Harvard Mark I. - Harvard Mark I

Harvard Mark I.
Počítač Harvard Mark I - Input-Output Details.jpg
Detailní vstup / výstup a ovládací čtečky
Také známý jakoIBM Automatická kalkulačka řízená sekvencí (ASCC)
VývojářHoward Aiken / IBM
Datum vydání7. srpna 1944; Před 76 lety (1944-08-07)
Napájení5 koňských sil (3,7 kW)
Rozměry816 kubických stop (23 m3) - 51 stop (16 m) na délku, 8 stop (2,4 m) na výšku a 2 stopy (0,61 m) hluboký
Hmotnost9,445 liber (4,7 čistých tun; 4,3 t)
NástupceHarvard Mark II
Levý konec sestával z elektromechanických výpočetních komponent
Pravý konec zahrnoval čtečky dat a programů a automatické psací stroje

The IBM Automatická kalkulačka řízená sekvencí (ASCC), volala Mark I. podle Harvardská Univerzita Zaměstnanci,[1] byl obecný účel elektromechanické počítač který byl použit ve válečném úsilí během poslední části druhá světová válka.

Jeden z prvních programů spuštěných na Marku I byl zahájen 29. března 1944[2] podle John von Neumann. V té době von Neumann pracoval na Projekt Manhattan a bylo potřeba zjistit, zda je imploze životaschopnou volbou k odpálení atomové bomby, která bude použita o rok později. The Mark I také počítal a tiskl matematické tabulky, což bylo původním cílem britského vynálezce Charles Babbage pro něj "analytický motor ".

Značka I byla rozebrána v roce 1959, ale její části jsou zobrazeny v Vědecké centrum jako součást Harvardská sbírka historických vědeckých přístrojů. Ostatní části původního stroje byly převedeny do IBM a Smithsonian Institution.

Počátky

Původní koncept představil společnosti IBM Howard Aiken v listopadu 1937.[3] Po studii proveditelnosti provedené inženýry IBM, předsedou společnosti Thomas Watson st. osobně schválil projekt a jeho financování v únoru 1939.

Howard Aiken začal hledat společnost, která by navrhla a vytvořila jeho kalkulačku počátkem roku 1937. Po dvou odmítnutích[4] byl mu ukázán demonstrační soubor Charles Babbage Syn dal na Harvardskou univerzitu před 70 lety. To ho vedlo ke studiu Babbage a přidání odkazů na Analytický motor k jeho návrhu; výsledný stroj „přinesl Babbageovy principy Analytical Engine téměř k plné realizaci a přidal důležité nové funkce.“[5]

ASCC byl vyvinut a postaven společností IBM na jejich Endicott závod a odeslány do Harvard v únoru 1944. Začalo to s výpočty pro US Navy Bureau of Ships v květnu a bylo to oficiálně představeno univerzitě 7. srpna 1944.[6]

Design a konstrukce

ASCC byl postaven z spínače, relé, rotující hřídele, a spojky. Využilo to 765 000 elektromechanické komponenty a stovky mil drátu, zahrnující objem 816 kubických stop (23 m3) - 51 stop (16 m) na délku, 8 stop (2,4 m) na výšku a 2 stopy (0,61 m) hluboký. Vážil asi 9,445 liber (4,7 čistých tun; 4,3 t).[7] Základní výpočetní jednotky musely být synchronizovány a napájeny mechanicky, takže byly provozovány 50 stop (15 m) hnací hřídel spojený s elektromotorem o výkonu 5 koňských sil (3,7 kW), který sloužil jako hlavní zdroj energie a systémové hodiny. Z archivů IBM:

Automatická kalkulačka řízená sekvencí (Harvard Mark I) byla prvním operačním strojem, který dokázal automaticky provádět dlouhé výpočty. Projekt koncipovaný Dr. Howardem Aikenem z Harvardské univerzity, Mark I, byl postaven inženýry IBM v Endicott, NY. Ocelový rám dlouhý 51 stop a vysoký 8 stop držel kalkulačku, která se skládala ze zámkové desky s malými převody, čítači, spínači a řídicí obvody, všechny jen do hloubky několika palců. ASCC použilo 800 mil (800 km) drátu se třemi miliony připojení, 3500 vícepólových relé s 35 000 kontakty, 2225 čítačů, 1464 desetipólových přepínačů a řad 72 sčítacích strojů, z nichž každý měl 23 významných čísel. Byla to největší elektromechanická kalkulačka v oboru.[8]

Ohradu pro Mark I navrhl futuristický Američan průmyslový designer Norman Bel Geddes. Aiken považoval propracovaný plášť za plýtvání zdroji, protože výpočetní výkon byl během války a finančních prostředků (50 000 a více dolarů podle Grace Hopper ) mohly být použity k výrobě dalšího počítačového vybavení.[9]

Úkon

Mark I měl 60 sad 24 přepínačů pro ruční zadávání dat a mohl uložit 72 čísel, každé 23 desetinných míst dlouhé.[10] Mohlo by to udělat 3 sčítání nebo odčítání za sekundu. Násobení trvalo 6 sekund, dělení trvalo 15,3 sekundy a logaritmus nebo trigonometrická funkce trvaly jednu minutu.[11]

Značka, kterou jsem četl instrukce z 24 kanálů děrovaná papírová páska. Provedl aktuální instrukci a poté přečetl další. Samostatná páska mohla obsahovat čísla pro vstup, ale formáty pásky nebyly zaměnitelné. Pokyny nelze provést z registrů úložiště. Toto oddělení údajů a pokynů je známé jako Harvardská architektura (ačkoli přesná povaha tohoto oddělení, která spíše dělá stroj Harvard než Von Neumann, byl zastíněn postupem času; vidět Upravená harvardská architektura ).[Citace je zapotřebí ]

Mechanismus hlavní sekvence byl jednosměrný. To znamenalo, že složité programy musely být fyzicky zdlouhavé. Programové smyčky bylo dosaženo pomocí odvíjení smyčky nebo spojením konce papírové pásky obsahující program zpět na začátek pásky (doslova vytvoření a smyčka ). Nejprve, podmíněné větvení ve značce jsem byl proveden ručně. Pozdější úpravy v roce 1946 zavedly automatické větvení programu (podle podprogram volání).[12][13] První programátoři Mark I byli počítačoví průkopníci Richard Milton Bloch Robert Campbell a Grace Hopper.[14] Tam byl také malý technický tým, jehož účelem bylo skutečně obsluhovat stroj, z nichž někteří byli zaměstnanci IBM, než se museli připojit k námořnictvu, aby na stroji pracovali.[15] Tento technický tým nebyl na Harvardu informován o účelu své práce.

  • Děrovačka pro přípravu programů

  • Programujte kazetu s viditelným programovací patche

  • Otočné přepínače sloužící k zadávání datových konstant programu

  • Sekvenční indikátory a přepínače

  • Pohled zezadu na výpočetní sekci

Formát instrukce

24 kanálů vstupní pásky bylo rozděleno do tří polí po osmi kanálech. Každý akumulátor, každá sada přepínačů a registry spojené s vstup výstup, a aritmetické jednotky jim bylo přiděleno jedinečné identifikační číslo indexu. Tato čísla byla zastoupena v binární na kontrolní pásku. První pole bylo binárním indexem výsledku operace, druhým zdroj datum pro operaci a třetí pole bylo a kód pro úkon mají být provedeny.[10]

Příspěvek k projektu Manhattan

V roce 1928 L.J. Comrie jako první obrátil IBM „vybavení pro děrné štítky na vědecké použití: výpočet astronomických tabulek metodou konečných rozdílů, jak to před 100 lety předpovídal Babbage pro svůj Difference Engine“.[16] Velmi brzy poté začala společnost IBM upravovat své tabulátory, aby tento druh výpočtu usnadnila. Jeden z těchto tabulátorů, postavený v roce 1931, byl Columbia Difference Tabulator.[17]

John von Neumann měl tým v Los Alamos, který používal „upravené stroje na děrné štítky IBM“[18] k určení účinků imploze. V březnu 1944 navrhl nastolit určité problémy týkající se imploze na Marku I. V roce 1944 dorazil se dvěma matematiky, aby napsali simulační program ke studiu imploze první atomová bomba.[19]

Skupina Los Alamos dokončila svou práci za mnohem kratší dobu než skupina Cambridge. Nicméně, provoz stroje s děrnou kartou vypočítal hodnoty na šest desetinných míst, zatímco Mark I vypočítal hodnoty na osmnáct desetinných míst. Mark I integroval parciální diferenciální rovnici v mnohem menší velikosti intervalu [nebo menší síti] a tak ... dosáhl mnohem větší přesnosti.[18]

„Von Neumann se připojil k Projekt Manhattan v roce 1943 pracoval na obrovském počtu výpočtů potřebných k výrobě atomové bomby. Ukázal, že implozní design, který by později byl použit v bombách Trojice a Fat Man, byl pravděpodobně rychlejší a efektivnější než design zbraně. ““[20]

Aiken a IBM

Aiken zveřejnil tiskovou zprávu oznamující, že se Mark I uvádí jako jediný „vynálezce“. James W. Bryce byla jediná zmíněná osoba IBM, i když několik inženýrů IBM včetně Claira Lake a Franka Hamiltona pomohlo vybudovat různé prvky. Předseda IBM Thomas J. Watson byl rozzuřený a jen neochotně se zúčastnil obřadu věnování 7. srpna 1944.[21][stránka potřebná ][22] Aiken se zase rozhodl postavit další stroje bez pomoci IBM a ASCC se stalo obecně známé jako „Harvard Mark I“. IBM pokračovala v budování svého Selektivní elektronická kalkulačka se sekvencí (SSEC) testovat nové technologie a zajistit větší publicitu pro vlastní úsilí společnosti.[21][stránka potřebná ]

Nástupci

Značka, po které mě následovala Harvard Mark II (1947 nebo 1948), Mark III / ADEC (Září 1949) a Harvard Mark IV (1952) - veškerá práce Aikena. Mark II byl vylepšením oproti Mark I, i když stále vycházel z elektromechanického relé. Značka III se většinou používala elektronické komponenty —vakuové trubky a krystalové diody —Ale zahrnovaly také mechanické součásti: rotační magnetické bubny pro ukládání plus relé pro přenos dat mezi bubny. Mark IV byl plně elektronický a nahradil zbývající mechanické součásti paměť magnetického jádra. Mark II a Mark III byly dodány do Americké námořnictvo základna v Dahlgren, Virginie. Značka IV byla postavena pro Americké letectvo, ale zůstalo to na Harvardu.[Citace je zapotřebí ]

Značka I byla rozebrána v roce 1959, ale její části jsou zobrazeny v Vědecké centrum jako součást Harvardská sbírka historických vědeckých přístrojů. Ostatní části původního stroje byly převedeny do IBM a do Smithsonian Institution.[23]

Viz také

Reference

Poznámky
  1. ^ Název zařízení, jak se ve skutečnosti zobrazuje na samotném hardwaru, je „Aiken-IBM Automatic Sequence Controlled Calculator Mark I“. Časná fotografie (Wilkes 1956: 16, obrázek 1-7) zobrazuje název jako „IBM Automatic Sequence Controlled Calculator“.
  2. ^ Bernard Cohen, s.164 (2000)
  3. ^ Bernard Cohen, str. 53 (2000)
  4. ^ Bernard Cohen, s. 39 (2000) Společnost Monroe Calculator a poté Harvardskou univerzitou.
  5. ^ „Představení IBM ASCC 2“. Citováno 14. prosince 2013.
  6. ^ Msgstr "Navrhovaný automatický počítací stroj (abstrakt)". IEEE Spectrum. IEEE Xplore. 1 (8): 62–69. Srpna 1964. doi:10.1109 / MSPEC.1964.6500770. ISSN  0018-9235.
  7. ^ „Archivy IBM: Zdroje, rychlosti a specifikace ASCC Statistics“. www-03.ibm.com. 23. ledna 2003.
  8. ^ Archivy IBM: Často kladené dotazy / Produkty a služby
  9. ^ Computer Oral History Collection, 1969-1973, 1977Rozhovor Grace Murray Hopperové, 7. ledna 1969, Archivní centrum, Národní muzeum americké historie„Archivovaná kopie“ (PDF). Archivovány od originál (PDF) dne 2012-02-23. Citováno 2012-10-21.CS1 maint: archivovaná kopie jako titul (odkaz)
  10. ^ A b Maurice Vincent Wilkes (1956). Automatické digitální počítače. New York: John Wiley & Sons. str. 16–20.
  11. ^ Campbell 1999, str. 43.
  12. ^ Beyer, Kurt W. (2015). Grace Hopper a vynález informačního věku. BookBaby. str. 78–79. ISBN  9781483550497.
  13. ^ Campbell 1999, str. 53.
  14. ^ Wexelblat, Richard L. (vyd.) (1981). Historie programovacích jazyků, str. 20. New York: Academic Press. ISBN  0-12-745040-8
  15. ^ Williams, Kathleen (10. listopadu 2012). Grace Hopper: Admirál Kyberského moře. Naval Institute Press. 33–34. ISBN  9781612512655. Citováno 7. srpna 2019.
  16. ^ "Historie výpočetní techniky na Kolumbijské univerzitě: L.J. Comrie". Citováno 15. prosince 2013.
  17. ^ „Rozdílový tabulátor Columbia - 1931“. Citováno 15. prosince 2013.
  18. ^ A b #AIKEN, Bernard Cohen 166 (2000)
  19. ^ Bernard Cohen, str. 164 (2000)
  20. ^ „Atomic Heritage Foundation: John von Neumann“. Citováno 12. května 2019.
  21. ^ A b Emerson W. Pugh (1995). Building IBM: Shaping an Industry and its Technology. MIT Stiskněte. ISBN  978-0-262-16147-3.
  22. ^ Martin Campbell-Kelly; William Aspray (1996). Počítač: Historie informačního stroje. Základní knihy. p. 74. ISBN  0-465-02989-2.
  23. ^ "Sbírka historických vědeckých přístrojů Mark I". Atlas obscura. Citováno 2016-05-24.
Publikace

externí odkazy