История создания ЭВМ ЭНИАК

История ЭВМ ЭНИАК

Загитуллина Г.М.

Проект первой в мире ЭВМ  был предложен в 1942 г. американцами Дж. Моучли и Дж. Эккертом. Придя к выводу о необходимости использования в вычислительных устройствах электронных ламп, Дж. Эккерт представил проект электронной машины, названной «Эниак». Машина «Эниак» (ENIAC, аббревиатура от Electronic Numerical Integrator and Calculator – электронный цифровой интегратор и калькулятор), подобно «Марку-1» Г. Эйкена, также предназначалась для решения задач баллистики. Но в итоге она оказалась способной решать задачи из самых различных областей. Проект «Эниака» лежал без движения больше года, пока им не заинтересовалось Министерство обороны США.  
 Были развернуты значительные по масштабам работы, которым в условиях войны придавалось первостепенное значение. Более 200 особо засекреченных специалистов трудились над реализацией проекта Дж. Моучли и Дж. Эккерта. В 1944 г. Дж. Эккерт впервые выдвинул концепцию хранимой в памяти компьютера программы. В 1945 г., когда «Эниак» был, наконец собран и готов к проведению первого официального испытания, война, нуждам которой он был призван служить, окончилась. Для проверки машины были выбрана задача выполнения расчетов для определения принципиальной возможности создания водородной бомбы. Сама задача указывала на то, что роль вычислительных машин в послевоенные годы не снижалась, а, скорее, возрастала. В феврале 1946 г. впервые состоялась публичная демонстрация ЭВМ «Эниак». Роль «Эниака» в развитии вычислительной техники определяется, прежде всего, тем, что это была первая работающая машина, в которой все действия – арифметические и логические операции, запоминание и хранение информации – были реализованы на электронных схемах. Применение электронных ламп вместо реле обусловило качественный скачок в быстродействии.  
 В компьютере использовалось три типа электронных схем:  
 - схемы совпадения, сигнал на выходе которых появлялся только в том случае, если поступили сигналы на все входы;  
-  собирательные схемы, сигнал на выходе которых появляется, если есть сигнал хотя бы на одном входе;  
- триггеры, выполненные на двойных триодах (две трехэлектродные электронные лампы монтировались в одном баллоне).         Применение новой электровакуумной техники позволило достичь скоростей, которые были недостижимы при использовании электромеханических элементов. «Эниак» выполнял 5000 операций сложения и 360 операций умножения в секунду. Эта скорость была в сотни раз больше, чем у распространенных в то время механических и электромеханических арифмометров. Она имела память емкостью всего двадцать десятизначных чисел. Вес машины – 30 т, занимаемая площадь – 300 м2. По размерам (около 6 м в высоту и 26 м в длину) этот компьютер более чем вдвое превосходил «Марк-1» Г. Эйкена. Однако двойное увеличение в размерах сопровождалось тысячекратным увеличением в быстродействии.  

Конструкция машины выглядела  очень сложной – она содержала 17 468 ламп. Такое обилие ламп объяснялось  тем, что «Эниак» должен был работать с десятичными числами. Моучли предпочитал десятичную систему счисления, так как хотел, чтобы «машина была понятна человеку». Однако такое большое количество ламп, которые, перегреваясь, выходили из строя, приводило к частым поломкам. При 17 тыс. ламп, одновременно работающих с частотой 100 тыс. импульсов в секунду, ежесекундно возникало 1,7 млрд. ситуаций, в которых хотя бы одна из ламп могла не сработать. Дж. Эккерт решил эту проблему, воспользовавшись приемом, который широко применялся при эксплуатации больших электроорганов в концертных залах: на лампы стали подавать меньшее напряжение, и количество аварий снизилось до одной - двух в неделю.  
Дж. Эккерт разработал также программу строгого контроля неисправности аппаратуры.  
 Каждый из более чем 100 тыс. электронных компонентов машины подвергался тщательной проверке, затем все они аккуратно расставлялись  
по местам и запаивались, а иногда и перепаивались не раз. Компьютер работал на протяжении девяти лет. Последний раз он был включен  
в 1955 г. 

Недостатки ЭВМ  «Эниак»:  
1. Малый объем внутренней памяти машины, которого едва хватало для хранения числовых данных, используемых в расчетах. Это означало, что программы приходилось буквально «впаивать» в сложные электронные схемы машины.  
2. Трудности, возникавшие при изменении вводимых в него инструкций, т.е. программы. Программа задавалась схемой коммутации триггеров на 40 наборных полях, на каждую требовалось несколько коммутационных шнуров. На перенастройку уходили недели.  
3. Использование десятичной системы счисления.  
4. Структура машины напоминала механические вычислительные машины.  

Все это было достаточно веским аргументом, чтобы отказаться от попыток использовать «Эниак»  в качестве универсального компьютера. Тем не менее, в 1996 г. по инициативе Пенсильванского университета многие страны мира отметили 50-летие информатики, связав это событие с 50-летием создания ЭВМ «Эниак». Для этого имелись веские основания – до «Эниака» и после него ни одна ЭВМ не оказала такого влияния на развитие цифровой вычислительной техники. В 1950 г. был произведен первый успешный численный прогноз погоды с использованием вычислительной машины «Эниак». Хотя и «Эниак», и «Colossus» работали на электронных лампах, они по существу копировали электромеханические машины: новое содержание (электроника) было внесено в старую форму (структуру доэлектронных машин). Конечно, ламповый триггер предпочтительнее электромеханического реле – он работает гораздо быстрее. Но стоимость его во много раз больше. Кроме того, чтобы создать более или менее емкую память на триггерах, приходится использовать огромное количество постоянно работающих электронных ламп, так как для хранения всего лишь одного двоичного разряда требуется два триода. С технической точки зрения запоминающее устройство на триггерах было неэкономичным, громоздким, ненадежным и очень дорогим. Поэтому вскоре появились многочисленные и оригинальные проекты более дешевых устройств.

Фрагмент  панели управления ENIAC