Harvard Mark I - Harvard Mark I

Harvard Mark I
Počítač Harvard Mark I - Vstupně -výstupní detailys.jpg
Detailní záběr na čtečky vstupů/výstupů a ovládání
Také známý jako IBM Automatic Sequence Controlled Calculator (ASCC)
Vývojář Howard Aiken / IBM
Datum vydání 7. srpna 1944 ; Před 77 lety ( 1944-08-07 )
Napájení 5 koní (3,7 kW)
Rozměry 816 kubických stop (23 m 3 ) - 51 stop (16 m) na délku, 8 stop (2,4 m) na výšku a 2 stopy (0,61 m) hluboko
Hmotnost 9,445 liber (4,7 čistých tun; 4,3 t)
Nástupce Harvard Mark II
Levý konec sestával z elektromechanických výpočetních komponent
Na pravém konci byly čtečky dat a programů a automatické psací stroje

IBM Automatic Sequence Controlled Calculator ( ASCC ), volal Mark I podle Harvard University ‚s pracovníky, byl obecný účel elektromechanický počítač , který byl použit ve válečném úsilí v průběhu poslední části druhé světové války .

Jeden z prvních programů spuštěných na Mark I zahájil 29. března 1944 John von Neumann . V té době von Neumann pracoval na projektu Manhattan a potřeboval zjistit, zda je imploze životaschopnou volbou k odpálení atomové bomby, která bude použita o rok později. Mark I také počítal a tiskl matematické tabulky, což byl počáteční cíl britského vynálezce Charlese Babbageho pro jeho „ analytický motor “.

Mark I byl rozebrán v roce 1959, ale jeho části byly vystaveny ve Vědeckém centru jako součást Harvardské sbírky historických vědeckých přístrojů, dokud nebyly v červenci 2021 přesunuty do nového komplexu vědy a techniky v Allstonu. Ostatní části původního stroje byly převedeny na IBM a Smithsonian Institution .

Původy

Původní koncepci představil IBM Howard Aiken v listopadu 1937. Po studii proveditelnosti inženýry IBM předseda společnosti Thomas Watson starší osobně schválil projekt a jeho financování v únoru 1939.

Howard Aiken začal hledat společnost, která by navrhla a postavila jeho kalkulačku počátkem roku 1937. Po dvou odmítnutích mu byla ukázána ukázková sada, kterou syn Charlese Babbageho předal Harvardově univerzitě před 70 lety. To ho přimělo studovat Babbage a přidat k jeho návrhu odkazy na Analytical Engine ; výsledný stroj „dovedl Babbageovy principy analytického motoru téměř k plné realizaci a přidal důležité nové funkce“.

ASCC bylo vyvinuto a postaveno společností IBM v jejich závodě Endicott a odesláno na Harvard v únoru 1944. V květnu začalo s výpočty pro americký úřad námořnictva a oficiálně bylo univerzitě představeno 7. srpna 1944.

Design a konstrukce

ASCC byl postaven z přepínačů , relé , rotujících hřídelů a spojek . Bylo použito 765 000 elektromechanických součástek a stovky mil drátu o objemu 816 kubických stop (23 m 3 ) - 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). Základní výpočetní jednotky musely být synchronizovány a poháněny mechanicky, takže je ovládal hnací hřídel o délce 50 stop (15 m) spojený s elektromotorem o výkonu 5 koní (3,7 kW), který sloužil jako hlavní zdroj energie a systémové hodiny . Z archivů IBM:

Automatic Sequence Controlled Calculator (Harvard Mark I) byl první operační stroj, 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 vzájemně propojeného panelu malých ozubených kol, čítačů, spínačů a řídicí obvody, všechny jen několik palců do hloubky. ASCC použil 500 mil (800 km) drátu se třemi miliony připojení, 3500 vícepólových relé s 35 000 kontakty, 2225 čítače, 1464 tenpólových spínačů a úrovně 72 sčítacích strojů, každý s 23 významnými čísly. Byla to největší elektromechanická kalkulačka v oboru.

Pouzdro pro Mark I navrhl futuristický americký průmyslový designér Norman Bel Geddes . Aiken považoval propracované pouzdro za plýtvání zdroji, protože o výpočetní výkon byl během války velký zájem a prostředky (podle Grace Hopperové 50 000 a více dolarů ) mohly být použity na stavbu dalšího počítačového vybavení.

Úkon

Mark I měl 60 sad 24 přepínačů pro ruční zadávání dat a mohl uložit 72 čísel, z nichž každé mělo délku 23 desetinných míst. Mohlo by to udělat 3 sčítání nebo odčítání za sekundu. Násobení trvalo 6 sekund, dělení trvalo 15,3 sekundy a logaritmus nebo goniometrická funkce trvala více než jednu minutu.

Značka I jsem si přečetl jeho pokyny z 24kanálové děrné papírové pásky . Provedlo aktuální instrukci a poté přečetlo další. Samostatná páska mohla obsahovat čísla pro vstup, ale formáty pásky nebyly zaměnitelné. Z registrů úložiště nebylo možné provést pokyny. Toto oddělení dat a instrukcí je známé jako Harvardská architektura (ačkoli přesná povaha tohoto oddělení, které dělá stroj Harvard, spíše než Von Neumann , byla zakryta plynutím času; viz Modifikovaná harvardská architektura ).

Mechanismus hlavní sekvence byl jednosměrný. To znamenalo, že složité programy musely být fyzicky zdlouhavé. Programová smyčka byla provedena rozvinutím smyčky nebo spojením konce papírové pásky obsahující program zpět na začátek pásky (doslova vytvoření smyčky ). Nejprve bylo podmíněné větvení v Mark I provedeno ručně. Pozdější úpravy v roce 1946 zavedly automatické větvení programu ( voláním podprogramu ). První programátoři Mark I byli počítačoví průkopníci Richard Milton Bloch , Robert Campbell a Grace Hopper . Byl tu také malý technický tým, jehož účelem bylo skutečně stroj obsluhovat, z nichž někteří byli zaměstnanci IBM, než byli povinni připojit se k námořnictvu, aby pracovali na stroji. Tento technický tým nebyl na Harvardu informován o účelu své práce.

  • Děrovačka používaná k přípravě programů

  • Programovací páska s viditelnými programovacími záplatami

  • Otočné přepínače používané k zadávání konstant dat programu

  • Sekvenční indikátory a přepínače

  • Pohled zezadu na výpočetní sekci

Instrukční formát

24 kanálů vstupní pásky bylo rozděleno do tří polí po osmi kanálech. Každému akumulátoru , každé sadě přepínačů a registrům spojeným se vstupními, výstupními a aritmetickými jednotkami bylo přiřazeno jedinečné identifikační číslo indexu. Tato čísla byla na kontrolní pásce znázorněna binárně . První pole se binární index výsledku operace, druhý byl zdroj nulového bodu pro operaci a třetí pole byl kód pro operace , které mají být provedeny.

Příspěvek k projektu Manhattan

V roce 1928 LJ Comrie jako první obrátila IBM „zařízení s děrnými kartami k vědeckému použití: výpočet astronomických tabulek metodou konečných rozdílů, jak si představoval Babbage o 100 let dříve pro svůj Difference Engine“. Velmi brzy poté začala společnost IBM upravovat své tabelátory, aby usnadnila tento druh výpočtu. Jeden z těchto tabulátorů, postavený v roce 1931, byl The Columbia Difference Tabulator.

John von Neumann měl v Los Alamos tým, který k určení účinků imploze používal „upravené stroje s děrnými kartami IBM“. V březnu 1944 navrhl spustit určité problémy týkající se imploze na Mark I a v roce 1944 dorazil se dvěma matematiky, aby napsali simulační program pro studium imploze první atomové bomby .

Skupina Los Alamos dokončila svou práci v mnohem kratším čase než skupina Cambridge. Nicméně, operace stroj děrných štítků vypočítány hodnoty na šest desetinných míst, zatímco Mark I počítán hodnoty osmnácti desetinných míst . Mark I navíc integroval parciální diferenciální rovnici v mnohem menší velikosti intervalu [nebo menší velikosti ok] a tak ... dosáhl mnohem větší přesnosti .

„Von Neumann se připojil k projektu Manhattan v roce 1943 a pracoval na nesmírném počtu výpočtů potřebných ke stavbě atomové bomby. Ukázal, že návrh imploze, který byl později použit v bombách Trinity a Fat Man, byl pravděpodobně rychlejší a efektivnější než konstrukce zbraně. “

Aiken a IBM

Aiken publikoval tiskovou zprávu, v níž oznámil, že se Mark I uvádí jako jediný „vynálezce“. James W. Bryce byl jedinou zmíněnou osobou IBM, přestože několik inženýrů IBM včetně Clair Lake a Frank Hamilton pomohlo vybudovat různé prvky. Předseda IBM Thomas J. Watson byl rozzuřený a jen neochotně se zúčastnil slavnostního zasvěcení 7. srpna 1944. Aiken se zase rozhodl postavit další stroje bez pomoci IBM a ASCC začal být obecně známý jako „Harvard Mark I “. Společnost IBM pokračovala ve vývoji své elektronické selektivní sekvenční elektronické kalkulačky (SSEC), která testuje nové technologie a poskytuje větší publicitu pro vlastní úsilí společnosti.

Nástupci

Za Markem I následoval Harvard Mark II (1947 nebo 1948), Mark III/ADEC (září 1949) a Harvard Mark IV (1952) - vše dílo Aikena. Mark II byl vylepšením oproti Mark I, i když stále byl založen na elektromechanických relé . Mark III používal převážně elektronické součástky - elektronky a krystalické diody - ale také mechanické součásti: rotující magnetické bubny pro skladování a relé pro přenos dat mezi bubny. Mark IV byl plně elektronický a nahradil zbývající mechanické součásti pamětí s magnetickým jádrem . Mark II a Mark III byly dodány na základnu amerického námořnictva v Dahlgrenu ve Virginii . Mark IV byl postaven pro americké letectvo , ale zůstal na Harvardu.

Mark I byl rozebrán v roce 1959 a jeho části jsou zobrazeny v novém komplexu vědy a techniky v Allstonu v červenci 2021 poté, co byl předtím vystaven ve vědeckém centru , jako součást Harvardské sbírky historických vědeckých nástrojů . Další části původního stroje byly převedeny do IBM a do Smithsonian Institution .

Viz také

Reference

Poznámky
Publikace

externí odkazy