От редакции
научпоп
приборы

Калькулятор, который смог: краткая история первого программируемого компьютера

228
0
14/02/2024
Изображение создано с помощью нейросети
От редакции
научпоп
приборы
228
0
14 февраля 2024
Калькулятор, который смог: краткая история первого программируемого компьютера

14 февраля 1946 года состоялась презентация первого программируемого компьютера общего назначения ENIAC, или «Электронного числового интегратора и вычислителя». Проект вышел из-под грифа секретности, и работающие с этой машиной инженеры были рады продемонстрировать журналистам феноменальные для того времени возможности ЭВМ. За одну секунду ENIAC мог выполнить 5 000 операций сложения. Собственно, быстрые расчеты были главной задачей компьютера: человеческие амбиции в технологическом развитии достигли уровня, за которым уже не поспевали вычислительные возможности мозга — даже лучших умов. Рассказываем, что именно рассчитывал ENIAC, кто программировал компьютер и почему 10 лет спустя систему разобрали.

Изображение создано с помощью нейросети

Как появился ENIAC и чем он отличался от предшественников

Впервые идея создать ENIAC появилась в апреле 1943 года. Ученые Электротехнической школы Мура Пенсильванского университета Джон Преспер Эккерт и Джон Уильям Мокли предложили этот проект военным силам США. Во время Второй мировой войны в стране сильно возросла потребность в расчетах, в частности — наведения и определения траектории полета баллистических снарядов. Поскольку на точность влияло очень много факторов, в том числе погодных (температура и влажность воздуха, ветер и т. д.), на расчет одной траектории уходило до трех дней.

Баллистические таблицы Второй мировой

План Эккерта и Мокли состоял в том, чтобы «делегировать» вычисление баллистических таблиц машине. В целом, идея создать автоматическую вычислительную машину была не нова: в 40-х годах XX века подобные механизмы строили и другие ученые — Джон Атанасов и Клиффорд Берри, Конрад Цузе, Говард Айкен. Но у проекта ENIAC было несколько важных отличий:

  • машина была полностью электронной, а не электромеханической,
  • ее можно было программировать, то есть в «мозгах» ENIAC не было предварительно заложенных сценариев работы.

Завершить создание ЭВМ удалось лишь в мае 1945 года, когда война уже закончилась. Решать задачу, полученную по предназначению, ENIAC так и не довелось.

Зато таланты нового компьютера стали использовать в целом ряде других задач, требующих большого количества вычислений. Так, физик Дуглас Хартри решал с его помощью проблему обтекания воздухом крыла сверхзвукового самолета. Также машина участвовала в исследованиях космических лучей, вычислениях чисел π и e, помогала составить первый в истории прогноз погоды.

«Суперкомпьютер» в стиле ретро

В коротком ролике, снятом для программы Movietone News, хорошо видно, как выглядел компьютер. Система весила более 27 тонн и занимала площадь в 167 квадратных метров — сравнимо с двумя трехкомнатными квартирами в Новой Москве. ENIAC состоял из 17 500 электронных ламп, 7 000 полупроводниковых диодов, 1 500 реле, 10 000 конденсаторов. Компьютер потреблял около 160 кВт энергии и сильно нагревался во время работы: температура в машинном зале могла подниматься до 50 градусов Цельсия.

ENIAC представлял собой ретро-«суперкомпьютер»: состоял из отдельных блоков, которые отвечали за память, вычисления, ввод и вывод результатов. Задача его оператора — соединять разные части системы в нужном порядке. Для каждой задачи последовательность была уникальной — в этом и состояла та «программируемость» ЭВМ, которой были лишены другие устройства, разрабатываемые в те годы.

Долгое время у ENIAC не было внутренней памяти — ее заменяли перфокарты, на которые записывались данные. Но в 1953 году инженеры системы добавили компьютеру память на 100 слов.

Главным недостатком конструкции ЭВМ были электронные лампы — напомним, что их было порядка 17 500 штук. Они не выдерживали нагрузки — перегревались и перегорали. В первое время эксплуатации это происходило практически каждый день — нужно было прерывать расчеты, локализовать дефект и менять вышедшую из строя лампу. Через несколько лет, после перехода на новые, более надежные лампы и благодаря опыту операторов ЭВМ, система стала более надежной. Спустя 9 лет ENIAC поставил своеобразный рекорд, проработав 116 часов без сбоев.

ENIAC Six — кто работал с первым программируемым ЭВМ

До ENIAC расчетами баллистических таблиц занимались сотрудники Электротехнической школы Мура Пенсильванского университета. Вычислителями (так называли людей, которые вели письменные расчеты) по большей части были девушки, получившие образование в области математики. У каждой — механический счетный механизм для ускорения работы. Такие команды математически одаренных женщин можно было встретить еще в XIX веке — например, с 1880 года все расчеты, производимые обсерваторией Гарвардского университета, делали исключительно представительницы «слабого пола». Они участвовали в открытии Плутона, проводили классификацию звезд и издавали астрологические каталоги.

Для работы с засекреченным на тот момент проектом ENIAC подобрали шесть самых способных девушек, которые занимались вычислениями. Знакомиться с первым программируемым компьютером им пришлось заочно — по чертежам, из соображений безопасности к создаваемой ЭВМ их не подпускали. Пользовательских мануалов и документации по ENIAC не было, так что многим вещам приходилось обучаться на месте. В том числе разрабатывать алгоритмы объединения разных участков системы для решения задачи.

Женщины, которые работали с ENIAC

Все шесть программисток были включены в международный Зал славы женщин в технике. Также имена трех из них увековечены в названиях суперкомпьютеров США — Джин, Кей и Бетти.

Больше о ENIAC Six можно узнать из документальных фильмов:

Путь к двоичной системе счисления

Компьютеры-потомки ENIAC

ENIAC проработал до 1955 года — 2 октября в 23:45 его отключили в последний раз. Несмотря на то, что компьютер обновляли и улучшали в течение всей его «жизни», он окончательно устарел и потерял актуальность. Во многом потому, что новым словом в конструировании вычислительных систем стала двоичная система счисления, а ENIAC использовал десятичную. На смену ему пришел EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer), создателями которого также стали Джон Преспер Эккерт и Джон Уильям Мокли. Отработавший десятилетие ENIAC просто разобрали на части. Но каждая из них получила продолжение в десятках других ЭВМ, которые продолжили историю развития вычислительных систем.

Наверх

Будь первым, кто оставит комментарий