تاریخچه کامپیوترهای الکترونیکی، قسمت 3: ENIAC

سایر مقالات این مجموعه:

• تاریخچه رله
  • روش "انتقال سریع اطلاعات" یا مبدا رله
  • فارشیپ
  • گالوانیزم
  • کارآفرینان
  • و در نهایت رله
  • تلگراف صحبت کردن
  • فقط وصل کن
  • نسل فراموش شده کامپیوترهای رله
  • دوران الکترونیک
• تاریخچه کامپیوترهای الکترونیکی
  • پیش نویس
  • کلوسوس
  • ENIAC
  • انقلاب الکترونیکی
• تاریخچه ترانزیستور
  • در تاریکی به سمت لمس کردن راه می‌روم
  • از بوته جنگ
  • اختراع مجدد چندگانه
• تاریخچه اینترنت
  • شبکه مرجع
  • زوال، قسمت 1
  • زوال، قسمت 2
  • کشف تعامل
  • گسترش تعامل
  • ARPANET - تولد
  • ARPANET - بسته
  • ARPANET - زیر شبکه
  • کامپیوتر به عنوان یک وسیله ارتباطی
  • تاریخچه اینترنت: کار متقابل

دومین پروژه کامپیوتری الکترونیکی که از جنگ بیرون آمد، مانند کولوسوس، نیازمند ذهن و دستان بسیاری بود تا به نتیجه برسد. اما، مانند کولوسوس، بدون یک فرد مجرد که با الکترونیک وسواس داشته باشد، هرگز اتفاق نمی افتد. در این مورد نام او بود جان ماچلی.

داستان ماچلی به شیوه های مرموز و مشکوکی با داستان جان آتاناسوف در هم آمیخته است. همانطور که به یاد دارید، آتاناسوف و دستیارش کلود بری را در سال 1942 ترک کردیم. آنها کار بر روی کامپیوتر الکترونیکی را رها کردند و به پروژه های نظامی دیگر رفتند. مائوچلی با آتاناسوف اشتراکات زیادی داشت: آنها هر دو استاد فیزیک در مؤسسات کمتر شناخته شده ای بودند که فاقد اعتبار و اقتدار در محافل علمی گسترده تر بودند. مائوچلی در انزوا به عنوان معلم در کالج کوچک اورسینوس در حومه فیلادلفیا، که حتی اعتبار متوسط ​​ایالت آیووا آتاناسوف را نداشت، در انزوا به سر می برد. هیچ یک از آنها کاری نکردند که توجه برادران نخبه تر خود را در دانشگاه شیکاگو جلب کنند. با این حال، هر دو مجذوب یک ایده عجیب و غریب شدند: ساخت یک کامپیوتر از قطعات الکترونیکی، همان قطعاتی که رادیوها و تقویت کننده های تلفن از آن ساخته شده بودند.


جان ماچلی

پیش بینی آب و هوا

برای مدتی این دو مرد ارتباط خاصی برقرار کردند. آنها در اواخر دهه 1940 در کنفرانسی از انجمن آمریکایی برای علم پیشرفت (AAAS) در فیلادلفیا ملاقات کردند. در آنجا، Mauchly در مورد تحقیقات خود در مورد الگوهای چرخه ای در داده های آب و هوا با استفاده از یک تحلیلگر هارمونیک الکترونیکی که خود ساخته بود، ارائه کرد. این یک رایانه آنالوگ بود (یعنی مقادیر را نه به صورت دیجیتال، بلکه به صورت مقادیر فیزیکی نشان می داد، در این مورد، جریان - هر چه جریان بیشتر باشد، مقدار بیشتر است)، از نظر عملکرد مشابه جزر و مد مکانیکی است. پیش بینی توسط ویلیام تامسون (بعدها لرد کلوین) در دهه 1870 ساخته شد.

آتاناسوف که در سالن نشسته بود می دانست که در سفری تنهایی به سرزمین محاسبات الکترونیکی همراهی پیدا کرده است و بدون تردید پس از گزارشش به مائوچلی نزدیک شد تا از ماشینی که در ایمز ساخته بود به او بگوید. اما برای درک اینکه Mauchly چگونه با ارائه یک کامپیوتر الکترونیکی آب و هوا روی صحنه رفت، باید به ریشه های او برگردیم.

ماچلی در سال 1907 در خانواده فیزیکدان سباستین ماچلی متولد شد. مانند بسیاری از معاصران خود، او در کودکی به لوله های رادیویی و خلاء علاقه مند شد و قبل از اینکه تصمیم بگیرد در دانشگاه جانز هاپکینز روی هواشناسی متمرکز شود، به عنوان یک مهندس الکترونیک و فیزیکدان به کار خود ادامه داد. متأسفانه، پس از فارغ التحصیلی مستقیماً در چنگال رکود بزرگ افتاد و از اینکه در سال 1934 در اورسینوس به عنوان تنها عضو دپارتمان فیزیک مشغول به کار شد، سپاسگزار بود.

کالج اورسینوس در سال 1930

در Ursinus، او پروژه رویایی خود را آغاز کرد - چرخه های پنهان ماشین طبیعی جهانی را باز کند و یاد بگیرد که آب و هوا را نه برای روزها، بلکه برای ماه ها و سال ها قبل پیش بینی کند. او متقاعد شده بود که خورشید الگوهای آب و هوایی را کنترل می کند که چندین سال طول می کشد، مرتبط با فعالیت خورشیدی و لکه های خورشیدی. او می خواست این الگوها را از حجم عظیمی از داده های انباشته شده توسط اداره هواشناسی آمریکا با کمک دانش آموزان و مجموعه ای از ماشین حساب های رومیزی که به قیمت سکه از بانک های شکست خورده خریداری شده بود استخراج کند.

به زودی مشخص شد که داده های زیادی وجود دارد. ماشین‌ها نمی‌توانستند محاسبات را با سرعت کافی انجام دهند و علاوه بر این، زمانی که نتایج میانی دستگاه به طور مداوم روی کاغذ کپی می‌شد، خطاهای انسانی ظاهر شد. ماچلی به فکر روش دیگری افتاد. او در مورد شمارنده های لوله خلاء، که توسط چارلز وین-ویلیامز پیشگام بود، می دانست، که فیزیکدانان همکارش برای شمارش ذرات زیر اتمی استفاده می کردند. با توجه به اینکه دستگاه‌های الکترونیکی ظاهراً می‌توانند اعداد را ثبت و ذخیره کنند، Mauchly متعجب بود که چرا آنها نمی‌توانند محاسبات پیچیده‌تری را انجام دهند. او برای چندین سال در اوقات فراغت خود با قطعات الکترونیکی بازی می کرد: سوئیچ ها، مترها، ماشین های رمز جایگزینی که از ترکیبی از اجزای الکترونیکی و مکانیکی استفاده می کردند، و یک تحلیلگر هارمونیک که برای پروژه پیش بینی آب و هوا استفاده می کرد که داده هایی شبیه به چند هفته را استخراج می کرد. الگوهای نوسانات بارش. . این کشف بود که Mauchly را در سال 1940 به AAAS و سپس Atanasov را به Mauchly آورد.

بازدید کنید

رویداد کلیدی در رابطه بین ماچلی و آتاناسوف شش ماه بعد، در اوایل تابستان 1941 رخ داد. در فیلادلفیا، آتاناسوف در مورد کامپیوتر الکترونیکی که در آیووا ساخته بود به مائوچلی گفت و اشاره کرد که چقدر ارزان برای او هزینه داشته است. در مکاتبات بعدی آنها، او همچنان به ارائه نکات جالب در مورد نحوه ساخت رایانه خود ادامه داد و هر رقم آن بیش از 2 دلار هزینه نداشت. Mauchly علاقه مند شد و از این دستاورد کاملا شگفت زده شد. در آن زمان، او برنامه های جدی برای ساخت ماشین حساب الکترونیکی داشت، اما بدون حمایت کالج، مجبور بود هزینه تمام تجهیزات را از جیب خود بپردازد. آنها معمولاً برای یک لامپ 4 دلار می گرفتند و حداقل دو لامپ برای ذخیره یک رقم باینری لازم بود. او فکر کرد که آتاناسوف چگونه توانست این همه پول پس انداز کند؟

پس از شش ماه، او بالاخره وقت داشت تا به غرب سفر کند تا کنجکاوی خود را ارضا کند. پس از یک و نیم هزار کیلومتر در ماشین، در ژوئن 1941 ماچلی و پسرش به دیدار آتاناسوف در ایمز آمدند. ماچلی بعداً گفت که ناامید شده است. ذخیره سازی داده های ارزان قیمت آتاناسوف اصلا الکترونیکی نبود، بلکه با استفاده از بارهای الکترواستاتیکی روی یک درام مکانیکی نگهداری می شد. به دلیل این و سایر قطعات مکانیکی، همانطور که قبلاً دیدیم، او نمی‌توانست محاسباتی را با سرعتی انجام دهد که حتی به سرعتی که ماچلی رویای آن را می‌دید نزدیک می‌کرد. او بعداً آن را "یک زیورآلات مکانیکی با استفاده از چندین لوله خلاء" نامید. با این حال، بلافاصله پس از بازدید، او نامه‌ای نوشت که در آن ماشین آتاناسوف را ستایش کرد و در آن نوشت که «در اصل الکترونیکی است و هر سیستم معادلات خطی را که شامل بیش از سی متغیر نباشد، تنها در چند دقیقه حل می‌کند». او استدلال کرد که می تواند سریعتر و ارزان تر از مکانیکی باشد آنالایزر دیفرانسیل بوته.

سی سال بعد، رابطه ماچلی با آتاناسوف در دعوای حقوقی هانیول علیه اسپری رند که منجر به باطل شدن درخواست های ثبت اختراع برای رایانه الکترونیکی ماچلی شد، تبدیل شد. بدون گفتن چیزی در مورد محاسن خود حق اختراع، علیرغم این واقعیت که آتاناسوف مهندس با تجربه تری بود، و با توجه به نظر مشکوک Mauchly در مورد رایانه آتاناسوف در گذشته، هیچ دلیلی وجود ندارد که شک کنیم که Mauchly چیز مهمی از کار آتاناسوف آموخته یا کپی کرده است. اما مهمتر از آن، مدار ENIAC هیچ شباهتی با کامپیوتر Atanasov-Berry ندارد. بیشترین چیزی که می توان گفت این است که آتاناسوف با اثبات امکان کارکرد یک کامپیوتر الکترونیکی، اعتماد به نفس ماچلی را افزایش داد.

مدرسه مور و آبردین

در همین حال، Mauchly خود را در همان جایی یافت که شروع کرد. هیچ ترفند جادویی برای ذخیره سازی الکترونیکی ارزان وجود نداشت، و در حالی که او در Ursinus ماند، هیچ وسیله ای برای تحقق رویای الکترونیکی نداشت. و سپس او شانس آورد. در همان تابستان 1941، او یک دوره تابستانی الکترونیک را در دانشکده مهندسی مور در دانشگاه پنسیلوانیا گذراند. در آن زمان، فرانسه قبلاً اشغال شده بود، بریتانیا در محاصره بود، زیردریایی ها در اقیانوس اطلس در حال تردد بودند، و روابط آمریکا با یک ژاپن تهاجمی و توسعه طلب به سرعت رو به وخامت بود [و آلمان هیتلری به اتحاد جماهیر شوروی حمله کرد / تقریباً. ترجمه.]. علیرغم احساسات انزواطلبانه در میان مردم، مداخله آمریکا برای گروه های نخبه در مکان هایی مانند دانشگاه پنسیلوانیا ممکن و شاید اجتناب ناپذیر به نظر می رسید. مدرسه مور دوره ای را برای پیشبرد آموزش مهندسان و دانشمندان برای تسریع آمادگی برای کارهای نظامی احتمالی، به ویژه در موضوع فناوری رادار (رادار دارای ویژگی هایی شبیه به محاسبات الکترونیکی بود: از لوله های خلاء برای ایجاد و شمارش تعداد بالا استفاده می کرد. - پالس‌های فرکانس و فواصل زمانی بین آنها؛ اما مائوچلی متعاقباً منکر این شد که رادار تأثیر عمده‌ای بر توسعه انیاک داشته است.

دانشکده مهندسی مور

این دوره دو پیامد عمده برای ماچلی داشت: اول، او را با جان پرسپر اکرت، ملقب به پرس، از یک خانواده محلی از بزرگان املاک و مستغلات، و یک جادوگر جوان الکترونیک که روزهای خود را در آزمایشگاه پیشگام تلویزیون سپری می کرد، مرتبط کرد. فیلو فارنسورث. اکرت بعداً حق ثبت اختراع (که سپس باطل شد) انیاک را با Mauchly به اشتراک گذاشت. ثانیاً، موقعیتی را برای ماچلی در مدرسه مور ایجاد کرد و به انزوای طولانی تحصیلی او در باتلاق کالج اورسینوس پایان داد. ظاهراً این به دلیل شایستگی خاصی از Mauchly نبود، بلکه صرفاً به این دلیل بود که مدرسه به شدت به افرادی برای جایگزینی دانشمندانی که برای کار با دستورات نظامی ترک کرده بودند نیاز داشت.

اما در سال 1942، بیشتر اعضای مدرسه مور شروع به کار بر روی یک پروژه نظامی کردند: محاسبه مسیرهای بالستیک با استفاده از کارهای مکانیکی و دستی. این پروژه به طور ارگانیک از ارتباط موجود بین مدرسه و میدان آزمایش آبردین، در 130 مایلی ساحل در مریلند رشد کرد.

این برد در طول جنگ جهانی اول برای آزمایش توپخانه ایجاد شد و جایگزین برد قبلی در سندی هوک، نیوجرسی شد. وظیفه او علاوه بر شلیک مستقیم، محاسبه جداول آتش مورد استفاده توپخانه در نبرد بود. مقاومت هوا محاسبه محل فرود پرتابه را با حل یک معادله درجه دوم غیرممکن کرد. با این وجود، دقت بالا برای آتش توپخانه بسیار مهم بود، زیرا این اولین شلیک بود که منجر به بزرگترین شکست نیروهای دشمن شد - پس از آنها دشمن به سرعت در زیر زمین ناپدید شد.

برای دستیابی به چنین دقتی، ارتش‌های مدرن جداول دقیقی تهیه کردند که به تیراندازان می‌گفت که پرتابه‌های آنها پس از شلیک در یک زاویه مشخص، تا چه اندازه فرود می‌آید. کامپایلرها از سرعت و مکان اولیه پرتابه برای محاسبه مکان و سرعت آن پس از فاصله زمانی کوتاهی استفاده کردند و سپس همان محاسبات را برای بازه بعدی و به همین ترتیب صدها و هزاران بار تکرار کردند. برای هر ترکیبی از تفنگ و پرتابه، چنین محاسباتی باید برای تمام زوایای شلیک ممکن با در نظر گرفتن شرایط جوی مختلف انجام می شد. بار محاسباتی آنقدر زیاد بود که در آبردین، محاسبات تمام جداول، که در پایان جنگ جهانی اول آغاز شد، تنها تا سال 1936 تکمیل شد.

واضح است که آبردین به راه حل بهتری نیاز داشت. در سال 1933، او با مدرسه مور قراردادی منعقد کرد: ارتش هزینه ساخت دو آنالایزر دیفرانسیل، کامپیوترهای آنالوگ را که بر اساس طرحی از MIT ساخته شده بود، پرداخت می کرد. وانوار بوش. یکی به آبردین فرستاده می شود و دیگری در اختیار مدرسه مور باقی می ماند و بنا به صلاحدید استاد مورد استفاده قرار می گیرد. آنالایزر می‌توانست مسیری را در پانزده دقیقه بسازد که محاسبه آن برای انسان چندین روز طول می‌کشد، اگرچه دقت محاسبات کامپیوتر کمی کمتر بود.

تظاهرات هویتزر در آبردین، ج. 1942

با این حال، در سال 1940، بخش تحقیقاتی که اکنون آزمایشگاه تحقیقات بالستیک (BRL) نامیده می شود، دستگاه خود را که در مدرسه مور قرار داشت، درخواست کرد و شروع به محاسبه جداول توپخانه برای جنگ قریب الوقوع کرد. تیم محاسبات مدرسه نیز برای پشتیبانی از ماشین با کمک کامپیوترهای انسانی وارد شد. تا سال 1942، 100 ماشین‌حساب زن در مدرسه شش روز در هفته کار می‌کردند و محاسبات جنگ را سخت می‌کردند - از جمله همسر ماچلی، مری، که روی میزهای آتش آبردین کار می‌کرد. Mauchly رئیس گروه دیگری از کامپیوترها شد که بر روی محاسبات آنتن های رادار کار می کردند.

ماچلی از روزی که به مدرسه مور رسید، ایده خود را در مورد یک کامپیوتر الکترونیکی در سراسر دانشکده ترویج کرد. او قبلاً در شخص پرسپر اکرت و جان برینرد، عضو ارشد هیئت علمی. Mauchly ایده، Eckert رویکرد مهندسی، Brainerd اعتبار و مشروعیت را ارائه کرد. در بهار 1943، این سه نفر به این نتیجه رسیدند که زمان تبلیغ ایده دیرینه ماچلی برای مقامات ارتش است. اما معماهای اقلیمی که او مدتها در تلاش برای حل آنها بود باید منتظر می ماند. رایانه جدید قرار بود نیازهای مالک جدید را برآورده کند: نه سینوسی های ابدی چرخه دمای جهانی، بلکه مسیرهای بالستیک گلوله های توپخانه را ردیابی کند.

ENIAC

در آوریل 1943، Mauchly، Eckert و Brainerd پیش نویس "گزارش در مورد یک تحلیلگر دیفرانسیل الکترونیکی" را تهیه کردند. این امر متحد دیگری را به صفوف آنها جذب کرد، هرمان گلدشتاین، یک ریاضیدان و افسر ارتش که به عنوان واسطه بین آبردین و مدرسه مور خدمت می کرد. با کمک گلدشتاین، گروه این ایده را به کمیته ای در BRL ارائه کرد و یک کمک هزینه نظامی دریافت کرد که برینرد مدیر علمی پروژه بود. آنها باید ماشین را تا سپتامبر 1944 با بودجه 150 دلاری تکمیل می کردند. تیم پروژه را ENIAC: Electronic Numerical Integrator, Analyzer and Computer نامیدند.

از چپ به راست: جولیان بیگلو، هرمان گلدشتاین، رابرت اوپنهایمر، جان فون نویمان. عکس در موسسه مطالعات پیشرفته پرینستون پس از جنگ، با یک کامپیوتر مدل بعدی گرفته شده است

همانند Colossus در بریتانیا، مقامات مهندسی محترم در ایالات متحده، مانند کمیته تحقیقات دفاع ملی (NDRC)، در مورد پروژه ENIAC تردید داشتند. مدرسه مور شهرت یک موسسه آموزشی نخبه را نداشت، اما پیشنهاد ایجاد چیزی ناشناخته را داشت. حتی غول‌های صنعتی مانند RCA در ایجاد مدارهای شمارش الکترونیکی نسبتاً ساده مشکل داشتند، چه رسد به یک رایانه الکترونیکی قابل تنظیم. جورج استیبیتز، معمار کامپیوتر رله در آزمایشگاه های بل که در آن زمان روی پروژه NDRC کار می کرد، معتقد بود که ENIAC برای مفید بودن در جنگ بسیار طول می کشد.

در این مورد حق با او بود. ایجاد ENIAC دو برابر زمان و سه برابر بیشتر از آنچه که در ابتدا برنامه ریزی شده بود هزینه خواهد برد. او بخش خوبی از منابع انسانی مدرسه مور را تخلیه کرد. توسعه به تنهایی مستلزم مشارکت هفت نفر دیگر، علاوه بر تیم اولیه Mauchly، Eckert و Brainerd بود. مانند Colossus، ENIAC بسیاری از کامپیوترهای انسانی را برای کمک به راه اندازی جایگزین الکترونیکی خود وارد کرد. در میان آنها، همسر هرمان گلدشتاین، آدل و ژان جنینگز (بعدها بارتیک)، که بعداً کارهای مهمی در زمینه توسعه رایانه داشتند، بودند. NI در نام ENIAC پیشنهاد می‌کند که مدرسه مور نسخه دیجیتال و الکترونیکی یک آنالایزر دیفرانسیل را به ارتش می‌دهد که انتگرال‌های مسیر را سریع‌تر و دقیق‌تر از سلف مکانیکی آنالوگ خود حل می‌کند. اما آنها در نهایت به چیز بسیار بیشتری رسیدند.

برخی از ایده های این پروژه ممکن است از پیشنهادی که در سال 1940 توسط ایرون تراویس ارائه شده بود، گرفته شده باشد. این تراویس بود که در امضای قرارداد استفاده از تحلیلگر توسط مدرسه مور در سال 1933 شرکت کرد و در سال 1940 یک نسخه بهبود یافته از آنالیزور را پیشنهاد کرد، اگرچه الکترونیکی نبود، اما بر اساس یک اصل دیجیتال کار می کرد. باید به جای چرخ های آنالوگ از شمارنده های مکانیکی استفاده می کرد. در سال 1943، او مدرسه مور را ترک کرد و پستی را در رهبری نیروی دریایی در واشنگتن گرفت.

اساس قابلیت های انیاک، باز هم مانند Colossus، تنوع ماژول های کاربردی بود. انباشته ها اغلب برای جمع و شمارش استفاده می شدند. مدار آنها از شمارشگرهای الکترونیکی Wynne-Williams که توسط فیزیکدانان استفاده می شد گرفته شده بود، و آنها به معنای واقعی کلمه جمع را با شمارش انجام می دادند، روشی که کودکان پیش دبستانی روی انگشتان خود می شمارند. ماژول‌های کاربردی دیگر شامل ضرب‌کننده‌ها و مولدهای تابع بودند که به دنبال داده‌ها در جداول بودند، که جایگزین محاسبه توابع پیچیده‌تر مانند سینوس و کسینوس شدند. هر ماژول تنظیمات نرم افزاری مخصوص به خود را داشت که با کمک آن یک توالی کوچک از عملیات مشخص شد. مانند Colossus، برنامه نویسی با استفاده از ترکیبی از یک پنل با سوئیچ و پانل های مانند تابلوی تلفن با سوکت انجام شد.

ENIAC چندین بخش الکترومکانیکی داشت، به ویژه یک رجیستر رله که به عنوان بافر بین باتری‌های الکترونیکی و مته‌های چکشی IBM که برای ورودی و خروجی استفاده می‌شد، عمل می‌کرد. این معماری بسیار یادآور کلوسوس بود. سام ویلیامز از آزمایشگاه‌های بل، که با جورج استی‌بیتز در رایانه‌های رله بل همکاری داشت، ثبت را برای انیاک ساخت.

یک تفاوت کلیدی با Colossus، ENIAC را به ماشینی انعطاف‌پذیرتر تبدیل کرد: توانایی برنامه‌ریزی تنظیمات اصلی. دستگاه اصلی قابل برنامه ریزی پالس هایی را به ماژول های عملکردی ارسال می کرد که باعث راه اندازی توالی های از پیش تعیین شده می شد و پس از اتمام عملیات، پالس های پاسخ را دریافت می کرد. سپس به عملیات بعدی در دنباله کنترل اصلی رفت و محاسبات لازم را به عنوان تابعی از بسیاری از توالی های کوچکتر تولید کرد. دستگاه اصلی قابل برنامه ریزی می تواند با استفاده از یک موتور پله ای تصمیم گیری کند: یک شمارنده حلقه که تعیین می کند پالس به کدام یک از شش خط خروجی تغییر مسیر دهد. به این ترتیب، دستگاه می تواند تا شش توالی عملکردی مختلف را بسته به وضعیت فعلی استپر موتور انجام دهد. این انعطاف‌پذیری به ENIAC اجازه می‌دهد تا مشکلاتی را که بسیار دور از صلاحیت اصلی خود در زمینه بالستیک است، حل کند.

پیکربندی ENIAC با استفاده از سوئیچ ها و سوئیچ ها

اکرت مسئول نگه داشتن تمام وسایل الکترونیکی در حال زمزمه و زمزمه کردن در این هیولا بود، و خودش همان ترفندهای اولیه ای را که فلاورز در بلچلی انجام داد: لامپ ها باید با جریان های بسیار کمتری کار کنند و ماشین نیازی به خاموش شدن ندارد. . اما به دلیل تعداد زیاد لامپ های مورد استفاده، ترفند دیگری مورد نیاز بود: ماژول های پلاگین که هر کدام از آنها چندین لامپ را نصب می کردند، می توانند به راحتی جدا شده و در صورت خرابی جایگزین شوند. پرسنل تعمیر و نگهداری به سرعت لامپ خراب را پیدا و جایگزین کردند و ENIAC بلافاصله برای استفاده آماده شد. و حتی با تمام این اقدامات احتیاطی، با توجه به تعداد زیادی لوله در انیاک، او نمی‌توانست تمام آخر هفته یا تمام شب را به انجام محاسبات برای مشکل بگذراند، همانطور که رایانه‌های رله انجام می‌دادند. در یک نقطه مطمئن بود که لامپ سوخته است.

نمونه ای از بسیاری از لامپ ها در ENIAC

در بررسی های ENIAC اغلب به اندازه عظیم آن اشاره شده است. ردیفی از قفسه های لامپ - در مجموع 18 لامپ - و سوئیچ ها و کلیدها یک خانه روستایی معمولی و چمن جلویی را برای راه اندازی پر می کنند. اندازه آن نه تنها به دلیل اجزای تشکیل دهنده آن (لامپ ها نسبتا بزرگ بودند) بلکه به دلیل معماری عجیب آن نیز بود. و اگرچه همه رایانه‌های اواسط قرن با استانداردهای مدرن بزرگ به نظر می‌رسند، نسل بعدی رایانه‌های الکترونیکی بسیار کوچک‌تر از انیاک بودند و با استفاده از یک دهم قطعات الکترونیکی، قابلیت‌های بیشتری داشتند.

پانورامای ENIAC در مدرسه مور

اندازه عجیب و غریب ENIAC از دو تصمیم اصلی طراحی سرچشمه می گیرد. اولی به دنبال افزایش سرعت بالقوه به قیمت هزینه و پیچیدگی بود. پس از آن، تقریباً همه رایانه ها اعداد را در ثبات ها ذخیره می کردند و آنها را در واحدهای حسابی جداگانه پردازش می کردند و دوباره نتایج را در یک ثبات ذخیره می کردند. ENIAC ماژول های ذخیره سازی و پردازش را از هم جدا نکرده است. هر ماژول ذخیره اعداد نیز یک ماژول پردازشی بود که قادر به جمع و تفریق بود که به لامپ های بسیار بیشتری نیاز داشت. می توان آن را به عنوان یک نسخه بسیار سریع از بخش محاسبات انسانی در مدرسه مور در نظر گرفت، زیرا "معماری محاسباتی آن شبیه بیست کامپیوتر انسانی بود که با ماشین حساب های رومیزی ده رقمی کار می کردند و نتایج محاسبات را به عقب و جلو منتقل می کردند." در تئوری، این به ENIAC اجازه داد تا محاسبات موازی را روی چندین باتری انجام دهد، اما این ویژگی کمتر مورد استفاده قرار گرفت و در سال 1948 به طور کامل حذف شد.

توجیه تصمیم طراحی دوم دشوارتر است. برخلاف ABC یا ماشین های رله بل، انیاک اعداد را به صورت باینری ذخیره نمی کرد. این محاسبات مکانیکی اعشاری را مستقیماً به شکل الکترونیکی با ده ماشه برای هر رقم تبدیل می کرد - اگر اولی روشن بود، صفر، دومی 1، سومی 2 و غیره بود. این اتلاف عظیم قطعات الکترونیکی گران قیمت بود (به عنوان مثال، برای نشان دادن عدد 1000 به صورت دودویی به 10 فلیپ فلاپ نیاز است، یکی در هر رقم باینری (1111101000)؛ و در مدار ENIAC، این به 40 فلیپ فلاپ، ده در هر اعشار نیاز داشت. رقم)، که ظاهراً فقط به دلیل ترس از مشکلات احتمالی در تبدیل بین سیستم های باینری و اعشاری سازماندهی شده است. با این حال، کامپیوتر Atanasoff-Berry، Colossus و ماشین‌های رله بل و Zuse از سیستم باینری استفاده می‌کردند و توسعه‌دهندگان آنها هیچ مشکلی در تبدیل بین پایه‌ها نداشتند.

هیچ کس چنین راه حل های طراحی را تکرار نخواهد کرد. از این نظر، ENIAC مانند ABC بود - یک کنجکاوی منحصر به فرد، نه یک الگو برای همه رایانه های مدرن. با این حال، مزیت او این بود که بدون هیچ شکی، عملکرد کامپیوترهای الکترونیکی، انجام کارهای مفید و حل مشکلات واقعی را با سرعتی که برای اطرافیانش تعجب آور بود، به اثبات رساند.

توانبخشی

در نوامبر 1945، ENIAC به طور کامل عملیاتی شد. نمی‌توانست از قابلیت اطمینان مشابه با همتایان الکترومکانیکی خود ببالد، اما به اندازه‌ای قابل اعتماد بود که از مزیت سرعت آن چندین صد بار استفاده کرد. محاسبه مسیر بالستیک، که یک آنالایزر دیفرانسیل پانزده دقیقه طول کشید، می تواند توسط ENIAC در بیست ثانیه انجام شود - سریعتر از پرواز خود پرتابه. و بر خلاف آنالایزر، می تواند این کار را با همان دقت ماشین حساب انسانی با استفاده از ماشین حساب مکانیکی انجام دهد.

با این حال، همانطور که استیبیتز پیش بینی کرد، انیاک برای کمک به جنگ خیلی دیر آمد و دیگر نیازی به محاسبه جداول نبود. اما در لوس آلاموس در نیومکزیکو یک پروژه اسلحه مخفی وجود داشت که پس از جنگ ادامه یافت. در آنجا هم محاسبات زیادی لازم بود. یکی از فیزیکدانان پروژه منهتن، ادوارد تلر، در سال 1942 ایده یک "ابر سلاح" را مطرح کرد: بسیار مخرب تر از آنچه بعداً در ژاپن ریخته شد، با انرژی انفجاری ناشی از همجوشی اتمی به جای شکافت هسته ای. تلر معتقد بود که می تواند یک واکنش زنجیره ای همجوشی را در مخلوطی از دوتریوم (هیدروژن معمولی با یک نوترون اضافی) و تریتیوم (هیدروژن معمولی با دو نوترون اضافی) آغاز کند. اما برای این کار لازم بود به مقدار کم تریتیوم بسنده کنیم، زیرا بسیار نادر بود.

بنابراین، دانشمند لس آلاموس محاسباتی را برای آزمایش ابرسلاح به مدرسه مور آورد، که در آن لازم بود معادلات دیفرانسیل محاسبه شود که احتراق مخلوط دوتریوم و تریتیوم را برای غلظت های مختلف تریتیوم شبیه سازی می کند. هیچ کس در مدرسه مور اجازه نداشت که بداند این محاسبات برای چه هستند، اما آنها با دقت تمام داده ها و معادلات ارائه شده توسط دانشمند را وارد کردند. جزئیات محاسبات تا به امروز محرمانه باقی مانده است (مانند کل برنامه ساخت یک ابرسلاح که امروزه بیشتر به عنوان بمب هیدروژنی شناخته می شود)، اگرچه می دانیم که تلر نتیجه محاسبات به دست آمده در فوریه 1946 را تاییدی بر زنده بودن می دانست. از ایده او

در همان ماه، مدرسه مور ENIAC را به عموم معرفی کرد. در مراسم رونمایی، اپراتورها وانمود کردند که دستگاه را روشن می‌کردند (البته همیشه روشن بود) و با انجام محاسبات تشریفاتی بر روی آن، خط سیر بالستیک را محاسبه کردند. سرعت بی سابقه قطعات الکترونیکی پس از این، کارگران کارت های پانچ شده از این محاسبات را بین همه حاضران توزیع کردند.

ENIAC در طول سال 1946 به حل چندین مسئله واقعی تر ادامه داد: مجموعه ای از محاسبات در مورد جریان سیالات (مثلاً برای جریان در اطراف بال هواپیما) برای فیزیکدان انگلیسی داگلاس هارتری، مجموعه دیگری از محاسبات برای شبیه سازی انفجار سلاح های هسته ای، محاسبات مسیر برای تفنگ نود میلی متری جدید در آبردین. بعد یک سال و نیم سکوت کرد. در پایان سال 1946، بر اساس توافق نامه ای بین مدرسه مور و ارتش، BRL ماشین را بسته بندی کرد و به محل تمرین منتقل کرد. در آنجا دائماً از مشکلات قابلیت اطمینان رنج می‌برد و تیم BRL نتوانست آن‌قدر خوب عمل کند تا کار مفیدی انجام دهد تا اینکه یک طراحی مجدد بزرگ در مارس 1948 به پایان رسید. قسمت بعدی

اما این دیگر اهمیتی نداشت. هیچ کس به انیاک اهمیت نمی داد. مسابقه از قبل برای ایجاد جانشین آن در جریان بود.

دیگر چه بخوانیم:

• پل سروزی، حسابگران (1983)
• توماس هیگ و همکاران. آل، انیاک در عمل (2016)
• دیوید ریچی، پیشگامان کامپیوتر (1986)

منبع: www.habr.com