Povijest računala ENIAC (Digital Integrator and Calculator). "POVIJEST RAČUNALSTVA": ENIAC. Povijest jedinstvenog automobila Što je eniac koje godine je nastao

💖 Sviđa li vam se? Podijelite vezu sa svojim prijateljima

Računalo 1. generacije. ENIAC

Početkom 1943. godine grupa stručnjaka predvođena Howardom Aikenom, J. Mauchlyjem i P. Eckertom u SAD-u počela je dizajnirati računalo temeljeno na vakuumskim cijevima, a ne na elektromagnetskim relejima. Taj se stroj zvao ENIAC (Electronic Numeral Integrator And Computer) i radio je tisuću puta brže od Mark-1. ENIAC je sadržavao 18 tisuća vakuumskih cijevi, bio je težak 30 tona i trošio 150 kilovata energije. ENIAC je imao i značajnu manu - upravljalo se pomoću patch panela, nije imao memoriju, a da bi se postavio program bilo je potrebno nekoliko sati ili čak dana da se žice spoje na pravi način. Najgori od svih nedostataka bila je užasna nepouzdanost računala, budući da je desetak vakuumskih cijevi uspjelo otkazati u jednom danu rada.

Kako bi pojednostavili proces postavljanja programa, Mauchly i Eckert počeli su dizajnirati novi stroj koji bi mogao pohraniti program u svoju memoriju. Godine 1945. u rad je uključen poznati matematičar John von Neumann, koji je pripremio izvješće o ovom stroju. U ovom je izvješću von Neumann jasno i jednostavno formulirao opća načela funkcioniranja univerzalnih računalnih uređaja, tj. računala. Ovo je bio prvi operativni stroj izgrađen na vakuumskim cijevima i službeno je pušten u rad 15. veljače 1946. godine. Pokušali su upotrijebiti ovaj stroj za rješavanje nekih problema koje je pripremio von Neumann, a vezani su uz projekt atomske bombe. Zatim je prevezena na Aberdeen Proving Ground, gdje je radila do 1955. godine.

ENIAC je postao prvi predstavnik 1. generacije računala. Svaka klasifikacija je uvjetna, no većina stručnjaka složila se da generacije treba razlikovati na temelju elementarne baze na kojoj su strojevi izgrađeni. Stoga se čini da su prva generacija cijevni strojevi.

Gotovo sve von Neumannove preporuke kasnije su korištene u strojevima prve tri generacije; njihova ukupnost nazvana je "von Neumannova arhitektura". Prvo računalo koje je utjelovilo von Neumannova načela izgradio je 1949. engleski istraživač Maurice Wilkes. Od tada su računala postala puno moćnija, no velika većina njih napravljena je u skladu s načelima koje je John von Neumann iznio u svom izvješću iz 1945. godine.

Novi automobili prve generacije vrlo su se brzo zamijenili. Godine 1951. počelo je s radom prvo sovjetsko elektroničko računalo MESM, površine oko 50 četvornih metara. MESM je imao 2 tipa memorije: memoriju s izravnim pristupom, u obliku 4 panela visine 3 metra i širine 1 metar; i dugoročnu memoriju u obliku magnetskog bubnja kapaciteta 5000 brojeva.

Ukupno je MESM imao 6000 vakuumskih cijevi, a s njima je bilo moguće raditi tek nakon 1,5-2 sata nakon uključivanja stroja. Unos podataka obavljen je magnetskom vrpcom, a ispis digitalnim ispisnim uređajem spojenim na memoriju. MESM je mogao izvesti 50 matematičkih operacija u sekundi, pohraniti 31 broj i 63 naredbe u RAM (bilo je ukupno 12 različitih naredbi), a trošio je snagu od 25 kilovata.

Godine 1952. rođen je američki EDWAC stroj. Također je vrijedno istaknuti englesko računalo EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator), izgrađeno ranije, 1949. godine, - prvi stroj s pohranjenim programom. Godine 1952. sovjetski konstruktori naručili su BESM, najbrži stroj u Europi, a sljedeće godine u SSSR-u je počela s radom Strela, prvi proizvodni stroj visoke klase u Europi.

Među kreatorima domaćih automobila, prije svega treba spomenuti imena S.A. Lebedeva, B.Ya. Bazilevski, I.S. Bruka, B.I. Rameeva, V.A. Melnikova, M.A. Kartseva, A.N. Myamlina. U 50-ima su se pojavila druga računala: "Ural", M-2, M-3, BESM-2, "Minsk-1" - koja su utjelovila sve naprednija inženjerska rješenja.

Prva generacija računala, ova čvrsta i spora računala, bili su pioniri računalne tehnologije. Brzo su nestali sa scene jer zbog nepouzdanosti, skupoće i poteškoća u programiranju nisu našli široku komercijalnu primjenu.

Vrijeme čitanja: 6 minuta. Pregleda 182 Objavljeno 23.02.2018

Povijest nastanka modernog računala ne seže ni stotinu godina unatrag, iako je prve pokušaje da se brojenje učini lakšim učinio čovjek 3000 godina prije Krista u starom Babilonu. Međutim, danas ne zna svaki korisnik kako je izgledao. Vrijedno je napomenuti da je imao malo zajedničkog s modernim osobnim uređajem.

Izlet u povijest

Iako je prvo računalo javnosti predstavljeno tek pred kraj Drugog svjetskog rata, rad na njemu započeo je početkom 20. stoljeća. Ali sva računala stvorena prije ENIAC-a nikada nisu našla praktičnu primjenu, ali su također postala određene faze u kretanju napretka.

  • Ruski istraživač i znanstvenik A. Krylov razvio je 1912. godine prvi stroj koji je rješavao diferencijalne jednadžbe.
  • 1927. SAD, znanstvenici su razvili prvi analogni uređaj.
  • 1938. Njemačka, Konrad Tzue kreira model računala Z1. Tri godine kasnije isti je znanstvenik razvio sljedeću verziju računala Z3, koje je bilo sličnije modernim uređajima od ostalih.
  • 1941. SAD, prvo automatsko računalo “Mark 1” stvoreno je pod ugovorom s IBM-om. Sljedeći modeli nastali su sukcesivno u razmacima od nekoliko godina: “Mark II”, “Mark III/ADEC”, “Mark IV”.
  • 1946. SAD, predstavljen javnostiprvo računalo na svijetu- ENIAC, koji je bio praktično primjenjiv u vojnim proračunima.
  • 1949. Rusija, Sergej Lebedev predstavio je prvo sovjetsko računalo u crtežima; do 1950. MESM je izgrađen i pušten u masovnu proizvodnju.
  • 1968. Rusija, A. Gorokhov izradio je projekt za stroj koji sadrži matičnu ploču, ulazni uređaj, video karticu i memoriju.
  • 1975. SAD, stvoreno je prvo serijsko računalo Altair 8800. Uređaj se temeljio na Intelovom mikroprocesoru

Kao što vidite, razvoj nije stajao na mjestu i napredak se kretao skokovima i granicama. Prošlo je vrlo malo vremena i masivni, smiješni uređaji pretvoreni su u moderna osobna računala koja su nam poznata.

ENIAC- prvo računalo na svijetu

Želio bih malo više pažnje posvetiti ovom uređaju. Upravo je on dobio titulu prvog računala na svijetu, unatoč činjenici da su neki modeli razvijeni prije njega. To je zbog činjenice da je ENIAC postao prvo računalo koje je našlo praktičnu primjenu. Vrijedno je napomenuti da je stroj pušten u rad 1945. godine i da je konačno isključen iz struje u listopadu 1955. godine. Slažem se, 10 godina neprekidnog rada je značajan period za prvo računalo koje je našlo praktičnu primjenu.

Kako se računalo koristilo

U početku prvo računalo na svijetustvoren je za izračun tablica gađanja potrebnih za topničke trupe. Računarske ekipe nisu se mogle nositi sa svojim poslom jer je izračun oduzimao vrijeme. Tada je 143. vojnoj komisiji predstavljen projekt elektroničkog računala, koji je odobren i započela je aktivna izgradnja stroja. Proces je dovršen tek 1945. godine, tako da nije bilo moguće koristiti ENIAC u vojne svrhe te je odveden na Sveučilište u Pennsylvaniji za izvođenje proračuna u razvoju termonuklearnog oružja.

Matematičko modeliranje postalo je težak zadatak za prvo računalo, pa se formiranje modela odvijalo prema najjednostavnijim shemama. Ipak, postignut je željeni rezultat i dokazana je mogućnost stvaranja hidrogenske bombe uz pomoć ENIAC-a. Godine 1947. stroj se počeo koristiti za proračune metodom Monte Carlo.

Osim toga, 1946. u ENIAC-u je riješen aerodinamički problem, fizičar D. Hartree analizirao je problem strujanja zraka oko krila zrakoplova nadzvučnom brzinom.

Godine 1949. Von Neumann je izračunao konstante Pi ie.ENIAC je podatke prikazao s točnošću od 2 tisuće decimalnih mjesta.

Godine 1950. na računalu je napravljen numerički izračun vremenske prognoze koji se pokazao prilično točnim. Unatoč činjenici da su sami izračuni oduzimali dosta vremena.

Tvorci stroja

Teško je imenovati jedinog tvorca prvog računala. Veliki tim inženjera i programera radio je na ENIAC-u. U početku su tvorci projekta bili John Mauchly i John Eckert. Mauchly je u to vrijeme bio profesor na Moore institutu, a Eckert je tamo upisan kao student. Počeli su razvijati računalnu arhitekturu i predstavili projekt računala komisiji.

Osim toga, sljedeći su ljudi sudjelovali u stvaranju stroja:

  • razvoj baterije - Jack Davey;
  • modul za ulaz/izlaz podataka – Harry Husky;
  • modul množenja - Arthur Burks;
  • modul podjele i vađenje korijena - Jeffrey Chuan Chu;
  • Glavni programer – Thomas Kite Sharples;
  • tablice funkcija - Robert Shaw;
  • znanstveni savjetnik - John von Neumann.

Također, cijelo osoblje programera radilo je na stroju.

Postavke uređaja

Kao što je gore navedeno,prvo računalo na svijetubio potpuno drugačiji od modernih uređaja. Bila je to vrlo masivna struktura, koja se sastojala od više od 17 tisuća svjetiljki od 16 vrsta, više od 7 tisuća silikonskih dioda, 1,5 tisuća releja, 70 tisuća otpornika i 10 tisuća kondenzatora. Kao rezultat toga, težina prvog operativnog računala bila je 27 tona.

Tehnički podaci:

  • kapacitet memorije uređaja – 20 riječi;
  • snaga koju troši stroj je 174 kW;
  • računalna snaga 5000 operacija zbrajanja u sekundi. Za množenje je stroj koristio višestruko zbrajanje, pa je učinak pao i iznosio samo 357 operacija.
  • taktna frekvencija – 100 kHz;
  • tabulator bušenih kartica za unos i izlaz informacija.

Za izračune je korišten decimalni brojevni sustav, iako je znanstvenicima već bio poznat binarni kod.

Vrijedno je napomenuti da je tijekom procesa izračuna ENIAC zahtijevao toliko električne energije da je najbliži grad često ostajao bez struje više sati. Za promjenu algoritma izračuna bilo je potrebno ponovno spajanje uređaja. Von Neumann je tada unaprijedio računalo i dodao memoriju koja sadrži osnovne računalne programe, što je znatno pojednostavilo rad programera.

ENIAC je postao računalo nulte generacije. U njegovom dizajnu nemoguće je pogoditi preduvjete za stvaranje modernih uređaja. Procesi izračuna također nisu bili tako produktivni kako su znanstvenici možda željeli. Ipak, upravo je ovaj stroj dokazao da je moguće stvoriti potpuno elektroničko računalo i dao poticaj daljnjem razvoju.

Neki detalji danasprvo računalo na svijetučuvaju se u Nacionalnom muzeju američke povijesti. Cjelokupna struktura zauzima previše prostora da bi se prezentirala za pregled. Unatoč činjenici da je ovo bio jedan od prvih pokušaja stvaranja radnog stroja, računalo je ostalo u funkciji 10 godina iu vrijeme svog nastanka odigralo je ogromnu i nezamjenjivu ulogu u razvoju računalne tehnologije.

Nakon toga su strojevi postajali sve manji, a njihove mogućnosti sve veće. Prvi Apple 1 izdan je 1976. A prva računalna igrica izašla je davne 1962. godine. Čak i sada, razvoj računalne tehnologije ne stoji mirno. Što mislite što nas čeka u budućnosti?

Početkom 1943. godine grupa stručnjaka predvođena Howardom Aikenom, J. Mauchlyjem i P. Eckertom u SAD-u počela je dizajnirati računalo temeljeno na vakuumskim cijevima, a ne na elektromagnetskim relejima. Taj se stroj zvao ENIAC (Electronic Numeral Integrator And Computer) i radio je tisuću puta brže od Mark-1. ENIAC je sadržavao 18 tisuća vakuumskih cijevi, zauzimao je površinu od 9 x 15 metara, težio je 30 tona i trošio snagu od 150 kilovata. ENIAC je imao i značajnu manu - upravljalo se pomoću patch panela, nije imao memoriju, a da bi se postavio program bilo je potrebno nekoliko sati ili čak dana da se žice spoje na pravi način. Najgori od svih nedostataka bila je užasna nepouzdanost računala, budući da je desetak vakuumskih cijevi uspjelo otkazati u jednom danu rada.

Kako bi pojednostavili proces postavljanja programa, Mauchly i Eckert počeli su dizajnirati novi stroj koji bi mogao pohraniti program u svoju memoriju. Godine 1945. u rad je uključen poznati matematičar John von Neumann, koji je pripremio izvješće o ovom stroju. U ovom je izvješću von Neumann jasno i jednostavno formulirao opća načela funkcioniranja univerzalnih računalnih uređaja, tj. računala. Ovo je bio prvi operativni stroj izgrađen na vakuumskim cijevima i službeno je pušten u rad 15. veljače 1946. godine. Pokušali su upotrijebiti ovaj stroj za rješavanje nekih problema koje je pripremio von Neumann, a vezani su uz projekt atomske bombe. Zatim je prevezena na Aberdeen Proving Ground, gdje je radila do 1955. godine.

ENIAC je postao prvi predstavnik 1. generacije računala. Svaka klasifikacija je uvjetna, no većina stručnjaka složila se da generacije treba razlikovati na temelju elementarne baze na kojoj su strojevi izgrađeni. Stoga se čini da su prva generacija cijevni strojevi.

Struktura i rad računala prema “von Neumannovom principu”

Potrebno je istaknuti ogromnu ulogu američkog matematičara von Neumanna u razvoju tehnologije prve generacije. Bilo je potrebno razumjeti prednosti i slabosti ENIAC-a i dati preporuke za daljnji razvoj. Izvještaj von Neumanna i njegovih kolega G. Goldsteina i A. Burksa (lipanj 1946.) jasno je formulirao zahtjeve za strukturu računala. Istaknimo najvažnije od njih:

    strojevi koji koriste elektroničke elemente ne bi trebali raditi u decimalnom, već u binarnom brojevnom sustavu;

    program, poput izvornih podataka, mora biti smješten u memoriji stroja;

    program, kao i brojevi, mora biti napisan u binarnom kodu;

    poteškoće fizičke implementacije uređaja za pohranu, čija brzina odgovara brzini rada logičkih sklopova, zahtijevaju hijerarhijsku organizaciju memorije (odnosno, dodjelu RAM-a, srednje i dugoročne memorije);

    aritmetički uređaj (procesor) konstruiran je na temelju sklopova koji izvode operaciju zbrajanja; stvaranje posebnih uređaja za izvođenje drugih aritmetičkih i drugih operacija je nepraktično;

    Stroj koristi paralelni princip za organizaciju računskog procesa (operacije s brojevima izvode se istovremeno na svim znamenkama).

Sljedeća slika pokazuje kakve bi trebale biti veze između računalnih uređaja prema von Neumannovom principu (jedne linije prikazuju upravljačke veze, točkaste linije prikazuju informacijske veze).

Aritmetičko logička jedinica

Kontrolni uređaj

Vanjski uređaji

radna memorija

Crtanje - Veze između uređaja

Gotovo sve von Neumannove preporuke kasnije su korištene u strojevima prve tri generacije; njihova ukupnost nazvana je "von Neumannova arhitektura". Prvo računalo koje je utjelovilo von Neumannova načela izgradio je 1949. engleski istraživač Maurice Wilkes. Od tada su računala postala puno moćnija, no velika većina njih napravljena je u skladu s načelima koje je John von Neumann iznio u svom izvješću iz 1945. godine.

Novi automobili prve generacije vrlo su se brzo zamijenili. Godine 1951. počelo je s radom prvo sovjetsko elektroničko računalo MESM, površine oko 50 četvornih metara. MESM je imao 2 tipa memorije: memoriju s izravnim pristupom, u obliku 4 panela visine 3 metra i širine 1 metar; i dugoročnu memoriju u obliku magnetskog bubnja kapaciteta 5000 brojeva. Ukupno je MESM imao 6000 vakuumskih cijevi, a s njima je bilo moguće raditi tek nakon 1,5-2 sata nakon uključivanja stroja. Unos podataka obavljen je magnetskom vrpcom, a ispis digitalnim ispisnim uređajem spojenim na memoriju. MESM je mogao izvesti 50 matematičkih operacija u sekundi, pohraniti 31 broj i 63 naredbe u RAM (bilo je ukupno 12 različitih naredbi), a trošio je snagu od 25 kilovata.

Godine 1952. rođen je američki EDWAC stroj. Također je vrijedno istaknuti englesko računalo EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator), izgrađeno ranije, 1949., prvi stroj s pohranjenim programom. Godine 1952. sovjetski konstruktori naručili su BESM, najbrži stroj u Europi, a sljedeće godine u SSSR-u je počela s radom Strela, prvi proizvodni stroj visoke klase u Europi. Među kreatorima domaćih automobila, prije svega treba spomenuti imena S.A. Lebedeva, B.Ya. Bazilevski, I.S. Bruka, B.I. Rameeva, V.A. Melnikova, M.A. Kartseva, A.N. Myamlina. U 50-ima su se pojavila druga računala: "Ural", M-2, M-3, BESM-2, "Minsk-1" - koja su utjelovila sve naprednija inženjerska rješenja.

Projekti i implementacija strojeva Mark-1, EDSAC i EDVAC u Engleskoj i SAD-u, MESM u SSSR-u postavili su temelje za razvoj rada na stvaranju računala tehnologije vakuumskih cijevi - serijskih računala prve generacije. Razvoj prvog elektroničkog stroja za proizvodnju, UNIVAC (Universal Automatic Computer), započeli su oko 1947. Eckert i Mauchli. Prvi model stroja (UNIVAC-1) izgrađen je za US Census Bureau i pušten u rad u proljeće 1951. Sinkrono, sekvencijalno računalo UNIVAC-1 nastalo je na temelju računala MENIAC i EDVAC. Radio je na frekvenciji takta od 2,25 MHz i sadržavao je oko 5000 vakuumskih cijevi.

U usporedbi sa SAD-om, SSSR-om i Engleskom, razvoj elektroničke računalne tehnologije u Japanu, Njemačkoj i Italiji kasnio je. Prvi japanski Fujik stroj pušten je u rad 1956.; masovna proizvodnja računala u Njemačkoj započela je tek 1958.

Mogućnosti strojeva prve generacije bile su prilično skromne. Stoga je njihov učinak prema suvremenim standardima bio nizak: od 100 (Ural-1) do 20 000 operacija u sekundi (M-20 1959.). Te su brojke prvenstveno određene inercijom vakuumskih cijevi i nesavršenošću uređaja za pohranu. Količina RAM-a bila je iznimno mala - u prosjeku 2048 brojeva (riječi), što nije bilo dovoljno ni za smještaj složenih programa, a o podacima da i ne govorimo. Srednja memorija organizirana je na glomaznim i sporim magnetskim bubnjevima relativno malog kapaciteta (5120 riječi za BESM-1). Uređaji za ispis i jedinice za unos podataka također su radili sporo. Ako se detaljnije zadržimo na ulazno-izlaznim uređajima, možemo reći da se od početka pojave prvih računala pojavila kontradikcija između velike brzine središnjih uređaja i niske brzine vanjskih uređaja. Osim toga, otkrivene su nesavršenosti i neugodnosti ovih uređaja. Prvi nositelj podataka u računalima, kao što je poznato, bila je bušena kartica. Tada su se pojavile perforirane papirnate trake ili jednostavno bušene papirnate trake. Došli su iz telegrafske tehnike nakon početka 19. stoljeća. Chicago otac i sin Charles i Howard Crums izumili su teletype.

Prva generacija računala, ova čvrsta i spora računala, bili su pioniri računalne tehnologije. Brzo su nestali sa scene jer nisu našli široku komercijalnu primjenu zbog nepouzdanosti, skupoće i poteškoća u programiranju.

Početkom 1943. godine grupa stručnjaka predvođena Howardom Aikenom, J. Mauchlyjem i P. Eckertom u SAD-u počela je dizajnirati računalo temeljeno na vakuumskim cijevima, a ne na elektromagnetskim relejima. Taj se stroj zvao ENIAC (Electronic Numeral Integrator And Computer) i radio je tisuću puta brže od Mark-1. ENIAC je sadržavao 18 tisuća vakuumskih cijevi, zauzimao je površinu od 9´15 metara, težio je 30 tona i trošio snagu od 150 kilovata. ENIAC je imao i značajnu manu - upravljalo se pomoću patch panela, nije imao memoriju, a da bi se postavio program bilo je potrebno nekoliko sati ili čak dana da se žice spoje na pravi način. Najgori od svih nedostataka bila je užasna nepouzdanost računala, budući da je desetak vakuumskih cijevi uspjelo otkazati u jednom danu rada.

Kako bi pojednostavili proces postavljanja programa, Mauchly i Eckert počeli su dizajnirati novi stroj koji bi mogao pohraniti program u svoju memoriju. Godine 1945. u rad je uključen poznati matematičar John von Neumann, koji je pripremio izvješće o ovom stroju. U ovom je izvješću von Neumann jasno i jednostavno formulirao opća načela funkcioniranja univerzalnih računalnih uređaja, tj. računala. Ovo je bio prvi operativni stroj izgrađen na vakuumskim cijevima i službeno je pušten u rad 15. veljače 1946. godine. Pokušali su upotrijebiti ovaj stroj za rješavanje nekih problema koje je pripremio von Neumann, a vezani su uz projekt atomske bombe. Zatim je prevezena na Aberdeen Proving Ground, gdje je radila do 1955. godine.

ENIAC je postao prvi predstavnik 1. generacije računala. Svaka klasifikacija je uvjetna, no većina stručnjaka složila se da generacije treba razlikovati na temelju elementarne baze na kojoj su strojevi izgrađeni. Stoga se čini da su prva generacija cijevni strojevi.

Struktura i rad računala prema “von Neumannovom principu”

Potrebno je istaknuti ogromnu ulogu američkog matematičara von Neumanna u razvoju tehnologije prve generacije. Bilo je potrebno razumjeti prednosti i slabosti ENIAC-a i dati preporuke za daljnji razvoj. Izvještaj von Neumanna i njegovih kolega G. Goldsteina i A. Burksa (lipanj 1946.) jasno je formulirao zahtjeve za strukturu računala. Istaknimo najvažnije od njih:

· strojevi koji koriste elektroničke elemente ne bi trebali raditi u decimalnom, već u binarnom brojevnom sustavu;

· program, kao i izvorni podaci, moraju se nalaziti u memoriji stroja;

· program, kao i brojevi, mora biti napisan u binarnom kodu;

· poteškoće fizičke implementacije uređaja za pohranu, čija brzina odgovara brzini rada logičkih sklopova, zahtijevaju hijerarhijsku organizaciju memorije (odnosno, dodjelu RAM-a, srednje i dugoročne memorije);

· aritmetički uređaj (procesor) konstruiran je na temelju sklopova koji izvode operaciju zbrajanja; stvaranje posebnih uređaja za izvođenje drugih aritmetičkih i drugih operacija je nepraktično;

· stroj koristi paralelni princip organizacije računskog procesa (operacije nad brojevima izvode se istovremeno u svim znamenkama).

Sljedeća slika prikazuje kakve bi trebale biti veze između računalnih uređaja prema von Neumannovom principu (jedne crte prikazuju kontrolne veze, točkaste linije prikazuju informacijske veze).

Gotovo sve von Neumannove preporuke kasnije su korištene u strojevima prve tri generacije; njihova ukupnost nazvana je "von Neumannova arhitektura". Prvo računalo koje je utjelovilo von Neumannova načela izgradio je 1949. engleski istraživač Maurice Wilkes. Od tada su računala postala puno moćnija, no velika većina njih napravljena je u skladu s načelima koje je John von Neumann iznio u svom izvješću iz 1945. godine.

Novi automobili prve generacije vrlo su se brzo zamijenili. Godine 1951. počelo je s radom prvo sovjetsko elektroničko računalo MESM, površine oko 50 četvornih metara. MESM je imao 2 tipa memorije: memoriju s izravnim pristupom, u obliku 4 panela visine 3 metra i širine 1 metar; i dugoročnu memoriju u obliku magnetskog bubnja kapaciteta 5000 brojeva. Ukupno je MESM imao 6000 vakuumskih cijevi, a s njima je bilo moguće raditi tek nakon 1,5-2 sata nakon uključivanja stroja. Unos podataka obavljen je magnetskom vrpcom, a ispis digitalnim ispisnim uređajem spojenim na memoriju. MESM je mogao izvesti 50 matematičkih operacija u sekundi, pohraniti 31 broj i 63 naredbe u RAM (bilo je ukupno 12 različitih naredbi), a trošio je snagu od 25 kilovata.

Mogućnosti strojeva prve generacije bile su prilično skromne. Stoga je njihov učinak prema suvremenim standardima bio nizak: od 100 (Ural-1) do 20 000 operacija u sekundi (M-20 1959.). Te su brojke prvenstveno određene inercijom vakuumskih cijevi i nesavršenošću uređaja za pohranu. Količina RAM-a bila je iznimno mala - u prosjeku 2048 brojeva (riječi), što nije bilo dovoljno ni za smještaj složenih programa, a o podacima da i ne govorimo. Srednja memorija organizirana je na glomaznim i sporim magnetskim bubnjevima relativno malog kapaciteta (5120 riječi za BESM-1). Uređaji za ispis i jedinice za unos podataka također su radili sporo. Ako se detaljnije zadržimo na ulazno-izlaznim uređajima, možemo reći da se od početka pojave prvih računala pojavila kontradikcija između velike brzine središnjih uređaja i niske brzine vanjskih uređaja. Osim toga, otkriveno je

nesavršenost i neugodnost ovih uređaja. Prvi nositelj podataka u računalima, kao što je poznato, bila je bušena kartica. Tada su se pojavile perforirane papirnate trake ili jednostavno bušene papirnate trake. Došli su iz telegrafske tehnike nakon početka 19. stoljeća. Chicago otac i sin Charles i Howard Crums izumili su teletype.

Prva generacija računala, ova čvrsta i spora računala, bili su pioniri računalne tehnologije. Brzo su nestali sa scene jer zbog nepouzdanosti, skupoće i poteškoća u programiranju nisu našli široku komercijalnu primjenu.

ENIAC se sastojao od 42 bloka cca 2,75-0,7-0,3 m, u kojima je bilo smješteno 30 zasebnih uređaja (cjelina): elektroenergetski sustav; uređaj za pokretanje i zaustavljanje stroja; generator takta (ciklistička jedinica); središnji uređaj za programiranje je patch board (polje za slaganje), čije su pojedinačne utičnice spojene utikačima; 20 registara akumulatora, koji su igrali ulogu RAM-a i uređaja za zbrajanje (oduzimanje); multiplikator; uređaj dijeljenja/kvadratnog korijena; tri zamjenjive tablice funkcija; relejni međuspremnik koji komunicira između stroja i čitača bušene kartice; takozvani glavni programer (“kontrolni programer”) i neki drugi.

Uređaji su međusobno povezani dvjema skupinama 11-žilnih koaksijalnih kabela. Jedan set kabela tvorio je digitalnu okosnicu koja je prenosila nizove impulsa koji predstavljaju numeričke podatke. Odvojeni vodič (jezgra) u kabelu odgovarao je jednom decimalnom mjestu (plus jezgra znaka broja), a vrijednost prenesene znamenke bila je jednaka broju impulsa koji prolaze kroz ovaj vodič. Druga skupina kabela bila je programska linija i odašiljani impulsi koji su kontrolirali redoslijed operacija u različitim uređajima, ovisno o postavkama utikača na patch ploči. Svaki vodič u kabelu bio je neovisna programska linija (programski kanal) i nosio je određeni upravljački signal iz generatora takta (TG).

Računalo ENIAC-2

ENIAC je bio sinkroni stroj: TG, čiji su se impulsi kontinuirano i istovremeno prenosili na sve uređaje stroja, koordinirao je njegove radnje. Generator je radio na frekvenciji od 100 kHz i svakih 200 μs proizvodio je set impulsa, čije je trajanje bilo približno 2 μs, a vremenski interval između njih bio je 10 μs. Prvi od tih impulsa nazvan je centralni programski impuls (CPP) i određivao je početak i kraj operacija stroja (odvojeni uređaj, nakon što je završio svoju inherentnu operaciju, odašiljao je CPP kao svoj izlazni programski impuls drugom uređaju, započinjući njegov rad). Glavni strojni ciklus bio je jednak vremenu jednog dodavanja, koje je trajalo 200 μs (tj. izvršeno je 5000 dodavanja u sekundi). Vrijeme izvršenja za preostale aritmetičke operacije bio je ciklus zbrajanja cijelog broja.

Istovremeno poslani programski impulsi, od kojih je svaki imao svoju svrhu, omogućili su donekle paralelizirati izvođenje operacija: na primjer, jedan akumulator vrši zbrajanje, drugi prima podatke iz tablice funkcija, treći prenosi podatke na perforaciju itd. (naravno, uz uvjet da rezultat izračuna pohranjen u akumulatoru nije potreban za sljedeću aritmetičku operaciju).

Glavni elektronički sklopovi stroja bili su flip-flops, "i" ćelije, koje su djelovale kao prekidači, i "ili" ćelije, dizajnirane za kombiniranje impulsa koji dolaze iz različitih izvora u jedan izlaz. Deset flip-flopova bilo je spojenih u prsten kako bi formirali decimalni (dekadni) brojač, koji je služio istu ulogu kao kotačić za brojanje u mehaničkim zbrojnicama (zato je bilo potrebno 20 trioda da predstavljaju jednu decimalnu znamenku). Deset takvih prstenova plus okidač koji predstavlja znak broja činili su registar za pohranu (u ENIAC-u ih je bilo 20). Svaki od registara bio je opremljen sklopom za prijenos desetica i bio je akumulator, odnosno korišten je ne samo kao memorija, već i kao zbrajalo-oduzimač. Ove operacije su se izvodile brojanjem impulsa koji su stigli na ulaz brojača.

Operacija množenja izvedena je u brzom uređaju za množenje (multiplikatoru). Koristio je četiri baterije i ugrađenu tablicu množenja 9-9 izrađenu na rezistivnoj matrici (u slučajevima kada je trebalo dobiti 20-bitni umnožak korišteno je šest baterija). Dva su akumulatora korištena za pohranjivanje operanda, dva su korištena za pohranjivanje privatnih proizvoda. Kada bi se na ulazima matrice pojavili impulsi koji odgovaraju jednom bitu množenika i jednom bitu množitelja, ona je generirala impulse koji predstavljaju njihov djelomični umnožak. Znamenke jedinica ovog proizvoda poslane su u jedan akumulator, znamenke desetica u drugi. Nakon završetka množenja sa sljedećom znamenkom množitelja, ona je pomaknuta za jednu znamenku ulijevo i ponovno je obavljeno množenje. Kada su sve znamenke dva 10-bitna broja pomnožene, jedan od akumulatora je zbrajao akumulirane umnoške kvocijenta (metoda dijeljenja tih umnožaka na “jedinice” i “decimalne” dijelove bila je stoga ista kao u Harvard Mark I - vidi Sl. "Elektromehanički kolos" Cijeli proces množenja dva 10-bitna broja trajao je 2,8 ms u ENIAC-u (ili 357 množenja u sekundi).

Uređaj za dijeljenje i vađenje kvadratnih korijena također se sastojao od četiri akumulatora: prvi je sadržavao dividendu (ili radikalni izraz), drugi je sadržavao djelitelj (ili udvostručeni kvadratni korijen), treći je sadržavao kvocijent, a četvrti akumulator je korišten za izvršite operaciju pomaka. Tijekom dijeljenja djelitelj se oduzimao od dividende sve dok razlika nije postala negativna. Nakon toga je proces prekinut, ostatak dividende je poslan u četvrti akumulator da se pomakne za jednu poziciju ulijevo, a zatim se vrati u prvi akumulator i zbroji s djeliteljem dok zbroj ne postane pozitivan. U ovom slučaju, ili +1 ili -1 je poslan odgovarajućem bitu akumulatora kvocijenta (ovisno o tome je li djelitelj dodan ili oduzet). Proces vađenja korijena je proveden na sličan način. Radeći s 10-bitnim brojevima, ENIAC je izvršio 40 operacija dijeljenja i 3 operacije vađenja korijena u sekundi.

Tablice funkcija također su koristile rezistivne matrice i skupove prekidača koji su se mogli koristiti za postavljanje 12 znamenki i 2 znaka za svaki od 104 nezavisna argumenta. U početku su tablice funkcija bile zamišljene za pohranjivanje vrijednosti funkcija, ali su se zatim počele koristiti za pohranjivanje konstanti potrebnih u izračunima. Prilikom rješavanja bilo kojeg problema samo je jedna tablica bila spojena na ENIAC, dok su druge dvije bile pripremljene od strane operatera za rješavanje sljedećih problema (ideja posuđena iz dizajna IBM tabelatora).

Početni podaci u stroj su uneseni s bušenih kartica. Za to je korišten standardni IBM-ov uređaj za čitanje. Budući da je brzina čitanja (oko 2 broja u sekundi) bila višestruko manja od brzine aritmetičkih operacija, kako bi se spriječilo da baterije ostanu u stanju mirovanja tijekom unosa podataka, programeri su dopunili stroj s međuspremnik koji se sastoji od 1500 telefonskih releja (razvio ga je Samuel Williams, jedan od dizajnera strojeva Bell Labs.) Međuspremnik, ili, kako su ga zvali, "konstantni odašiljač", pretvara pročitani broj u niz impulse ekvivalentne ovom broju, i nakon što primi CPP od ENIAC-a, šalje podatke u baterije. Međuspremnik je također primao rezultate izračuna iz baterija, oslobađajući potonje da izvrše svoje inherentne operacije, i slao primljene podatke na konačno bušenje ili (za ispis) u tabulator. Osim toga, odašiljač konstante pretvarao je negativne brojeve predstavljene decimalnim komplementom u obični oblik i imao je niz prekidača na prednjoj ploči pomoću kojih se niz konstanti mogao unijeti u stroj.

Naravno, kreatori ENIAC-a osigurali su niz mjera za dijagnosticiranje pojedinačnih uređaja stroja.Jedna od njih bila je primjena pojedinačnih impulsa iz generatora takta na baterije, što je omogućilo određivanje neuspjelog okidača (karakterističnim sjajem neonskih žarulja spojenih na baterije.) Druga vrsta dijagnostike bila je izvođenje testnog programa korak po korak.

Programiranje stroja - programeri su ovaj proces nazvali "postavljanje" - provela je grupa od sedam mladih matematičarki (među njima su bile supruge Mauchlyja, Burksa i Goldsteina). Provedeno je na sljedeći način. Najprije su pomoću patch boarda i utikača međusobno spojeni uređaji koji su trebali sudjelovati u rješavanju određenog problema. Drugo, takozvani primopredajni prekidači, smješteni na prednjoj ploči svakog od ovih uređaja, postavljeni su u položaj "uključeno" i formirali su lokalne programsko-upravljačke krugove. Uključivanje prekidača omogućilo je uređaju da izvrši svoje radnje nakon dolaska programskog impulsa iz TG-a. Osim toga, na ploči uređaja ugrađeni su višepolni koračni prekidači koji su omogućili višestruko ponavljanje istih operacija (do devet puta zaredom).

Za organiziranje zadanog broja iterativnih ciklusa, povezivanje pojedinačnih nizova izračuna u jedan krug, promjenu redoslijeda izvršavanja tih nizova pomoću naredbe uvjetnog skoka, u stroj je uveden uređaj koji su autori nazvali glavni programer i koji sadrži deset 6-bitnih brojača koraka povezanih s nekoliko desetljeća brojača.

Gore opisanoj akciji prethodila je dugotrajna papirologija. Pomoću setup tablice detaljno je opisan redoslijed operacija potrebnih za rješavanje konkretnog problema. Tablica je imala 27 stupaca (jedan za svaki akumulator i tablice funkcija, za upravljački programator, konstantni transmiter itd.) i sadržavala je vremenski slijed postavki programa, ulazne i izlazne impulse za svaku operaciju. Programiranje stroja stoga je bio naporan i dugotrajan proces (ponekad je trajao danima ili čak tjednima). Svaka “instalacija” stroja mijenja njegovu konfiguraciju i pretvara ga u specijalizirani uređaj za rješavanje određenog zadatka, a “program” postaje interni, sastavni dio ENIAC-a, što je, naravno, bio nedostatak u odnosu na elektromehaničke strojeve. kontrolirati pomoću perforiranih traka.

Je li vojska dobila što je htjela? Mislim da da. Na stolnom stroju za računanje izračunavanje trajektorije leta projektila od 60 sekundi trajalo je 20 sati, diferencijalni analizator omogućio je dobivanje istog rezultata (približnog) za 15 minuta, dok je ENIAC zahtijevao samo 30 sekundi - pola vremena leta.

Tijekom cijele 1946. automobil je ostao u školi Moore. Iako je rat završio, ENIAC se nastavio koristiti u vojne svrhe - u proračunu tablica paljbe i proračunima koji su trebali potvrditi mogućnost stvaranja hidrogenske bombe (stroj je uspješno obavio taj zadatak, za što je bilo potrebno obraditi oko milijun bušenih kartica). Međutim, nije zanemarila miroljubive zadaće. ENIAC je prebačen u Aberdeen početkom 1947. i vraćen u službu u kolovozu. Njezin daljnji rad uključivao je rješavanje problema za meteorologe i fizičare koji su proučavali kozmičke zrake i proučavali širenje udarnih valova, itd.

Glavni inženjerski problem s kojim su se susreli tvorci i korisnici ENIAC-a bio je problem čestih kvarova elektroničkih cijevi.Kasniji su povjesničari izračunali da je s gotovo 17,5 tisuća cijevi, koje u to vrijeme nisu bile vrlo pouzdane i radile su istovremeno na 100 kHz, svake sekunde bilo je 1,7 milijardi situacija u kojima je barem jedan od njih “proletio”, što je dovelo do kvara cijelog kolosa. Podsjetimo, tada ni u radiotehnici, ni u radarima i uređajima za dekodiranje6 nije bilo tolikog “cijevnog “obilja”. ni blizu, a mnogi protivnici Mauchly-Eckerta sumnjali su da ENIAC može izdržati čak i nekoliko sati bez kvara (unatoč činjenici da su elektroničke komponente namijenjene stroju bile pomno ispitane, a posebna je pažnja posvećena kvaliteti lemljenja).

Prve godine rada stroja gotovo su potvrdile sumnje skeptika (1946. prosječno vrijeme između kvarova ENIAC-a bilo je 5,6 sati). Kasnije se situacija donekle popravila, prvenstveno zbog činjenice da je, prema savjetu inženjera iz RCA korporacije, napon napajanja za svjetiljke napravljen manji od standarda preporučenog u referentnim knjigama, a svjetiljke su "osposobljene" za mnogo vremena prije ugradnje u automobil. Osim toga, operativni inženjeri su utvrdili da se najčešći kvarovi žarulja događaju kada se ENIAC pali i gasi (što je sasvim objašnjivo fizičkim procesima koji se odvijaju u njima u prijelaznom načinu rada). Stoga je radikalan, iako skup način povećanja pouzdanost stroja: nikada ga ne gasite! Slijedeći ga, bilo je moguće osigurati da ENIAC radi bez kvarova nekoliko godina (stroj je radio rekordno vrijeme - 116 sati zaredom 1954.).

Još jedan izvor glavobolje operatera, a to je bio utjecaj nestabilnosti industrijskog mrežnog napona na rad elektroničkih jedinica, eliminiran je 1950. godine, kada se stroj počeo napajati iz autonomnog motor-generatorskog sustava (sovjetski M-20, nastala znatno kasnije, također je bila pokretana tamo gdje je autor radio).

Inženjeri i programeri u Laboratoriju Aberdeen napravili su druge korisne promjene u ENIAC-u. Na primjer, 1951. godine razvijen je elektronički uređaj za dohvaćanje informacija iz tablica funkcija; sljedeće godine u stroj je uveden uređaj za pomicanje velike brzine, što je značajno smanjilo vrijeme potrebno za izvođenje operacija dijeljenja i kvadratnog korijena; konačno, u srpnju 1953., u stroj je ugrađena memorija s feritnom jezgrom od 100 riječi koju je razvio Burroughs Corp.

Ali možda najvažnija inovacija bila je modifikacija procesa programiranja koju je 1947. predložio John von Neumann, a implementirao sljedeće godine zaposlenik BRL-a dr. Richard H. Clippinger (1914.-2003.). Proizvedena je elektronička jedinica koja je tijekom ciklusa zbrajanja pretvarala jedan od šest tuceta dvoznamenkastih brojeva instaliranih na funkcijskoj tablici u odgovarajući broj CPP impulsa, koji su bili poslani softverskom magistralom i inicirali izvršenje jedne od 60 naredbi. . Zahvaljujući ovoj inovaciji, nije bilo potrebe za setovima utikača na patch ploči, što je značajno (do nekoliko sati) smanjilo vrijeme programiranja i, dodatno, pojednostavilo testiranje bilo kojeg strojnog uređaja. Tako se svaka funkcijska tablica pretvorila u memorijski uređaj malog kapaciteta samo za čitanje, a ENIAC je postao sekvencijalni stroj s interno pohranjenim programom. Međutim, istodobno mu je uskraćena mogućnost paralelnog izvršavanja nekoliko programskih koraka, a njegova se izvedba smanjila za oko šest puta. Naknadno je Eckert napisao da su on i Mauchly pretpostavili mogućnost takve modifikacije već u početnoj fazi projektiranja stroja (što potvrđuje isti broj jezgri “digitalnih” i “softverskih” kabela).

Prvo univerzalno računalo radilo je ukupno 80.223 sata, a život je završio 2. listopada 1955. u 23:15. Sudbina njegovih glavnih "graditelja" nije bila laka.

Mauchly i Eckert vjerovali su da autorska prava na stroj pripadaju njima, budući da nitko od rukovoditelja MSEE-a nije sudjelovao u provedbi “PX projekta”. Stoga su od predsjednika sveučilišta zatražili dopuštenje da prijave patent u svoje ime. Predsjednik se složio, ali pod uvjetom da u tekstu prijave stoji: "Autori će odobriti američkoj vladi i sveučilištu besplatnu licencu za proizvodnju takvih strojeva u nekomercijalne svrhe." Mauchly i Eckert odbili su unijeti bilo kakve izmjene u već pripremljeni tekst i napustili su sveučilište 31. ožujka 1946. kako bi organizirali vlastitu tvrtku (o čemu će biti riječi u nekom budućem članku).

Dobili su patent za ENIAC (br. 3120606 od 26. lipnja 1947.) zajedno s nekoliko članova svog tima, no njihovim nesrećama tu nije bio kraj.

Trideset godina nakon početka rada na stroju, 19. listopada 1973., savezni sudac Earl Richard Larsen presudio je na Okružnom sudu u Minneapolisu nakon 135 dana vijećanja: “Eckert i Mauchly nisu prvi izumili automatsko elektroničko digitalno računalo, već su izvukli bit koncept iz izuma." Dr. John Vincent Atanasoff."

Je li Larsen imao razloga donijeti tako iznenađujuću odluku za svijet računala? Više o tome u sljedećem članku.

Bilješke

Osnovan 1923. godine i nazvan po proizvođaču kabela Alfredu Fitleru Mooreu, koji je Fakultetu elektrotehnike poklonio zasebnu zgradu.

2004. godine čip veličine 0,5 četvornih metara. mm pruža iste performanse kao ENIAC.

Problem paraleliziranja programa u potpunosti je riješen mnogo godina kasnije.

Oduzimanje je izvedeno kao zbrajanje s decimalnim zbrajanjem.

Krajem 1943. godine u Britaniji je pušten u rad računalno-logički stroj Colossus namijenjen dešifriranju radio presretanja poruka fašističkih oružanih snaga. Stroj je sadržavao 1500 vakuumskih cijevi, ali je informacija o njemu deklasificirana tek 1970-ih.

Treba napomenuti da je, zahvaljujući svojoj brzini, ENIAC u jednom satu mogao izvršiti količinu izračuna koju bi relejni stroj kao što je Bellov Model V mogao podnijeti u 15 dana neprekidnog rada.

Iz serije članaka Yu. Polunova “Povijesni strojevi”.
Članak je objavljen u PCWeek/RE br. 13 od 19. travnja 2006.



reci prijateljima