A mark 1 számítógép az első amerikai programozható számítógép: méretek, képességek, üzembe helyezés éve

1936-ban Howard Aiken amerikai fizikus, a számítógép jövőbeli alkotója "Márk 1", elkezdett terveket készíteni egy automatikus számítástechnikai eszközre. A váltás akkor történt, amikor kutatásokat végzett disszertációjához. A dolgozat tárgya a kozmikus töltés volt. Hamarosan disszertációs munkája elsősorban nemlineáris (differenciál) egyenletek megoldásából állt. A problémák numerikus megoldására az egyetlen rendelkezésre álló módszer az elektromágneses asztali számológépek fejlesztése volt. A cikk a következőkre összpontosít év amelyben megjelent az első számítógép, és kinek kell köszönetet mondani a jelenlegi technológia alapján.

Az eszköz létrehozásának története

Mivel Aiken teljesen tisztában volt azzal, hogy egy ilyen számítógép létrehozása sok pénzt igényel, úgy döntött, hogy az egyikhez fordul a legnagyobb gyártók mechanikus és elektromechanikus számológépek az USA-ban-Monroe Calculating Machine Company. Április 22-én, 1937-ben bemutatta a főmérnök Chase terveit automatikus számítások a következő területeken:

• "négy aritmetikai szabály";
• előre meghatározott szekvencia-szabályozás;
• a beállított vagy számított értékek tárolása és memóriája;
• szekvenciavezérlés, amely automatikusan reagál a számított eredményekre vagy szimbólumokra, valamint a gépben zajló minden esemény nyomtatott feljegyzése;
• az összes számított eredmény rögzítése.

Aikent Chase energikus támogatása ösztönözte. Ben ment a vezetőségéhez "Monroe" mindent megtett, hogy meggyőzze őket a választása és Aiken ötleteinek helyességéről. Chase biztosította, hogy a projekt "lenne", munka, bár az ötlet megvalósításához jelentős költségekre lenne szükség. Volt némi előrelátás és előrelátás felismerni, hogy a javasolt gép felbecsülhetetlen lenne a vállalat üzleti az elkövetkező években. A meggyőzések ellenére a gép létrehozását elutasították.

Projekt támogatás és ötlet kudarc

Határozat "Monroe" Aiken projektjének nem támogatása minden bizonnyal csapás volt, de a tudósot Chase lelkesedése ösztönözte az új ötlet iránt. Továbbá, Chase javasolta, hogy Aiken kérjen segítséget Theodore Brown professzortól a Harvardból, Thomas J közeli munkatársa. Watson, az IBM elnöke.

Így az Aiken sikeres kapcsolatot létesített az IBM-mel. Brown ajánlotta az Aiken-t egy magas rangú IBM mérnöknek, Bryce-nak, aki jóváhagyta a projektjét, és javasolta, hogyan készítsen számítógépet és építse meg álmai gépét. Bryce véleménye döntő volt az IBM döntése szempontjából, a tudós pedig Watson elnök támogatását kapta egy Harvard-projekt létrehozásához.

Számítógépes technológia fejlesztése

Az Aiken hivatalos javaslatot készített "javasolt automatikus számítástechnikai gép" címmel. 22 nyomtatott oldalt foglalt el Dupla távolsággal. A dokumentum a számítástechnikai segédeszközök rövid történetével kezdődött, a Babbage-mechanizmusok megvitatása, utalások Scheutz, Wiberg és Grant különbségmechanizmusaira. A találmány táblázatos lyukasztott kártyák, számlálás, válogatás és aritmetikai gépek röviden ismertetjük.

Ismeretes, hogy Henry Babbage, Charles Babbage fia, körülbelül hat kis demo verziót gyűjtött össze a gép motorjaihoz - hogyan fogja végrehajtani a szekvenciális műveleteket. Az egyiket a Harvardra küldte. Aiken azt is megjegyzi, hogy az IBM által gyártott gépeket naponta engedélyezték a könyvelésben ipari vállalkozások osztályai az egész világon, amit Babbage nagyon hosszú ideig akart elérni.

Aiken majd fordul, hogy szükség van erősebb számítási módszerek a matematikai és fizikai tudományok. Felvázolta számítógépének felhasználási területeit - elméleti fizika, rádiókommunikáció és televízió, csillagászat, relativitáselmélet, sőt a Matematikai Közgazdaságtan és szociológia gyorsan növekvő tudománya.

Amire a tudománynak szüksége van?

Az Aiken négy tervezési jellemzőt azonosított, amelyek megkülönböztetik a hagyományos lyukkártya-számviteli mechanizmusokat és a számítástechnikai mechanizmusokat, amint azt a tudomány megköveteli:

1. A matematikára tervezett gépnek képesnek kell lennie mindkét pozitív feldolgozása, negatív mennyiségeket, míg a számviteli technikát szinte teljes egészében pozitív számokkal kapcsolatos problémákra tervezték.
2. A matematikai célú számítástechnikának sokféle transzcendentális függvényt (például trigonometrikus), elliptikus, Bessel-függvényt és valószínűségi függvényt kell biztosítania és használnia.
3. A matematikához a számítógépnek teljesen automatikusnak kell lennie. A függvény értékének kiszámításakor a sorozatba történő kibővítéskor, a képlet kiértékelésekor vagy a numerikus integráláskor (differenciálegyenlet megoldásakor) a folyamatnak, amint létrejön, a végtelenségig folytatódnia kell, amíg a független változók tartományát nem fedik le.
4. A matematikához tervezett számítástechnikai gépeknek képesnek kell lenniük sorok kiszámítására oszlopok helyett, mivel gyakran differenciálegyenlet numerikus megoldásakor az érték kiszámítása a korábbi értékektől függ. Ez valójában fordított módnak tekinthető, amellyel a meglévő számítástechnikai berendezések képesek a funkciót szakaszosan értékelni.

Az új gép első két feladata néhány integrál és táblázat kiszámítása volt.

Katonai célú eszközök fejlesztése és megvalósítása

1944-ben az autót a háború idejére átadták a haditengerészetnek. Ezt követően hivatalos eszköz lett a divízióban "Hajóiroda" Aiken parancsnoksága alatt. Augusztusban a számítógép "Márk 1" Nagy haditengerészeti személyzettel dolgozott, köztük számos tiszttel, köztük Grace Hopper és Richard Bloch. Ők lettek a fő programozók.

Volt egy vicces történet, hogy Grace Hopper, aki a Mark I számítógépen programozott, megtalálta az első számítógépes "hibát": egy halott lepke, amely bejutott a Mark I-be, amelynek szárnyai blokkolták az olvasási lyukakat a papírszalagon. A "hiba" szót legalább 1889 óta használják egy hiba leírására, de Hoppernek a "hibakeresés" szót tulajdonítják a programhibák kijavításának munkájának leírására.

1944-ben és 1945-ben a számítógép "Márk 1" szinte folyamatosan dolgozott, a nap 24 órájában, a hét minden napján. A háborús problémák, amelyeket a gépnek meg kellett oldania, magukban foglalták a hajók mágneses aknákkal szembeni védelmével kapcsolatos mágneses mezők tanulmányozását, valamint a radar tervezésének és használatának matematikai szempontjait. Kétségtelen, hogy a legfontosabb háborús probléma a Neumann János által Los Alamosból hozott implóziók számításai voltak.

Csak egy évvel később a személyzet megtudta, hogy ezeket a számításokat az atombomba fejlesztésével kapcsolatban végezték el. A számítógépes munka kiemelkedő sikere és késése ahhoz vezetett, hogy a haditengerészet 1945 elején felkérte az Aikent, hogy tervezzen és építsen egy második ilyen gépet. Aiken éppen ezt tette. A számítógép Mark II néven vált ismertté.

Az első eszköz jellemzői

A Mark 1 Számítógép óriási, lenyűgöző méretű volt - akár 2, 5 méter magas is. Hossz - 16 m, majdnem 1 m mélységben. Az első számítógépek ilyen méretei nem leptek meg senkit, éppen ellenkezőleg, képességeiknek köszönhetően inspirálták hatalmukat másoknak:

• Öt tonnát nyomott.
• 760 000 alkatrészt tartalmazott.
• Használt 530 mérföld vezetékek.
• 3 000 000 vezetékes csatlakozás.
• 3500 több relé 35000 érintkezővel.
• 2225 számláló.
• 1484 tízpólusú kapcsolók.

Az IBM által 1944-ben kifejlesztett technológiára építve a statisztikai és számviteli üzleti gépekhez hagyományos IBM alkatrészeket, például elektromágneses reléket, számlálókat, bütykös érintkezőket, lyukasztókat és elektromos írógépeket használtak. Az új kialakításnak voltak olyan elemei is, beleértve a reléket és számlálókat, amelyeket korábban nem használtak az IBM gépben.

Kisebbek és gyorsabbak voltak. A bemeneti adatok lyukasztott szalagból álltak, a kimenet pedig lyukkártyák sorozata vagy egy szabványos IBM elektromos írógép nyomtatása volt.

A számítógépet egy hosszú, vízszintes, folyamatosan forgó tengely táplálta, amely zümmögést bocsátott ki, amelyet egy óriás zajaként írtak le varrógép. A tengely másodpercenként körülbelül 3 fordulatot tett. Tárolóeszközök a számítások pedig 23 tizedesjegy hosszúságú szavakat eredményeztek, a huszonnegyedik helyet pedig az algebrai jel számára tartották fenn. A számításokat tizedes számokban, rögzített tizedesvesszővel végeztük.

Mit tehet a múlt század gépe?

A gép 7 fő modulból áll, balról jobbra:

1. Két szakasz 60 regiszterrel a numerikus adatok beviteléhez (állandók, amelyek bármely algebrai vagy differenciálegyenletben megjelennek), amelyek mindegyike 24 kapcsolót tartalmazott, amelyek 23 számjegynek, 1 pedig a jelnek (plusz/mínusz)felelnek meg. A 60 regiszter mindegyikének helyét számhoz rendelték, hogy az emberek ezt a helyet a számítás során hívott szám azonosítására vonatkozó utasításoknak megfelelően használhassák. Bármilyen probléma esetén manuálisan kell telepíteni őket.
2. Hét szakasz, amely 72 további regisztert tartalmaz (úgynevezett akkumulátorok, mert nemcsak számokat tárolhatnak, hanem összeadhatják és kivonhatják is; valójában a kivonás összeadással történik).
3. Minden regiszter 24-ből állt elektromágneses ellenkerekek, ismét kapacitást biztosítva a 23 jegyű számokhoz, egy helyet fenntartva a jel számára. Ez a második panelkészlet a következőket tartalmazza mindkettő a tároló és adatfeldolgozó egység. A összeadás és kivonás , 1 gépi működési ciklus (körülbelül 330 ms) szükséges.
4. , 70 általános célú elem, 2 speciális elem. Nagyon érdekes az utolsó akkumulátor, amellyel megtehetsz valamit, mint egy feltételes operátorjelet (két szám összehasonlítása után).

Azonban egy erősebb jelet adtak a programozható számítógéphez 1945 után, amikor egy második szalagos olvasót építettek be a parancsokhoz.

A jobb szélső részeken elektromos írógépek, mágnesszalag-olvasó a parancsokhoz és egy lyukasztó. A végső a probléma megoldása írógépekre van nyomtatva. A kártya lyukasztó automatikusan ütések kártyák adatok. A szalagnak 24 oszlopa volt (azaz 24 lyuk egymás után). Egy adatsorhoz 4 sor szükséges (23 numerikus pozíció és 1 a jelhez minden számhoz, minden pozícióhoz 4 lyuk szükséges, 24 x 4 = 96).

A készülék fő funkciói

A számítógépek első generációja négy olvasóval volt felszerelve. Az egyiket használták a takarmány utasítások a géphez, a másik három pedig a funkciók táblázatait tartalmazta, és szükség szerint értékeket szolgáltathatott. A szalagokon feltüntetett értékek interpolációját is biztosítottuk. Így voltak beépített "szubrutinok" (ahogy Aiken nevezte őket), amelyek lehetővé tették egy szám átalakítását valamilyen beépített funkcióval (például szinusz, kitevő, logaritmus vagy hatványozás).

Előírások "Márk 1" feltételezték, hogy az autó körülbelül 10 évig tart. A háború után azonban 14 évig továbbra is a Harvardon működött, hasznos munkát produkálva. Csak 1959-ben a készülék végül "nyugdíjas". Ez idő alatt gyakorlati órák tárgyaként is szolgált a Harvard több hallgatója számára, ahol Aiken úttörő programot hozott létre, amelyet később számítástechnikának hívtak-a tanfolyamok egyetemi hallgatók és végzős hallgatók, akik mesterképzésre vagy PhD-re mennek. A számítógépes világ számos fontos alakja képviseltette magát ebben a témában a Harvardról és "I Márk".

A fejlődés meghaladta a technológiát - az új "okos" autók

Visszatekintve elmondhatjuk, hogy melyik évben jelent meg az első számítógép. De a legnagyobb az érték "I Márk" abban a tényben állt, hogy ez volt az első teljesen automatikus számítógép, amely nem igényelt emberi beavatkozást a munkafolyamatban, automatikus számítási sorozatot hajtott végre a programnak megfelelően, és hiba nélkül tette.

Howard Aiken folytatta az új számítástechnikai gépek létrehozását. A Mark 1 Számítógép» követte a Mark II, majd 1949-ben a Mark III / ADEC, 1952-ben pedig a Mark IV. Az IBM megkezdte egy új SSEC számítógép létrehozását Howard Aiken részvétele nélkül.

A technológia és az innovációk fejlesztése a munkában

Mivel az első számítógép létrehozásához mechanikus és relé technológiákat alkalmaztak, a munka nagyon lassú volt. Új "Márk" gyorsabb eredményeket produkált, mint a hagyományos számítási technikák, de nem olyan gyorsan, mint a gépek, amelyeket később hamarosan bemutattak a világnak. Ezek közé tartozik például az ENIAC. Az összeadáshoz vagy kivonáshoz egy gépciklus szükséges, amely körülbelül 0,3 másodpercet vesz igénybe. A szorzás 20 ciklust vagy 6 másodpercet vett igénybe, az Osztás pedig akár 51 ciklust vagy több mint 15 másodpercet is igénybe vehet. Emiatt a későbbi modellekben az osztást a kölcsönös mennyiségek szorzása váltotta fel.

Bár a Mark I lassú volt, nemcsak egy adott műveletre volt programozva, hanem univerzális is. Míg az ENIAC kezdeti tervezését a ballisztikus táblák kiszámításának küldetése korlátozta, "I Márk" képes volt alkalmazkodni a nagyobb számú beágyazott programok.