Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Гарвард Марк I
Компьютер Harvard Mark I - Детали ввода-вывода.jpg
Крупным планом считыватели ввода / вывода и управления
Также известен какКалькулятор с автоматическим управлением последовательностью (ASCC) IBM
РазработчикХовард Эйкен / IBM
Дата выпуска7 августа 1944 г . ; 76 лет назад ( 1944-08-07 )
Мощность5 лошадиных сил (3,7 кВт)
Габаритные размеры816 кубических футов (23 м 3 ) - 51 фут (16 м) в длину, 8 футов (2,4 м) в высоту и 2 фута (0,61 м) в глубину
Масса9445 фунтов (4,7 коротких тонны; 4,3 т)
ПреемникГарвард Марк II
Левый конец состоял из электромеханических вычислительных компонентов.
На правом торце были считыватели данных и программ, а также автоматические пишущие машинки.

IBM Automatic Sequence Controlled Calculator ( ASCC ), называется Mark I от Гарвардского университета персонала «s, [1] был универсальный электромеханический компьютер , который был использован в военных действиях во время последней части Второй мировой войны .

Одна из первых программ для работы на Mark I был начат 29 марта 1944 года [2] от Джона фон Неймана . В то время фон Нейман работал над Манхэттенским проектом , и ему нужно было определить, является ли имплозия жизнеспособным выбором для взрыва атомной бомбы, которая будет использована год спустя. Mark I также рассчитывал и печатал математические таблицы, что было первоначальной целью британского изобретателя Чарльза Бэббиджа для его « аналитической машины ».

Mark I был разобран в 1959 году, но его части выставлены в Научном центре как часть Гарвардской коллекции исторических научных инструментов . Остальные части оригинальной машины были переданы IBM и Смитсоновскому институту .

Истоки [ править ]

Первоначальная концепция была представлена ​​IBM Ховардом Эйкеном в ноябре 1937 года. [3] После технико-экономического обоснования, проведенного инженерами IBM, председатель компании Томас Уотсон-старший лично одобрил проект и его финансирование в феврале 1939 года.

Ховард Эйкен начал искать компанию для разработки и создания своего калькулятора в начале 1937 года. После двух отказов [4] ему показали демонстрационный набор, который сын Чарльза Бэббиджа подарил Гарвардскому университету 70 лет назад. Это побудило его изучить Бэббиджа и добавить к своему предложению ссылки на аналитическую машину ; Получившаяся машина «почти полностью реализовала принципы аналитической машины Бэббиджа, добавив при этом важные новые функции». [5]

ASCC был разработан и построен IBM на их заводе в Эндикотте и отправлен в Гарвард в феврале 1944 года. Он начал вычисления для Корабельного бюро ВМС США в мае и был официально представлен университету 7 августа 1944 года [6].

Дизайн и строительство [ править ]

ASCC был построен из переключателей , реле , вращающихся валов и муфт . В нем использовалось 765000 электромеханических компонентов и сотни миль проводов, включая объем 816 кубических футов (23 м 3 ) - 51 фут (16 м) в длину, 8 футов (2,4 м) в высоту и 2 фута (0,61 м). глубокий. Он весил около 9 445 фунтов (4,7 коротких тонны; 4,3 т). [7] Основные вычислительные блоки должны были быть синхронизированы и приводиться в действие механически, поэтому они приводились в действие приводным валом высотой 50 футов (15 м), соединенным с электродвигателем мощностью 5 лошадиных сил (3,7 кВт), который служил основным источником энергии и системные часы . Из архивов IBM:

Калькулятор с автоматическим управлением последовательностью (Harvard Mark I) был первой рабочей машиной, которая могла автоматически выполнять длинные вычисления. По проекту доктора Ховарда Эйкена из Гарвардского университета, Mark I был построен инженерами IBM в Эндикотте, штат Нью-Йорк. Стальная рама длиной 51 фут и высотой 8 футов удерживала калькулятор, который состоял из блокируемой панели небольших шестеренок, счетчиков и переключателей. и цепи управления, все глубиной всего несколько дюймов. ASCC использовала 500 миль (800 км) проводов с тремя миллионами соединений, 3500 многополюсных реле с 35000 контактов, 2225 счетчиков, 1464 десятиполюсных переключателя и ярусы из 72 суммирующих машин, каждое из которых имеет 23 значащих числа. Это был самый большой электромеханический калькулятор в отрасли. [8]

Корпус для Mark I был разработан футуристическим американским промышленным дизайнером Норманом Белом Геддесом . Айкен считал сложный корпус пустой тратой ресурсов, поскольку вычислительные мощности пользовались большим спросом во время войны, и средства (50 000 долларов или более, по словам Грейс Хоппер ) могли быть использованы для создания дополнительного компьютерного оборудования. [9]

Операция [ править ]

Mark I имел 60 наборов по 24 переключателя для ручного ввода данных и мог хранить 72 числа, каждое из которых состояло из 23 десятичных цифр. [10] Он мог делать 3 сложения или вычитания за секунду. Умножение заняло 6 секунд, деление - 15,3 секунды, а логарифм или тригонометрическая функция заняли более одной минуты. [11]

Mark I читал свои инструкции с 24-канальной перфоленты . Он выполнил текущую инструкцию, а затем прочитал следующую. Отдельная лента могла содержать числа для ввода, но форматы ленты не были взаимозаменяемыми. Инструкции не могут быть выполнены из регистров хранения. Такое разделение данных и инструкций известно как гарвардская архитектура (хотя точная природа этого разделения, которая делает машину Гарварда, а не фон Неймана , с течением времени неясна ; см. Модифицированная Гарвардская архитектура ). [ необходима цитата ]

Механизм главной последовательности был однонаправленным. Это означало, что сложные программы должны были быть физически длинными. Программный цикл выполнялся разворачиванием цикла или соединением конца бумажной ленты, содержащей программу, с ее началом (буквально создавая цикл ). Сначала условное ветвление в Mark I выполнялось вручную. В более поздних модификациях в 1946 году было введено автоматическое ветвление программы ( вызовом подпрограммы ). [12] [13] Первыми программистами Mark I были пионеры вычислений Ричард Милтон Блох , Роберт Кэмпбелл и Грейс Хоппер . [14]Была также небольшая техническая группа, целью которой было фактически управлять машиной, некоторые из которых были сотрудниками IBM до того, как им потребовалось присоединиться к военно-морскому флоту для работы над машиной. [15] Техническая группа не была проинформирована о цели своей работы во время работы в Гарварде.

  • Ленточный перфоратор, используемый для подготовки программ

  • Программная лента с видимыми программными патчами

  • Поворотные переключатели, используемые для ввода констант данных программы

  • Индикаторы последовательности и переключатели

  • Вид сзади вычислительной секции

Формат инструкции [ править ]

24 канала входной ленты были разделены на три поля по восемь каналов. Каждому аккумулятору , каждому набору переключателей и регистрам, связанным с входами, выходами и арифметическими устройствами, был присвоен уникальный идентификационный номер индекса. Эти числа были представлены на контрольной ленте в двоичном формате . Первое поле было Двоичный индекс результата операции, второй был источником точка привязки для операции , и третье поле был код для операции должны быть выполнены. [10]

Вклад в Манхэттенский проект [ править ]

В 1928 году LJ Comrie был первым, кто обратил IBM «перфокарточное оборудование для научного использования: вычисление астрономических таблиц методом конечных разностей, как это было предусмотрено Бэббиджем 100 лет назад для его разностной машины». [16] Вскоре после этого IBM начала модифицировать свои табуляторы для облегчения такого рода вычислений. Одним из таких табуляторов, построенных в 1931 году, был The Columbia Difference Tabulator. [17]

У Джона фон Неймана была команда в Лос-Аламосе, которая использовала «модифицированные машины с перфокартами IBM» [18] для определения эффектов имплозии. В марте 1944 года он предложил решить некоторые задачи относительно взрыва на Mark I, а в 1944 году он прибыл с двумя математиками, чтобы написать программу моделирования для изучения взрыва первой атомной бомбы . [19]

Группа из Лос-Аламоса завершила свою работу в гораздо более короткие сроки, чем группа в Кембридже. Однако машина с перфокартой вычисляла значения с точностью до шести знаков после запятой, тогда как Mark I вычисляла значения с точностью до восемнадцати знаков после запятой . Кроме того, Mark I интегрировал уравнение в частных производных с гораздо меньшим размером интервала [или меньшей сеткой] и таким образом ... достиг гораздо большей точности . [18]

«Фон Нейман присоединился к Манхэттенскому проекту в 1943 году, работая над огромным количеством вычислений, необходимых для создания атомной бомбы. Он показал, что конструкция имплозии, которая позже будет использована в бомбах Trinity и Fat Man, вероятно, будет быстрее и эффективнее. чем конструкция пистолета ". [20]

Айкен и IBM [ править ]

Айкен опубликовал пресс-релиз, в котором объявил, что Mark I внесен в список своих единственных «изобретателей». Джеймс Брайс был единственным упомянутым человеком в IBM, хотя несколько инженеров IBM, включая Клера Лейка и Фрэнка Гамильтона, помогали создавать различные элементы. Председатель IBM Томас Дж. Уотсон был в ярости и только неохотно присутствовал на церемонии посвящения 7 августа 1944 года. [21] [ Требуется страница ] [22] Эйкен, в свою очередь, решил строить новые машины без помощи IBM, и пришел ASCC. быть широко известным как «Гарвардская марка I». IBM продолжила создание своего электронного калькулятора выборочной последовательности (SSEC) для тестирования новых технологий и обеспечения большей рекламы собственных усилий компании.[21] [ необходима страница ]

Преемники [ править ]

За Mark I последовали Harvard Mark II (1947 или 1948), Mark III / ADEC (сентябрь 1949) и Harvard Mark IV (1952) - все работы Эйкена. Mark II был улучшением по сравнению с Mark I, хотя он все еще был основан на электромеханических реле . В Mark III использовались в основном электронные компоненты - вакуумные лампы и кристаллические диоды, но также были механические компоненты: вращающиеся магнитные барабаны для хранения и реле для передачи данных между барабанами. Mark IV был полностью электронным, заменив оставшиеся механические компоненты памятью на магнитных сердечниках . Mark II и Mark III были доставлены вБаза ВМС США в Далгрене, штат Вирджиния . Mark IV был построен для ВВС США , но остался в Гарварде. [ необходима цитата ]

Mark I был разобран в 1959 году, но его части выставлены в Научном центре как часть Гарвардской коллекции исторических научных инструментов . Остальные части оригинальной машины были переданы IBM и Смитсоновскому институту . [23]

См. Также [ править ]

  • Разностный двигатель , новаторский механический компьютер 19 века
  • История вычислительной техники
  • Другие ранние компьютеры:
    • Zuse Z3 (Германия)
    • Атанасов – Берри Компьютер (США)
    • Колосс (Великобритания)
    • ENIAC (США)
    • EDSAC (Великобритания)
    • Манчестер Марк 1 (Великобритания)
    • CSIRAC (Австралия)
    • МЭСМ (СССР)
    • WEIZAC (Израиль)
    • IBM SSEC (США)
    • ARRA (Нидерланды)
    • DASK (Дания)
    • BESK (Швеция)
    • АКАТ-1 (Польша)

Ссылки [ править ]

Заметки
  1. ^ Имя машины, которое фактически отображается на самом оборудовании, - «Автоматический калькулятор с управлением последовательностью Aiken-IBM Mark I». На ранней фотографии (Wilkes 1956: 16 рис. 1-7) указано название «IBM Automatic Sequence Controlled Calculator».
  2. ↑ Бернард Коэн , стр.164 (2000)
  3. ^ Бернард Коэн , стр. 53 (2000)
  4. ↑ Бернард Коэн , стр. 39 (2000). Сначала он был отклонен компанией Monroe Calculator, а затем Гарвардским университетом.
  5. ^ "Введение IBM ASCC 2" . Проверено 14 декабря 2013 года .
  6. ^ «Предлагаемая автоматическая вычислительная машина (Аннотация)». IEEE Spectrum . IEEE Xplore. 1 (8): 62–69. Август 1964 г. doi : 10.1109 / MSPEC.1964.6500770 . ISSN 0018-9235 . 
  7. ^ «Архивы IBM: каналы, скорости и спецификации ASCC Statistics» . www-03.ibm.com . 23 января 2003 г.
  8. ^ Архивы IBM: FAQ / Продукты и услуги
  9. ↑ Computer Oral History Collection, 1969–1973, 1977 Интервью с Грейс Мюррей Хоппер, 7 января 1969 , Архивный центр Национального музея американской истории «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 23 февраля 2012 года . Проверено 21 октября 2012 . CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  10. ^ a b Морис Винсент Уилкс (1956). Автоматические цифровые компьютеры . Нью-Йорк: Джон Вили и сыновья. С. 16–20.
  11. ^ Кэмпбелл 1999 , стр. 43.
  12. ^ Бейер, Курт В. (2015). Грейс Хоппер и изобретение информационного века . BookBaby. С. 78–79. ISBN 9781483550497.
    • Блох, Ричард (1984-02-22). «Устное интервью истории с Ричардом М. Блохом»: 9–10. ЛВП : 11299/107123 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
    • "Библиотека Эрвина Томаша по истории вычислительной техники: аннотированный и иллюстрированный каталог" . www.cbi.umn.edu . Публикации, размещенные CBI. 1948. Изображение: Harvard.Vol 16.1948. Механизм вспомогательной последовательности , описание: H Chapter , pp. 577-578 . Проверено 8 мая 2018 .
    • Руководство по эксплуатации ASCC , управление вспомогательной последовательностью , стр. 22, 50, 57, 73, 91
  13. ^ Кэмпбелл 1999 , стр. 53.
  14. ^ Wexelblat, Ричард Л. (ред.) (1981). История языков программирования , стр. 20. Нью-Йорк: Academic Press. ISBN 0-12-745040-8 
  15. ↑ Уильямс, Кэтлин (10 ноября 2012 г.). Грейс Хоппер: Адмирал Киберморя . Издательство Военно-морского института. С. 33–34. ISBN 9781612512655. Проверено 7 августа 2019 года .
  16. ^ "История вычислительной техники Колумбийского университета: LJ Comrie" . Проверено 15 декабря 2013 года .
  17. ^ "Табулятор разницы Колумбии - 1931" . Проверено 15 декабря 2013 года .
  18. ^ a b #AIKEN, Бернард Коэн стр.166 (2000)
  19. ^ Бернард Коэн , стр. 164 (2000)
  20. ^ "Фонд атомного наследия: Джон фон Нейман" . Проверено 12 мая 2019 .
  21. ^ а б Эмерсон В. Пью (1995). Строительство IBM: формирование отрасли и ее технологий . MIT Press. ISBN 978-0-262-16147-3.
  22. ^ Мартин Кэмпбелл-Келли ; Уильям Аспрей (1996). Компьютер: история информационной машины . Основные книги . п. 74. ISBN 0-465-02989-2.
  23. ^ "Коллекция исторических научных инструментов Марк I" . Атлас-обскура . Проверено 24 мая 2016 .
Публикации
  • Коэн, Бернард (2000). Ховард Эйкен, Портрет пионера компьютеров . Кембридж, Массачусетс: MIT Press. ISBN 978-0-2625317-9-5.
  • Коэн, Бернард, изд. (1999). Макин числа . Кембридж, Массачусетс: MIT Press. ISBN 0-262-03263-5.
  • Кэмпбелл, Роберт (1999), Первая машина Эйкенаin Cohen 1999 , pp. 31–63.
  • Коупленд, Джек (2006), Машина против машиныin Copeland 2006 , стр. 64–77.
  • Коупленд, Б. Джек , изд. (2006), Colossus: The Secrets of Bletchley Park's Codebreaking Computers , Oxford: Oxford University Press, ISBN 978-0-19-284055-4
  • Зузе, Конрад (1993). Компьютер - моя жизнь . Берлин: Принглер-Верлаг. ISBN 0-387-56453-5.

Внешние ссылки [ править ]

  • Круз, Фрэнк да (август 2004 г.). "Автоматический калькулятор с управлением последовательностью операций IBM" . История вычислительной техники Колумбийского университета . Проверено 23 апреля 2011 года .
  • Устное интервью истории с Робертом Хокинсом в Институте Чарльза Бэббиджа Миннесотского университета, Миннеаполис. Хокинс обсуждает проект Harvard-IBM Mark I, над которым он работал в Гарвардском университете в качестве технического специалиста, а также руководство проектом Ховарда Эйкена .
  • Устное интервью истории с Ричардом М. Блохом в Институте Чарльза Бэббиджа Миннесотского университета, Миннеаполис. Блох описывает свою работу в Гарвардской вычислительной лаборатории для Говарда Эйкена над Mark I.
  • Устное историческое интервью с Робертом В. Д. Кэмпбеллом в Институте Чарльза Бэббиджа Миннесотского университета, Миннеаполис. Кэмпбелл обсуждает вклад Гарварда и IBM в проект Mark I.
  • Архив IBM: Справочная комната IBM ASCC
  • [1] , веб-страница выдержки из книги, с иллюстрациями, Гербом Грошем , из Grosch, Herbert RJ (1991). Компьютер: кусочки жизни . Книги третьего тысячелетия. ISBN 0-88733-085-1. (Третье издание онлайн в 2003 г.)
  • [2] Popular Science, октябрь 1944 г., стр. 86.
  • Руководство по эксплуатации ASCC (PDF)
  • Фотография с идентифицированными частями машины: «Компьютерная фотография IBM ASCC-Mark I в рамке | Объекты | Коллекция исторических научных инструментов» . waywiser.rc.fas.harvard.edu .