Гарвард Марк I - Harvard Mark I

Гарвард Марк I
Компьютер Harvard Mark I - Детали ввода-вывода.jpg
Крупным планом считыватели ввода / вывода и управления
Также известен какIBM Калькулятор с автоматическим управлением последовательностью (ASCC)
РазработчикГовард Эйкен / IBM
Дата выхода7 августа 1944 г.; 76 лет назад (1944-08-07)
Мощность5 лошадиных сил (3,7 кВт)
Габаритные размеры816 кубических футов (23 м3) - 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 тонн; 4,3 т)
ПреемникГарвард Марк II
Левый конец состоял из электромеханических вычислительных компонентов.
На правом конце были считыватели данных и программ, а также автоматические пишущие машинки.

В IBM Калькулятор с автоматическим управлением последовательностью (ASCC), называется Марк I к Гарвардский университет Персонал,[1] была общая цель электромеханический компьютер который использовался в военных действиях в последней части Вторая Мировая Война.

Одна из первых программ для Mark I была запущена 29 марта 1944 года.[2] к Джон фон Нейман. В то время фон Нейман работал над Манхэттенский проект, и необходимо 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. Чарльз Бэббидж для его "аналитическая машина ".

Mark I был разобран в 1959 году, но его части представлены в Научный центр как часть Гарвардская коллекция исторических научных инструментов. Другие части оригинальной машины были переданы IBM и Смитсоновский институт.

Происхождение

Первоначальный концепт был представлен IBM Говард Эйкен в ноябре 1937 г.[3] После технико-экономического обоснования, проведенного инженерами IBM, председатель компании Томас Уотсон-старший лично одобрил проект и его финансирование в феврале 1939 г.

Ховард Эйкен начал искать компанию, которая разработала бы и построила свой калькулятор в начале 1937 года. После двух отказов,[4] ему показали демонстрационный набор, который Чарльз Бэббидж 70 лет назад его сын отдал в Гарвардский университет. Это побудило его изучить Бэббиджа и добавить ссылки на Аналитическая машина на его предложение; Получившаяся машина «почти полностью реализовала принципы аналитической машины Бэббиджа, добавив при этом важные новые функции».[5]

ASCC был разработан и построен IBM на их Эндикотт завод и отправлен 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 конструкция

ASCC был построен из переключатели, реле, вращающиеся валы, и клатчи. Было использовано 765 000 электромеханический компоненты и сотни миль проволоки, составляющие объем 816 кубических футов (23 м3) - 51 фут (16 м) в длину, 8 футов (2,4 м) в высоту и 2 фута (0,61 м) в глубину. 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 управлялись 50-футовым (15 м) приводной вал в сочетании 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 американцем. промышленный дизайнер Норман Бел Геддес. Айкен считал сложный корпус пустой тратой ресурсов, так как вычислительные мощности пользовались большим спросом во время войны, а фонды (50 000 долларов и более, согласно Грейс Хоппер ) мог быть использован для создания дополнительного компьютерного оборудования.[9]

Операция

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 занимало 6 секунд, деление - 15,3 секунды, а логарифм или тригонометрическая функция - более одной минуты.[11]

Знак, я прочитал его инструкции с 24-канального перфорированная бумажная лента. 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 точный характер этого разделения, который делает машину Гарварда, а не Фон Нейман, был затенен с течением времени; увидеть Модифицированная архитектура Гарварда ).[нужна цитата ]

Механизм главной последовательности был однонаправленным. Это означало, что сложные программы должны быть физически длинными. Программный цикл был выполнен разворачивание петли или присоединяя конец бумажной ленты, содержащей программу, к началу ленты (буквально создавая петля ). Вначале, условное ветвление в Марке я выполнялся вручную. Более поздние модификации в 1946 году вводили автоматическое разветвление программ (автор: подпрограмма вызов).[12][13] Первые программисты Mark I были пионерами 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 ВМФ для работы над машиной.[15] Техническая группа не была проинформирована о цели своей работы во время работы в Гарварде.

  • Перфорация ленты, используемая для подготовки программ

  • Программная лента с видимым патчи программирования

  • Поворотные переключатели, используемые для ввода констант данных программы

  • Индикаторы последовательности и переключатели

  • Вид сзади вычислительной секции

Формат инструкции

24 канала входной ленты были разделены на три поля по восемь каналов. Каждый аккумулятор, каждый набор переключателей и регистры связанный с ввод, вывод, и арифметические единицы им был присвоен уникальный идентификационный номер. Эти числа были представлены в двоичный на контрольной ленте. Первое поле было двоичным индексом результата операции, второе - источником датум для операции, а третье поле было код для операция быть исполненным.[10]

Вклад в Манхэттенский проект

В 1928 г. Л.Дж. Комри был первым, кто использовал 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 Columbia Difference Tabulator.[17]

Джон фон Нейман была команда в Лос-Аламосе, которая использовала «модифицированные перфокарты IBM»[18] для определения эффектов имплозии. В марте 1944 года он предложил решить некоторые задачи относительно имплозии на Mark I, а в 1944 году он прибыл с двумя математиками, чтобы написать программу моделирования для изучения имплозии первого Атомная бомба.[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 интегрировали уравнение в частных производных с гораздо меньшим размером интервала [или меньшей сеткой] и таким образом ... достигли гораздо большей точности.[18]

"Фон Нейман присоединился к Манхэттенский проект в 1943 году работал над огромным количеством расчетов, необходимых для создания атомной бомбы. Он показал, что конструкция имплозии, которая позже будет использована в бомбах Trinity и Fat Man, вероятно, была быстрее и эффективнее, чем конструкция оружия ".[20]

Айкен и IBM

Айкен опубликовал пресс-релиз, в котором объявил, что Mark I внесет себя в список «изобретателей». Джеймс В. 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 неохотно присутствовал на церемонии посвящения 7 августа 1944 года.[21][страница нужна ][22] Айкен, в свою очередь, решил строить новые машины без помощи IBM, и ASCC стал широко известен как «Harvard Mark I». IBM продолжила строительство своего Электронный калькулятор выборочной последовательности (SSEC) как для тестирования новых технологий, так и для обеспечения большей рекламы собственных усилий компании.[21][страница нужна ]

Преемники

За Mark I последовал Гарвард Марк II (1947 или 1948), Mark III / ADEC (Сентябрь 1949 г.), и Гарвард Марк IV (1952) - все работы Айкена. Mark II был улучшением по сравнению с Mark I, хотя он все еще был основан на электромеханической реле. Mark III использовался в основном электронные компоненты —вакуумные трубки и кристаллические диоды —Но также включены механические компоненты: вращающиеся магнитные барабаны для хранения, плюс реле для передачи данных между барабанами. Mark IV был полностью электронным, оставшиеся механические компоненты были заменены на память на магнитном сердечнике. Mark II и Mark III были доставлены в ВМС США база на Дальгрен, Вирджиния. Mark IV был построен для ВВС США, но он остался в Гарварде.[нужна цитата ]

Mark I был разобран в 1959 году, но его части представлены в Научный центр, как часть Гарвардская коллекция исторических научных инструментов. Остальные части оригинальной машины были переданы IBM и Смитсоновский институт.[23]

Смотрите также

использованная литература

Примечания
  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, п. 53 (2000)
  4. ^ Бернард Коэн, p.39 (2000) Впервые он был отклонен Компания Monroe Calculator а затем Гарвардским университетом.
  5. ^ "Введение IBM ASCC 2". Получено 14 декабря 2013.
  6. ^ «Предлагаемый счетный автомат (Аннотация)». IEEE Spectrum. IEEE Xplore. 1 (8): 62–69. Август 1964 г. Дои: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. ^ Сборник компьютерных устных историй, 1969-1973, 1977Интервью Грейс Мюррей Хоппер, 7 января 1969 г., Архивный центр, Национальный музей американской истории«Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2012-02-23. Получено 2012-10-21.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (ссылка на сайт)
  10. ^ а б Морис Винсент Уилкс (1956). Автоматические цифровые компьютеры. Нью-Йорк: Джон Вили и сыновья. С. 16–20.
  11. ^ Кэмпбелл 1999, п. 43.
  12. ^ Бейер, Курт В. (2015). Грейс Хоппер и изобретение информационного века. BookBaby. С. 78–79. ISBN  9781483550497.
  13. ^ Кэмпбелл 1999, п. 53.
  14. ^ Wexelblat, Ричард Л. (ред.) (1981). История языков программирования, п. 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. Получено 7 августа, 2019.
  16. ^ "История вычислительной техники Колумбийского университета: Л. Дж. Комри". Получено 15 декабря 2013.
  17. ^ "Табулятор разницы Колумбии - 1931". Получено 15 декабря 2013.
  18. ^ а б #AIKEN, Бернард Коэн стр.166 (2000)
  19. ^ Бернард Коэн, п. 164 (2000)
  20. ^ «Фонд атомного наследия: Джон фон Нейман». Получено 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. Базовые книги. п. 74. ISBN  0-465-02989-2.
  23. ^ «Собрание исторических научных инструментов Марка I». Атлас-обскура. Получено 2016-05-24.
Публикации
  • Коэн, Бернард (2000). Ховард Эйкен, портрет компьютерного пионера. 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 Айкена в Коэн 1999, стр. 31–63
  • Коупленд, Джек (2006), Машина против машины в Коупленд 2006, стр. 64–77
  • Коупленд, Б. Джек, изд. (2006), Колосс: Секреты компьютеров для взлома кода в Блетчли-парке, Оксфорд: Издательство Оксфордского университета, ISBN  978-0-19-284055-4
  • Зузе, Конрад (1993). Компьютер - Моя жизнь. Берлин: Принглер-Верлаг. ISBN  0-387-56453-5.

внешняя ссылка