Eniac: Jak powstał pierwszy komputer elektroniczny ?
Eniac to skrót od Electronic Numerical Integrator and Computer, czyli (Elektroniczny Liczydło i Komputer). Był to pierwszy elektroniczny komputer ogólnego przeznaczenia, który został zaprojektowany i zbudowany w latach 1943-1946 w Stanach Zjednoczonych.
John Mauchly ( z lewej ) i J. Presper Eckert
Pomysłodawcą projektu Eniac był John Mauchly (1907-1980), amerykański fizyk i inżynier elektryk. Mauchly interesował się od dawna możliwościami zastosowania elektroniki do obliczeń naukowych. W 1939 roku zapoznał się z pracami Johna Atanasa na temat lamp próżniowych i ich wykorzystania do budowy układów logicznych. W 1941 roku Mauchly został zatrudniony jako wykładowca na Moore School of Electrical Engineering na Uniwersytecie Pensylwanii w Filadelfii. Tam poznał J. Prespera Eckerta (1919-1995), młodego inżyniera elektryka, który pracował nad konstrukcją analizatora różnicowego - mechanicznego urządzenia służącego do rozwiązywania równań różniczkowych.
Mauchly i Eckert szybko znaleźli wspólny język i zaczęli współpracować nad pomysłem budowy maszyny liczącej opartej na lampach próżniowych. W 1942 roku Mauchly napisał raport pt. "The Use of High Speed Vacuum Tube Devices for Calculating", w którym przedstawił swoją koncepcję maszyny liczącej zdolnej do wykonywania milionów operacji na sekundę.
Siedziba Ballistic Research Laboratory
Pierwszy amerykański komputer został sfinansowany przez Laboratorium Badań Balistycznych armii USA , a dokładniej przez Ballistic Research Laboratory (BRL) - laboratorium zajmujące się badaniem balistyki pocisków artyleryjskich. BRL potrzebowało dokładnych tabel strzału dla różnych typów amunicji i warunków atmosferycznych. Obliczenia te były bardzo skomplikowane i czasochłonne, nawet przy użyciu istniejących maszyn liczących, takich jak analizatory różnicowe czy kalkulatory elektromechaniczne.
W 1943 roku BRL zwróciło się do Moore School of Electrical Engineering z prośbą o pomoc w opracowaniu nowej metody obliczeń balistycznych. Moore School zaproponowała projekt Eniac jako rozwiązanie tego problemu. BRL zaakceptowała propozycję i przyznała grant w wysokości 61 tysięcy dolarów na rozwój prototypu komputera.
Jak wyglądał i jak działał jeden z pierwszych komputerów elektronicznych ?
Komputer Eniac zainstalowany w Ballistic Research Laboratory
Eniac był bardzo duży i ciężki - maszyna ważyła około 26 ton i zajmował powierzchnię 140 metrów kwadratowych. Składał się z 42 szaf z blachy stalowej, które zawierały 18 tysięcy lamp elektronowych szesnastu rodzajów, 6000 przełączników, 1500 przekaźników i 50 tysięcy oporników . Lampy elektronowe były podstawowymi elementami logicznymi komputera - służyły do wykonywania operacji arytmetycznych i logicznych na liczbach binarnych. Przełączniki i kable służyły do programowania maszyny - ustawiając je w odpowiedni sposób można było wprowadzać dane wejściowe i instrukcje dla komputera. Przekaźniki i oporniki były częścią układu zasilania i sterowania maszyny.
Eniac był zasilany prądem o mocy około 160 kW . Taka ilość energii powodowała duże nagrzewanie się lamp elektronowych, co często prowadziło do ich uszkodzenia lub spalenia. Dlatego też konieczne było chłodzenie maszyny za pomocą wentylatorów i klimatyzatorów. Ponadto Eniac był podatny na zakłócenia elektromagnetyczne oraz błędy ludzkie przy programowaniu.
Komputer eniac pracował w systemie dziesiętnym
Pierwszy komputer Eniac dysponował mocą obliczeniową do wykonywania około 5000 operacji arytmetycznych w ciągu sekundy. Była to niesamowita szybkość jak na tamte czasy - porównywalna z szybkością współczesnego kalkulatora kieszonkowego. Jednakże programowanie Eniac było bardzo trudne i czasochłonne - Instrukcje były wprowadzane za pomocą specjalnych tablic z gniazdami i przewodami, które łączyły poszczególne moduły komputera. Każda tablica odpowiadała pewnej funkcji matematycznej lub logicznej. Aby zmienić program, trzeba było przepiąć przewody na tablicach. Było to dość żmudne i czasochłonne zajęcie - zajmowało kilka dni - ale dawało dużo większą elastyczność niż wcześniejsze maszyny liczące oparte na mechanicznych lub elektromechanicznych przełącznikach.
Do czego służył komputer Eniac?
Programistki Eniac, w tym m.in. Betty Jennings, Betty Snyder, Frances Spence, Marlyn Wescoff, Kay McNulty i Ruth Lichterman, pracowały ręcznie nad kodowaniem instrukcji, które umożliwiły komunikację między ludźmi a maszyną.
Pierwszy komputer cyfrowy został zaprojektowany głównie do celów wojskowych - miał służyć do rozwiązania problemu tablic balistycznych dla artylerii amerykańskiej . Jednakże jego budowa została ukończona dopiero po zakończeniu II wojny światowej, więc nie zdążył on odegrać znaczącej roli w konflikcie. Mimo to Eniac znalazł wiele innych zastosowań naukowych i technicznych.
Wykorzystywano go między innymi do:
- projektowania broni atomowej
- prognozowania pogody
- badania promieniowania kosmicznego
- projektowania tuneli aerodynamicznych
- analizy liczb losowych i błędów zaokrągleń
Jak ENIAC wpłynął na rozwój kolejnych pokoleń komputerów ?
Jednym z najważniejszych wpływów ENIAC na rozwój kolejnych pokoleń komputerów było wprowadzenie modułowości. ENIAC składał się z dziesiątek tysięcy lamp elektronowych i innych elementów elektronicznych, które były połączone za pomocą setek tysięcy kabli. Każda awaria w jednym z elementów mogła powodować błędy w całym systemie. Dlatego ENIAC był podzielony na moduły, które można było łatwo wymieniać w razie potrzeby. Ta koncepcja została później wykorzystana w kolejnych pokoleniach komputerów i stała się standardem w projektowaniu i produkcji komputerów.
ENIAC był również pierwszym komputerem, który działał równolegle, czyli wykonywał wiele operacji jednocześnie. Dzięki temu mógł przetwarzać duże ilości danych w krótkim czasie. Ta koncepcja została później wykorzystana w kolejnych pokoleniach komputerów i stała się jednym z głównych narzędzi wykorzystywanych w dzisiejszych superkomputerach.
Komputer IBM 701 był mniejszy i znacznie wydajniejszy od Eniaca.
ENIAC inspirował również rozwój innych modeli komputerów, takich jak EDVAC, UNIVAC i IBM 701. EDVAC był drugim programowalnym komputerem, który został zaprojektowany po ENIAC. Został zbudowany z myślą o przechowywaniu instrukcji w pamięci komputera, co umożliwiło szybsze i bardziej elastyczne programowanie. UNIVAC był pierwszym komputerem, który został wykorzystany do przetwarzania danych biznesowych. IBM 701 był pierwszą maszyn, który został wyprodukowany na dużą skalę i stał się podstawą dla dalszego rozwoju przemysłu komputerowego.
Tak sztuczna inteligencja Midjournej wyobraża sobie wygląd swojego pra,pra,pra dziadka. Co ciekawe laptopy i ekrany LCD, pojawiły się ponad 50 lat później :)
ENIAC stanowił podwaliny pod teorię informacji, sztuczną inteligencję i cybernetykę. Wprowadził pojęcie bitu jako podstawowej jednostki informacji, a także umożliwił rozwój algorytmów i technik sztucznej inteligencji. ENIAC był również jednym z pierwszych systemów, który wykorzystywał sprzężenie zwrotne do sterowania swoim działaniem, co stało się podstawą dla teorii cybernetyki.
Miał ogromny wpływ na rozwój kolejnych pokoleń komputerów i dziedzin pokrewnych. Jego wprowadzenie modułowości, programowalności, równoległości, teorii informacji, sztucznej inteligencji i cybernetyki otworzyło drzwi do dalszych badań i rozwoju w tych dziedzinach. Dzięki ENIAC'owi, dzisiaj mamy dostęp do zaawansowanych technologii, takich jak sztuczna inteligencja, przetwarzanie równoległe, komputery kwantowe i wiele innych.
Materiały dodatkowe
Jeśli interesują Cię artykuły, filmy wideo na YouTube oraz polskie książki, które traktują o komputerze ENIAC, możesz zapoznać się z poniższą listą z odnośnikami:
- Artykuł "ENIAC " na portalu wikipedia.org. Artykuł zawiera szczegółowe informacje o Eniacu, w tym jego historię, specyfikację techniczną, zastosowania i wpływ na rozwój technologii. Przedstawia również sylwetki Johna Mauchly'ego i J. Prespera Eckerta, którzy byli kluczowymi postaciami w tworzeniu Eniaca. Artykuł jest źródłem cennych informacji dla osób zainteresowanych historią komputerów oraz rozwojem technologii cyfrowej.
- Film wideo "Computer History: 1946 ENIAC Computer History Remastered FULL VERSION First Electronic Computer U.S." na kanale YouTube Computer History Archives Project. Przedstawia historię powstania powstaniem i użytkowaniem ENIAC-a.
- Książka "Od Abaka do Eniaca, czyli jak człowiek nauczył maszyny liczyć" autor - Bogdan Miś. Opowiada historię informatyki od czasów starożytnych do współczesnych. Porusza takie tematy jak liczydło, suwak, Pascaline, maszyny Babbage'a, tabulator Holleritha, komputery Zuse'a, ENIAC i inne wczesne komputery elektroniczne.