Prijeđi na sadržaj

ENIAC

Izvor: Wikipedija
ENIAC

ENIAC, skraćenica od engleske složenice Electronic Numerical Integrator And Computer označava prvi digitalni elektronski računar kog je bilo moguće programirati u cilju rešavanja širokog spektra računarskih problema, mada su i raniji računari pravljeni sa nekim od ovih osobina. ENIAC je dizajniran i izgrađen u svrhu izračunavanja balističkih tablica za američku vojsku. Prvi problemi rešavani na ENIAC-u bili su, pak, povezani sa izradom hidrogenske bombe.

Programeri rade na ENIAC - ovoj glavnoj kontrolnoj tabli na Murovoj školi elektro-inženjerstva. Levo: Beti Džin Dženingz; Desno: Fren Bilas.

Razvoj

[uredi | uredi kod]

Ugovor je potpisan 5. juna 1943. i projekat PX vodila je Murova škola elektroinženjerstva pri Pensilvanijskom univerzitetu počev od jula 1943. Projekat je obelodanjen 14. februara 1946. na Penu i koštao je skoro 500.000 američkih dolara. Rad na ENIAC–u je prekinut 9. novembra 1946. radi obnove i nadogradnje memorije, i prebačen je u Merilend 1947. godine. Tu je ponovo pušten u rad 29. jula iste godine, i radio je neprestano sve do 23:45 2. oktobra 1955. godine.

ENIAC je nastao po zamisli i dizajnu Džona Vilijama Močlija (John William Mauchly) i Džona Prespera Ekerta (John Presper Eckert) sa Pensilvanijskog univerziteta. Patent na ENIAC-a koji je odobren 1946. je poništen presudom američkog Saveznog suda u slučaju Hanivel protiv Sperija Randa (Honeywell, Inc. v. Sperry Rand Corp., et al.), koja je predstavljala prekretnicu jer je njom izum elektronskog digitalnog računara stavljen u javno vlasništvo.

Opis

[uredi | uredi kod]
ENIAC na Murovoj školi elektro-inženjerstva (fotografija američke vojske)

U fizičkom pogledu, ENIAC je bio ogroman u odnosu na savremene računarske standarde. U sebi je sadržao 17468 vakuumskih cevi, 7200 kristalnih dioda, 1500 releja, 70000 otpornika, 10000 kondenzatora i oko 5 miliona ručno zalemljenih spojnica. Težio je oko 27 tona, a dimenzije su mu bile 8 stopa (2.4 metra) sa 3 stope (0.9 metara) sa 100 stopa (30 metara), zauzimao je 1800 kvadratnih stopa (167 m²) i trošio je 150 kW snage. Ulaz je bio moguć sa IBM čitača, dok je IBM bušač za kartice korišćena za izlaz. Ove kartice su mogle stvarati štampani izlaz koristeći IBM računsku mašinu, verovatno IBM 405.

ENIAC je koristio pomeračke registre (šift-registre) čiji je izlaz spojen sa ulazom (eng. ring counter) sa deset pozicija za skladištenje brojeva; svaka cifra koristila je 36 elektronskih cevi, od kojih su deset bile dvostruke triode koje su činile bistabilna kola pomeračkog registra. Aritmetika je izvođena „brojeći“ otkucaje brojača i generisanjem nosećih taktova ukoliko bi došlo do prekoračenja kapaciteta, pri čemu je ideja bila u tome da se oponaša u elektronici operacija cifarskih točkova mehaničke mašine za sabiranje. ENIAC je imao 20 desetocifrenih memorijskih elemenata koji su koristili metodu komplementa od 10 i mogao je da izvodi 5.000 prostih operacija sabiranja ili odbrojavanja između bilo kog od njih i izvora (npr. drugog akumulatora, stalnog prenosnika) svake sekunde. Bilo je moguće povezati više akumulatora da rade istovremeno, tako da je brzina izvršavanja operacija bila potencijalno mnogo brža zahvaljujući paralelnom radu. Bilo je moguće povezati sadržaj jednog akumulatora sa drugim da bi se izvela aritmetika dvostruke preciznosti, ali tajming kola u akumulatoru je sprečavao povezivanje tri ili više akumulatora radi više preciznosti.

Brzina

[uredi | uredi kod]

ENIAC je koristio četiri od ovih akumulatora kontrolisanih posebnom jedinicom Množioca i mogao je da obavlja 385 operacija množenja u sekundi. Sa pet akumulatora bilo je upravljano naročitom jedinicom Delioca/Izračunaoca kvadratnog korena i mogao je da obavlja četrdeset operacija deljenja ili tri operacije izračunavanja kvadratnog korena u sekundi. Ostalih 9 jedinica u ENIAC – u su bile inicijaciona jedinica (pokretala je i zaustavljala mašinu), ciklusna jedinica (sinhronizovala druge jedinice), glavni programer (kontrolisao „krivudavo“ kretanje), čitač (upravljao IBM čitačem bušenih kartica), štampač (upravljao bušačem kartica), stalni prenosnik i tri tablice funkcija. U inženjere koji su dizajnirali spadaju Bob Šo (Bob Shaw) (tablice funkcija), Čuan Ču (Chuan Chu) (delilac/izračunalac kvadratnog korena), Kajt Šarples (Kite Sharpless) (glavni programer), Artur Burks (Arthur Burks) (množilac), Hari Haski (Harry Husky) (čitač/štampač) i Džek Dejvis (Jack Davis) (akumulatori).

Opis Rohasa i Hašagena (Rojas & Hashagen) pruža više detalja o trajanju operacija, koje se donekle razlikuje od gore navedenih. Osnovni takt mašine je bio 200 mikrosekundi ili 5.000 ciklusa u sekundi za operacije sa desetocifrenim brojevima. U jednom od ovih ciklusa, ENIAC je mogao da upiše broj u registar, pročita broj iz registra ili da sabere dva broja. Za množenje 10 – cifrenog broja d – cifrenim brojem (za d manje od ili jednako od 10) trebalo je d+4 ciklusa, tako da je za množenje 10 – cifrenog 10 – cifrenim brojem trebalo 14 ciklusa, ili 2800 mikrosekundi – dakle, brzinom od 357 po sekundi. Ukoliko bi jedan broj imao manje od 10 cifara, operacija bi bila tim brža. Deljenje i računanje kvadratnog korena trajalo je 13(d+1) ciklusa, gde je d broj cifara u rezultatu (koeficijent ili kvadratni koren). Tako je deljenje ili kvadratni koren trajalo najviše 143 ciklusa, ili 28600 mikrosekundi – brzina od 35 po sekundi. Ako bi rezultat imao manje od 10 cifara dolaženje do njega zahtevalo bi manje vremena.

Pouzdanost

[uredi | uredi kod]
ENIAC - ove cevi (ispod metalnog poklopca)

Osnovne komponente ENIAC– a bile su elektronske cevi korišćene u radio-prijemnicima i ostalim elektronskim uređajima tog vremena. Svaka korištena elektronska cev je imala 8 nožica i ove cevi zvale su se oktalne cevi (po vrsti podnožja). Prilikom konstrucije korišćeno je 7 različitih vrsta elektronskih cevi:

  • elektronske cevi tipa 6SN7 korišćene za bistabilne multivibratore koji su činili dekadne akumulatore - memoriju ENIACa
  • elektronske cevi tipova 6L7, 6SJ7, 6SA7 i 6AC7 korišćene za logičke sklopove I, ILI, NE
  • elektronske cevi tipova 6L6 i 6V6 korišćene za slanje signala i za pojačavanje signala između delova konstrukcije

Neki stručnjaci predvideli su da će se kvarovi na cevima javljati tako često da mašina nikada neće biti upotrebljiva. Ova predskazanja ispostavila su se delimično tačnim: nekoliko cevi pregorevalo je skoro svakog dana, ostavljajući ga nefunkcionalnim skoro polovinu vremena. Naročite visokopouzdane cevi nisu bile dostupne sve do 1948. Međutim, većina ovih kvarova dešavala se tokom zagrevanja i hlađenja, kada su grejači i katodne cevi bili pod najvećim grejnim pritiskom (termalnim stresom). Zato je uvedeno nekoliko novina:

  • ENIAC se nije nikada gasio. Ovim veoma jednostavnim (mada izuzetno skupim) rešenjem inženjeri su smanjili broj otkazivanja cevi ENIAC– a na prihvatljivu stopu od samo jedne cevi svaka dva dana.
  • napajanje komponenti je smanjeno 10% od nominalnog – smanjenjem napona smanjivala se opterećenost unutar elektronske cevi i time produžavao radni vek
  • sve komponente su bile dostupne na prednjoj strani računara što je omogućavalo bržu zamenu elektronskih cevi, te omogućavalo proveru rada računara po paljenju i gašenju pojedinih cevi.

Prema intervjuu sa Ekertom 1989. godine cevi koje su se neprestano kvarile bile su uglavnom mit: „Čak i kada nam pregori cev, što se dešava tek na svakih par dana, u mogućnosti smo da lociramo problem u roku od 15 minuta.“ 1954. godine najduži period rada bez anomalija bio je 116 sati (blizu pet dana).

Programabilnost

[uredi | uredi kod]

Šest žena koje su se najviše bavile programiranjem ENIAC – a upravljajući njegovim prekidačima i kablovima primljene su 1997. u Women in Technology International Hall of Fame. NJihova imena su Kej Meknolti (Kay McNulty), Beti Dženingz (Betty Jennings), Beti Snajder (Betty Snyder), Marlin Veskof (Marlyn Wescoff), Fren Bilas (Fran Bilas) i Rut Lihterman (Ruth Lichterman).

Ekert i Močli iskoristili su iskustvo koje su stekli i osnovali su Ekert – Močli Računarsku Korporaciju, koja je proizvela svoj prvi računar, BINAC, 1949. pre nego što ju je kupio Remington Rand 1950. i preimenovao u svoj UNIVAC odeljak.

ENIAC je bio jedinstvenog dizajna i nikada nije ponovljen. Zaustavljanje na dizajnu iz 1943. značilo je da je računar imao veliki broj nedostataka koji nisu rešeni, pogotovu nemogućnost pohranjivanja programa. Ali ideje proizašle iz rada na njemu i inspiracija mnogim ljudima kao što je Džon fon Nojman imale su veoma značajan uticaj na razvoj kasnijih računara, u prvom redu EDVAC, EDSAC i SEAC.

Na ENIAC – u je učinjen veliki broj unapređenja, počev od 1948., uključujući primitivni „samo za čitanje“ pohranjen mehanizam za programiranje koji je koristio tablice funkcija kao programski ROM, što je bila ideja predložena od strane Džona fon Nojmana (John von Neumann). Tri cifre jednog akumulatora korišćen je kao brojilac programa, drugi akumulator je korišćen kao glavni akumulator, sledeći akumulator je korišćen za učitavanje adresa za čitanje podataka sa tablica funkcija, dok je ostatak akumulatora (1 – 5, 7, 9 – 14, 17 – 19) uglavnom bio korišćen kao podatkovna memorija.

Prvi put je predstavljen kao računar pohranjenog programa 16. septembra 1948., tom prilikom izvršavajući program koji je napisala Adel Goldstin (Adele Goldstine) po zamisli Džona fon Nojmana. Ova izmena umanjila je brzinu rada za faktor šest i uklonila mogućnost paralelnog operisanja, ali uzevši u obzir da je skratila vreme potrebno za reprogramiranje, koje je inače trajalo danima, na sate, smatralo se veoma vredno iskorišćenim gubitkom performansi. Takođe, analize su pokazale da kao rezultat razlika između brzine računanja i elektromehaničke brzine ulaz/izlaz, skoro svaki praktičan problem iz stvarnog sveta je bio I/0 vezan čak i ako se ne koristi prvobitna paralelnost mašine i većina bi bila I/0 vezana, čak i posle smanjenja u brzini uzrokovanog ovom redukcijom.

Jula 1953., proširenje od 100 reči memorije jezgra dodato je sistemu, koristeći kodiranje binarnom decimalom, excess-3 predstavljanje broja. Da bi podržao ovo proširenje memorije, ENIAC je opremljen novim odabiračem Tablica funkcija, Odabiračem memorijske adrese, kolima za oblikovanje impulsa, a i tri nove naredbe su dodate mehanizmu programiranja.

Upoređivanje sa drugim ranim kompjuterima

[uredi | uredi kod]

Mehaničke i električne računske mašine postoje od 19. veka, ali 1930–e i 40–e se smatraju početkom moderne kompjuterske ere.

  • Nemački Z3 (otkriven javnosti 1941.) dizajnirao je Konrad Cuze (Konrad Cuze)
  • Američki Atanasov-Beri računar (Atanasoff – Berry Computer – ABC) (predstavljen javnosti 1941) neki su smatrali prvim elektronskim digitalnim kompjuterom. Implementirao je binarno računanje vakuumskim cevima ali nije bio za opštu upotrebu, pošto je bio ograničen na rešavanje sistema linearnih jednačina. Isto tako nije iskoristio brzinu elektronskog načina računanja, pošto je bio ograničen kondenzatorskom memorijom tipa rotirajućeg bubnja i ulazno – izlaznim sistemom koji je bio urađen tako da međurezultate ispisuje na papirne kartice.
  • Britanski računar Kolos (Colossus) (predstavljen javnosti 1943) dizajnirao je Tomi Flauers (Tommy Flowers). Colossus je bio digitalni, potpuno elektronski i mogao je biti programiran prepovezivanjem kablova, ali nije bio u potpunosti opšte namene.
  • Hauard Ejkenov (Howard Aiken) Harvard Mark I iz 1944. bio je programiran bušenim karticama i koristio je releje.
Karakteristike prvih pet operativnih digitalnih računara
Računar Predstavljen javnosti Binaran Elektronski Programabilan Univerzalan
Zuse Z3 maj 1941. Da Ne Preko filmskih traka Da (1998)
Atanasov-Beri računar leto 1941. Da Da Ne Ne
Kolos decembar 1943. / januar 1944. Da Da Delimično, prepovezivanjem kablova Ne
Harvard Mark I/IBM ASCC 1944. Ne Ne Bušenom papirnom trakom Ne
ENIAC 1944. Ne Da Delimično, prepovezivanjem kablova Da
1948. Ne Da Tablicom Funkcija ROM Da

ABC, ENIAC i Kolos su svi koristili vakuumske cevi. ENIAC – ovi registri su izvodili decimalnu više nego binarnu aritmetiku nalik na Z3 ili Atanasov - Beri računar.

Do 1948. ENIAC je zahtevao prepovezivanje da se programira, kao Kolos. Ideja sačuvanog programa računara sa kombinovanom memorijom za program i podatke začeta je tokom razvitka ENIAC-a, ali nije implementirana u to vreme zato što je prioritet u Drugom svetskom ratu bio da se mašine proizvode brzo, i shvaćeno je da bi samo 20 lokacija za skladištenje memorije i programa bilo premalo.

Kolos i ENIAC su razvijeni nezavisno jedan od drugog i u tajnosti kao deo napora svake zemlje u Drugom svetskom ratu. Z3 je uništen u savezničom bombardovanju Berlina 1944. Colossus mašine su uništene 1945. po naređenjima Vinstona Čerčila i njihovo postojanje biće držano u tajnosti sve do 1970–ih, iako je poznavanje njihovih mogućnosti ostalo među britanskim osobljem i Amerikancima koji su radili sa njim. ABC je ostavljen na Državnom univerzitetu Ajove, kada je Džon Atanazov pozvan u Vašington da obavlja ratna istraživanja. ENIAC je, naprotiv, otkriven javnosti kroz štampu 1946. Iz ovih razloga, različite verzije istorije računarstva često navode formalno samo ENIAC i Harvard Mark I iz ovog perioda.

Zanimljivosti

[uredi | uredi kod]
Nekoliko primeraka ENIAC - a, prikazanih u Školi inženjerstva i primenjene nauke pri Pensilvanijskom univerzitetu

Nekoliko primeraka ENIAC–a su izložena u Školi inženjerstva i primenjene nauke pri Pensilvanijskom univerzitetu.

Škola inženjerstva i primenjene nauke ima četiri od originalnih 40 planova ENIAC – a. Artefakti na prikazu predstavljaju približno jednu desetinu njegove prave veličine. Smitsonian ima 5 planova u Nacionalnom muzeju američke istorije u gradu Vašingtonu. Muzej istorije računara u Mauntin Vjuu u Kaliforniji ima izložen jedan plan. Mičigenski univerzitet An Harbor ima 4 plana, koje je spasio Artur Burks (Arthut Burks). Vojni muzej Sjedinjenih država (Aberdin, Merilend) takođe drži neke ostatke ENIAC – a.

Od 2004., silikonski čip kvadratnog oblika sa stranicom dimenzije 0.5 mm ima isti kapacitet kao ENIAC, koji je, pak, zauzimao čitavu sobu.

ENIAC se kvario svakih tri četiri minuta ali je za vreme dok je radio pokazivao svoju efikasnost i isplativost i brzinu rada koja je poništavala ovaj nedostatak.

Povezano

[uredi | uredi kod]

Reference

[uredi | uredi kod]

Literatura

[uredi | uredi kod]
  • H. H. Goldstine, A. Goldstine, The Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC), 1946 (preštampano u The Origins of Digital Computers: Selected Papers, Springer-Verlag, New York, 1982. pp. 359–373)
  • J. Presper Eckert (1980). „The ENIAC”. u: Metropolis, Nicholas; Howlett, J.; Rota, Gian-Carlo. A History of Computing in the Twentieth Century. New York: Academic Press. str. 525-540. )
  • John W. Mauchly, The ENIAC (u A History of Computing in the Twentieth Century, pp. 541–550)
  • Arthur W. Burks, Alice R. Burks, The ENIAC: The First General-Purpose Electronic Computer (in Annals of the History of Computing, Vol. 3 (No. 4), 1981. pp. 310–389; commentary pp. 389–399)
  • W. Barkley Fritz, The Women of ENIAC (u IEEE Annals of the History of Computing, Vol. 18, 1996. pp. 13–28)
  • J. Presper Eckert, John Mauchly, Outline of plans for development of electronic computers (Krucijalni dokument u industriji Elektronskih računara..)
  • Raúl Rojas and Ulf Hashagen, urednici, The First Computers: History and Architectures, 2000, MIT Press. ISBN 978-0-262-18197-6..
  • Hally, Mike (2005). Electronic Brains: Stories from the Dawn of the Computer Age. Joseph Henry Press. ISBN 978-0-309-09630-0. 
  • McCartney, Scott (1999). ENIAC: The Triumphs and Tragedies of the World's First Computer. Walker & Co. 
  • Edmund C. Berkeley, GIANT BRAINS or machines that think. John Wiley & sons, inc., 1949. Chapter 7 Speed–5000 Additions a Second: Moore School's ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer)
  • C.B. Tompkins and J.H Wakelin, High-Speed Computing Devices, McGraw-Hill, 1950.
  • Stern, Nancy (1981). From ENIAC to UNIVAC: An Appraisal of the Eckert-Mauchly Computers. Digital Press. ISBN 978-0-932376-14-5. 
  • Lukoff, Herman (1979). From Dits to Bits: A personal history of the electronic computer. Portland, Oregon: Robotics Press. ISBN 978-0-89661-002-6. 

Vanjske veze

[uredi | uredi kod]
Izvor: https://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=ENIAC&oldid=42236509