Računar mark 1 je prvi američki programabilni računar: dimenzije, mogućnosti, godina puštanja u rad

1936. američki fizičar Howard Aiken, budući tvorac računara "Mark 1", , počeo da pravi planove za automatski računarski uređaj. Pomak se dogodio kada je istraživao za svoju disertaciju. Predmet teze bio je kosmički naboj. Ubrzo se njegov Disertacijski rad sastojao uglavnom od rješavanja nelinearnih (diferencijalnih) jednačina. Jedine dostupne metode za numeričko rješavanje problema bile su razvoj elektromagnetnih desktop kalkulatora. Članak će se fokusirati na godina u kojem se pojavio prvi računar i kome treba zahvaliti na osnovu trenutne tehnologije.

Istorija stvaranja uređaja

Budući da je Aiken bio potpuno svjestan da će za stvaranje takvog računara biti potrebno mnogo novca, odlučio se obratiti jednom od najveći proizvođači mehaničkih i elektromehaničkih kalkulatora u Sjedinjenim Državama-Monroe computing Machine Company. 22. aprila 1937. predstavio je glavnom inženjeru Chase svoje planove za automatske proračune u sljedećim područjima:

• "četiri pravila aritmetike";
• unaprijed uspostavljena kontrola sekvence;
• čuvanje i memorija postavljenih ili izračunatih vrijednosti;
• kontrola sekvence koja može automatski odgovoriti na izračunate rezultate ili simbole, zajedno sa štampanim zapisom o svemu što se dešava u mašini;
• snimanje svih izračunatih rezultata.

Aiken je ohrabren Chaseovom energičnom podrškom. Otišao je u svoju upravu u "Monroe" učinio je sve što je bilo u njegovoj moći da ih uvjeri u ispravnost svog izbora i Aikenovih ideja. Chase je uvjeravao da je projekat "BiH", radite, iako bi za implementaciju ideje bili potrebni značajni troškovi. Imao je malo predviđanja i predviđanja da prepozna da će predložena mašina biti neprocenjiva u poslovanju kompanije u godinama koje dolaze. Uprkos nagovorima, stvaranje mašine je odbijeno.

Podrška projektu i neuspjeh ideja

Odluka "Monroe" neodržavanje Aikenovog projekta svakako je bio udarac, ali naučnika je sigurno ohrabrio Chaseov entuzijazam za novu ideju. Osim toga, Chase je bio taj koji je predložio da Aiken potraži pomoć od profesora Theodorea Browna sa Harvarda, bliskog saradnika Thomasa J. Watson, predsjednik IBM-a.

Tako je Aiken uspostavio uspješan kontakt sa IBM-om. Brown je preporučio Aiken višem IBM inženjeru Bryceu, koji je odobrio njegov projekat i preporučio kako napraviti Računar i izgraditi svoju mašinu iz snova. Bryceovo mišljenje bilo je odlučujuće za IBM-ovu odluku, a naučnik je dobio podršku predsjednika Watsona za stvaranje Harvardskog projekta.

Razvoj kompjuterske tehnologije

Aiken je pripremio službeni prijedlog pod nazivom "predložena automatska Računarska Mašina". Zauzimao je 22 štampane stranice sa dvostrukim razmakom. Dokument je započeo kratkom istorijom računarskih pomagala, raspravom o babbageovim mehanizmima, spominjanjem mehanizama razlika između Scheutza, Wiberga i Granta. Ukratko je opisan izum tabeliranja bušenih karata, brojanja, sortiranja i aritmetičkih mašina.

Poznato je da je Henry Babbage, sin Charlesa Babbagea, prikupio oko šest malih demo verzija za motore mašine - kako će obavljati uzastopne operacije i radove. Poslao je jednog na Harvard. Aiken takođe napominje da su mašine koje proizvodi IBM omogućile da se svakodnevno prave u računovodstvu odjeli industrijskih preduzeća oko svijeta, što je Babbage želio postići jako dugo.

Aiken se zatim okreće potrebi za moćnijim metodama izračunavanja u matematičkim i fizičkim naukama. Izložio je područja upotrebe svog računara-teorijsku fiziku, radio komunikacije i televiziju, astronomiju, teoriju relativnosti, pa čak i brzo rastuću nauku matematičke ekonomije i sociologije.

Šta nauci treba?

Aiken je identifikovao četiri karakteristike dizajna koje razlikuju konvencionalne računovodstvene mehanizme bušenih kartica i računarske mehanizme, kako je potrebno u nauci:

1. Mašina dizajnirana za matematiku mora biti sposobna za obradite i pozitivne, i negativne vrijednosti, dok je računovodstvena tehnika gotovo u potpunosti dizajnirana za zadatke sa pozitivnim brojevima.
2. Računarska tehnologija za matematičke svrhe trebala bi opskrbiti i koristiti mnoge vrste transcendentalnih funkcija (na primjer, trigonometrijske), eliptične, Besselove funkcije i funkcije vjerovatnoće.
3. Za matematiku, računar mora biti potpuno automatski u radu. Prilikom izračunavanja vrijednosti funkcije u njenom širenju u niz, procjene formule ili numeričke integracije( prilikom rješavanja diferencijalne jednačine), proces se, čim se kreira, mora nastaviti neograničeno dok se ne pokrije raspon nezavisnih varijabli.
4. Računarske mašine dizajnirane za matematiku trebalo bi da budu u stanju da izračunavaju redove umesto kolona, jer se često kada se numerički rešava diferencijalna jednačina, pokaže da izračunavanje vrednosti zavisi od prethodnih vrednosti. Ovo se, zapravo, smatra obrnutim načinom na koji postojeća Računarska oprema može procijeniti funkciju u fazama.

Prva dva zadatka postavljena za novu mašinu bili su izračunavanje nekih integrala i tabela.

Razvoj i implementacija uređaja za vojne svrhe

Godine 1944. automobil je prebačen u mornaricu za vrijeme trajanja rata. Nakon toga je postao zvanični uređaj u diviziji "Biro za brodove" pod komandom Aikena. Do avgusta, računar "Mark 1" Radio je s velikim pomorskim osobljem, uključujući brojne oficire, među kojima su bili Grace Hopper i Richard Bloch. Postali su glavni programeri.

Bila je smiješna priča da je Grace Hopper, koja je programirala na računaru Mark I, pronašla prvi računar" bug": mrtvog moljca koji je ušao u Mark I, čija su krila blokirala rupe za čitanje na papirnoj traci. Riječ " bug "se koristi za opisivanje defekta od najmanje 1889.godine, ali Hopperu se pripisuje riječ" debugging " za opisivanje rada popravljanja programskih grešaka.

1944. i 1945. računar "Mark 1" radio je gotovo neprekidno, 24 sata dnevno, sedam dana u sedmici. Ratni problemi koje je mašina morala da reši uključivali su studije magnetnih polja vezanih za zaštitu brodova od magnetnih mina, kao i matematičke aspekte projektovanja i upotrebe radara. Bez sumnje, najvažniji ratni problem bio je skup proračuna za implozije koje je iz Los Alamosa donio John von Neumann.

Samo godinu dana kasnije, osoblje je saznalo da su ovi proračuni napravljeni u vezi sa razvojem atomske bombe. Izvanredan uspjeh i zaostajanje u radu na računaru doveli su do činjenice da je mornarica početkom 1945. zatražila od Aikena da dizajnira i izgradi drugu takvu mašinu. Aiken je upravo to uradio. Računar je postao poznat kao Mark II.

Karakteristike prvog uređaja

Računar Mark 1 bio je gigantske impresivne veličine-čak 2,5 metara visine. Dužina-16 m, i skoro 1 m dubine. Takve veličine prvih računara nikoga nisu iznenadile, naprotiv, zahvaljujući svojim mogućnostima, nadahnule su svoju moć drugima:

• Težio je pet tona.
• Sadrži 760.000 dijelova.
• Koristi 530 milja žica.
• 3.000.000 žičanih veza.
• 3500 više releja sa 35000 kontakata.
• 2225 brojači.
• 1484 prekidači sa deset stubova.

Nadovezujući se na tehnologiju koju je IBM razvio 1944. godine, tradicionalne IBM komponente kao što su elektromagnetni releji, brojači, cam Kontakti, bušilice i električne pisaće mašine korištene su za statističke i računovodstvene poslovne mašine. Bilo je i elemenata novog dizajna, uključujući releje i brojače koji nisu korišteni u IBM mašini.

Bili su manji i brži. Ulazni podaci sastojali su se od bušene trake, a izlaz je bio niz bušenih kartica ili ispis sa standardne IBM električne pisaće mašine.

Računar je pokretalo dugo, horizontalno, kontinuirano rotirajuće vratilo koje je emitovalo zujanje koje je opisano kao buka diva mašina za šivenje. Osovina je napravila oko 3 revolucije u sekundi. Uređaji za skladištenje podataka prije i proračuni proizveli su riječi dužine 23 decimala, a dvadeset četvrto mjesto bilo je rezervirano za algebarski znak. Proračuni su vršeni u decimalnim brojevima sa fiksnom decimalnom zarezom.

Šta je mašina prošlog veka mogla da uradi?

Mašina se sastoji od 7 glavnih modula koji se nalaze s lijeva na desno:

1. Dva odeljka sa 60 registara za unos numeričkih podataka (konstante koje se pojavljuju u bilo kojoj algebarskoj ili diferencijalnoj jednačini), od kojih je svaki sadržavao 24 prekidača koji odgovaraju 23 cifre i 1 za znak (plus/minus). Lokaciji svakog od ovih 60 registara dodijeljen je broj kako bi ljudi mogli koristiti ovu lokaciju prema uputstvima za identifikaciju broja pozvanog tokom obračuna. Za svaki problem moraju se ručno instalirati.
2. Sedam sekcija koje sadrže 72 dodatna registra (tzv. Akumulatori, jer ne samo da mogu pohranjivati brojeve, već i sabirati i oduzimati; u stvari, oduzimanje se vrši sabiranjem).
3. Svaki registar se sastojao od 24 elektromagnetna kontratočkaša, koji su ponovo obezbeđivali kapacitet za 23-cifrene brojeve, sa jednim mestom rezervisanim za znak. Ovaj drugi set ploča uključuje oba I skladište i jedinica za obradu podataka. For sabiranje i oduzimanje , Potreban je 1 ciklus rada mašine (oko 330 ms).
4. , 70 baterija opće namjene, 2 baterije posebne namjene. Vrlo zanimljiva je posljednja baterija, s kojom možete učiniti nešto poput davanja uslovnog signala operatera (nakon poređenja dva broja).

Međutim, snažniji signal je dodat programabilnom računaru nakon 1945. godine, kada je ugrađen drugi čitač traka za komande.

U krajnjim desnim dijelovima su električne pisaće mašine, čitač magnetnih traka za komande i bušilica. The final rješenje problema štampa se na pisaćim mašinama. Probijač kartica automatski udara karte s podacima. Traka je imala 24 stupca (tj. 24 rupe u nizu). Za jedan red podataka potrebna su 4 reda (23 numerička položaja i 1 za znak za svaki broj, za svaku poziciju potrebne su 4 rupe, 24 x 4 = 96).

Glavne funkcije uređaja

Prva generacija računara bila je opremljena sa četiri čitača. Jedan je korišten za ishranu uputstava u mašinu, a ostale tri sadržavale su tabele funkcija i mogle bi pružiti vrijednosti po potrebi. Takođe je obezbeđena interpolacija vrednosti naznačenih na trakama. Dakle, postojale su ugrađene "potprograme" (kako ih je Aiken nazvao) koje predviđaju konverziju broja koristeći neku ugrađenu funkciju (kao što su sinus, eksponent, logaritam ili eksponencija).

Uslovi korišćenja "Mark 1" pretpostavljalo se da će automobil trajati oko 10 godina. Međutim, nastavila je da funkcioniše na Harvardu 14 godina nakon rata, proizvodeći koristan rad. I tek 1959. godine uređaj konačno "penzionisan". Za to vrijeme služio je i kao predmet praktične nastave za nekoliko studenata na Harvardu, gdje je Aiken stvorio Pionirski program koji je kasnije nazvan računarstvo-sa kursevi za studenti i postdiplomci koji idu na magisterij ili doktorat. Mnoge važne ličnosti u računarskom svijetu bile su zastupljene na ovu temu o Harvardu i "Mark I".

Napredak je nadmašio tehnologiju - pojavu novih "smart" automobili

Gledajući unazad, možemo reći koje godine se zapravo pojavio prvi računar. Ali ... najveći vrijednost je "Mark I" sastojao se u činjenici da je to bio prvi potpuno automatski računar koji nije zahtijevao nikakvu ljudsku intervenciju u toku rada, obavljao je automatski niz proračuna u skladu s programom i to bez grešaka.

Howard Aiken nastavio je raditi na stvaranju novih računarskih mašina. Mark 1 računar» slijedio je Mark II, zatim 1949. godine Mark III / ADEC, a 1952. godine Mark IV. IBM je počeo stvarati novi ssec računar bez učešća Howarda Aikena.

Unapređenje tehnologije i inovacija u radu

Budući da su za izradu prvog računara korištene mehaničke i relejne tehnologije, rad je bio vrlo spor. Novi "Mark" proizveli su rezultate brže od konvencionalnih računarskih tehnika, ali ne tako brzo kao mašine koje su kasnije uvedene u svijet. To uključuje kao što su ENIAC. Za sabiranje ili oduzimanje potreban je jedan mašinski ciklus, koji traje oko 0,3 sekunde. Množenje je trajalo 20 ciklusa ili 6 sekundi, a dijeljenje može potrajati do 51 ciklus ili više od 15 sekundi. Zbog toga je u kasnijim modelima podjela zamijenjena množenjem međusobnih veličina.

Iako je oznaka bila spora, nije bila samo programirana za određenu operaciju, već i univerzalna. Dok je ENIAC bio ograničen u svom početnom dizajnu misijom računarskih balističkih tablica, "Mark I" bio u mogućnosti da se prilagodi većem broju ugrađenih programa.