste er für die gesamte Hardware aus eigener Tasche bezahlen. Für eine Glühbirne wurden normalerweise 4 $ verlangt, und um ein einzelnes Bit zu speichern, benötigte man mindestens zwei Glühbirnen. Wie war es, dachte er, Atanasoff gelungen, so viel zu sparen?

Nach sechs Monaten hatte er endlich Zeit, in den Westen zu fahren, um seiner Neugier nachzugeben. Nach anderthalbtausend Kilometern im Auto kamen Mauchly und sein Sohn im Juni 1941 zu einem Besuch bei Atanasoff in Ames an. Mauchly berichtete später, dass er enttäuscht abgereist war. Atanasoffs billiger Datenspeicher war keineswegs elektronisch, sondern basierte auf elektrostatischen Ladungen auf einer mechanischen Trommel. Aus diesem Grund und wegen der anderen mechanischen Teile, wie wir bereits gesehen haben, konnte er keine Berechnungen in Geschwindigkeiten durchführen, die auch nur annähernd denjenigen entsprachen, von denen Mauchly träumte. Später bezeichnete er sie als „mechanisches Spielzeug, das ein paar Elektronenröhren verwendete“. Doch kurz nach dem Besuch schrieb er einen Brief, in dem er die Maschine von Atanasoff lobte und sagte, dass sie „im Grunde elektronisch war und jede lineare Gleichungssystem, das nicht mehr als dreißig Variablen umfasste, in wenigen Minuten lösen konnte“. Er behauptete, dass sie schneller und günstiger sein könnte als mechanische. Differentialanalysator Busch.

Dreißig Jahre später werden die Beziehungen zwischen Mauchly und Atanasoff entscheidend im Rechtsstreit von Honeywell gegen Sperry Rand, in dessen Folge die Patentanträge für den von Mauchly entwickelten elektronischen Computer annulliert wurden. Abgesehen von den Verdiensten des Patents selbst, und trotz der Tatsache, dass Atanasoff der erfahrenere Ingenieur war, gibt es keine Hinweise darauf, dass Mauchly etwas Wichtiges aus Atanasoffs Arbeit gelernt oder kopiert hat, insbesondere angesichts seiner späteren skeptischen Äußerungen über den Computer von Atanasoff. Aber wichtiger ist, dass das Design des ENIAC nichts mit dem Computer von Atanasoff-Berry zu tun hat. Höchstens kann man sagen, dass Atanasoff Mauchlys Vertrauen gestärkt hat, indem er die Möglichkeit nachwies, dass ein elektronischer Computer funktionieren kann.

Mur School und Aberdeen

Zur gleichen Zeit befand sich Mauchly wieder am Punkt, von dem alles begann. Es gab keinen magischen Trick für günstige elektronische Speicherung, und solange er in Ursinus blieb, hatte er nicht die Mittel, seinen Traum von Elektronik zu verwirklichen. Doch dann hatte er Glück. Im Sommer 1941 nahm er an einem Elektronik-Sommerkurs an der Moore School of Engineering der University of Pennsylvania teil. Zu diesem Zeitpunkt war Frankreich bereits besetzt, Britannien unter Belagerung, U-Boote durchpflügten den Atlantik, und die Beziehungen Amerikas zur aggressiv-expansionistischen Japan verschlechterten sich schnell [als das nationalsozialistische Deutschland die UdSSR angriff / Anm. des Übersetzers]. Trotz der isolationistischen Stimmung in der Bevölkerung schien eine amerikanische Intervention möglich und wahrscheinlich sogar unvermeidlich für elitärere Gruppen aus Institutionen wie der University of Pennsylvania. Die Moore School bot einen Weiterbildungskurs für Ingenieure und Wissenschaftler an, um die Vorbereitung auf mögliche militärische Aufgaben zu beschleunigen, insbesondere im Bereich der Radartechnologien (Radar hat ähnliche Eigenschaften wie elektronische Berechnungen: es verwendete Elektronenröhren zur Erzeugung und Zählung von hochfrequenten Impulsen und den Zeitintervallen zwischen ihnen; später wies Mauchly jedoch jeglichen signifikanten Einfluss von Radaren auf die Entwicklung des ENIAC zurück).

Mura Ingenieurschule

Der Kurs führte zu zwei wesentlichen Folgen für Mauchly: Erstens verband er ihn mit John Presper Eckert, genannt Pres, aus einer lokalen Familie von Immobilienmagnaten, und einem jungen Elektronikzauberer, der seine Tage im Labor des Fernsehpioniers verbrachte. Philo Farnsworth. Später wird Eckert das Patent (das anschließend für ungültig erklärt wird) auf den ENIAC mit Mauchly teilen. Zweitens sicherte dies Mauchly einen Platz an der Mura-Schule und beendete seine lange akademische Isolation im Sumpf des Ursinus College. Offensichtlich geschah dies nicht wegen besonderer Verdienste von Mauchly, sondern einfach, weil die Schule dringend Menschen benötigte, um die Wissenschaftler zu ersetzen, die an militärischen Aufträgen arbeiteten.

Bis 1942 arbeitete jedoch ein Großteil der Mura-Schule selbst an einem Militärprojekt: der Berechnung ballistischer Trajektorien mithilfe mechanischer und manueller Arbeit. Dieses Projekt entwickelte sich organisch aus der bestehenden Verbindung zwischen der Schule und dem Aberdeen Test Center, das 130 km weiter die Küste hinunter in Maryland lag.

Der Übungsplatz wurde während des Ersten Weltkriegs zur Erprobung von Artillerie geschaffen, um das vorherige Gelände in Sandy Hook, New Jersey, zu ersetzen. Neben den unmittelbaren Schießübungen bestand seine Aufgabe darin, die Feuer Tabellen zu berechnen, die die Artillerie im Kampf verwendete. Der Luftwiderstand erlaubte es nicht, den Einschlagsort des Geschosses einfach durch die Lösung einer quadratischen Gleichung zu berechnen. Dennoch war eine hohe Genauigkeit für das Artilleriefeuer von entscheidender Bedeutung, da gerade die ersten Schüsse oft den größten Verlust der feindlichen Kräfte verursachten – danach zog sich der Gegner schnell in Deckung zurück.

Um eine solche Genauigkeit zu erreichen, erstellten moderne Armeen detaillierte Tabellen, die den Schützen mitteilen, wie weit ihr Geschoss nach dem Abfeuern unter einem bestimmten Winkel landen würde. Die Ersteller nutzten die Anfangsgeschwindigkeit und die Position des Geschosses, um dessen Lage und Geschwindigkeit über einen kurzen Zeitraum zu berechnen und wiederholten diese Berechnungen für den nächsten Zeitraum und so weiter, Hunderte und Tausende Male. Für jede Kombination aus Kanone und Geschoss mussten solche Berechnungen für alle möglichen Abschusswinkel unter Berücksichtigung verschiedener atmosphärischer Bedingungen durchgeführt werden. Die rechnerische Belastung war so hoch, dass die Berechnungen aller Tabellen in Aberdeen, die nach dem Ende des Ersten Weltkriegs begonnen wurden, erst 1936 abgeschlossen waren.

Offensichtlich benötigte Aberdeen eine bessere Lösung. 1933 schloss es einen Vertrag mit der Moore School ab: Die Armee würde den Bau von zwei Differentialanalysatoren finanzieren, analogen Computern, die nach einem Entwurf des MIT unter der Anleitung von Vannevar Bush. Einer wird nach Aberdeen geschickt, während der andere der Moore School zur Verfügung steht und nach Ermessen der Professoren genutzt wird. Der Analysator konnte in fünfzehn Minuten eine Trajektorie berechnen, für die ein Mensch mehrere Tage gebraucht hätte, auch wenn die Genauigkeit der Berechnungen des Computers etwas schlechter war.

Demonstration der Haubitze in Aberdeen, ca. 1942

Im Jahr 1940 forderte jedoch die Forschungsabteilung, die jetzt als Ballistic Research Laboratory (BRL) bekannt war, ihre Maschine zurück, die an der Moore School stand, und begann mit den Berechnungen der Artillerietabellen für den bevorstehenden Krieg. Die Rechnungsgruppe der Schule wurde ebenfalls hinzugezogen, um die Maschine mit menschlichen Rechnern zu unterstützen. Bis 1942 arbeiteten 100 Frauen-Rechnerinnen in der Schule sechs Tage die Woche und bearbeiteten die Berechnungen für den Krieg – darunter war auch Mauchlys Frau, Mary, die an den Artillerietabellen von Aberdeen arbeitete. Mauchly wurde zum Leiter einer anderen Gruppe von Rechnern ernannt, die an den Berechnungen für Radarantennen arbeiteten.

Seit seiner Ankunft an Murra School hat Mauchly seine Idee eines elektronischen Computers im gesamten Fakultätsbereich vorangetrieben. Er hatte bereits bedeutende Unterstützung von Presper Eckert und John Brainerd, einem leitenden Mitglied der Fakultät. Mauchly brachte die Idee ein, Eckert die ingenieurtechnische Perspektive und Brainerd die Überzeugungskraft sowie die Legitimität. Im Frühjahr 1943 war das Trio der Meinung, dass es an der Zeit sei, die bereits gereifte Idee Mauchlys den Militärs zu präsentieren. Doch die Rätsel des Klimas, die Mauchly schon lange zu entschlüsseln versuchte, mussten warten. Der neue Computer sollte den Anforderungen des neuen Besitzers dienen: er sollte nicht ewige Sinuskurven globaler Temperaturzyklen verfolgen, sondern die ballistischen Trajektorien von Artilleriemunition.

ENIAC

Im April 1943 entwarfen Mauchly, Eckert und Brainerd den "Bericht über den elektronischen Differentialanalysator". Dies brachte einen weiteren Verbündeten in ihre Reihen, Hermann Goldstine, Mathematik und einem Militäroffizier, der als Vermittler zwischen Aberdeen und der Moore School fungierte. Mit Hilfe von Goldstein präsentierte das Team die Idee dem Komitee in BRL und erhielt einen Militärzuschuss, mit Brainerd als wissenschaftlichem Projektleiter. Es war nötig, die Maschine bis September 1944 mit einem Budget von 150.000 $ fertigzustellen. Das Team nannte das Projekt ENIAC: Electronic Numerical Integrator, Analyzer and Computer (Elektronischer Zahlenintegrator und Rechner).

Von links nach rechts: Julian Bigelow, Herman Goldstein, Robert Oppenheimer, John von Neumann. Das Foto wurde am Institute for Advanced Study in Princeton nach dem Krieg aufgenommen, mit einem späteren Modell des Computers.

Wie beim "Colossus" in Großbritannien war auch die autoritative Ingenieursführung in den USA, wie beispielsweise das National Defense Research Committee (NDRC), dem ENIAC-Projekt skeptisch gegenübergestellt. Die Moore School hatte nicht den Ruf einer elitären Bildungsstätte, dennoch schlug sie vor, etwas Ungeahntes zu schaffen. Selbst für industrielle Giganten wie RCA war es eine Herausforderung, relativ einfache elektronische Schaltkreise zu entwickeln, geschweige denn einen anpassbaren elektronischen Computer. George Stibitz, Architekt der Relaiscomputer im Bell-Laboratorium und damals im NDRC-Projekt tätig, war der Überzeugung, dass die Entwicklung des ENIAC zu viel Zeit in Anspruch nehmen würde, um im Krieg von Nutzen zu sein.

In dieser Hinsicht hatte er recht. Die Entwicklung des ENIAC wird doppelt so viel Zeit und dreimal so viele Mittel in Anspruch nehmen, wie ursprünglich geplant. Er hat einen erheblichen Teil der personellen Ressourcen der Moore School in Anspruch genommen. Für die Entwicklung alleine mussten sieben weitere Personen hinzugezogen werden, zusätzlich zur ursprünglichen Gruppe von Mauchly, Eckert und Brainerd. Wie der "Colossus" zog auch der ENIAC viele Rechenkräfte an, um bei der Einrichtung ihres elektronischen Ersatzes zu helfen. Dazu gehörten auch die Frau von Herman Goldstine, Adele, und Jean Jennings (später Bartik), die später bedeutende Arbeiten zur Computerentwicklung leisten sollten. Die Buchstaben NI im Namen ENIAC deuteten darauf hin, dass die Moore School der Armee eine digitale, elektronische Version des differentiellen Analysators liefert, der Integrale für Trajektorien schneller und genauer als sein analoger mechanischer Vorgänger löst. Aber letztendlich entstand etwas viel Größeres.

Einige Ideen des Projekts könnten von einem Vorschlag aus dem Jahr 1940 stammen, der von Irven Travis gemacht wurde. Travis war es, der 1933 den Vertrag zur Nutzung des Analysators durch die Moore-Schule unterzeichnete, und 1940 schlug er eine verbesserte Version des Analysators vor, der zwar nicht elektronisch, aber nach einem digitalen Prinzip funktionierte. Er sollte mechanische Zähler anstelle von analogen Rädern verwenden. Bis 1943 hatte er die Moore-Schule verlassen und eine Position in der Marineführung in Washington übernommen.

Die Grundlage der Möglichkeiten des ENIAC lag, ebenso wie beim „Koloss“, in der Vielfalt der funktionalen Module. Am häufigsten wurden Akkumulatoren zum Addieren und Zählen verwendet. Ihr Schema stammte von den elektronischen Zählern von Wynn-Williams, die von Physikern genutzt wurden, und sie addierten buchstäblich durch Zählen, ähnlich wie Vorschulkinder auf ihren Fingern rechnen. Weitere funktionale Module umfassten Multiplikatoren, Funktionsgeneratoren und Daten, die in Tabellen gesucht wurden, was die Berechnung komplexerer Funktionen wie Sinus und Kosinus ersetzte. Jedes Modul verfügte über eigene Programmierungsanpassungen, mit denen eine kleine Abfolge von Operationen festgelegt werden konnte. Wie beim „Koloss“ erfolgte die Programmierung durch eine Kombination aus Schalterpaneelen und Panels mit Buchsen, die telefonähnlichen Vermittlungsstellen ähnelten.

ENIAC hatte mehrere elektromechanische Teile, darunter ein Relaisregister, das als Puffer zwischen den elektronischen Akkumulatoren und den von IBM verwendeten Lochkartenmaschinen für Ein- und Ausgaben diente. Diese Architektur ähnelte stark dem 'Colossus'. Sam Williams von den Bell Labs, der mit George Stibitz an der Entwicklung der Relaiscomputer von Bell arbeitete, baute ebenfalls ein Register für ENIAC.

Das entscheidende Merkmal, das ENIAC im Vergleich zum 'Koloss' flexibler machte, war die Möglichkeit, die Hauptparameter zu programmieren. Das programmierbare Hauptgerät sendete Impulse an die funktionalen Module, die vordefinierte Sequenzen starteten, und erhielt Rückimpulse nach Abschluss der Arbeit. Anschließend wechselte es zur nächsten Operation in der Hauptsteuersequenz und gab die erforderlichen Berechnungen als Funktion einer Vielzahl kleinerer Sequenzen aus. Das programmierbare Hauptgerät konnte Entscheidungen mithilfe eines Schrittmotors treffen: eines Ringzählers, der bestimmte, auf welche der sechs Ausgangsleitungen der Impuls umgeleitet werden sollte. Auf diese Weise konnte das Gerät bis zu sechs verschiedene funktionale Sequenzen je nach aktuellem Zustand des Schrittmotors ausführen. Diese Flexibilität ermöglichte es ENIAC, Aufgaben zu lösen, die weit von seiner ursprünglichen Kompetenz im Bereich der Ballistik entfernt waren.

Die Konfiguration von ENIAC erfolgt mithilfe von Schaltern und Tastern

Eckert war dafür zuständig, dass die gesamte Elektronik in diesem Monstrum summte und brummte. Er hatte sich die gleichen grundlegenden Tricks ausgedacht wie Flowers in Bletchley: Die Lampen mussten mit erheblich geringeren Strömen betrieben werden, und die Maschine sollte nicht abgeschaltet werden. Doch aufgrund der enormen Anzahl der verwendeten Lampen war eine weitere Maßnahme erforderlich: die anschließbaren Module, in denen jeweils mehrere Dutzend Lampen montiert waren, konnten einfach herausgenommen und bei einem Ausfall ersetzt werden. Das Wartungspersonal konnte dann ohne Eile die defekte Lampe finden und austauschen, sodass der ENIAC sofort wieder einsatzbereit war. Trotzdem konnte der ENIAC, auch mit all diesen Vorkehrungen, angesichts der riesigen Anzahl an Lampen nicht rund um die Uhr Berechnungen durchführen, wie es bei Relaiscomputern der Fall war. Irgendwann musste eine Lampe zwangsläufig durchbrennen.

Beispiel für viele Lampen im ENIAC

Die Berichte über den ENIAC heben häufig seine enormen Ausmaße hervor. Reihen von Regalen mit Lampen – insgesamt waren es 18.000 Stück – sowie Schaltern und Steuergeräten würden ein typisches Landhaus samt Vorgarten ausfüllen. Seine Größe resultierte nicht nur aus seinen Komponenten (die Lampen waren relativ groß), sondern auch aus der ungewöhnlichen Architektur. Obwohl alle Computer der Mitte des 20. Jahrhunderts nach heutigen Maßstäben groß erscheinen, war die nächste Generation von elektronischen Computern erheblich kleiner als der ENIAC und verfügte über weitaus größere Möglichkeiten bei nur einem Zehntel der elektronischen Komponenten.

Panorama des ENIAC an der Moore School

Die groteske Größe des ENIAC ergab sich aus zwei grundlegenden Konstruktionsentscheidungen. Die erste zielte darauf ab, die potenzielle Geschwindigkeit zu erhöhen, unabhängig von Kosten und Komplexität. Danach speicherten praktisch alle Computer Zahlen in Registern und bearbeiteten sie in separaten arithmetischen Modulen, wobei die Ergebnisse wieder in Registern gespeichert wurden. Der ENIAC trennte die Speicher- und Verarbeitungsmodule nicht. Jedes Modul, das Zahlen speicherte, diente gleichzeitig als Verarbeitungsmodul und war in der Lage, Addition und Subtraktion durchzuführen, was zu einem wesentlich höheren Lampenbedarf führte. Man könnte ihn als stark beschleunigte Version der menschlichen Rechenkräfte an der Moore School betrachten, da "seine Rechenarchitektur an zwanzig Menschen-Calculatoren erinnerte, die mit zehnstelligen Tischrechnern arbeiteten und die Berechnungsergebnisse hin und her übermittelten". In der Theorie ermöglichte dies dem ENIAC, parallele Berechnungen auf mehreren Akkumulatoren durchzuführen, aber diese Möglichkeit wurde nur selten genutzt, und 1948 wurde sie vollständig beseitigt.

Die zweite Entwurfslösung ist schwieriger zu rechtfertigen. Im Gegensatz zu ABC oder den Relaismaschinen von Bell speicherte der ENIAC Zahlen nicht im binären Format. Er übersetzte dezimale mechanische Berechnungen direkt in elektronische Form, mit zehn Flip-Flops für jede Ziffer – wenn das erste leuchtete, war es null, das zweite eine 1, das dritte eine 2 usw. Dies führte zu einem erheblichen Verbrauch teurer elektronischer Komponenten (zum Beispiel benötigt man für die Darstellung der Zahl 1000 im binären System 10 Flip-Flops, jeweils eines für jede binäre Ziffer (1111101000); im ENIAC-Design waren dafür 40 Flip-Flops erforderlich, jeweils zehn für jede dezimale Ziffer), der anscheinend nur aus Angst vor möglichen Schwierigkeiten bei der Umrechnung zwischen binären und dezimalen Systemen zustande kam. Der Computer von Atanasoff-Berry, "Colossus", sowie die Relaismaschinen von Bell und Zuse verwendeten jedoch das binäre System, und deren Entwickler hatten keine Schwierigkeiten bei der Umrechnung zwischen den Basiswerten.

Solche Designlösungen wird niemand nachahmen. In dieser Hinsicht ähnelte der ENIAC dem ABC – ein einzigartiges Kuriosum, nicht ein Vorlagenmodell für alle modernen Computer. Dennoch war sein Vorteil, dass er ohne Zweifel die Funktionsfähigkeit elektronischer Computer bewies, indem er nützliche Arbeit verrichtete und reale Probleme mit einer für die Umgebung erstaunlichen Geschwindigkeit löste.

Rehabilitation

Bis November 1945 war der ENIAC vollständig funktionstüchtig. Er konnte nicht mit der Zuverlässigkeit seiner elektromechanischen Verwandten prahlen, war jedoch ausreichend zuverlässig, um sein Geschwindigkeitsvorteil von mehreren hundert Malen zu nutzen. Die Berechnung der ballistischen Flugbahn, für die der Differenzialanalysator fünfzehn Minuten benötigte, konnte der ENIAC in zwanzig Sekunden durchführen – schneller, als das Projektil selbst fliegt. Im Gegensatz zum Analysator konnte er dies mit der gleichen Genauigkeit tun wie ein menschlicher Rechner, der einen mechanischen Taschenrechner verwendet.

Wie Stibitz vorhersagte, kam ENIAC zu spät, um im Krieg noch hilfreich zu sein, und die Berechnung von Tabellen war nicht mehr so dringend erforderlich. In Los Alamos, New Mexico, lief jedoch ein Projekt zur Entwicklung geheimer Waffen, das auch nach dem Krieg fortgesetzt wurde. Auch dort waren viele Berechnungen nötig. Einer der Physiker des Manhattan-Projekts, Edward Teller, brannte bereits 1942 für die Idee einer "Superwaffe": viel zerstörerischer als das, was später auf Japan abgeworfen wurde, mit einer Explosionsenergie, die aus der Kernfusion und nicht aus der Kernspaltung stammt. Teller glaubte, eine Kettenreaktion der Fusion in einer Mischung aus Deuterium (normaler Wasserstoff mit einem zusätzlichen Neutron) und Tritium (normaler Wasserstoff mit zwei zusätzlichen Neutronen) auslösen zu können. Doch dafür war ein geringer Tritiumgehalt notwendig, da dieses extrem selten war.

Deshalb brachte ein Wissenschaftler aus Los Alamos Berechnungen zur Überprüfung der Superwaffe in Mur's Schule mit, bei denen es erforderlich war, Differentialgleichungen zu berechnen, die die Zündung einer Mischung aus Deuterium und Tritium für verschiedene Tritiumkonzentrationen modellierten. Niemand an der Mur-Schule hatte die Erlaubnis zu erfahren, wofür diese Berechnungen durchgeführt wurden, doch sie gaben bereitwillig alle Daten und Gleichungen ein, die der Wissenschaftler mitgebracht hatte. Die Einzelheiten der Berechnungen bleiben bis heute geheim (wie das gesamte Programm zum Bau der Superwaffe, die heute eher als Wasserstoffbombe bekannt ist), obwohl wir wissen, dass Teller das Ergebnis der Berechnungen aus Februar 1946 als Bestätigung der Lebensfähigkeit seiner Idee betrachtete.

Im selben Monat stellte die Mura-Schule der Öffentlichkeit den ENIAC vor. Während der Einweihungszeremonie täuschten die Operatoren vor den versammelten prominenten Gästen und der Presse vor, die Maschine einzuschalten (obwohl sie natürlich immer eingeschaltet war) und führten einige symbolische Berechnungen durch, um eine ballistische Trajektorie zu berechnen und die außergewöhnliche Geschwindigkeit der elektronischen Komponenten zu demonstrieren. Anschließend verteilten die Mitarbeiter perforierte Karten mit diesen Berechnungen an alle Anwesenden.

Der ENIAC setzte im gesamten Jahr 1946 seine Arbeit an einigen realistischeren Problemen fort: Berechnungen zum Flüssigkeitsstrom (zum Beispiel für den Luftstrom um einen Flugzeugflügel) für den britischen Physiker Douglas Hartree, ein weiterer Satz von Berechnungen zur Modellierung der Implosion von Atomwaffen sowie die Berechnungen von Trajektorien für eine neue neunzig Millimeter große Kanone in Aberdeen. Dann verstummte er für anderthalb Jahre. Ende 1946, gemäß dem Vertrag der Moore School mit dem Militär, verpackte die BRL die Maschine und transportierte sie auf das Testgelände. Dort hatte sie ständig mit Zuverlässigkeitsproblemen zu kämpfen, und das BRL-Team konnte sie nicht dazu bringen, ausreichend gut zu arbeiten, um nützliche Aufgaben zu erledigen, bis zu einer umfassenden Modernisierung, die im März 1948 abgeschlossen wurde. Über die Modernisierung, die den ENIAC vollständig aktualisierte, werden wir im nächsten Abschnitt mehr sprechen.

Aber das spielte mittlerweile keine Rolle mehr. Niemand kümmerte sich um den ENIAC. Der Wettlauf um die Schaffung seines Nachfolgers war bereits in vollem Gange.

Weitere Lektüre:

• Paul Ceruzzi, Reckoners (1983)
• Thomas Haigh, et al., Eniac in Action (2016)
• David Ritchie, Die Computer-Pioniere (1986)

Quelle: habr.com