“HISTORIA INFORMÁTICA”: ENIAC. La historia de un coche único. computadora digital

Tenemos buenas noticias: a partir de ahora, todos los fines de semana publicaremos "Los 20 más...", una clasificación de productos, tecnologías, invenciones e inventores, de una forma u otra relacionados con TI.

Nuestra primera calificación será la más general. En él incluimos computadoras que, en nuestra opinión, tuvieron el mayor impacto en el desarrollo de la industria. Hagamos una reserva de inmediato: en este top 20 habrá computadoras en el sentido habitual de la palabra, sin "pascalinas" ni "aritmómetros" mecánicos (les dedicaremos una calificación separada).

Bueno, ¡vamos!

1.Z1

1938 La primera computadora programable con accionamiento eléctrico.

Esta máquina electromecánica del ingeniero alemán Konrad Zuse pertenece a la generación cero. Según las ideas de Zuse, constaba de un programa de control principal, RAM y un módulo informático adicional. El componente principal de Z1 era un relé electromagnético. El rendimiento máximo del Z1 rondaba 1 Hz (1 multiplicación cada 5 segundos) y su funcionamiento estaba garantizado por un motor de 1 kW de una aspiradora. La máquina estaba colocada sobre varias mesas juntas, ocupaba unos 4 m² y pesaba 500 kg.

De hecho, el Z1 todavía estaba muy lejos de ser una computadora real y era extremadamente inestable. Pero en cierto modo era más progresivo que ENIAC o EDVAC: Z1 usaba un sistema numérico binario y admitía la entrada de datos desde un teclado normal. Desafortunadamente, el Z1 original y sus descendientes Z2 y Z3, junto con toda la documentación, fueron destruidos en 1944 por las bombas aliadas.

2. ENIAC

1946 La primera computadora digital electrónica de uso general.

Este automóvil estadounidense ya se puede llamar con seguridad una computadora de primera generación. ENIAC tenía todas las características de una computadora real, incluida una base de componentes totalmente electrónicos: tubos de vacío.

El equipo dirigido por J. Eckert y J. Mauchly tardó 3 años en construirENIACy consiguió un auténtico monstruo que pesaba 30 toneladas, ocupaba varias salas y consumía 174 kW. Potencia informáticaENIACascendió a 357 operacionesmultiplicación o 5000 operacionessuma Vsegundo , frecuencia de reloj – 100kilociclos. La máquina admitía la entrada de datos mediante tarjetas perforadas y estaba programada mediante un sistema completo de interruptores de palanca.

Durante varios años, ENIAC se utilizó para resolver problemas científicos y militares, aunque con distintos grados de éxito. En general, esta computadora no se puede considerar exitosa: ENIAC de vez en cuando se estropeaba, era incómoda de usar y, francamente, estaba obsoleta cuando se puso en funcionamiento. ¡Pero! Esta máquina pudo demostrar que las computadoras tienen futuro y es necesario desarrollar esta dirección.

1957 La primera computadora construida íntegramente con transistores.

Después de numerosos tubos ENIAC, EDVAC, EDSAC, se produjo un nuevo avance: NCR, junto con GE, desarrolló una computadora que utilizaba un elemento base completamente nuevo: los transistores. La computadora NCR-304 resultante puede considerarse la primera computadora de la segunda generación.

En la configuración básica, la máquina constaba de una unidad con un procesador central, unidades de memoria en cinta magnética, conversores de medios y equipos de alta velocidad para entrada y salida de datos.

Las ventajas de la nueva arquitectura se hicieron evidentes de inmediato. El NCR-304 cabía fácilmente en una habitación, era fácil de usar y, lo más importante, resultó ser mucho más confiable que sus antecesores de tubo. Los compradores hicieron fila de inmediato: primero el Cuerpo de Marines de los EE. UU., luego varias instituciones en Washington y luego extranjeros: el banco japonés Sumimoto y otros. El coche tuvo tanto éxito que permaneció en el mercado durante 17 años; el último NCR-304 no se desmanteló hasta 1974.

4. Casio 14-A

1957 La primera calculadora eléctrica.

A mediados de los años 50, las computadoras se habían extendido bastante, pero surgió la pregunta: ¿qué pasa con los contables, auditores y, en general, con todos aquellos que no necesitan la potencia de grandes computadoras para realizar cálculos? La respuesta fue el Casio 14-A. Básicamente, se trata de la misma calculadora que la de su teléfono móvil o tableta: sólo que es analógica y pesa 150 kg.

El 14-A realizaba cuatro operaciones aritméticas básicas, era capaz de mostrar números de 14 dígitos y tenía una memoria pequeña. A pesar de todas sus similitudes con un torno, seguía siendo mucho más compacto y más barato que las computadoras existentes. El público objetivo apreció las ventajas de la nueva máquina y, desde entonces, las calculadoras comenzaron a desarrollarse activamente: cambiaron a transistores, microcircuitos y se volvieron miniatura, convenientes y extremadamente baratas.

5. Computadora de guía Apollo

1961 o 1962. La primera computadora integrada y la primera computadora con chips.

La computadora de control de a bordo Apollo era una maravilla de la ingeniería producida en las fábricas de Raytheon. AGC fue probablemente el desarrollo más avanzado en el sector de TI de principios de los años 60. Se instalaron modificaciones de esta computadora en los módulos de comando y lunares, y realizaron cálculos y controlaron el movimiento, la navegación y controlaron los módulos durante los vuelos.

Ya llamaba la atención que la base elemental del AGC no fueran lámparas ni transistores, sino circuitos integrados. Hasta el 60% de todos los microcircuitos producidos en los EE. UU. en ese momento se destinaron a las necesidades del programa Apollo y específicamente a la construcción del AGC. Esto hizo posible que la computadora fuera rápida (frecuencia de reloj: 2 MHz, RAM de 512 bits, ROM de 8 Kb) y lo suficientemente compacta (250 kg) para integrarla en el tablero de cada módulo.

Los descendientes de AGC son los ordenadores industriales, de a bordo y de consumo integrados. En cuanto a los microcircuitos, la producción en masa de ordenadores basados ​​en ellos comenzó sólo diez años después de AGC.

6. PDP-1 y UM-1НХ

1961 y 1963 respectivamente. Luchan por el derecho a ser considerado el primer miniordenador.

A principios de los años 60, las computadoras todavía ocupaban salas enteras y costaban cientos de miles de dólares, pero el uso de transistores las hacía un orden de magnitud más rápidas que los “dinosaurios” basados ​​en válvulas. Esto llevó a los ingenieros de DEC a tener una idea interesante: crear una computadora con transistores compacta y económica.

En 1961 aparecióPPD-1. La computadora costó $20000, tenía el tamaño de unos 4 frigoríficos y una velocidad de unos 20.000 comandos por segundo. Coche rápido.Una de las innovaciones del PDP-1 fue una pantalla de 512 x 512 píxeles.PPDentró en serie y se convirtió en uno de los ordenadores más populares de los años 60 y 70.

La URSS tampoco se quedó de brazos cruzados. En 1963 se presentó en Leningrado la computadora UM1-NX (“Máquina de control número 1 para la economía nacional”). Era más lento que el PDP-1 y utilizaba lógica discreta, pero resultó ser mucho más compacto: pesaba sólo 80 kg y cabía en un escritorio.

7.Sistema IBM/360

1964 La primera familia de computadoras escalables producidas en masa.

El valor de este producto de IBM es difícil de sobreestimar. La serie System/360 se convirtió en el primer ejemplo de estandarización y escalabilidad informática. En lugar de lanzar un sistema cerrado como antes, IBM diseñó el System/360 como una colección de unidades interoperables, todas usando el mismo conjunto de comandos.

Una vez adquirido un ordenador de este tipo, el cliente podría mejorarlo, adquirir los periféricos necesarios, personalizarlo según sus necesidades y, al mismo tiempo, no perder la inversión inicial.

La escalabilidad no fue el único descubrimiento de los ingenieros de IBM. System/360 fue también el primer sistema de 32 bits, podía funcionar con 16 Mb de memoria, alcanzar una velocidad de reloj de hasta 5 MHz y tuvo tanto éxito que se compró fácilmente hasta finales de los años 1970.

8.CDC 6600

1964 La primera supercomputadora.

Esta obra maestra de Seymour Cray fue llamada más tarde supercomputadora, pero luego era “simplemente” una máquina innovadora con una arquitectura avanzada que podía usarse para resolver problemas muy complejos.

El CDC 6600 fue pionero en el uso de transistores de silicio en lugar de transistores de germanio, un sistema de refrigeración activo basado en freón, y todo esto formó una arquitectura completamente nueva. El procesador principal CDC 6600 realizaba solo operaciones lógicas y aritméticas, y 10 procesadores "periféricos" se encargaban de trabajar con los dispositivos. Como resultado, el CDC 6600 fue capaz de realizar múltiples operaciones de suma, multiplicación y división simultáneamente. Gracias a esta computación paralela, se convirtió en la computadora más rápida de su tiempo, y varias de sus características arquitectónicas formaron la base de los procesadores RISC que aparecieron en los años 70.

9. HoneywellDP-516

1969 El primer servidor-enrutador.

Inicialmente, el DP-516 era una minicomputadora bastante común, hasta que Jerry Elkind y Larry Robert lo notaron y propusieron el primer esquema de red de computadoras.

Para organizar lo que pronto se conoció como ARPANET, se requirió IMP (Procesador de mensajes de interfaz), DP-516 modificado. Estas computadoras comenzaron a realizar tareas de enrutamiento de flujos en la red. Cada una de estas computadoras podría conectarse a otros seis IMP a través de líneas telefónicas alquiladas a AT&T y transmitir datos a velocidades de hasta 56 Kbps.

Los primeros experimentos para conectar dos computadoras a través de IMP tuvieron lugar en el mismo año 1969: se estableció una conexión entre computadoras en Los Ángeles y Stanford.

10. Magnavox Odisea

1972 La primera consola de juegos comercial.

Hasta principios de los años 70, los juegos de ordenador eran un raro pasatiempo para estudiantes y asistentes de laboratorio que tenían acceso a ordenadores serios. A mediados de los años 60, el ingeniero estadounidense Ralph Baer decidió que era hora de cambiar la situación y en 1969 presentó la Brown Box, un prototipo de consola de juegos. Era un dispositivo compacto basado en la lógica discreta más simple. Se conectaba al televisor y permitía utilizar manipuladores para jugar juegos sencillos como "dos cuadrados persiguiendo a un tercer cuadrado en la pantalla".

Baer firmó un contrato con Magnavox, que lanzó una versión comercial de su Brown Box llamada Odyssey en 1972. La consola costó alrededor de 100 dólares, se vendió bien y sentó las bases para todo un mercado de videojuegos domésticos.

Reproducción del ordenador Zuse Z1 en el Museo de Tecnología de Berlín

En 1936, un joven ingeniero y entusiasta alemán, Konrad Zuse, comenzó a trabajar en su primera computadora de la serie Z, que tenía memoria y capacidad de programación (aún limitada). Creado principalmente sobre una base mecánica, pero basado en lógica binaria, el modelo Z1, terminado en 1938, nunca funcionó de manera suficientemente confiable debido a la precisión insuficiente en la ejecución de sus componentes. La entrada de comandos y datos se realizó mediante un teclado y la salida mediante un pequeño panel con bombillas. La memoria de la computadora se organizó mediante un condensador.

En 1939, Zuse creó un segundo ordenador, el Z2, pero sus planos y fotografías fueron destruidos por los bombardeos durante la Segunda Guerra Mundial, por lo que casi no se sabe nada sobre él. El Z2 funcionaba con interruptores electromagnéticos creados en 1831 por el científico Joseph Henry.

El siguiente coche de Zuse, el Z3, se completó en 1941. Fue construido sobre relés telefónicos y funcionó bastante satisfactoriamente. Así, el Z3 se convirtió en el primer ordenador en funcionamiento controlado por un programa. En muchos aspectos, el Z3 era similar a las máquinas modernas y fue pionero en una serie de innovaciones como la aritmética de punto flotante. Reemplazar el sistema decimal difícil de implementar por uno binario hizo que las máquinas Zuse fueran más simples y, por lo tanto, más confiables; Se cree que esta es una de las razones por las que Zuse tuvo éxito donde Babbage fracasó.

Los programas para el Z3 se almacenaron en una película perforada. No hubo ramas condicionales, pero en la década de 1990 se demostró teóricamente que la Z3 era una computadora de propósito general (si se ignoran las limitaciones de tamaño de la memoria física). En dos patentes de 1936, Konrad Zuse mencionó que las instrucciones de las máquinas podían almacenarse en la misma memoria que los datos, anticipando así lo que más tarde se conoció como la arquitectura von Neumann y que fue implementada por primera vez en 1949 por la EDSAC británica.

Un poco antes, para el ordenador Z4 parcialmente terminado, Zuse desarrolló el primer lenguaje de programación de alto nivel del mundo, al que llamó Plankalküll (alemán). Plankalkül cálculo de planos. ).

La guerra interrumpió los trabajos en el coche. En septiembre de 1950, el Z4 finalmente se completó y entregó a ETH Zürich.

En ese momento, era el único ordenador en funcionamiento en Europa continental y el primer ordenador del mundo que se vendió. En esto, el Z4 estaba cinco meses por delante del Mark I y diez meses por delante del UNIVAC. La computadora funcionó en ETH Zürich hasta 1955, después de lo cual fue transferida al Instituto Francés de Investigación Aerodinámica cerca de Basilea, donde funcionó hasta 1960.

Zuse y su empresa construyeron otras computadoras, cada una de las cuales comenzaba con una letra Z mayúscula. Las máquinas más famosas fueron la Z11, vendida a la industria óptica y las universidades, y la Z22, la primera computadora con memoria magnética.

Coloso británico

El Coloso Británico se utilizó para descifrar los códigos alemanes durante la Segunda Guerra Mundial Durante la Segunda Guerra Mundial, Gran Bretaña logró cierto éxito al romper las comunicaciones cifradas alemanas. El código de la máquina de cifrado alemana Enigma se analizó mediante máquinas electromecánicas llamadas “bombas”. Esta "bomba" fue desarrollada por Alan Turing y Gordon Welshman. Gordon Welchman

). La mayoría de las opciones conducían a una contradicción; las pocas restantes ya podían probarse manualmente. Se trataba de decodificadores electromecánicos que funcionaban mediante un método sencillo de fuerza bruta. Los alemanes también desarrollaron una serie de sistemas de cifrado telegráfico que eran algo diferentes de Enigma. El Lorenz SZ 40/42 se utilizó para comunicaciones militares de alto nivel. Las primeras interceptaciones de transmisiones de estos aparatos se registraron en 1941. Para descifrar este código, en una atmósfera de secretismo, se creó la máquina Colossus ( Coloso ). La especificación fue desarrollada por el profesor Max Newman ( Max Newman ) y sus colegas; El montaje del Colossus Mk I se llevó a cabo en el laboratorio de investigación de la Oficina de Correos de Londres y duró 11 meses, el trabajo fue realizado por Tommy Flowers ( flores tommy

El Colossus fue el primer dispositivo informático totalmente electrónico, aunque era imposible implementar ninguna función computable. El Colossus utilizó una gran cantidad de tubos de vacío y la información se ingresó mediante cinta perforada. La máquina podía configurarse para realizar varias operaciones lógicas booleanas, pero no estaba completa en Turing.

Además del Colossus Mk I, se construyeron nueve modelos más Mk II. La información sobre la existencia de esta máquina se mantuvo en secreto hasta los años 1970. Winston Churchill firmó personalmente la orden de destruir la máquina en pedazos no mayores que el tamaño de una mano humana. Debido a su carácter secreto, Colossus no ha sido mencionado en muchos trabajos sobre la historia de las computadoras.

desarrollos americanos En 1937, Claude Shannon demostró que existía una correspondencia uno a uno entre los conceptos de la lógica booleana y ciertos circuitos electrónicos llamados "puertas lógicas" que ahora se utilizan comúnmente en las computadoras digitales. Mientras estuvo en el MIT, su trabajo principal demostró que los enlaces y conmutadores electrónicos podrían representar una expresión de álgebra booleana. entonces con tu trabajo Un análisis simbólico de circuitos de conmutación y relés

Creó la base para el diseño práctico de circuitos digitales.

En noviembre de 1937, George Stibitz completó la computadora Modelo K en Bell Labs, basada en interruptores de relé. A finales de 1938, los Laboratorios Bell autorizaron la investigación de un nuevo programa dirigido por Stiebitz. Como resultado, el 8 de enero de 1940 se completó la Calculadora de números complejos, capaz de realizar cálculos sobre números complejos. El 11 de septiembre de 1940, en Dartmouth College, durante una manifestación en una conferencia de la Sociedad Estadounidense de Matemáticas, Stibitz envió comandos a una computadora de forma remota a través de una línea telefónica de teletipo. Esta fue la primera vez que se utilizó un dispositivo informático de forma remota. Entre los participantes en la conferencia y testigos de la manifestación se encontraban John von Neumann, John Mauchly y Norbert Wiener, quien escribió sobre lo que vio en sus memorias.

Computadora Atanasov-Berry En 1939, John Vincent Atanasoff ( John Vicente Atanasoff ) y Clifford Berry () de la Universidad Estatal de Iowa desarrolló la computadora Atanasoff-Berry (ABC). Fue la primera computadora digital electrónica del mundo. El diseño constaba de más de 300 tubos de vacío y se utilizó un tambor giratorio como memoria. Aunque la máquina ABC no era programable, fue la primera en utilizar tubos de vacío en el sumador. El co-inventor de ENIAC, John Mauchly ( John Mauchly) estudió ABC en junio de 1941, y existe un debate entre los historiadores sobre el alcance de su influencia en el desarrollo de las máquinas que siguieron a la ENIAC. ABC estuvo casi olvidado hasta que saltó a la luz cuando Honeywell contra Sperry Rand invalidó la patente ENIAC (y varias otras patentes) porque, entre otras razones, el trabajo de Atanasov se realizó antes.

En 1939, se comenzó a trabajar en la Harvard Mark I en los laboratorios Endicott de IBM. Oficialmente conocida como Calculadora Automática Controlada por Secuencia, la Mark I era una computadora electromecánica de propósito general creada con financiación de IBM y la asistencia del personal de IBM, bajo la dirección de Harvard. El matemático Howard Aiken. El diseño de la computadora fue influenciado por el motor analítico de Babbage, utilizando aritmética decimal, ruedas de almacenamiento de datos e interruptores giratorios además de relés electromagnéticos. La máquina se programó mediante cinta perforada y tenía varias unidades informáticas trabajando en paralelo. Las versiones posteriores tenían múltiples lectores de cintas perforadas y la máquina podía cambiar entre lectores según la condición. Sin embargo, la máquina no estaba del todo completa según Turing. Mark I fue transferido a la Universidad de Harvard y comenzó a funcionar en mayo de 1944.

"ENIAC"

ENIAC realizó cálculos balísticos y consumió una potencia de 160 kW.

El ENIAC estadounidense, a menudo llamado el primer ordenador electrónico de uso general, demostró públicamente la aplicabilidad de la electrónica para la informática a gran escala. Este se convirtió en un momento clave en el desarrollo de las máquinas informáticas, principalmente por el enorme aumento de la velocidad de computación, pero también por las posibilidades de miniaturización que surgieron. Creado bajo la dirección de John Mauchly y J. Presper Eckert ( J.Presper Eckert), este coche era 1000 veces más rápido que todos los demás coches de aquella época.

El desarrollo de ENIAC duró de 1943 a 1945. En el momento en que se propuso este proyecto, muchos investigadores estaban convencidos de que entre los miles de frágiles tubos de vacío, muchos se quemarían con tanta frecuencia que el ENIAC pasaría demasiado tiempo inactivo para reparaciones y, por lo tanto, sería prácticamente inútil. Sin embargo, en una máquina real fue posible realizar varios miles de operaciones por segundo durante varias horas, antes de que se produjera otro fallo debido a una lámpara fundida. ENIAC ciertamente satisface el requisito de integridad de Turing. Pero el "programa" de esta máquina estaba determinado por el estado de los cables de conexión y los interruptores, una gran diferencia con las máquinas con programa almacenado introducidas por Konrad Zuse en 1940.

Sin embargo, en aquel momento, los cálculos realizados sin asistencia humana se consideraban un gran logro, y el objetivo del programa era entonces

resolviendo un solo problema

. (Las mejoras que se completaron en 1948 hicieron posible ejecutar un programa almacenado en una memoria especial, lo que hizo que la programación fuera un logro más sistemático y menos "único"). – Reelaborando las ideas de Eckert y Mauchly y evaluando las limitaciones de ENIAC, John von Neumann escribió un informe ampliamente citado que describe un diseño para una computadora (EDVAC) en la que tanto el programa como los datos se almacenaban en una única memoria universal. Los principios de diseño de esta máquina se conocieron como arquitectura von Neumann y sirvieron de base para el desarrollo de las primeras computadoras digitales universales y verdaderamente flexibles.

Mientras las agencias de noticias mundiales discuten sobre la creación por parte de China de la computadora más poderosa del mundo, que prometen presentar en 2017, lo invitamos a recordar cómo era la primera computadora.

ENIAC

/Agregaré a la publicación anterior una serie de información histórica sobre el desarrollo de la tecnología informática, utilizando la cronología del libro de V. P. Leontiev: "La última enciclopedia de computadoras e Internet 2012".

La cronología comienza con una fecha aproximada de 1500, con el mensaje: “Leonardo da Vinci desarrolla un diseño para un dispositivo informático de trece bits”. La información que seleccioné:

1623 La primera "máquina de contar" creada por William Schickard podía realizar operaciones aritméticas simples (suma, resta) con números de 6 dígitos.

1654 La clásica regla de cálculo fue creada por Robert Bissacar.

1658 La palabra "cuenta" se menciona por primera vez en documentos históricos rusos.

1770 La máquina calculadora de Yevno Jacobson que funciona con números de 9 bits (Rusia)

1774 La primera “máquina calculadora” producida en masa fue una calculadora mecánica creada y vendida por Philip Malthus Hahn. Las máquinas sumadoras de 2 dígitos, 4 dígitos, 11 bits y luego 14 bits de Khan ganaron gran popularidad.

1820 La primera calculadora fue el “aritmómetro” de Thomas de Colmar. El primer dispositivo de conteo mecánico que se vendió ampliamente y duró (con pequeñas mejoras) 90 años. La primera máquina sumadora "en serie".

1833 Charles Babbage propuso un diseño para una computadora digital controlada por programa, el llamado motor analítico...
1842 Rusia. Z.Ya. Slonimsky inventa un dispositivo multiplicador basado en la teoría de números y no en mecanismos ingeniosos. ...

1846 … Rusia. Kummer inventa un dispositivo ("numerador de Kummer"), que se fabricó con diversas modificaciones hasta los años 70 del siglo XX. Basado en el dispositivo de Slonimsky, pero más compacto.

1848 El matemático inglés George Boole crea el principio del “Sistema Binario”.

1876 Se tendió el primer cable transatlántico entre América y Europa. (En realidad, desde 1856 se han realizado intentos de tender un cable telegráfico, pero no siempre han tenido éxito. El primer cable de fibra óptica a través del Atlántico se tendió en 1988.)
Pafnutiy Chebyshev construyó una máquina sumadora de 10 bits con transmisión continua de decenas mediante un engranaje planetario. Alexander Bell crea un teléfono.

1886 Fritz Asberger y Max Mayer patentaron las máquinas sumadoras de teclados.

1927 La primera computadora mecánica, llamada Mechanical Mind, fue creada en el Instituto Tecnológico de Massachusetts.

1930 "Differentiator": la primera computadora analógica desarrollada en Estados Unidos por Vannevar Bush.

1935 International Business Machines Corporation (IBM) comenzó a producir computadoras IBM-601 en masa.

1938 Konrad Zuse, amigo y colega del famoso Wernher von Braun, creó uno de los primeros ordenadores: el Z1, la primera máquina "binaria" que entendía programas introducidos desde una tira de película perforada.

1939 George Stibitz crea la primera computadora Bell I en Bell Laboratories, capaz de sumar, restar, multiplicar y dividir números complejos.
Los estadounidenses Rish, Dudley y Watkins están demostrando en una exposición en Nueva York una máquina parlante eléctrica: "Speech Synthesizer - Vocoder".

1943 La primera computadora electrónica Colossus (Reino Unido), diseñada para descifrar la máquina de cifrado alemana Enigma. El Coloso, creado por M. A. Newman y T. H. Flowers, contenía más de 1.500 tubos de vacío.
Presenté la selección presentada de la cronología anterior para mostrar que la parte creativa de la humanidad ha estado trabajando durante más de quinientos años en la creación de computadoras, que en su desarrollo posterior se convirtieron en computadoras electrónicas (computadoras), es decir, sus predecesoras. de modernos dispositivos informáticos, de comunicación y de control./

ENIAC - ENIAC, abreviado. de

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Avance:

ENIAC ( Inglés ENIAC, abreviado. de Integrador Numérico Electrónico y Computadora- Integrador y calculadora numéricos electrónicos): la primera computadora digital electrónica de uso general que podría reprogramarse para resolver una amplia gama de problemas.

Historia de la creación

La arquitectura informática comenzó a desarrollarse en1943 John Presper Eckert (Inglés ) Y John William Mauchly , científicos de Universidad de Pensilvania (Escuela de Ingeniería Eléctrica Moore ) a pedido Laboratorios de investigación balística (Inglés ) ejército estadounidense para cálculos mesas de tiro . A diferencia de lo que fue creado en1941 ingeniero alemánKonrad Zuse complejo , usando mecánicarelé , en ENIAC utilizaron como base el elemento basetubos de vacío .

Cálculos mesas de tiro en ese momento se realizaban manualmente en el escritoriomáquinas sumadoras . Este trabajo en el Laboratorio fue realizado por empleados especiales - “ computadoras " - en su mayoría mujeres. Las tablas de disparo se calcularon para cada tipo individual de proyectil y arma antes de enviarlos al frente, y para varias combinaciones de muchos parámetros (temperatura del aire, velocidad del viento, densidad del suelo debajo del arma, elevación del cañón, velocidad del proyectil, temperatura del cañón del arma). Se requirió el cálculo de alrededor de 3000 trayectorias de vuelo del proyectil. El cálculo de cada trayectoria requirió aproximadamente 1000 operaciones. Una computadora pudo completar este cálculo en 16 días, pero se habrían necesitado 4 años para calcular la tabla completa. Sin estas tablas, a los artilleros les era simplemente imposible dar en el blanco con precisión. Durante la Segunda Guerra Mundial, se enviaron cada vez más armas y proyectiles al frente en Europa; en 1943, las fuerzas aliadas desembarcaron en África, donde las condiciones de tiro eran completamente nuevas y requerían nuevas mesas, y el laboratorio no podía hacer frente a ellas; cálculos oportunos.

El Instituto Moore tuvo uno de los pocos "analizadores diferenciales " - un ordenador mecánico al que recurrió el Laboratorio para realizar al menos una parte de los cálculos. En este instituto, Mauchly trabajaba como profesor y Eckert era un simple estudiante con extraordinarias habilidades como ingeniero. En agosto de 1942, Mauchly escribió un documento de 7 páginas, “El uso de dispositivos de tubos de vacío de alta velocidad para el cálculo”, en el que proponía que el Instituto construyera una computadora electrónica basada en tubos de vacío. La dirección del Instituto no valoró el trabajo y entregó el documento al archivo, donde se perdió por completo.

La cooperación entre el Instituto Moore y el Laboratorio Balístico para calcular las tablas de disparo se llevó a cabo a través del Capitán.Herman Goldstein , que fue profesor de matemáticas en la Universidad Estatal de Michigan antes de unirse al ejército. No fue hasta principios de 1943 que uno de los empleados del Instituto, en una conversación informal, le contó a Goldstein la idea de una computadora electrónica con la que Mauchly andaba por ahí. El uso de una computadora electrónica permitiría al Laboratorio reducir el tiempo de cálculo de varios meses a varias horas. Goldstein se reunió con Mauchly y lo invitó a solicitar fondos al Laboratorio para construir la máquina planeada. Mokli reconstruyó de memoria un documento perdido de 7 páginas que describe el proyecto.

El 9 de abril de 1943, el proyecto fue presentado al Laboratorio Balístico en una reunión de la Comisión Científica. En el proyecto el coche se denominó “diferencial electrónico”. analizador" (analizador diferencial electrónico). Se trataba de un truco para que la novedad del proyecto no provocara rechazo entre los militares. Todos ellos ya conocían el analizador diferencial y, en su opinión, el proyecto simplemente proponía que no fuera mecánico, sino eléctrico. El proyecto prometía que la computadora construida calcularía una trayectoria en 5 minutos.

Después de una breve presentación, el asesor científico de la comisiónOswald Veblen aprobó la idea y se asignó el dinero ($61,700 para los primeros 6 meses de trabajo de investigación). En el contrato número W-670-ORD-4926, firmado el 5 de junio de 1943, la máquina se denominó "Electronic Numerical Integrator" ("Integrador Numérico Electrónico"), posteriormente se añadió al nombre "y Computadora", dando como resultado el acrónimo famoso ENIAC. El curador del proyecto “Project PX” por parte del ejército estadounidense fue nuevamenteHerman Goldstein .

En febrero de 1944, todos los diagramas y dibujos de la futura computadora estaban listos y un grupo de ingenieros liderados por Eckert y Mauchly comenzaron a traducir la idea en hardware. El grupo también incluía:

• Robert F. Shaw (tablas de funciones)
• Jeffrey Chuan Chu (Jeffrey Chuan Chu) (módulo de división/raíz cuadrada)
• Thomas Kite Sharpless (programador jefe)
• Arthur Burks ( Arturo Burks ) (módulo de multiplicación)
• Harry Husky ( Harry Husky ) (módulo de lectura de salida de datos)
• Jack Davis (baterías)
• Juan von Neumann - se unió al proyecto en septiembre de 1944 como consultor científico. A partir de un análisis de las deficiencias, ENIAC hizo importantes propuestas para la creación de una máquina nueva y más avanzada:EDVAC

A mediados de julio de 1944, Mauchly y Eckert ensamblaron los dos primeros “acumuladores”, módulos que se utilizaban para sumar números. Juntándolos, multiplicaron los dos números 5 y 1000 y obtuvieron el resultado correcto. Este resultado fue demostrado a la dirección del Instituto y del Laboratorio Balístico y demostró a todos los escépticos que realmente se podía construir una computadora electrónica.

La computadora no estuvo completamente lista hasta el otoño de 1945. Dado que en ese momento la guerra ya había terminado y había una necesidad urgente de realizar un cálculo rápidomesas de tiro Ya no era así, el departamento militar estadounidense decidió utilizar ENIAC en los cálculos para el desarrollo de armas termonucleares.

Como proyecto ultrasecreto del ejército estadounidense, el ordenador no fue revelado al público ni a la prensa hasta muchos meses después del final de la guerra.14 de febrero 1946. Unos meses después -9 de noviembre 1946 - ENIAC fue desmantelada y transportada desdeUniversidad de Pensilvania en Aberdeenal Laboratorio de Investigación Balística del Ejército de EE. UU., donde29 de julio 1947, funcionó con éxito durante muchos años más y finalmente se apagó el 2 de octubre de 1955 a las 23:45.

En el Laboratorio Balístico de ENIAC se realizaron cálculos sobre el problema de las armas termonucleares, pronósticos meteorológicos en la URSS para predecir la dirección de la lluvia nuclear en caso de una guerra nuclear, cálculos de ingeniería y, por supuesto,mesas de tiro , incluidas mesas para disparar armas nucleares.

Uso

Como prueba, ENIAC fue el primero al que se le encomendó la tarea de modelar matemáticamente la explosión termonuclear de una superbomba utilizandoHipótesis de Ulam-Teller . Von Neumann, que trabajó simultáneamente como consultor tanto en el Laboratorio de Los Alamos como en el Instituto Moore, sugirió que el grupo de Teller utilizara ENIAC para los cálculos a principios de 1945. Resolver el problema de las armas termonucleares requirió una cantidad tan enorme de cálculos que ninguna calculadora electromecánica a disposición del laboratorio pudo hacer frente a ello. En agosto de 1945 los físicosLaboratorio Los Álamos Nicolás Metrópolis Y Frankel Stanley (Inglés ) visitó el Instituto Moore, y Herman Goldstein junto con su esposa Adele, quien trabajó como programadora en el equipo y fue autor del primer manual para trabajar con ENIAC., les presentó la técnica de programación ENIAC. Luego de eso, regresaron a Los Álamos, donde comenzaron a trabajar en un programa llamado “El Problema de Los Álamos”.

El rendimiento de ENIAC era demasiado bajo para un modelado completo, por lo que Metropolis y Frenkel simplificaron enormemente la ecuación, ignorando muchos efectos físicos e intentando calcular al menos aproximadamente solo la primera fase de la explosión de una mezcla de deuterio y tritio en un espacio unidimensional. Los detalles y resultados de los cálculos realizados entre noviembre y diciembre de 1945 todavía están clasificados. A ENIAC se le encomendó la tarea de resolver una ecuación diferencial compleja, que requirió alrededor de un millón de tarjetas perforadas para ingresar los datos iniciales. El problema de entrada se dividió en varias partes para que los datos pudieran caber en la memoria de la computadora. Los resultados intermedios se mostraban en tarjetas perforadas y, tras la reconexión, se devolvían a la máquina. En abril de 1946, el grupo de Teller discutió los resultados de los cálculos y concluyó que mostraban de manera bastante tranquilizadora (aunque muy aproximada) la posibilidad de crear una bomba de hidrógeno.

Asistió a la discusión de los resultados del cálculo.Stanislav Ulam . Asombrado por la rapidez del trabajo de ENIAC,se ofreció a hacer los cálculos por explosión termonuclearMétodo Montecarlo . En 1947 se realizaron en la ENIAC 9 cálculos utilizando este método con diferentes parámetros iniciales. Posteriormente, el método de Montecarlo comenzó a utilizarse en todos los cálculos relacionados con el desarrollo de armas termonucleares.

físico británicoDouglas Hartree En abril y julio de 1946 resolvió en ENIAC el problema del aire que fluye alrededor del ala de un avión que se mueve más rápido que la velocidad del sonido. ENIAC le entregó los resultados de los cálculos con una precisión del séptimo dígito. Hartree escribió sobre esta experiencia laboral en un artículo de la edición de septiembre de 1946 de Nature..

En 1949, von Neumann utilizó ENIAC para calcular el número Y con una precisión de 2000 decimales. Von Neumann estaba interesado en la distribución estadística de los dígitos de estos números. Se suponía que los dígitos de estos números aparecen con la misma probabilidad, lo que significa que las computadoras pueden generar números verdaderamente aleatorios que pueden usarse como parámetros de entrada para los cálculos de Monte Carlo. Cálculos para un número. mi se llevaron a cabo en julio de 1949, y para el número π, en un día a principios de septiembre. Los resultados mostraron que “los números en el número π están en orden aleatorio, pero con el número mi todo fue mucho peor".

En ENIAC, en la primavera de 1950, se produjo el primer éxito.pronóstico del tiempo numérico un equipo de meteorólogos estadounidensesJulio Charney (Inglés ), Philip Thomson, Larry Gates, noruegoRagnar Furtoft (Inglés ) y matemático Juan von Neumann . Utilizaron modelos de flujo atmosférico simplificados basados ​​en la ecuación del vórtice de velocidad barotrópica. Esta simplificación redujocomplejidad computacional tareas y nos permitió hacer cálculos utilizando los disponibles en ese momentopoder de computación . Los cálculos se realizaron a partir del 5 de marzo de 1950, durante 5 semanas, cinco días a la semana en tres turnos de 8 horas. Fueron necesarios varios meses más para analizar y evaluar los resultados. Una descripción de los cálculos y el análisis de los resultados se presentaron en el trabajo “Integración numérica de la ecuación de vorticidad barotrópica”., publicado el 1 de noviembre de 1950 en la revista Tellus. El artículo menciona que el pronóstico del tiempo para las próximas 24 horas en ENIAC se completó con 24 horas de anticipación, por lo que el pronóstico apenas podía seguir el ritmo de la realidad. La mayor parte del tiempo lo dedicamos a imprimir tarjetas perforadas y clasificarlas. Durante los cálculos, tuvimos que realizar cambios en el programa sobre la marcha y esperar a que se reemplazaran las lámparas quemadas. Con la optimización adecuada del funcionamiento del ENIAC, según el trabajo, el cálculo podría completarse en 12 horas, y con máquinas más avanzadas, en 30 minutos. Para el pronóstico se utilizaron mapas meteorológicos del territorio de Estados Unidos y Canadá los días 5, 30, 31 de enero y 13 de febrero de 1949. Después de los cálculos, los mapas de pronóstico se compararon con los reales para evaluar la calidad del pronóstico..

Características, arquitectura y programación.

ENIAC requirió 200.000 horas-hombre y 486.804,22 dólares para su construcción. En total, el complejo incluía 17.468 lámparas de 16 tipos diferentes, 7.200silicio diodos , 1500 relés, 70 000 resistencias y 10.000 condensadores .

• Peso: 27 toneladas.
• Capacidad de memoria: 20 palabras.
• Consumado fuerza - 174 kilovatios .
• Potencia de cálculo: 357 operacionesmultiplicación o 5000 operaciones suma V segundo .
• Frecuencia del reloj - 100kilociclos , es decir, un pulso cada 10 microsegundos. El ciclo computacional principal constaba de 20 pulsos y duraba 200 microsegundos. La suma se realizó en 1 ciclo de reloj y la multiplicación en 14 ciclos de reloj. La multiplicación fue reemplazada por sumas múltiples, de modo que 1 multiplicación equivalía a 14 operaciones de suma y, en consecuencia, se realizaba en 2800 microsegundos.
• Dispositivo de entrada/salida de datos - Tabulador de tarjetas perforadas IBM: 125 tarjetas/minuto para entrada, 100 tarjetas/minuto para salida.

Los cálculos se realizaron ensistema decimal , después de un análisis cuidadoso se le dio preferencia sobresistema binario . La computadora operaba con números con una longitud máxima de 20rangos .

Muchos especialistas del Instituto predijeron con escepticismo que con tantas lámparas en el sistema, la computadora simplemente no podría funcionar durante mucho tiempo para producir un resultado que valiera la pena: había demasiados puntos de falla. El fallo de una lámpara, un condensador o una resistencia provocaba que toda la máquina dejara de funcionar; en total, se producían 1.800 millones de modos de fallo diferentes cada segundo.. Hasta entonces, la humanidad no había creado un solo dispositivo de tal complejidad y con tales requisitos de confiabilidad. Para que los tubos de vacío se quemen con menos frecuencia, a Eckert se le ocurrió la idea de aplicarles un voltaje mínimo: 5,7 voltios en lugar de los 6,3 voltios nominales., y después de realizar los cálculos, ENIAC continuó trabajando, manteniendo las lámparas en un estado "cálido", para que la diferencia de temperatura durante el enfriamiento y el calentamiento no provocara su quemado. Aproximadamente 2 o 3 lámparas se quemaron en una semana., y el tiempo medio de funcionamiento de la lámpara fue de 2500 horas.. Se impusieron exigencias especialmente altas a la selección de los componentes de radio y a la calidad de la instalación y la soldadura. Así que los ingenieros se aseguraron de que ENIAC trabajara durante al menos 20 horas entre averías; no tanto para los estándares actuales, pero por cada 20 horas de funcionamiento, ENIAC realizó el equivalente a un mes de trabajo mecánico con computadora.

A 1948 para reprogramar ENIAC fue necesario volver a conectarlo, mientraspodía leer programas decinta perforada. Programar un problema en ENIAC podría llevar hasta dos días y resolverlo podría llevar varios minutos. Cuando se volvió a conectar, ENIAC se convirtió en una nueva computadora especializada para resolver un problema específico. Incluso en la etapa de diseño de ENIAC, Eckert y Mauchly comprendieron las deficiencias de su creación, pero en la etapa de diseño no se consideraron críticas, ya que la computadora originalmente estaba destinada a realizar el mismo tipo de cálculos balísticos..

En enero de 1944, Eckert hizo el primer boceto de una segunda computadora con un diseño más avanzado, en el que el programa se almacenaba en la memoria de la computadora en lugar de generarse mediante interruptores y reordenamiento de bloques, como en ENIAC. En el verano de 1944, el curador militar del proyecto, Herman Goldstein, conoció accidentalmente al famoso matemático.von Neumann y lo trajo a trabajar en el auto. Von Neumann contribuyó al proyecto desde una perspectiva teórica rigurosa. Así, se creó la base teórica y de ingeniería para el próximo modelo informático llamadoEDVAC con un programa almacenado en la memoria. El contrato con el ejército estadounidense para la creación de este vehículo se firmó en abril de 1946.

El trabajo científico de von Neumann "

A partir del 16 de septiembre de 1948, ENIAC se convirtió en una computadora con programas almacenados (muy primitivo). Por sugerencia de von Neumann en junio de 1947Se utilizaron dos tablas de funciones para almacenar todos los comandos de ENIAC, de modo que los comandos se llamaran como subrutinas durante la ejecución del código. La computadora empezó a funcionar algo más lento, pero su programación se simplificó enormemente. El antiguo método de reconexión no se ha utilizado desde entonces..

En julio de 1953 se conectó a la ENIAC.BCD un módulo de memoria sobre núcleos magnéticos, que aumentó la capacidad de RAM de la computadora de 20 a 120 palabras numéricas.

Influencia

ENIAC no podría considerarse una computadora perfecta. La máquina fue creada en tiempos de guerra a toda prisa desde cero y sin ninguna experiencia previa en la creación de este tipo de dispositivos. ENIAC se construyó en una sola copia y las soluciones de ingeniería implementadas en ENIAC no se utilizaron en diseños informáticos posteriores. Lo más probable es que ENIAC no sea una computadora de primera, sino de generación "cero". La importancia de ENIAC radica simplemente en su existencia, que demostró que era posible construir una computadora totalmente electrónica que pudiera funcionar el tiempo suficiente para justificar el costo de su construcción y producir resultados tangibles.

En marzo de 1946, Eckert y Mauchly, debido a disputas con la Universidad de Pensilvania sobre las patentes de ENIAC yEDVAC , en el que estaban trabajando en ese momento, decidieron dejar el Instituto Moore y dedicarse al negocio privado en el campo de la construcción de computadoras, creando la Electronic Control Company, que luego pasó a llamarseCorporación informática Eckert-Mauchly . Como "regalo de despedida" y a petición del ejército de los EE. UU., impartieron una serie de conferencias en el instituto sobre diseño de computadoras bajo el título general "Teoría y métodos del diseño de computadoras digitales electrónicas", aprovechando su experiencia en la construcción del ENIAC. y diseño del EDVAC. Estas conferencias pasaron a la historia como “Conferencias de la escuela Moore " Las conferencias, esencialmente los primeros cursos de informática en la historia de la humanidad, se impartieron en el verano de 1946, del 8 de julio al 31 de agosto, sólo para un círculo reducido de especialistas estadounidenses y británicos que trabajaban en el mismo problema en diferentes departamentos gubernamentales e institutos científicos. un total de 28 personas. Las conferencias sirvieron como punto de partida para la creación de sistemas informáticos exitosos en los años 40 y 50. Inglés