Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с компьютера Atanasoff-Berry )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Компьютер Атанасова – Берри (ABC)
Компьютер Атанасова-Берри в Центре Дурхума.jpg
Реплика компьютера Атанасова-Берри в Даремском центре, Университет штата Айова
РазработчикДжон Винсент Атанасов с помощью аспиранта Клиффорда Берри
Дата выхода1942 ; 79 лет назад ( 1942 )
Проданных единиц1
ЦПУБолее 300 электронных ламп с частотой 60 Гц
объем памяти3000 бит
ОтображатьДесятичный, через дисплей на передней панели
ВходДесятичный, через стандартные перфокарты IBM с 80 столбцами
Масса700 фунтов (320 кг)

Атанасов-Берри компьютер ( ABC ) был первым автоматический электронный цифровой компьютер . [1] Ограниченное современными технологиями и исполнением, устройство оставалось малоизвестным. Приоритет АВСА обсуждаются среди историков компьютерной техники, потому что это не было ни программируемым , ни Тьюринг , [2] Первой реальной программируемой и Тьюринг машины. [3] Z3 и компьютер Колосс с 1941 по 1945 год , используется аналогичная технология клапана на основе , как ABC.

Обзор [ править ]

Задуманная в 1937 году машина была построена профессором математики и физики Государственного колледжа штата Айова Джоном Винсентом Атанасофф с помощью аспиранта Клиффорда Берри . Он был разработан только для решения систем линейных уравнений и был успешно протестирован в 1942 году. Однако его механизм хранения промежуточных результатов, устройство записи / чтения бумажных карточек, не был усовершенствован, и когда Джон Винсент Атанасов покинул колледж штата Айова для выполнения заданий Второй мировой войны. , работы на машине были прекращены. [4] ABC впервые ввела важные элементы современных вычислений, включая двоичную арифметику и электронные переключающие элементы, [5]но его специализированный характер и отсутствие изменяемой, хранимой программы отличают его от современных компьютеров. В 1990 году компьютер был отмечен IEEE Milestone [6].

Компьютерная работа Атанасова и Берри не была широко известна до тех пор, пока она не была открыта заново в 1960-х годах в разгар патентных споров по поводу первого экземпляра электронного компьютера. В то время ENIAC, который был создан с помощью Джона Мочли и Дж Преспер Эккерт , [7] считался первым компьютером в современном смысле, [ править ] , но в 1973 году окружной суд США признал недействительным патент ENIAC и пришли к выводу , что изобретатели ENIAC позаимствовали предмет электронного цифрового компьютера у Атанасова. Когда в середине 1970-х годов тайна, связанная с разработкой компьютеров Colossus в Великобритании во время Второй мировой войны , предшествовавших ENIAC, была снята,[8] [9] и Колосс был описан на конференции в Лос-Аламосе, Нью-Мексико , в июне 1976 года, Джон Мочли и Конрад Цузе были удивлены. [10]

Дизайн и строительство [ править ]

Схема азбуки с указанием ее различных компонентов

Согласно отчету Атанасова, несколько ключевых принципов компьютера Атанасова – Берри были придуманы внезапно после долгой ночной поездки на Рок-Айленд, штат Иллинойс , зимой 1937–1938 годов. Инновации ABC включали электронные вычисления, двоичную арифметику, параллельную обработку , регенеративную конденсаторную память и разделение памяти и вычислительных функций. [11] Механический и логический дизайн был разработан Атанасовым в течение следующего года. Заявка на грант на создание прототипа концепции была подана в марте 1939 года в Агрономию.отдел, который также был заинтересован в ускорении вычислений для экономического и исследовательского анализа. $ 5000 дальнейшего финансирования (эквивалент $ 92000 в 2019 году) , чтобы завершить машину пришел из некоммерческой исследовательской корпорации в Нью - Йорке . [ необходима цитата ]

ABC был построен Атанасовым и Берри в подвале здания физики в Государственном колледже штата Айова в 1939–42 годах. Первоначальные средства были выделены в сентябре, а опытный образец с 11 трубками был впервые продемонстрирован в октябре 1939 года. Декабрьская демонстрация подтолкнула к получению гранта на постройку полномасштабной машины. [12] [13] ABC был построен и испытан в течение следующих двух лет. Рассказ от 15 января 1941 года в Регистре Де-Мойна.объявил ABC «электрическую вычислительную машину» с более чем 300 электронными лампами, которая «будет вычислять сложные алгебраические уравнения» (но не дал точного технического описания компьютера). Система весила более семисот фунтов (320 кг). Он содержал примерно 1,6 км провода, 280 двухтриодных электронных ламп , 31 тиратрон и был размером со стол.

Это не был полный компьютер Тьюринга , что отличает его от более общих машин той же эпохи, таких как Z3 Конрада Цузе 1941 года и компьютеры Colossus 1943–45. Он также не реализовал архитектуру хранимых программ , впервые реализованную в Manchester Baby 1948 года, необходимую для полностью универсальных практических вычислительных машин.

Модуль сложения-вычитания (реконструирован) от Atanasoff – Berry Computer

Однако машина была первой, кто реализовал три важнейшие идеи, которые до сих пор являются частью каждого современного компьютера:

  1. Использование двоичных цифр для представления всех чисел и данных
  2. Выполнение всех расчетов с использованием электроники, а не колес, трещоток или механических переключателей
  3. Организация системы, в которой вычисления и память разделены.

Память компьютера Атанасова-Берри представляла собой систему, называемую регенеративной конденсаторной памятью , которая состояла из пары барабанов, каждая из которых содержала 1600 конденсаторов, которые вращались на общем валу один раз в секунду. Конденсаторы на каждом барабане были организованы в 32 «полосы» по 50 (30 активных полос и две запасные на случай отказа конденсатора), что давало машине скорость 30 сложений / вычитаний в секунду. Данные были представлены как 50-битные двоичные числа с фиксированной запятой . Электроника памяти и арифметические устройства могли хранить и обрабатывать 60 таких чисел одновременно (3000 бит).

Частота линии электропередачи переменного тока 60 Гц была основной тактовой частотой для операций самого низкого уровня.

Функции арифметической логики были полностью электронными, реализованными с помощью электронных ламп. Семейство логических вентилей варьировалось от инверторов до двух и трех входных вентилей. Уровни входа и выхода, а также рабочие напряжения были совместимы между разными затворами. Каждый вентиль состоял из одного инвертирующего лампового усилителя, которому предшествовала входная цепь резисторного делителя, которая определяла логическую функцию. Функции логики управления, которые должны срабатывать только один раз за оборот барабана и, следовательно, не требовали электронной скорости, были электромеханическими, реализованными с помощью реле .

ALU работал только с одним битом каждого числа за раз; он сохранил бит переноса / заимствования в конденсаторе для использования в следующем цикле переменного тока. [14]

Хотя компьютер Атанасова – Берри был важным шагом вперед по сравнению с более ранними вычислительными машинами, он не мог полностью автоматически выполнять всю задачу. Оператор был нужен для управления переключателями для настройки его функций, во многом как электромеханические калькуляторы и записывающее оборудование того времени. Выбор выполняемой операции, чтение, запись, преобразование из двоичного в десятичное или сокращение набора уравнений производились переключателями на передней панели и, в некоторых случаях, перемычками.

Было две формы ввода и вывода: первичный ввод и вывод пользователя и вывод и ввод промежуточных результатов. Хранение промежуточных результатов позволяло работать с задачами, слишком большими для того, чтобы полностью обрабатывать их в электронной памяти. (Самая большая проблема, которую можно было решить без использования промежуточных выходных и входных данных, - это два одновременных уравнения , тривиальная проблема.)

Промежуточные результаты были двоичными, записанными на листы бумаги путем электростатического изменения сопротивления в 1500 точках, чтобы представить 30 из 50-битных чисел (одно уравнение). Каждый лист можно было написать или прочитать за одну секунду. Надежность системы ограничивалась примерно 1 ошибкой из 100 000 расчетов этими подразделениями, в первую очередь из-за отсутствия контроля характеристик материала листов. Оглядываясь назад, можно было бы добавить бит четности к каждому записанному числу. Эта проблема не была решена к тому времени, когда Атанасов оставил университет для работы на войне.

Основной пользовательский ввод был десятичным, через стандартные перфокарты IBM с 80 столбцами, а вывод был десятичным, через дисплей передней панели.

Функция [ править ]

ABC был разработан для конкретной цели, решения систем одновременных линейных уравнений. Он мог обрабатывать системы, содержащие до двадцати девяти уравнений, что для того времени было сложной задачей. Проблемы такого масштаба становились обычным явлением в физике, в отделе, в котором работал Джон Атанасов. В машину можно было ввести два линейных уравнения с двадцатью девятью переменными и постоянным членом и исключить одну из переменных. Этот процесс будет повторяться вручную для каждого из уравнений, что приведет к системе уравнений с одной переменной меньше. Затем весь процесс будет повторяться, чтобы исключить другую переменную.

Джордж У. Снедекор , глава статистического управления штата Айова, весьма вероятно, был первым пользователем электронного цифрового компьютера, который решал реальные математические задачи. Он отправил многие из этих задач Атанасову. [15]

Патентный спор [ править ]

26 июня 1947 года Дж. Преспер Эккерт и Джон Мочли первыми подали заявку на патент на цифровое вычислительное устройство ( ENIAC ), к большому удивлению Атанасова. ABC был исследован Джоном Мочли в июне 1941 года, и Исаак Ауэрбах, [16] бывший ученик Мокли, утверждал, что он повлиял на его более позднюю работу над ENIAC, хотя Мочли отрицал это. [17] Патент ENIAC не выдавался до 1964 года, а к 1967 году Honeywell подала в суд на Сперри Рэнд в попытке нарушить патенты ENIAC, утверждая, что ABC является предшествующим уровнем техники . Окружной суд США по округу штата Миннесота выпустила свое решение от 19 октября 1973 года, нахождение вHoneywell v. Sperry Rand, что патент ENIAC был производным от изобретения Джона Атанасова.

Кэмпбелл-Келли и Аспрей заключают:

Степень, в которой Мочли заимствовал идеи Атанасова, остается неизвестной, а свидетельства массивны и противоречивы. ABC была довольно скромной технологией, и она не была реализована полностью. По крайней мере, мы можем сделать вывод, что Мочли видел потенциальное значение ABC и что это могло привести его к предложению аналогичного электронного решения. [18]

Дело было юридически разрешено 19 октября 1973 года, когда окружной судья США Эрл Р. Ларсон признал патент ENIAC недействительным, постановив, что ENIAC заимствовал многие основные идеи из компьютера Атанасова-Берри. Судья Ларсон прямо заявил:

Эккерт и Мочли не были первыми изобрели автоматический электронный цифровой компьютер, но вместо этого заимствовали этот предмет у некоего доктора Джона Винсента Атанасова.

Герман Голдстайн , один из первых разработчиков ENIAC, писал:

Атанасов намеревался сохранить коэффициенты уравнения в конденсаторах, расположенных на периферии цилиндра. Очевидно, у него был прототип своей машины, работающей «в начале 1940 года». Следует подчеркнуть, что эта машина была, вероятно, первой машиной, использовавшей электронные лампы для цифровых вычислений, и была машиной специального назначения. Эта машина так и не увидела свет как серьезный инструмент для вычислений, поскольку она была несколько преждевременной в своей инженерной концепции и ограниченной в своей логической. Тем не менее, это следует рассматривать как великое новаторское усилие. Возможно, его главное значение состояло в том, чтобы повлиять на мышление другого физика, который очень интересовался вычислительным процессом, Джона У. Мочли. В период работы Атанасова над решателем линейных уравнений Мочли учился в Урсинус-колледже,небольшая школа в окрестностях Филадельфии. Каким-то образом он узнал о проекте Атанасова и посетил его на неделю в 1941 году. Во время визита двое мужчин, по-видимому, вошли в идеи Атанасова очень подробно. Эта дискуссия сильно повлияла на Мочли и через него на всю историю электронных компьютеров.[19]

Реплика [ править ]

Первоначальный ABC был в конечном итоге демонтирован в 1948 году [20], когда университет переоборудовал подвал в классные комнаты, и все его части, кроме одного барабана памяти, были выброшены.

В 1997 году группа исследователей под руководством Джона Густафсона из лаборатории Эймса (расположенной в кампусе штата Айова) завершила создание рабочей копии компьютера Атанасофф-Берри стоимостью 350 000 долларов (что эквивалентно 557 000 долларов в 2019 году). Реплика ABC была выставлена ​​в вестибюле первого этажа Даремского центра вычислений и коммуникаций в Университете штата Айова, а затем выставлена ​​в Музее компьютерной истории . [21]

См. Также [ править ]

  • История вычислительной техники
  • Список компьютеров с вакуумной трубкой
  • Михаил Кравчук

Ссылки [ править ]

  1. ^ "JVA - История вычислений" . Джон Винсент Атанасов и рождение электронных цифровых вычислений . Инициативный комитет JVA и Государственный университет Айовы. 2011 г.
  2. ↑ Copeland, B. Jack (6 апреля 2018 г.). Залта, Эдвард Н. (ред.). Стэнфордская энциклопедия философии . Лаборатория метафизических исследований Стэнфордского университета . Проверено 6 апреля 2018 г. из Стэнфордской энциклопедии философии.
  3. ^ https://www.iacr.org/archive/eurocrypt2000/1807/18070423-new.pdf
  4. ↑ Copeland, Jack (2006), Colossus: The Secrets of Bletchley Park's Codebreaking Computers , Oxford: Oxford University Press , стр. 101–115, ISBN 0-19-284055-X
  5. ^ Campbell-Kelly & Aspray 1996 , стр. 84.
  6. ^ "Вехи: компьютер Атанасова-Берри, 1939" . Сеть глобальной истории IEEE . IEEE . Проверено 3 августа 2011 года .
  7. ↑ Джон Преспер Экерт-младший и Джон В. Мочли, Электронный числовой интегратор и компьютер, патент США 3120606 , поданный 26 июня 1947 года, выданный 4 февраля 1964 года и признанный недействительным 19 октября 1973 года после постановления суда по делу Ханиуэлл против Сперри Рэнд .
  8. ^ Рэнделл, Брайан , Колосс: Крестный отец компьютера , 1977 (перепечатано в Происхождение ЦВМ: Избранные труды , Springer-Verlag , New York, 1982)
  9. ^ Рэнделл, Брайан (1980), «Колосс» (PDF) , в Метрополисе, штат Нью-Йорк ; Хоулетт, Дж . ; Рота, Джан-Карло (ред.), История вычислений в двадцатом веке , стр.  47–92 , ISBN  978-0124916500, дата обращения 19 сентября 2016
  10. ^ Bemer, Боб , Колосс - Вторая мировая война Компьютер: Процессор Первого слова , архивируется с оригинала на 2000-08-19 , извлекаться 2020-07-16Отчет об объявлении Колосса на Международной исследовательской конференции по истории вычислительной техники в Лос-Аламосе, штат Нью-Мексико, которая началась 10 июня 1976 г. [ мертвая ссылка ]
  11. ^ "История вычислительной техники" . mason.gmu.edu . Проверено 6 апреля 2018 .
  12. ^ Mollenhoff, Clark R. (1988), Атанасов: Забытый Отец Компьютера , Эймс:. Iowa State University Press, стр  47, 48 , ISBN 0-8138-0032-3
  13. ^ Хадсон, Дэвид; Бергман, Марвин; Хортон, Лорен (2009). Биографический словарь Айовы . Университет Айовы Пресс. п. 22. ISBN 9781587297243.
  14. ^ Джон Густафсон. «Реконструкция ЭВМ Атанасова-Берри» . цитата: «общее количество электронных ламп было очень низким: около 300 для всей машины. Большая часть этой экономии является результатом работы только с одним битом каждого числа за раз, сохраняя бит переноса / заимствования в конденсаторе для использования в следующем цикле ".
  15. ↑ Рохас, Рауль (2002). Первые компьютеры: история и архитектура . MIT Press. п. 102. ISBN 0-262-68137-4.
  16. ↑ 1921-1992, Ауэрбах, Исаак Л. (Исаак Левин) (1 октября 1992 г.). «Устное историческое интервью с Исааком Левином Ауэрбахом» . umn.edu . Проверено 6 апреля 2018 .CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  17. ^ Shurkin, Joel Н. (1985), Двигатели Разума (переиздание издание (1 августа 1985) под ред.), Pocket Книги, стр.  280-299 , ISBN 978-0671600365
  18. ^ Campbell-Kelly & Aspray 1996 , стр. 86.
  19. ^ Герман Голдстайн, «Компьютер от Паскаля фон Неймана», 1972; стр.125-126
  20. ^ Soltis, Frank G. (2001). Крепость Рочестер: внутренняя история IBM ISeries . Система iNetwork. п. 364. ISBN 9781583040836.
  21. ^ Krapfl, Майк (2010). «Реплика первого электронного цифрового компьютера в штате Айова, которая будет выставлена ​​в Музее истории компьютеров» (PDF) . Подключения ECpE . Эймс, Айова: Департамент электротехники и вычислительной техники, Государственный университет Айовы. п. 5 . Проверено 26 ноября 2020 года .

Библиография [ править ]

  • Кэмпбелл-Келли, Мартин ; Аспрей, Уильям (1996), Компьютер: История информационной машины , Нью-Йорк, Нью-Йорк: Основные книги , ISBN 0-465-02989-2
  • Эдвардс, Джон (22 ноября 2010 г.), «Джон Атанасов и Клиффорд Берри: изобретение ABC, эталонного цифрового компьютера» , Electronic Design , 58 (16): 58–59
  • Макинтош, Аллан Р. (август 1988), "Компьютер доктора Атанасов в" , Scientific American , 259 (2), стр 90-96,. Bibcode : 1988SciAm.259b..90M , DOI : 10.1038 / scientificamerican0888-90 , архивируются из оригинал от 31.10.2009
  • О'Реган, Джерард (2012), Краткая история вычислений (2-е изд.), Нью-Йорк: Спрингер, ISBN 978-1-4471-2358-3
  • Ральстон, Энтони; Рейли, Эдвин Д., ред. (1993), Энциклопедия компьютерных наук (3-е изд.), Нью-Йорк: Ван Ностранд Рейнхольд, ISBN 0-442-27679-6

Внешние ссылки [ править ]

  • Рождение азбуки
  • Реконструкция АВС, 1994-1997 гг.
  • Джон Густафсон, Реконструкция компьютера Атанасова-Берри
  • Патентный процесс ENIAC
  • Honeywell против Sperry Rand Records, 1846–1973 , Институт Чарльза Бэббиджа , Университет Миннесоты.
  • Компьютер Атанасова-Берри в работе (YouTube)