Гарвард Марк I
 Крупный план считывателей ввода/вывода и управления | |
| Также известен как | Калькулятор IBM с автоматическим управлением последовательностями (ASCC) |
|---|---|
| Разработчик | Говард Эйкен / IBM |
| Дата выпуска | 7 августа 1944 г |
| Власть | 5 л.с. (3,7 кВт) |
| Размеры |
|
| Масса | 9445 фунтов (4284 кг) |
| Преемник | Гарвард Марк II |
Harvard Mark I , или IBM автоматический калькулятор с последовательным управлением ( ASCC общего назначения, ), был одним из первых электромеханических компьютеров использовавшихся в военных целях во время последней части Второй мировой войны .
Одна из первых программ, запускаемых на Mark I, была начата 29 марта 1944 года. [1] Джон фон Нейман . 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 годом позже. Марк I также рассчитывал и печатал математические таблицы, что было первоначальной целью британского изобретателя Чарльза Бэббиджа для его « аналитической машины » в 1837 году.
По словам Эдмунда Беркли , операторы Mark I часто называли машину «Бесси, двигатель Бесселя», в честь функций Бесселя . [2]
Mark I был разобран в 1959 году; часть его была передана IBM, часть досталась Смитсоновскому институту , а часть вошла в Гарвардскую коллекцию исторических научных инструментов . На протяжении десятилетий часть Гарварда выставлялась в вестибюле вычислительной лаборатории Эйкена. Примерно в 1997 году его перенесли в Гарвардский научный центр . В 2021 году его снова перенесли в вестибюль нового научно-технического комплекса Гарварда в Олстоне, штат Массачусетс . [3]
Происхождение
[ редактировать ]Первоначальная концепция была представлена IBM Говардом Эйкеном в ноябре 1937 года. [4] После технико-экономического обоснования, проведенного инженерами IBM, председатель компании Томас Уотсон-старший лично одобрил проект и его финансирование в феврале 1939 года.
Говард Эйкен начал искать компанию для разработки и производства своего калькулятора в начале 1937 года. После двух отказов, [5] ему показали демонстрационный набор, который сын Чарльза Бэббиджа подарил Гарвардскому университету 70 лет назад. Это побудило его изучить Бэббиджа и добавить в свое предложение ссылки на аналитическую машину ; Получившаяся в результате машина «почти полностью реализовала принципы аналитической машины Бэббиджа, добавив при этом важные новые функции». [6]
ASCC был разработан и построен IBM на заводе в Эндикотте и отправлен в Гарвард в феврале 1944 года. В мае он начал выполнять вычисления для Корабельного управления ВМС США и был официально представлен университету 7 августа 1944 года. [7]
Хотя это и не был первый работающий компьютер , машина была первой, которая автоматизировала выполнение сложных вычислений, что сделало ее значительным шагом вперед в области вычислений. [8]
Проектирование и строительство
[ редактировать ]ASCC был построен из переключателей , реле , вращающихся валов и муфт . В нем использовалось 765 000 электромеханических компонентов и сотни миль проволоки общим объемом 816 кубических футов (23 м3). 3 ) — 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). [9] Базовые вычислительные блоки должны были быть синхронизированы и питаться механически, поэтому они приводились в действие приводным валом длиной 50 футов (15 м), соединенным с электродвигателем мощностью 5 лошадиных сил (3,7 кВт), который служил основным источником питания и системными часами . Из архивов IBM:
Калькулятор с автоматическим управлением последовательностью (Harvard Mark I) был первой операционной машиной, которая могла автоматически выполнять длинные вычисления. Проект, задуманный доктором Говардом Эйкеном 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 взаимосвязанной панели небольших шестеренок, счетчиков и переключателей. и схемы управления, всего лишь несколько дюймов в глубину. ASCC использовала 500 миль (800 км) проводов с тремя миллионами соединений, 3500 многополюсных реле с 35 000 контактов, 2225 счетчиков, 1464 десятиполюсных переключателя и ряды из 72 арифмометров, каждый с 23 значащими числами. Это был крупнейший в отрасли электромеханический калькулятор. [10]
Корпус для Mark I был разработан футуристическим американским промышленным дизайнером Норманом Белом Геддесом за счет IBM. Эйкена раздражало то, что затраты (50 000 долларов или больше, по словам Грейс Хоппер ) не были использованы для создания дополнительного компьютерного оборудования. [11]
Операция
[ редактировать ]Mark I имел 60 наборов по 24 переключателя для ручного ввода данных и мог хранить 72 числа длиной 23 десятичных цифры каждое. [12] Он мог выполнять 3 сложения или вычитания в секунду. Умножение заняло 6 секунд, деление — 15,3 секунды, а логарифм или тригонометрическая функция — более одной минуты. [13]
Марк I читал свои инструкции с 24-канальной перфоленты . Он выполнил текущую инструкцию, а затем прочитал следующую. Отдельная лента могла содержать цифры для ввода, но форматы лент не были взаимозаменяемыми. Инструкции не могли быть выполнены из регистров хранения. Поскольку инструкции не хранились в рабочей памяти, широко распространено мнение, что Гарвардская модель I стала источником Гарвардской архитектуры . Однако это оспаривается в книге «Миф о Гарвардской архитектуре» , опубликованной в журнале IEEE Annals of History of Computing . [14] который показывает, что термин «гарвардская архитектура» не входил в употребление до 1970-х годов (в контексте микроконтроллеров) и применялся только ретроспективно к гарвардским машинам, и что этот термин можно было применять только к Mark III и IV , но не к Марк I или II .
Механизм главной последовательности был однонаправленным. Это означало, что сложные программы должны были быть физически длинными. Программный цикл выполнялся путем развертывания цикла или путем соединения конца бумажной ленты, содержащей программу, с началом ленты (буквально создавая цикл ). Сначала условное ветвление в Mark I выполнялось вручную. Более поздние модификации 1946 года представили автоматическое ветвление программы (путем вызова подпрограммы ). [15] [16] [17] [18] [19] Первыми программистами Mark I были пионеры вычислительной техники Ричард Милтон Блох , Роберт Кэмпбелл и Грейс Хоппер . [20] Также существовала небольшая техническая группа, задачей которой было непосредственно управлять машиной; некоторые из них были сотрудниками IBM до того, как им пришлось пойти в ВМФ для работы над машиной. [21] Эта техническая группа не была проинформирована об общей цели своей работы во время пребывания в Гарварде.
Перфорация карточек, используемая для подготовки программ
Лента программ с видимыми программными патчами
Поворотные переключатели, используемые для ввода констант данных программы.
Индикаторы последовательности и переключатели
Вид сзади на вычислительный отсек
Формат инструкции
[ редактировать ]24 канала входной ленты были разделены на три поля по восемь каналов. Каждому месту хранения, каждому набору переключателей и регистрам, связанным с входными, выходными и арифметическими устройствами, был присвоен уникальный идентификационный индексный номер. Эти числа были представлены в двоичном виде на контрольной ленте собой двоичный индекс результата операции, второе — исходные данные для операции, а третье поле — код операции . . Первое поле представляло выполняемой [12]
Вклад в Манхэттенский проект
[ редактировать ]В 1928 году Л. Дж. Комри был первым, кто применил IBM «перфокарточное оборудование для научного использования: вычисление астрономических таблиц методом конечных разностей, как это задумал Бэббидж 100 лет назад для своей разностной машины». [22] Вскоре после этого IBM начала модифицировать свои табуляторы, чтобы облегчить такого рода вычисления. Одним из таких табуляторов, построенным в 1931 году, был табулятор различий Колумбии. [23]
У Джона фон Неймана в Лос-Аламосе была команда, которая использовала «модифицированные машины IBM для перфокарт». [24] чтобы определить последствия взрыва. В марте 1944 года он предложил решить некоторые задачи, связанные со взрывом Mark I, а в 1944 году он прибыл с двумя математиками, чтобы написать программу моделирования для изучения взрыва первой атомной бомбы . [1]
Лос-Аламосская группа завершила свою работу в гораздо более короткие сроки, чем Кембриджская. Однако машина с перфокартами вычисляла значения с точностью до шести десятичных знаков, тогда как Mark I вычисляла значения с точностью до восемнадцати десятичных знаков . Кроме того, Марк I интегрировал уравнение в частных производных с гораздо меньшим размером интервала [или меньшей сеткой] и таким образом... достиг гораздо большей точности . [24]
«Фон Нейман присоединился к Манхэттенскому проекту в 1943 году, работая над огромным количеством расчетов, необходимых для создания атомной бомбы. Он показал, что имплозионная конструкция, которая позже будет использоваться в бомбах «Тринити» и «Толстяк», вероятно, была быстрее и эффективнее. чем конструкция пистолета». [25]
Эйкен и IBM
[ редактировать ]Эйкен опубликовал пресс-релиз, в котором объявил себя единственным «изобретателем» Mark I. Джеймс В. Брайс был единственным упомянутым человеком из 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 открытия 7 августа 1944 года. [26] [ нужна страница ] [27] Эйкен, в свою очередь, решил создавать новые машины без помощи IBM, и ASCC стал широко известен как «Harvard Mark I». IBM продолжила создание своего электронного калькулятора выборочной последовательности (SSEC), чтобы протестировать новую технологию и обеспечить большую рекламу усилий компании. [26] [ нужна страница ]
Преемники
[ редактировать ]За Mark I последовали Harvard Mark II (1947 или 1948 г.), Mark III/ADEC (сентябрь 1949 г.) и Harvard Mark IV (1952 г.) – все это работа Эйкена. Mark II был усовершенствованием Mark I, хотя он по-прежнему был основан на электромеханических реле . В Mark III использовались в основном электронные компоненты — электронные лампы и кристаллические диоды , но также были и механические компоненты: вращающиеся магнитные барабаны для хранения, а также реле для передачи данных между барабанами. Mark IV был полностью электронным, остальные механические компоненты были заменены памятью на магнитных сердечниках . Mark II и Mark III были доставлены на базу ВМС США в Дальгрене, штат Вирджиния . Mark IV был построен для ВВС США , но остался в Гарварде. [ нужна ссылка ]
Mark I был разобран в 1959 году, и его части были выставлены в Научном центре как часть Гарвардской коллекции исторических научных инструментов . он был переведен в новый научно-технический комплекс в Олстоне . В июле 2021 года [28] Другие части исходной машины гораздо раньше были переданы IBM и Смитсоновскому институту . [29]
См. также
[ редактировать ]- Разностная машина – новаторский механический компьютер XIX века.
- История вычислительной техники
- Список электромеханических компьютеров
- Список ламповых компьютеров
Ссылки
[ редактировать ]- Примечания
- ^ Перейти обратно: а б Коэн (2000) , с. 164.
- ^ Беркли, Эдмунд Каллис. Гигантские мозги, или Машины, которые думают (Классика на ходу) (с. 6). Отбебукпаблишинг. Киндл издание.
- ^ Пауэлл, Элвин (23 июля 2021 г.). «Гарвардский Mark 1 находит свой новый дом» . Гарвардская газета . Проверено 17 августа 2023 г.
- ^ Коэн (2000) , с. 53.
- ^ Коэн (2000) , с. 39: Сначала его отвергла компания Monroe Calculator Company , а затем Гарвардский университет.
- ^ «Введение IBM ASCC 2» . 23 января 2003 года . Проверено 14 декабря 2013 г.
- ^ «Предлагаемая автоматическая счетная машина (Реферат)». IEEE-спектр . 1 (8). Исследование IEEE: 62–69. Август 1964 г. doi : 10.1109/MSPEC.1964.6500770 . ISSN 0018-9235 . S2CID 51652725 .
- ^ «История Гарварда, Марк 1: Полное руководство» . 21 сентября 2021 г.
- ^ «Архивы IBM: каналы, скорости и характеристики Статистика ASCC» . www-03.ibm.com . 23 января 2003 г.
- ^ Архивы IBM: Часто задаваемые вопросы / Продукты и услуги
- ^ «Интервью Грейс Мюррей Хоппер» (PDF) . Компьютерная коллекция устной истории, 1969–1973, 1977. Архивный центр, Национальный музей американской истории. 7 января 1969 г. стр. 7–8. Архивировано из оригинала (PDF) 23 февраля 2012 года . Проверено 21 октября 2012 г.
- ^ Перейти обратно: а б Морис Винсент Уилкс (1956). Автоматические цифровые компьютеры . Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья. стр. 16–20.
- ^ Кэмпбелл (1999) , с. 43.
- ^ Поусон, Ричард (30 сентября 2022 г.). «Миф о Гарвардской архитектуре» . IEEE Анналы истории вычислений . 44 (3): 59–69. дои : 10.1109/MAHC.2022.3175612 . S2CID 252018052 .
- ^ Бейер, Курт В. (2015). Грейс Хоппер и изобретение информационного века . КнигаBaby. стр. 78–79. ISBN 9781483550497 . [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ Блох, Ричард (22 февраля 1984 г.). Устное историческое интервью с Ричардом М. Блохом . стр. 9–10. hdl : 11299/107123 .
- ^ «Библиотека Эрвина Томаша по истории вычислительной техники: аннотированный и иллюстрированный каталог» . www.cbi.umn.edu . Публикации, размещенные CBI. 1948. Изображение: Harvard.Vol 16.1948. Механизм вспомогательной последовательности , описание: Глава H , стр. 577-578 . Проверено 8 мая 2018 г.
- ^ Руководство по эксплуатации (1946) : вспомогательное управление последовательностью , стр. 22, 50, 57, 73, 91.
- ^ Кэмпбелл (1999) , с. 53.
- ^ Вексельблат, Ричард Л. (ред.) (1981). История языков программирования , с. 20. Нью-Йорк: Академик Пресс. ISBN 0-12-745040-8
- ^ Уильямс, Кэтлин (10 ноября 2012 г.). Грейс Хоппер: Адмирал Киберморя . Издательство Военно-морского института. стр. 33–34. ISBN 9781612512655 . Проверено 7 августа 2019 г.
- ^ «История вычислений Колумбийского университета: Ж. Дж. Комри» . Проверено 15 декабря 2013 г.
- ^ «Табулятор разностей Колумбии - 1931» . Проверено 15 декабря 2013 г.
- ^ Перейти обратно: а б Коэн (2000) , с. 166
- ^ «Фонд атомного наследия: Джон фон Нейман» . Проверено 12 мая 2019 г.
- ^ Перейти обратно: а б Эмерсон В. Пью (1995). Создание IBM: формирование отрасли и ее технологий . МТИ Пресс. ISBN 978-0-262-16147-3 .
- ^ Мартин Кэмпбелл-Келли ; Уильям Эспрей (1996). Компьютер: история информационной машины . Основные книги . п. 74. ИСБН 0-465-02989-2 .
- ^ Пауэлл, Элвин. «Марк 1, перезагрузка» . Гарвардская школа инженерных и прикладных наук имени Джона А. Полсона (SEAS) . Кембридж, Массачусетс: президент и члены Гарвардского колледжа . Проверено 28 июля 2021 г.
- ^ «Сборник исторических научных инструментов Марк I» . Атлас Обскура . Проверено 24 мая 2016 г.
- Публикации
- Коэн, Бернард, изд. (1999). Макинные цифры . Кембридж, Массачусетс: MIT Press. ISBN 0-262-03263-5 .
- Коэн, Бернард (2000). Говард Эйкен, «Портрет пионера компьютеров» . Кембридж, Массачусетс: MIT Press. ISBN 978-0-2625317-9-5 .
- Кэмпбелл, Роберт (1999), Первая машина Эйкена в Коэне (1999) , стр. 31–63
- Гарвардская вычислительная лаборатория (1946). «Руководство по эксплуатации калькулятора с автоматическим управлением последовательностью» (PDF) . В: Анналы вычислительной лаборатории Гарвардского университета: Том I. 158 (4017). Кембридж, Массачусетс: Издательство Гарвардского университета: 567. Бибкод : 1946Natur.158..567C . дои : 10.1038/158567a0 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Коупленд, Джек (2006), «Машина против машины», в Коупленд, Б. Джек (редактор), Колосс: Секреты компьютеров для взлома кодов Блетчли-Парка , Оксфорд: Oxford University Press, стр. 64–77, ISBN 978-0-19-284055-4
- Круз, Фрэнк да (1991). «Калькулятор IBM с автоматическим управлением последовательностью» . В Гроше, Герберт Р.Дж. (ред.). Компьютер: кусочки жизни . Книги третьего тысячелетия. ISBN 0-88733-085-1 - через историю вычислений Колумбийского университета (август 2004 г.).
- Популярная наука (октябрь 1944 г.). «Робот-математик знает все ответы» . Популярная наука . стр. 86 и далее.
- Цузе, Конрад (1993). Компьютер: Моя жизнь . Берлин: Издательство Pringler. ISBN 0-387-56453-5 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Интервью по устной истории с Робертом Хокинсом в Институте Чарльза Бэббиджа , Университет Миннесоты, Миннеаполис. Хокинс обсуждает проект Harvard-IBM Mark I, над которым он работал в Гарвардском университете в качестве технического специалиста, а также Говардом Эйкеном . руководство этим проектом
- Интервью по устной истории с Ричардом М. Блохом в Институте Чарльза Бэббиджа , Университет Миннесоты, Миннеаполис. Блох описывает свою работу в Гарвардской вычислительной лаборатории Говарда Эйкена над Mark I.
- Интервью по устной истории с Робертом В.Д. Кэмпбеллом в Институте Чарльза Бэббиджа , Университет Миннесоты, Миннеаполис. Кэмпбелл обсуждает вклад Гарварда и IBM в проект Mark I.
- Фото с опознанными частями машины: «Фотография IBM ASCC-Mark I в компьютерной рамке | Объекты | Коллекция исторических научных инструментов» . waywiser.rc.fas.harvard.edu . Архивировано из оригинала 1 августа 2020 года . Проверено 4 ноября 2018 г.
- Архив IBM: Справочный зал IBM ASCC
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
