Водородная бомба вместо «hello, world!»: как и для чего придумали первую эвм

Характеристики компьютера

Стоимость создания: 486 804 $.

Вес: 30 т.

Габариты: несколько комнат.

Потребляемая мощность: 174 кВт.

Элементная база: 17468 радиоламп (16 типов), 7200 кремниевых диодов, 1500 реле, 70000 резисторов, 10000 конденсаторов.

Объём памяти: 20 число-слов.

Тактовая частота: 100 КГц.

Скорость вычислений: Сложение выполнялось за 1 такт, умножение — за 14 тактов (умножение заменялось многократным сложением). 357 операций умножения/сек, 5000 операций сложения/сек.

Особенности проведения вычислений: Вычисления производились в десятичной системе, которая потом была заменена на двоичную.

Способ программирования: Программирование ENIAC заключалось в перекоммутировании его элементов и могло занимать несколько дней.

Устройство ввода/вывода: табулятор перфокарт компании IBM: 125 карт/минуту на ввод, 100 карт/минуту на вывод.

Работа с накопителями информации: табулятор перфокарт.

Недостатки на момент выпуска: необходимость в перекоммутировании логических компонентов компьютера для его программирования

Предшествующие события

1943 г. — начало разработки архитектуры ENIAC Джон Уильям Мокли (John William Mauchly) и Джон Адам Преспер Эккерт-младший (John Adam Presper Eckert) — учёными из Пенсильванского университета (Электротехническая школа Мура), по заказу Лаборатории баллистических исследований Армии США для расчётов таблиц стрельбы.

1944 г. — начало материального воплощения ENIAC.

Расширение рабочей группы, в состав которой вошли:

— Роберт Шоу (Robert F. Shaw) (функциональные таблицы);
— Джеффри Чуан Чу (Jeffrey Chuan Chu) (модуль деления/извлечения квадратного корня);
— Томас Кайт Шарплес (Thomas Kite Sharpless) (главный программист);
— Артур Бёркс (Arthur Burks) (модуль умножения);
— Гарри Хаски (Harry Huskey) (модуль чтения выходных данных);
— Джек Дэви (Jack Davis) (разработка сумматоров — модулей для сложения чисел);
— Джон фон Нейман (John von Neumann) — присоединился к проекту в сентябре 1944 года в качестве научного консультанта.

В середине июля Мокли и Эккертом собрали два сумматора ENIAC и провели первую математическую операцию по сложению двух чисел (1000 и 5), получив правильный результат и доказав состоятельность электронного вычислителя в проведении математических операций.

1945 г. — полная готовность ENIAC. В связи с окончанием Второй мировой войны отпала надобность в расчетах таблиц стрельбы и военное ведомство США решило использовать ENIAC в разработке термоядерного оружия. В качестве испытания ENIAC первой была поставлена задача по математическому моделированию термоядерного взрыва супербомбы по гипотезе Улама-Теллера (принцип, заключающийся в импульсном сжатии ядерного заряда с использованием энергии рентгеновского излучения, которое выделяется при взрыве близко расположенного ядерного боеприпаса и передаётся через специальный канал (interstage). При этом сжатие осуществляется плазмой, в которую превращается наполнитель при его сублимации. Радиационная имплозия используется в термоядерных, то есть, в двухступенчатых (двухфазных) ядерных боеприпасах).

Производительность ENIAC была слишком мала для полноценного моделирования, поэтому Метрополис и Френкель — физики Лос-Аламосской лаборатории, проводившие вычисления, сильно упростили уравнение, игнорируя многие физические эффекты и стараясь хотя бы приблизительно рассчитать лишь первую фазу взрыва дейтерий-тритиевой смеси в одномерном пространстве. Перед ENIAC была поставлена задача решить сложнейшее дифференциальное уравнение, для ввода исходных данных к которому понадобилось около миллиона перфокарт. Вводная задача была разбита на несколько частей, чтобы данные могли поместиться в память компьютера. Промежуточные результаты выводились на перфокарты и после перекоммутации снова заводились в машину.

1946 г. — В апреле этого года группа Теллера обсудила результаты весьма приблизительных расчётов и сделала вывод, что они выглядят они достаточно обнадеживающе и доказывают возможность создания водородной бомбы.

В ходе дальнейшего обсуждения результатов было решено использовать метод Монте-Карло для приблизительных расчётов по моделированию термоядерного взрыва.

1947 г. — На ENIAC было выполнено уже 9 расчётов методом Монте-Карло с различными исходными параметрами. После этого данный метод стал использоваться во всех вычислениях, связанных с разработкой термоядерного оружия.

Помимо моделирования термоядерного взрыва, ENIAC применялся и для множества других научных расчетов.

1948 г. — В ENIAC была добавлена возможность хранить программу в его памяти. С этих пор больше не требовалось перемещать и перекоммутировать его функциональные блоки, если требовалось его программировать. Это замедлило работу компьютера, но упростило его программирование.

1953 г. — расширение памяти ENIAC с 20 до 120 слов за счет подключения двоично-десятичного модуля памяти на магнитных сердечниках.

1955 г. — окончание использования ENIAC. Компьютер был выключен насовсем.

ENIAC

Реферат по информатике ученика 8 класса А Антипова
Григория

Гимназия №1567

Москва, 2003 / 2004 уч.год

Недолгий
век электромеханических машин еще продолжался, но новое время уже стучалось в
дверь: в середине 1943 года началась работа над созданием первой электронной
вычислительной машины. Руководили этой работой американские ученые Моучли и
Эккерт.

В
июне 1943 года артиллерийское управление заключило договор с Пенсильванским
университетом на постройку «Электронной машины для расчета баллистических
таблиц». Руководителем работ был назначен Моучли, а главным инженером —
Эккерт. 10 инженеров, 200 техников и большое число рабочих в течение двух с
половиной лет трудились над созданием «Электронно цифрового интегратора и
вычислителя» (Electronical Numerical Integrator and Calculator, сокращенно
ENIAC).

Предназначавшийся
для военных целей ENIAC был закончен через 2 месяца после капитуляции Японии.
Это было огромное сооружение (более 30 м в длину и 85 м3, его вес равнялся весу
четырех (!) африканских слонов — 30 т), состоящее из 40 панелей, расположенных
П-образно и содержащих более 18000 электронных ламп и 1500 реле. Машина
потребляла около 150 кВт энергии — мощность, достаточная для небольшого завода.

Как
только появился ENIAC, к машине Mark 1 стали относиться как к старому
драндулету. Еще бы! Использование электронных ламп вместо механических и
электромеханических элементов позволило резко увеличить скорость выполнения
машинных операций. ENIAC тратил на умножение всего 0,0028 секунды, а на
сложение и того меньше — 0,0002 секунды. Основными схемами машины были так
называемые ячейки «и», действовавшие как переключатели, ячейки
«или», предназначавшиеся для объединения на одном выходе импульсов,
идущих от разных источников, и, наконец, триггеры.

В
ENIAC’е 10 триггеров соединялись в кольцо, образуя десятичный счетчик, который
исполнял роль счетного колеса механической машины. 10 таких колец плюс 2
триггера для представления знака числа образуют запоминающий регистр. Всего в
ENIAC’e было 20 таких регистров. Каждый регистр снабжен схемой передачи
десятков и мог быть использован для операций суммирования и вычитания. Другие
арифметические операции выполнялись в специализированных блоках. Помимо памяти,
на триггерных ячейках в машине имелся блок механических переключателей, на
котором вручную могло быть установлено до 300 чисел. Числа передавались из
одной части машины в другую посредством 11 проводников, по одному для каждого
десятичного разряда и знака числа. Значение передаваемой цифры равнялось числу
импульсов, прошедших по данному проводнику. Работой отдельных блоков машины
управлял задающий генератор, который определял последовательность тактовых и
синхронизирующих импульсов, эти импульсы «открывали» и
«закрывали» соответствующие электронные блоки машины.

Ввод
чисел в машину производился с помощью перфокарт, а программное управление
последовательностью выполнения операций осуществлялось, как в
счетно-аналитических машинах, с помощью штеккеров и наборных полей. Хотя такой
способ программирования и требовал много времени для подготовки машины, то есть
для соединения на наборном поле (коммутационной доске) отдельных блоков машины,
он позволял реализовывать счетные «способности» ENIAC’а и тем выгодно
отличался от способа программной перфоленты, характерного для релейных машин.

Солдаты,
приписанные к этой огромной машине, постоянно носились вогруг нее, скрипя
тележками, доверху набитыми электронными лампами. Стоило перегореть хотя бы
одной лампе, как ENIAC тут же вставал, и начиналась суматоха: все спешно искали
сгоревшую лампу. Одной из причин — возможно, и не слишком достоверной — столь
частой замены ламп считалась такая: их тепло и свечение привлекали мотыльков,
которые залетали внутрь машины и вызывали короткое замыкание. Если это правда,
то термин «жучки» (bugs), под которым подразумевают ошибки в
программных и аппаратных средствах компьютеров, приобретает новый смысл.

Когда
все лампы работали, инженерный персонал мог настроить ENIAC на какую-нибудь
задачу, вручную изменив подключение 6 000 проводов. Все эти провода приходилось
вновь переключать, когда вставала другая задача.

ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ТЕМЕ

В этом же году (1)

1945

1945

  Электромеханический релейный компьютер Z4 >>>

ID материала: 10748

/ Просмотров: 1084

/ вычислительная техника / стационарный компьютер

Z4 («цет-фир» с нем.) — Электро-механическая двоичная программируемая вычислительная машина, элементная база которой полностью состояла из реле. Изобретена немецким инженером Ко́нрад Эрнст О́тто Цу́зе (Dr. Konrad Ernst Otto Zuse). Z4 практически полностью повторяет Z3, за исключением некоторых изменений:

— память состояла из 32-битных, а не 22-битных слов с плавающей запятой.

— был добавлен специальный модуль для перфорации ленты, облегчающий создание новых программ и корректировку старых, за счет использования…