What is eniac decode it

What Is ENIAC?

The Giant Brain made history in many ways

ENIAC is the world’s first electronic computer. As a stand-alone device, it didn’t support networking, although it facilitated a network of humans who used it for years to aid the effort of World War II. It depended on a suite of vacuum tubes and other typical electronics tools, rather than today’s integrated circuits. Although it dates back to the 1940s, it’s had a profound and lasting influence on the technology we rely on today.

What Is ENIAC?

ENIAC is an acronym for Electronic Numerical Integrator and Computer. Also known as The Giant Brain, it was the first programmable general-purpose electronic digital computer. In the 1940s, physicist John Mauchly began working on his concept for an electronic calculating machine while teaching at the Moore School of Electrical Engineering at the University of Pennsylvania, which was a center for wartime computing. The U.S. Army needed a faster computer to calculate the trajectory of artillery shells during World War II, and funded his work to develop such a machine.

With the help of his partner, J. Presper Ekert Jr., Mauchly completed ENIAC shortly after the war’s end. ENIAC is distinct from the mechanical computers that went before it, which could perform calculations but were difficult to program. ENIAC did not have a single moving mechanical part. Instead, it was a machine comprised of several units, featuring approximately 18,000 vacuum tubes, several miles of wiring, and 40 black eight-foot panels. It was enormous, weighing 30 tons and occupying the 50-by-30-foot basement of the Moore School.

Along with subsequent computers that also used vacuum tubes, ENIAC was known as a first-generation computer. ENIAC could execute up to 5,000 additions per second, multiple orders of magnitude faster than its predecessors. And, unlike its predecessors, it could be reprogrammed for different tasks.

How ENIAC Worked

Even with its advanced level of technological sophistication, ENIAC required programmers to fulfill its function. At the time, more than 80 women worked at the University of Pennsylvania as programmers, or computers as they were called, calculating ballistic trajectories—complex differential equations—by hand. Six of these women were selected to be ENIAC’s first programmers: Fran Bilas, Betty Jennings, Ruth Lichterman, Kay McNulty, Betty Snyder, and Marlyn Wescoff.

These programmers physically configured the U.S. Army’s ballistics program on ENIAC using 3,000 switches, dozens of cables, and digit trays to physically route the data and program pulses throughout the machine. They would input a program into ENIAC using a combination of plugboard wiring and three portable function tables. Each function table included 1200 ten-way switches for entering tables of numbers. To the layperson’s eye, the process for programming ENIAC looked like that of patching phone calls in a telephone exchange, though it was more complex and could take weeks.

Once the instructions were programmed, ENIAC computed the program at electronic speed—an improvement over card reader technology that typically delivered instructions to computers more slowly. ENIAC’s inventors claimed that their electronic computer could compute mathematical problems 1,000 times faster than was possible before. It’s estimated that by the end of World War II, ENIAC had performed more computations than had been successfully completed in human history up to that point.

ENIAC’s Lasting Influence

Because of its classified and strategic nature, the U.S. government kept the existence of ENIAC a closely guarded secret until the end of World War II. The public learned about the computer in 1946 when the War Department revealed ENIAC in a press release and the New York Times published a story about it.

ENIAC was later used to solve problems in nuclear physics, including calculating instructions for the first hydrogen bomb. Mauchly and Eckert went on to found the Eckert-Mauchly Computer Corporation, the first computer company. Today, a portion of ENIAC is on exhibit at the Smithsonian Institution in Washington, D.C.

It didn’t have memory. But it did have twenty accumulators that acted as storage and performed calculations. Each accumulator could store one signed 10-digit decimal number.

None. They weren’t invented yet. Instead, ENIAC relied on vacuum tubes.

The Altair was the first mass-marketed personal computer. Made in 1974, it used Intel’s 8080 microprocessor. Consumers could buy a kit and assemble the Altair themselves, or it could be purchased preassembled.

ENIAC Computer- Everything You Need To Know

January 4, 2021 / March 15, 2022 by History Computer Staff

6 Facts about ENIAC Computer

The History of ENIAC Computer: What to know

ENIAC’s and its contemporaries’ origins may be traced back to World War II. Then, artillery units used tables to estimate the trajectory of the shells they were firing, still a mind-numbing effort to compute the variables—the gun’s angle, the terrain’s condition, and other variables.

The military commission for the new computer began on May 31, 1943, with John Mauchly and John Presper Eckert as partners, with Mauchly serving as principal consultant and Eckert as chief engineer. When Eckert and Mauchly met in 1943, he was a graduate student at the University of Pennsylvania’s Moore School of Electrical Engineering.

The ENIAC took around a year to design and 18 months to build, with half a million dollars in tax money. The machine wasn’t introduced officially until November 1945, when the war had ended. However, not all was lost. The military continued to use ENIAC for computations such as hydrogen bomb design, weather forecasting, cosmic-ray investigations, thermal ignition, random-number studies, and wind tunnel design.

Mauchley and Eckert

Mauchly and Eckert invented the Electrical Numerical Integrator And Calculator in 1946. (ENIAC). The US military-funded this research because it needed a computer to calculate artillery-firing tables, which are the parameters for different weapons in different conditions to ensure target accuracy.

After hearing about Mauchly’s research at the Moore School, the Ballistics Research Laboratory (BRL), the military branch in charge of compiling the tables, became interested. Mauchly had already designed several calculating machines, and in 1942 he began work on a new one based on John Atanasoff, an inventor. The latter employed vacuum tubes to speed up calculations.

In 1947, ENIAC was granted a patent. “With the rise of everyday use of elaborate computations, speed has become vital to such a high extent that there is no machine on the market today capable of supplying the complete demand of modern computational methods,” according to an excerpt from the patent (US#3,120,606) filed on June 26.

Scheme of the ENIAC

Some of ENIAC’s rivals, such as the ABC and Z3, were slower and could only solve minor tasks. It’s even debatable whether the ABC, which solely did calculations for demonstrations, was completed.

ENIAC Versions: Each Edition

Version 1

After 1947, ENIAC received several upgrades, including a primitive read-only stored programming method that used the function tables as program ROM, with programming done by setting the switches. The Goldstines, on the one hand, and Richard Clippinger and his group, on the other, worked out numerous variations of the idea, which was incorporated in the ENIAC patent. Clippinger conferred with von Neumann about the best set of instructions to use. Von Neumann recommended a one-address architecture because it was easier to construct than Clippinger’s three-address architecture.

The program counter was three digits of one accumulator, the central accumulator was another accumulator, the address pointer for reading data from the function tables was the third accumulator, and the majority of the other accumulators (1–5, 7, 9–14, 17–19) were utilized for data memory.

The converter unit was installed in March 1948, allowing regular IBM cards to be programmed using the reader. The new coding techniques were put to their first “production run” on the Monte Carlo problem in April. A register panel for memory was built after ENIAC moved to Aberdeen. However, it did not work. So a small master control unit was also made to turn the machine on and off.

The Public Response

The ENIAC is historically significant because it established the foundations for modern electronic computing. The ENIAC, more than any other machine, demonstrated that high-speed digital computing was achievable using vacuum tube technology at the time.

The scientists knew that they had invented something revolutionary, but they were unsure how to communicate their achievement to the general public. So they painted numbers on light bulbs and screwed the resulting “translucent spheres” into the panels of the ENIAC. Dynamic, dazzling lights would be linked with the computer in the public mind.

Programming of ENIAC required hard work

Computers would appear at colleges, government agencies, banks, and insurance businesses in a few years. A UNIVAC computer (complete with ornamental lights) from the company later formed by Eckert and Mauchly projected the outcome of the 1952 presidential election, while another appeared in a brassiere commercial heralding yet another scientific breakthrough. Colossus, an English code-breaking machine, became well-known in military circles. However, after World War II, it was razed, and the site remained shrouded in secret for decades.

ENIAC was a strange bird in terms of technical jargon compared to other computers that performed such practical functions. Rather than the binary systems of ones and zeros used by practically all subsequent computers, including those designed by Eckert and Mauchly, it employed a 10-digit decimal system. On the ENIAC, programs could not be saved. It didn’t use conditional branching or the if/then phrases so common in current programming.

ENIAC Computer- Everything You Need To Know FAQs (Frequently Asked Questions)

What is ENIAC?

ENIAC was the world’s first programmable, electronic, general-purpose digital computer. It was Turing-complete and could reprogram to tackle “a vast class of numerical problems.”

What does ENIAC stand for?

ENIAC is the abbreviation for Electronic Numerical Integrator and Computer.

How large was the ENIAC computer?

ENIAC consisted of 17,468 vacuum tubes, 1,500 relays, 70,000 resistors, 10,000 capacitors, and approximately five million hand-soldered joints, weighing 30 tonnes and taking up 1,800 square feet of space.

How much did the ENIAC computer cost?

When was the ENIAC computer developed?

ENIAC computer was developed in 1945 and first worked on December 10, 1945.

What was the ENIAC computer used for?

Presper Eckert and John Mauchly created the ENIAC computer for the US Army to develop artillery firing rules. ENIAC’s power and general-purpose programmability piqued the public’s imagination.

Who invented the ENIAC computer?

John Mauchly and J. Presper Eckert invented the ENIAC computer.

How much memory did the ENIAC computer have?

In electronic accumulators, ENIAC had just 20 words of internal memory.

By Dinesh Thakur

Definition: ENIAC stands for Electronic Numerical Integrator and Computer. ENIAC was introduced in the world by J. Presper Eckert and John Mauchly at the University of Pennsylvania. Earlier ENIAC was used to calculate the artillery firing tables for the Ballistic Research Laboratory of United States Army.

ENIAC was the first electronic computer which was used for general purposes like solving numerical problems.The first task done by ENIAC was performing calculations for the manufacturing of a hydrogen bomb.ENIAC can be reprogrammed for the salvation of the computer related problems.

We’ll be covering the following topics in this tutorial:

History of ENIAC

The ENIAC, assembled in 1946, was the first operational digital computer. In 1953, the built a 100-word magnetic-core memory, which was added to the ENIAC to provide it with the memory capabilities.

The ENIAC is now being displayed at the Smithsonian Institution in Washington, D.C. In 1996, the U.S Postal Services issued a new stamp to memorialize the 50 th anniversary of ENIAC. In 2011, in the honor of the 65th anniversary of the ENIAC unveiling, the city of Philadelphia, in the USA declared Feb15 as ENIAC Day. ENIAC celebrated its 70 th anniversary on feb15, 2016. ENIAC was named as an IEEE Milestone in 1987.

Facts about ENIAC

• ENIAC can perform arithmetic and transfer operations, both at the same time.
• The setup time taken by ENIAC for programming of new problems is more.
• The divider and square root unit work by repeated subtraction and addition.
• ENIAC was the paradigm from which most of the other computers are developed.
• The mechanical elements of the ENIAC, which were extraneous to the calculator, include the IBM card reader for input, a punch card for output and 1500 relays.

Units of the ENIAC

Control units: It is of two types- initiating unit and cycling unit. The job of initiating unit is to control the power of the system and to start a calculation and solving. The cycling unit provides the basic signals to other units of the system so that they can transmit numbers. The cycling unit provides the choice to the user to select between the two debugging modes: “Addition Mode” or “Pulse Mode”. If the user selects the Addition Mode, then the whole machine goes through the addition cycle and if the user selects Pulse Mode, then the system produces one pulse at a time.

Accumulator: An accumulator in the ENIAC works as both an ALU and a register. The accumulator can be divided into two types- the arithmetic/storage unit and the program control unit. The arithmetic/storage unit is further made up of ten wood-like slabs.

The function of each slab is to represent a digit. The decade counter receives its input from one of the five input channels and the processed numbers are transmitted through two output channels: A (Add) and S (Subtract). The performance of the accumulator depends upon the program settings.

Master Programmer: The main job of the Master Programmer is to work as a coordinator between the operations of 20 accumulators and to simplify looping.

High-speed multiplier: As we know multiplication is the main operation, so there is a need for particular hardware that can take care of this operation.So for this high-speed multiplier is used which is used to multiply two signed ten-digit numbers.

Divider/Square-rooter: This unit controls accumulators to perform the actual operations involved. It uses four accumulators, one for the numerator, one for the denominator, one for the quotient and one for shifting. The operation involves set-up, calculation, round-off and interlock and clearing.

Programmable ROM: The function tables are similar to the programmable ROM which is used nowadays in a modern computer. Memory was very costly and there are two types of memory in ENIAC- internal and external storage. The internal memory is made up of the 10 counters in the accumulators and 3 function tables. External memory is made up of punch cards and constant transmitter.

Input/Output devices- The input/output devices of the ENIAC are the IBM card reader and the Constant Transmitter. The constant transmitter is made up of electrical and mechanical components. The IBM card reader reads the values and sends the corresponding information to the constant transmitter.

Applications of ENIAC

ENIAC’s field of application includes:

• It does weather forecasting.
• ENIAC can also perform atomic-energy calculations.
• ENIAC can do the thermal ignition.
• ENIAC is also helpful for wind-tunnel design.
• ENIAC does cosmic-ray studies.
• ENIAC can also do random-number studies.
• ENIAC is used for other scientific uses.

Advantages of ENIAC

• It is a simple computer.
• It stores information.
• Tactual sensitivity is preserved.
• For faster identification of readings, color-coding is done.
• It is easily available.
• It is the fastest machine of this time and can calculate data in milliseconds.

Disadvantages of ENIAC

• ENIAC consumes more electricity.
• Its size is very large. Thus, it was not able to carry.
• It is very costly.
• It needs cold weather. So they required being housed in large air-conditioned rooms.
• Its maintenance is difficult.
• They were not very reliable.
• They get heated very soon due to thousands of vacuum tubes.
• ENIAC is non-portable.
• ENIAC is of limited commercial use.
• ENIAC uses machine language only. So the programmer must know how to deal with the machine language.
• Costly commercial production.
• Limited programming capabilities.

История электронных компьютеров, часть 3: ENIAC

Все статьи цикла:

Джон Моучли

Предсказывая погоду

Какое-то время у этих двух мужчин установилась определённая связь. Они встретились в конце 1940-х на конференции Американской ассоциации передовых наук (American Association for the Advancement Science, AAAS) в Филадельфии. Там Моучли выступал с презентацией своего исследования циклических закономерностей в погодных данных с использованием разработанного им самим электронного гармонического анализатора. Это был аналоговый компьютер (то есть, представлявший значения не в цифровом виде, а в виде физических величин, в данном случае, тока — чем больше тока, тем больше значение), схожий по работе с механическим предсказателем приливов, разработанным Уильямом Томсоном (позднее ставшим лордом Кельвином) в 1870-х.

Атанасов, сидевший в зале, знал, что нашёл товарища по одинокому путешествию в страну электронных вычислений, и не мешкая, подошёл к Моучли после его доклада, чтобы рассказать ему о машине, построенной им в Эймсе. Но чтобы понять, как вообще Моучли оказался на сцене со своей презентацией электронного погодного компьютера, необходимо вернуться к его корням.

Моучли родился в 1907-м в семье физика Себастьяна Моучли. Как и многие его современники, мальчиком он заинтересовался радио и электронными лампами, и колебался между карьерами инженера-электронщика и физика перед тем, как решил сконцентрироваться на метеорологии в Университете Джона Хопкинса. К несчастью, после выпуска он попал прямо в лапы Великой Депрессии, и был благодарен за получение работы в Урсинусе в 1934-м в качестве единственного члена физического факультета.

Колледж Урсинус в 1930-м

В Урсинусе он занялся проектом мечты — разгадать скрытые циклы глобальной природной машины, и научиться предсказывать погоду не на дни, а на месяцы и годы вперёд. Он был убеждён, что Солнце управляет погодным закономерностями, длящимися по нескольку лет, связанными с солнечной активностью и пятнам. Он хотел извлечь эти закономерность из огромного количества накопленных американским метеорологическим бюро данных при помощи студентов и набора настольных калькуляторов, приобретённых за гроши у обанкротившихся банков.

Вскоре стало ясно, что данных было слишком много. Машины не могли проводить вычисления достаточно быстро, а кроме того начали проявляться и человеческие ошибки при постоянном копировании промежуточных результатов машины на бумагу. Моучли начал думать над другим способом. Он знал о счётчиках на электронных лампах, впервые созданных Чарльзом Уинном-Уильямсом, которые его коллеги-физики использовали для подсчёта субатомных частиц. Учитывая, что электронные устройства очевидно могли записывать и накапливать числа, Моучли заинтересовался, почему бы им не выполнять более сложные вычисления? Несколько лет в своё свободное время он игрался с электронными компонентами: переключателями, счётчиками, машины для подстановочных шифров, использовавшие смесь из электронных и механических компонентов, и гармонический анализатор, применённый им для проекта предсказания погоды, извлекавший данные, похожие на многонедельные закономерности колебаний уровня осадков. Именно это открытие и привело Моучли на AAAS в 1940-м, а затем и Атанасова к Моучли.

Визит

Через шесть месяцев у него, наконец, появилось время съездить на запад для удовлетворения своего любопытства. После полутора тысяч километров в автомобиле, в июне 1941 Моучли с сыном приехали в гости к Атанасову в Эймс. Моучли потом рассказывал, что уехал он разочарованным. Дешёвое хранилище данных Атанасова было совсем не электронным, а держалось при помощи электростатических зарядов на механическом барабане. Из-за этого и из-за других механических частей, как мы уже видели, он не мог проводить вычисления на скоростях, даже приближающихся к тем, о которых мечтал Моучли. Позже он назвал это «механической безделушкой, использовавшей несколько электронных ламп». Однако вскоре после визита он написал письмо, восхваляющее машину Атанасова, где писал, что она была «электронная по сути, и решала всего за несколько минут любую систему линейных уравнений, включавшую не более тридцати переменных». Он утверждал, что она могла бы быть быстрее и дешевле чем механический дифференциальный анализатор Буша.

Через тридцать лет отношения Моучли и Атанасова станут ключевыми в судебном споре Honeywell против Sperry Rand, в результате которого заявки на патенты на созданный Моучли электронный компьютер были аннулированы. Не говоря ничего о заслугах самого патента, несмотря на то, что Атанасов был более опытным инженером, и учитывая подозрительное мнение Моучли о компьютере Атанасова, высказанное задним числом, нет никаких причин подозревать, что Моучли узнал или скопировал что-то важное с работы Атанасова. Но что более важно, схема ENIAC не имеет ничего общего с компьютером Атанасова-Берри. Максимум, что можно заявить, это что Атанасов подстегнул уверенность Моучли, доказав возможность того, что электронный компьютер может работать.

Школа Мура и Абердин

А в это время Моучли оказался на том же месте, с которого и начинал. Не существовало волшебного фокуса для дешёвого электронного хранения, и пока он оставался в Урсинусе, у него не было средств воплотить электронную мечту в жизнь. И потом ему повезло. Тем же летом 1941 года он обучался на летнем курсе по электронике в Инженерной школе Мура при Пенсильванском университете. К тому времени Франция уже была оккупирована, Британия была в осаде, подводные лодки бороздили Атлантику, и отношения Америки с агрессивной экспансионистской Японией быстро ухудшались [а гитлеровская Германия напала на СССР / прим. перев.]. Несмотря на изоляционистские настроения среди населения, американская интервенция казалась возможной, а, вероятно, и неизбежной, элитарным группам из таких мест, как Пенсильванский университет. Школа Мура предлагала курс по повышению квалификации инженеров и учёных для ускорения подготовки к возможной военной работе, особенно по теме радарных технологий (у радара есть сходные с электронными вычислениями особенности: он использовал электронные лампы для создания и подсчёта количества высокочастотных импульсов и интервалов времени между ними; однако впоследствии Моучли отрицал наличие серьёзного влияния радаров на разработку ENIAC).

Инженерная школа Мура

Курс привёл к двум главным последствиям для Моучли: во-первых, связал его с Джоном Преспером Эккертом по прозвищу Прес, из местной семьи магнатов недвижимости, и молодого кудесника электроники, проводившего все свои дни в лаборатории телевизионного пионера Фило Фарнсуорта. Позже Эккерт разделит патент (который затем признают недействительным) на ENIAC с Моучли. Во-вторых, это обеспечило Моучли место в Школе Мура, закончив его долгую академическую изоляцию в болоте колледжа Урсинус. Это, судя по всему, произошло не из-за каких-то особых заслуг Моучли, но просто потому, что школа отчаянно нуждалась в людях на замену учёным, ушедшим работать над военными заказами.

Но к 1942-му году большая часть школы Мура сама стала работать над военным проектом: подсчётом баллистических траекторий при помощи механической и ручной работы. Этот проект органично вырос из существовавшей связи между школой и Абердинским испытательным полигоном, находившимся в 130 км дальше по побережью, в Мэриленде.

Полигон был создан во время Первой Мировой войны для проверки артиллерии, на замену предыдущего полигона в Сэнди-Хук, Нью-Джерси. Кроме непосредственных стрельб, его задача состояла в подсчёте огневых таблиц, используемых артиллерией в бою. Сопротивление воздуха не позволяло подсчитать место приземления снаряда, просто решив квадратное уравнение. Тем не менее высокая точность была чрезвычайно важна для артиллерийского огня, поскольку именно первые выстрелы заканчивались наибольшим поражением сил противника — после них противник быстро скрывался под землёй.

Очевидно, Абердину требовалось решение получше. В 1933 году он заключил договор со школой Мура: армия оплатит постройку двух дифференциальных анализаторов, аналоговых компьютеров, созданных по схеме из MIT под руководством Вэневара Буша. Один отправят в Абердин, а другой останется в распоряжении школы Мура и будет использоваться по усмотрению профессуры. Анализатор мог за пятнадцать минут построить траекторию, на подсчёты которой у человека ушло бы несколько дней, хотя точность расчётов компьютера была немного ниже.

Демонстрация гаубицы в Абердине, ок. 1942

Однако в 1940-м исследовательское подразделение, называвшееся теперь Баллистической исследовательской лабораторией (Ballistic Research Laboratory, BRL), затребовало свою машину, стоявшую в школе Мура, и начало расчёты артиллерийских таблиц для надвигающейся войны. Счётную группу школы также привлекли для поддержки машины при помощи людей-вычислителей. К 1942 году 100 женщин-вычислителей в школе работали по шесть дней в неделю, перемалывая расчёты для войны — среди них была и жена Моучли, Мэри, работавшая над огневыми таблицами Абердина. Моучли сделали начальником над другой группой вычислителей, работавшей над расчётами для радарных антенн.

Со дня прибытия в школу Мура, Моучли продвигал свою идею электронного компьютера по всему факультету. У него уже была значительная поддержка в лице Преспера Эккерта и Джона Брэйнерда, старшего члена факультета. Моучли предоставлял идею, Эккерт — инженерный подход, Брэйнерд — убедительность и законность. Весной 1943 эта тройка решила, что пришло время прорекламировать давно зревшую идею Моучли армейским чинам. Но загадкам климата, которые тот давно пытался разгадать, пришлось подождать. Новый компьютер должен был служить потребностям нового хозяина: отслеживать не вечные синусоиды глобальных температурных циклов, а баллистические траектории артиллерийских снарядов.

ENIAC

Слева направо: Джулиан Бигелоу, Герман Голдстайн, Роберт Оппенгеймер, Джон фон Ньюман. Фото сделано в Принстонском институте передовых исследований после войны, с более поздней моделью компьютера

Как и в случае с «Колоссом» в Британии, авторитетное инженерное начальство в США, например, Комитет исследований по национальной обороне (National Defense Research Committee, NDRC) отнеслось к проекту ENIAC скептически. У школы Мура не было репутации элитного учебного заведения, однако же она предложила создать нечто неслыханное. Даже у таких индустриальных гигантов, как RCA, с трудом получалось создавать относительно простые электронные счётные схемы, не говоря уже о настраиваемом электронном компьютере. Джордж Стибиц, архитектор релейных компьютеров в лаборатории Белла, работавший тогда в проекте NDRC, считал, что на создание ENIAC уйдёт слишком много времени для того, чтобы он пригодился в войне.

В этом он оказался прав. На создание ENIAC уйдёт в два раза больше времени и в три раза больше средств, чем планировалось вначале. Он высосал основательную часть человеческих ресурсов школы Мура. На одну только разработку потребовалось привлечь ещё семерых человек, в дополнение к начальной группе Моучли, Эккерта и Брэйнерда. Как и «Колосс», ENIAC привлёк множество людей-вычислителей для помощи в настройке их электронной замены. Среди них были и жена Германа Голдстайна Адель, и Джин Дженнингс (позже Бартик), которым впоследствии предстоит важная работа по разработке компьютеров. Литеры NI в названии ENIAC предполагали, что школа Мура даёт армии цифровую, электронную версию дифференциального анализатора, который решал бы интегралы для траекторий быстрее и точнее своего аналогового механического предшественника. Но в результате у них получилось нечто гораздо большее.

Часть идей проекта могла быть позаимствована из предложения 1940 года, сделанного Ирвеном Трэвисом. Именно Трэвис участвовал в подписании договора на использование школой Мура анализатора в 1933 году, а в 1940-м он предложил улучшенную версию анализатора, хотя и не электронного, но работавшего на цифровом принципе. Он должен был использовать механические счётчики вместо аналоговых колёс. К 1943 году он ушёл из школы Мура и занял пост в руководстве флотом в Вашингтоне.

Основа возможностей ENIAC, опять-таки, как и у «Колосса», заключалась в разнообразии функциональных модулей. Чаще всего использовались аккумуляторы для сложения и подсчёта. Их схема была взята от электронных счётчиков Уинна-Уильямса, использовавшихся физиками, и они буквально занимались сложением при помощи счёта, так, как дошколята считают на пальцах. Другие функциональные модули включали умножители, генераторы функций, искавшими данные в таблицах, что заменяло подсчёт более сложных функций типа синуса и косинуса. Каждый модуль обладал собственными программными настройками, при помощи которых задавалась небольшая последовательность операций. Как и у «Колосса», программирование осуществлялось при помощи комбинации панели с переключателями и похожих на телефонные коммутаторы панели с гнёздами.

У ENIAC было несколько электромеханических частей, в частности, релейный регистр, служивший буфером между электронными аккумуляторами и перфораторными машинами от IBM, использовавшимися для ввода и вывода. Эта архитектура очень напоминала «Колосс». Сэм Уильямс из лабораторий Белла, сотрудничавший с Джорджом Стибицем на создании релейных компьютеров Белла, также построил регистр для ENIAC.

Ключевое отличие от «Колосса» сделало ENIAC более гибкой машиной: возможность программировать главные настройки. Главное программируемое устройство отправляло импульсы функциональным модулям, вызывавшие запуск предварительно установленных последовательностей, и получало ответные импульсы по завершению работы. Затем оно переходило на следующую операцию в главной управляющей последовательности, и выдавало нужные расчёты в виде функции множества более мелких последовательностей. Главное программируемое устройство могло принимать решения при помощи шагового двигателя: кольцевого счётчика, определявшего, на какую из шести выходных линий перенаправить импульс. Таким способом устройство могло выполнять до шести различных функциональных последовательностей в зависимости от текущего состояния шагового двигателя. Такая гибкость позволит ENIAC решать задачи, весьма далёкие от его первоначальной компетенции в области баллистики.

Настройка ENIAC при помощи переключателей и коммутаторов

Эккерт отвечал за то, чтобы вся электроника в этом чудовище жужжала и гудела, и он самостоятельно придумал те же самые основные хитрости, что и Флауэрс в Блетчли: лампы должны работать на токах, гораздо меньших штатных, и машину не надо выключать. Но из-за огромного количества используемых ламп требовалась ещё одна хитрость: подключаемые модули, на каждом из которых монтировалось несколько десятков ламп, можно было легко вынимать и заменять в случае их отказа. Затем обслуживающий персонал без спешки находил и заменял отказавшую лампу, а ENIAC был сразу готов к работе. И даже со всеми этими предосторожностями, учитывая огромное количество ламп в ENIAC, он не мог заниматься расчётами задачи все выходные или всю ночь, как это делали релейные компьютеры. В какой-то момент обязательно перегорала лампа.

Пример множества ламп в ENIAC

Отзывы об ENIAC часто упоминают его огромные размеры. Ряды стеллажей с лампами — всего их было 18 000 штук — переключателями и коммутаторами заняли бы типичный загородный дом и лужайку перед ним в придачу. Его размер был обусловлен не только его компонентами (лампы были относительно крупными), но и странной архитектурой. И хотя все компьютеры середины века по современным понятиям кажутся крупными, следующее поколение электронных компьютеров было гораздо меньше ENIAC, и обладало большими возможностями при использовании одной десятой части электронных компонентов.

Панорама ENIAC в школе Мура

Гротескный размер ENIAC проистекал из двух основных проектировочных решений. Первое стремилось увеличить потенциальную скорость за счёт стоимости и сложности. После этого практически все компьютеры хранили числа в регистрах, а обрабатывали их в отдельных арифметических модулях, снова сохраняя результаты в регистре. ENIAC не отделял модули хранения и обработки. Каждый модуль хранения чисел одновременно был и обрабатывающим модулем, способным складывать и вычитать, из-за чего требовал гораздо больше ламп. Его можно было рассматривать как сильно ускоренную версию отдела людей-вычислителей в школе Мура, поскольку «его вычислительная архитектура напоминала двадцать людей-вычислителей, работающих с десятизначными настольными калькуляторами, передающих результаты вычислений туда и сюда». В теории это позволяло ENIAC проводить параллельные вычисления на нескольких аккумуляторах, но эту возможность использовали мало, а в 1948 году и вовсе устранили.

Второе проектировочное решение оправдать сложнее. В отличие от ABC или релейных машин Белла, ENIAC не хранил числа в двоичном виде. Он переводил десятичные механические вычисления прямо в электронный вид, с десятью триггерами на каждую цифру — если горел первый, это был ноль, второй — 1, третий — 2, и т.п. Это был огромный расход дорогих электронных компонентов (к примеру, для представления числа 1000 в двоичном виде требуется 10 триггеров, по одному на двоичную цифру (1111101000); а в схеме ENIAC для этого требовалось 40 триггеров, по десять на десятичную цифру), который, судя по всему, был организован только из-за страха возможных сложностей преобразования между двоичной и десятичной системами. Однако же компьютер Атанасова-Берри, «Колосс», и релейные машины Белла и Цузе использовали двоичную систему, и у их разработчиков не было никаких сложностей с преобразованием между основаниями.

Такие дизайнерские решения повторять никто не будет. В этом смысле ENIAC был похож на ABC — уникальная диковинка, а не шаблон для всех современных компьютеров. Однако же его преимущество было в том, что он доказал, вне всяких сомнений, работоспособность электронных компьютеров, выполняя полезную работу, и решая реальные задачи с удивительной для окружающих скоростью.

Реабилитация

Поэтому учёный из Лос-Аламоса привёз в школу Мура подсчёты для проверки супероружия, в которых необходимо было рассчитывать дифференциальные уравнения, моделировавшие зажигание смеси дейтерия и трития для различных концентраций трития. Ни у кого в школе Мура не было разрешения на то, чтобы узнать, для чего велись эти расчёты, но они покорно ввели все данные и уравнения, привезённые учёным. Детали расчётов остаются секретными и по сей день (как и вся программа по постройке супероружия, сегодня более известного, как водородная бомба), хотя нам известно, что Теллер счёл полученный в феврале 1946 года результат расчётов подтверждением жизнеспособности его идеи.

В том же месяце школа Мура представила ENIAC общественности. Во время обряда открытия перед собравшимися важными шишками и прессой операторы притворились, что включают машину (хотя она, конечно, всегда была включена), провели на ней несколько церемониальных подсчётов, вычислив баллистическую траекторию, чтобы продемонстрировать небывалую скорость электронных компонентов. После этого работники раздали пробитые перфокарты с этих расчётов всем присутствующим.

Но это уже не имело значения. Никому не было дела до ENIAC. Уже шла гонка по созданию его преемника.

Что ещё почитать:

Как американцы собрали ЭВМ, чтобы «отдокторстрэнджить» все возможные сценарии ядерной войны с СССР.

Фото: Jerry Cooke / Getty Images

История компьютера ENIAC началась в 1930-х, когда американский профессор Джон Мокли захотел предсказывать погоду не на недели, а на годы вперёд. Он считал, что для этого нужно разгадать закономерности вспышек и пятен на Солнце.

У профессора были данные наблюдений метеорологов за много лет. Чтобы проанализировать их, он купил у банков списанные калькуляторы и усадил за работу студентов. Но вычисления шли медленно — информации было много, а студенты часто ошибались.

Мокли понял: чтобы ускорить работу, нужно мощное вычислительное устройство. Тогда он начал разрабатывать машину на радиолампах, которая выдавала бы результат сразу после ввода информации. Но собрать её изобретатель не мог — у него не хватало денег.

В 1941 году Мокли начал преподавать в инженерной школе при университете. Там он познакомился с изобретателем Джоном Эккертом, которого тоже увлекла идея создать электронный компьютер.

Компьютер для артиллерии

Вскоре у Мокли появилась возможность реализовать идею. В 1942 году союзники высадились в Северной Африке и артиллеристам понадобились баллистические таблицы под местный климат.

Школа, где работал Мокли, сотрудничала с баллистической лабораторией. В ней такие таблицы составляла сотня сотрудников — в основном девушки с высшим математическим образованием.

Девушек в лаборатории называли просто — «компьютеры» (от англ. computer — вычислитель). В Америке тогда царило гендерное неравенство и к инженерным задачам женщин не допускали, а вот кропотливую, трудоёмкую и низкооплачиваемую работу им доверяли. Впрочем, девушки были довольны — это была хорошая альтернатива карьере провинциальной учительницы.

Таблицы составляли для всех снарядов и орудий. Причём для каждого вида нужно было рассчитать около трёх тысяч траекторий полёта и учесть множество факторов: угол возвышения ствола, скорость снаряда, температуру воздуха, атмосферное давление, скорость и направление ветра.

Объём работ был огромным, и люди с ним не справлялись. Тогда Мокли с Эккертом обратились к начальству своего института с предложением создать электронную вычислительную машину, которая сможет ускорить расчёты во много раз. Но их идею не оценили.

В апреле 1943 года Мокли по совету знакомых подал заявку на выделение средств напрямую в баллистическую лабораторию. Он обещал, что построенный компьютер будет вычислять одну траекторию за пять минут.

В описании проекта Мокли схитрил — назвал своё изобретение электронным дифференциальным анализатором, чтобы не вызвать недоверие у военных. Они не любили финансировать всё новое и непроверенное, но анализаторы были вещью знакомой.

У проекта тут же появилось немало противников. Они ворчали, что радиолампы быстро выйдут из строя, а одна перегоревшая деталь остановит всю машину. Даже знаменитый физик Энрико Ферми сказал, что лампы в таком количестве проработают не больше пяти минут. Тем не менее деньги учёным дали.

В 1944 году все чертежи были готовы и группа инженеров под руководством Мокли и Эккерта начала строить компьютер. Начальником проекта стал Мокли, а главным конструктором — Эккерт. Позже в качестве научного консультанта к ним присоединился Джон фон Нейман.

Машина весом в 30 тонн

Осенью 1945 года компьютер построили. Его назвали ENIAC — электронным числовым интегратором и вычислителем. Машина получилась весом в 30 тонн и длиной в 30 метров, в ней было 17 000 радиоламп, 10 000 конденсаторов, 7000 резисторов, 15 000 реле и 6000 переключателей.

Архитектура ENIAC была несовершенной, поэтому на него ушло так много деталей. У компьютера были модули для сложения, умножения, деления и извлечения квадратного корня. Промежуточные результаты передавались от модуля к модулю.

В современных компьютерах числа хранятся в регистрах, обрабатываются в отдельных арифметических модулях, а результаты опять помещаются в регистры, но в ENIAC каждый модуль хранения чисел был одновременно модулем обработки, который мог выполнять арифметические операции.

ENIAC работал не с двоичным кодом, а с десятичными числами. На каждую цифру приходилось 10 ламп: если горела лампа №1 — это был ноль, №2 — единица, №3 — двойка и так далее. Это приводило к огромному расходу электронных элементов. Например, чтобы представить число 1000 в двоичном виде (1111101000), нужно 10 ламп — по одной на каждую цифру в двоичной системе счисления. А в схеме ENIAC для этого требовалось 40 ламп — по 10 на одну цифру.

ENIAC мог совершать 357 операций умножения или 5000 операций сложения в секунду. В его памяти помещалось 20 десятизначных чисел. Компьютер не хранил программы в памяти.

Ни операционных систем, ни языков программирования тогда не было, поэтому всё делали вручную — устанавливали переключатели и присоединяли провода. Данные на перфокартах вводили через кард-ридер IBM, а для вывода результатов использовался перфоратор IBM.

Хотя ENIAC не был таким надёжным, как электромеханический компьютер Mark I Говарда Эйкена, по скорости он превосходил его в тысячу раз. А на траекторию, которую механический дифференциальный анализатор рассчитывал в течение 15 минут, ENIAC тратил всего 20 секунд. Работал он с той же точностью, что и человек с механическим калькулятором.

Расчёты для проектирования водородной бомбы и сверхзвукового самолёта

14 февраля 1946 года ENIAC показали публике (этот день теперь считается Днём программиста). Сначала компьютер за одну секунду посчитал сумму 5000 чисел, а затем — вычислил траекторию полёта снаряда быстрее, чем тот долетает от орудия до цели.

Присутствовавшие удивились. Они видели: чтобы машина ожила и начала вычислять, достаточно было нажать одну кнопку. Восхищённые репортёры называли ENIAC «электронным мозгом», «искусственным мозгом» и «волшебником».

Задача требовала огромного объёма вычислений, для которых пришлось бы решать дифференциальные уравнения. Программисты разбивали её на несколько этапов — сначала решения находили вручную, а потом переводили этот алгоритм на язык переключателей и проводов, чтобы всё автоматизировать.

Промежуточные результаты выводили на перфокарты и после перенастройки снова вводили в компьютер. С чем-то похожим тогда не могло справиться ни одно из электромеханических устройств.

ENIAC умел выполнять сложные операции, в том числе циклы, переходы и подпрограммы, но предварительно все уравнения нужно было решить вручную огромное количество раз.

На ENIAC прогнозировали погоду в Советском Союзе, чтобы узнать, где выпадут радиоактивные осадки в случае ядерной войны. Ещё проводили инженерные расчёты, составляли баллистические таблицы, в том числе для атомных боеприпасов. Британский физик Дуглас Хартри рассчитал на ENIAC аэродинамику сверхзвукового самолёта.

Фон Нейман вычислял на ENIAC числа π и е (число Эйлера) с точностью в 2000 знаков после запятой. Он хотел выяснить, как цифры в этих числах распределены статистически, чтобы узнать, могут ли компьютеры генерировать случайные числа. Оказалось, что могут. Позже с группой метеорологов фон Нейман сделал первый численный прогноз погоды.

Невидимые программисты ENIAC

На презентации ENIAC никто не узнал про работу девушек, которые запрограммировали компьютер для демонстрации. Они были на мероприятии, но изображали хозяек — рассаживали гостей, раздавали им перфокарты и бумаги с результатами вычислений.

О команде программистов первой ЭВМ совершенно случайно узнали только в конце восьмидесятых. В 1946 году выпускница Гарварда Кети Клейман нашла фотографии с демонстрации ENIAC, на которых были подписаны только мужчины. Она спросила о женщинах у компьютерного историка, но он ответил, что это refrigerator ladies — так называли моделей, которые позировали для рекламы холодильников и стиральных машин.

Кети не устроил этот ответ, и она нашла сведения о девушках-программистах, которые рассчитывали процесс ядерного синтеза, траектории полётов баллистических ракет и форму крыльев сверхзвукового самолёта. Она даже их разыскала, записала и опубликовала интервью.

Оказалось, что для работы на ENIAC выбрали лучших вычислителей из Лаборатории баллистических исследований: Кей Антонелли, Фрэнсис Билас, Джин Дженнингс, Рут Лихтерман, Бетти Холбертон и Марлин Вескоф. Эти девушки стали первыми в мире программистами ЭВМ.

Их команда программировала и поддерживала ENIAC. Чтобы ввести новую программу, им каждый раз приходилось его перекоммутировать — установить тысячи тумблеров в новое положение и протянуть много проводов. Электронные лампы и конденсаторы перегорали почти каждый день, и для их замены операторы часами искали неисправные элементы. Одна настройка занимала несколько дней, на отладку уходили недели.

Работа девушек не получила особого признания — её называли второстепенной, «женской». Ведущие физики и инженеры проектировали и создавали вычислительное оборудование, это дело считали гораздо более важным.

Конец ENIAC

ENIAC работал до 1955 года. Несмотря на то что компьютер много раз модернизировали, к этому времени он окончательно устарел. Его демонтировали, когда появились более совершенные и мощные ЭВМ.

Машин с похожей архитектурой больше никогда не строили — вскоре в Пенсильванском университете разработали фоннеймановскую архитектуру, которая используется в современных компьютерах.

Значимость ENIAC в том, что это был первый полностью электронный универсальный компьютер, который теоретически мог справиться с любой задачей. Он доказал, что вычислительную машину можно создать на основе электронных элементов и она окупится.