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 известный как Калькулятор с автоматическим управлением последовательностью (ASCC) IBM
Разработчик Ховард Эйкен / IBM
Дата выхода 7 августа 1944 г . ; 77 лет назад ( 1944-08-07 )
Власть 5 лошадиных сил (3,7 кВт)
Габаритные размеры 816 кубических футов (23 м 3 ) - 51 фут (16 м) в длину, 8 футов (2,4 м) в высоту и 2 фута (0,61 м) в глубину
Масса 9445 фунтов (4,7 коротких тонны; 4,3 т)
Преемник Гарвард Марк II
Левый конец состоял из электромеханических вычислительных компонентов.
На правом торце были считыватели данных и программ, а также автоматические пишущие машинки.

IBM Automatic Sequence Controlled Calculator ( ASCC ), называется Mark I от Гарвардского университета персонала «s, был универсальный электромеханический компьютер , который был использован в военных действиях во время последней части Второй мировой войны .

Одна из первых программ для Mark I была инициирована 29 марта 1944 года Джоном фон Нейманом . В то время фон Нейман работал над Манхэттенским проектом , и ему нужно 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 Чарльза Бэббиджа для его « аналитической машины ».

Mark I был разобран в 1959 году, но его части были выставлены в Научном центре как часть Гарвардской коллекции исторических научных инструментов, пока в июле 2021 года его не перевезли в новый научно-технический комплекс в Олстоне. были переданы IBM и Смитсоновскому институту .

Происхождение

Первоначальная концепция была представлена ​​IBM Ховардом Эйкеном в ноябре 1937 года. После технико-экономического обоснования, проведенного инженерами IBM, председатель компании Томас Уотсон-старший лично одобрил проект и его финансирование в феврале 1939 года.

Ховард Эйкен начал искать компанию для разработки и создания своего калькулятора в начале 1937 года. После двух отказов ему показали демонстрационный набор, который сын Чарльза Бэббиджа подарил Гарвардскому университету 70 лет назад. Это побудило его изучить Бэббиджа и добавить к своему предложению ссылки на аналитическую машину ; Получившаяся машина «почти полностью реализовала принципы аналитической машины Бэббиджа, добавив при этом важные новые функции».

ASCC был разработан и построен IBM на их заводе в Эндикотте и отправлен в Гарвард в феврале 1944 года. Он начал вычисления для Корабельного бюро ВМС США в мае и был официально представлен университету 7 августа 1944 года.

Дизайн и конструкция

ASCC был построен из переключателей , реле , вращающихся валов и муфт . В нем использовалось 765 000 электромеханических компонентов и сотни миль проводов, включая объем 816 кубических футов (23 м 3 ) - 51 фут (16 м) в длину, 8 футов (2,4 м) в высоту и 2 фута (0,61 м). глубокий. Он весил около 9 445 фунтов (4,7 коротких тонны; 4,3 т). Основные вычислительные блоки должны были быть синхронизированы и приводиться в действие механически, поэтому они управлялись 50-футовым (15 м) приводным валом, соединенным с электродвигателем мощностью 5 лошадиных сил (3,7 кВт), который служил основным источником энергии и системными часами . 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.

Корпус для Mark I был разработан футуристическим американским промышленным дизайнером Норманом Белом Геддесом . Айкен считал сложный корпус пустой тратой ресурсов, поскольку вычислительные мощности пользовались большим спросом во время войны, и средства (50 000 долларов или более, по словам Грейс Хоппер ) могли быть использованы для создания дополнительного компьютерного оборудования.

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. 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.

Mark I читал свои инструкции с 24-канальной перфоленты . 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. Это разделение данных и инструкций известно как гарвардская архитектура (хотя точная природа этого разделения, которая делает машину Гарвардом, а не фон Нейманом , со временем скрылась ; см. Модифицированная Гарвардская архитектура ).

Механизм главной последовательности был однонаправленным. Это означало, что сложные программы должны были быть физически длинными. Программный цикл выполнялся разворачиванием цикла или соединением конца бумажной ленты, содержащей программу, с ее началом (буквально создавая цикл ). Сначала условное ветвление в Mark I выполнялось вручную. В более поздних модификациях в 1946 году было введено автоматическое ветвление программы ( вызовом подпрограммы ). Первыми программистами Mark I были пионеры вычислений Ричард Милтон Блох , Роберт Кэмпбелл и Грейс Хоппер . Была также небольшая техническая группа, целью которой было фактически управлять машиной, некоторые из которых были сотрудниками IBM до того, как им потребовалось присоединиться к военно-морскому флоту для работы над машиной. Техническая группа не была проинформирована о цели своей работы во время работы в Гарварде.

Формат инструкции

24 канала входной ленты были разделены на три поля по восемь каналов. Каждому аккумулятору , каждому набору переключателей и регистрам, связанным с входами, выходами и арифметическими устройствами, был присвоен уникальный идентификационный номер индекса. Эти числа были представлены на контрольной ленте в двоичном формате . Первое поле было Двоичный индекс результата операции, второй был источником точка привязки для операции , и третье поле был код для операции должны быть выполнены.

Вклад в Манхэттенский проект

В 1928 году LJ Comrie был первым, кто обратил IBM «оборудование с перфокартами для научного использования: вычисление астрономических таблиц методом конечных разностей, как это было предусмотрено Бэббиджем 100 лет назад для его разностной машины». Вскоре после этого IBM начала модифицировать свои табуляторы для облегчения такого рода вычислений. Одним из таких табуляторов, построенных в 1931 году, был The Columbia Difference Tabulator.

У Джона фон Неймана была команда в Лос-Аламосе, которая использовала «модифицированные перфокарты IBM» для определения эффектов имплозии. В марте 1944 года он предложил решить некоторые задачи относительно взрыва на Mark I, а в 1944 году он прибыл с двумя математиками, чтобы написать программу моделирования для изучения взрыва первой атомной бомбы .

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 интегрировал уравнение в частных производных с гораздо меньшим размером интервала [или меньшей сеткой] и таким образом ... достиг гораздо большей точности .

«Фон Нейман присоединился к Манхэттенскому проекту в 1943 году, работая над огромным количеством вычислений, необходимых для создания атомной бомбы. Он показал, что конструкция имплозии, которая позже будет использована в бомбах Trinity и Fat Man, вероятно, будет быстрее и эффективнее. чем конструкция пистолета ".

Айкен и IBM

Айкен опубликовал пресс-релиз, в котором объявил, что Mark I внесен в список своих единственных «изобретателей». Джеймс 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. Эйкен, в свою очередь, решил строить новые машины без помощи IBM, и ASCC стал широко известен как «Гарвардская марка I. ". IBM продолжила создание своего электронного калькулятора выборочной последовательности (SSEC) для тестирования новых технологий и обеспечения большей рекламы собственных усилий компании.

Преемники

За Mark I последовали Harvard Mark II (1947 или 1948), Mark III / ADEC (сентябрь 1949) и Harvard Mark IV (1952) - все работы Эйкена. Mark II был улучшением по сравнению с Mark I, хотя он все еще был основан на электромеханических реле . В Mark III в основном использовались электронные компоненты - вакуумные лампы и кристаллические диоды, но также присутствовали механические компоненты: вращающиеся магнитные барабаны для хранения и реле для передачи данных между барабанами. Mark IV был полностью электронным, заменив оставшиеся механические компоненты памятью на магнитных сердечниках . Mark II и Mark III были доставлены на базу ВМС США в Далгрене, штат Вирджиния . Mark IV был построен для ВВС США , но остался в Гарварде.

Mark I был разобран в 1959 году, и его части были выставлены в Научном центре как часть Гарвардской коллекции исторических научных инструментов . Он был выставлен на обозрение в новом научно-техническом комплексе в Олстоне в июле 2021 года. Остальные части оригинальной машины были переданы IBM и Смитсоновскому институту .

Смотрите также

использованная литература

Примечания
Публикации

внешние ссылки