Удивительный компьютер: История ENIAC
Мы в 1cloud пишем не только про свой опыт разработки, но рассказываем о технологиях, связанных с различными аспектами функционирования облачных сервисов. Сегодня мы обратимся к истории и поговорим об ENIAC.
Этот удивительный компьютер ознаменовал целую эпоху. Вся история информатики и вычислений разделилась с его созданием на до и после. Посмотрим, на его расцвет и то, что стало с этой потрясающей машиной после того, как она отслужила своё.
Зачем понадобился ENIAC и откуда в ИТ пришло слово «компьютер»
ENIAC, венец американской инженерной мысли сороковых годов, создавался (как и многие инновации) по заказу военных – и это неудивительно, ведь в разгар Второй Мировой армии США были как никогда нужны баллистические таблицы. Эти таблицы необходимы были артиллеристам для точной стрельбы и учитывали множество показателей, влияющих на траекторию полёта снаряда.
К 1943 Лаборатория баллистических исследований, в которой велась работа по расчету таблиц (вручную с использованием «настольного калькулятора»), едва справлялась с возрастающим объёмом вычислений. Тогда-то её представители и обратились в Электротехническую школу Мура при Пенсильванском университете в расчете на то, что учёные помогут автоматизировать работу «компьютеров».
Компьютерами тогда называли клерков, которые занимались расчетом таблиц (т.е. «компьютингом»). Именно поэтому ENIAC стали также называть компьютером – по аналогии с сотнями людей, решавших те же задачи вручную. Вторая мировая оказала большое влияние на развитие информационных технологий и в частности на создание ENIAC несмотря на то, что сам компьютер был готов к работе лишь осенью 1945 года. Тем не менее, для расчета таблиц его все-таки использовали, хотя наиболее значимую роль ENIAC сыграл в создании гораздо более грозного оружия, чем просто точно попадающий в цель снаряд – на нем выполнялись расчеты при моделировании термоядерного взрыва.
Технологии до ENIAC
На момент появления ENIAC большинство расчетов – как в бытовых, так и в научных целях – все ещё проводилось «вручную», то есть без использования сколь бы то ни было «умной» техники. Человек с бумагой и карандашом может сложить два числа длиной в 10 цифр примерно за 10 секунд. С карманным калькулятором – за 4 секунды. Гарвардский Mark 1 был последним электромеханическим компьютером и мог сложить два десятизначных числа за 0,3 секунды, в десять раз быстрее, чем человек.
В одном из интервью, записанном сыном его близкого друга в 1989 году (и изданном лишь в 2006), Джон Преспер Эккерт, один из тех, кто внёс наиболее значимый вклад в создание ENIAC, вспоминает, что во время его учебы в электротехнической школе Мура было два «анализатора» – копии машины Вэнивара Буша из MIT.
Эти анализаторы могли решать линейные дифференциальные уравнения – но не более того. При этом анализатор Буша оставался механическим устройством. Эккерт же хотел создать электронный вычислитель, поэтому первой его идеей было усовершенствование анализатора Буша:
Мы добавили [. ] более 400 электронных ламп, что, как и всё, что связанно с электроникой, было непросто сделать. [. ] Впоследствии мне захотелось проверить, можно ли сделать весь вычислительный процесс «электронным». Я поговорил об этом с Джоном Мокли.
В итоге появился ENIAC – первый электронный цифровой компьютер, который мог сложить те самые два десятизначных числа за 0,0002 секунды – в 50 000 раз быстрее человека, в 20 000 раз быстрее калькулятора и в 1 500 раз быстрее, чем Mark 1. А для специализированных научных вычислений он был ещё быстрее. При этом у учёных не было ни неограниченного запаса времени, ни права на ошибку:
Вся суть в том, что мы сделали машину, которая не потерпела неудачу сразу же. Если бы проект не добился результата, разработки в этой области замедлились бы надолго. Обычно люди строят прототипы, видят свои ошибки и начинают работу заново. Мы не могли так. Мы должны были сделать такую машину, которая заработала бы с первого раза.
Джон Преспер Эккерт – один из «родителей» ENIAC
К моменту начала работы над первым полностью электронным компьютером, пригодным к практическому использованию, Джону Пресперу Эккерту было всего 24 года. К слову, на проекте он был в числе ведущих инженеров и одним из немногих, кто работал над ENIAC на полную ставку. Эккерт рассказывал, что всего над ENIAC трудились около 50 человек, из них инженеров и представителей технических направлений было 12. Джон Уильям Мокли, ещё один знаменитый «со-основатель» ENIAC, совмещал эту работу с другими проектами.
Мы привыкли думать, что в 24 года большинство молодых людей только заканчивает учебу в университете, и уж никак не получает ведущую роль в важном и срочном проекте, который курирует военное ведомство. Сам Эккерт говорил, что, несмотря на довольно небольшой возраст, он был хорошо подготовлен к этой работе:
Эккерт говорил, что своеобразной «школой», которая помогла ему начать работу над компьютером, стало его увлечение электротехникой. Эккерт родился в Филадельфии, в дни его молодости называвшейся «Долиной электронных ламп» (Vacuum Tube Valley): именно там поначалу изготавливалась основная масса радиоприемников и телевизоров, производимых в США. Неудивительно, что ещё подростком Эккерт работал над проектом простенького телевизора в лаборатории Фарнсуорта (он присоединился к Филадельфийскому Клубу Инженеров), а, став немного старше, занимался проблемами радаров.
Первую собственную разработку Эккерт запатентовал в возрасте 21 года и впоследствии (как до, так и после ENIAC) работал над десятками изобретений. Однако, несмотря на все это, он не считает, что без него создание компьютера было бы невозможно:
Каждый изобретатель делает свою работу на основании результатов деятельности других учёных. И если бы не я построил ENIAC, это бы сделал кто-то другой. Всё, что делает изобретатель – ускоряет процесс.
Мифы и реальность
Разумеется, на заре пятидесятых никто и помыслить не мог, что современные компьютеры будут умещаться буквально на ладони. Эккерт вспоминает: Джон Мокли полагал, что всему миру потребуется не более шести компьютеров. Это неудивительно – в рабочем состоянии ENIAC занимал площадь порядка 1800 квадратных футов [ок. 167 кв.м.] и весил 27 тонн.
В ENIAC было чуть менее 18 000 электронных ламп. По воспоминаниям Эккерта, в распоряжении проекта были все лампы, которые могли предоставить им поставщики. Разработчики использовали 10 типов ламп, «хотя [технически] хватило бы и четырёх типов» – просто их общего количества было недостаточно.
Сделано это было в надежде таким образом снизить вероятность поломки. Теоретически у ENIAC было огромное количество точек отказа (1,8 миллиарда вариантов отказа в секунду), из-за чего многим идея практического использования компьютера казалась невероятной. Тем не менее, ломался ENIAC не так уж часто – всего один раз в 20 часов.
Из-за того, что машина использовала просто огромное количество ламп (и была беспрецедентным изобретением по тем временам), вокруг ENIAC постоянно ходили разнообразные мифы и слухи. Например, популярностью пользуется история о том, что работающий ENIAC вырубал свет во всей Филадельфии – Эккерт в интервью её опроверг. Говорят еще, что кто-то должен был бегать у машины с коробкой ламп и заменять по одной лампе каждые несколько минут. Это ещё один миф.
Многие попросту не верили в возможности полностью электронного компьютера – отсюда и миф о том, что он мог выполнять только примитивные арифметические действия. Однако этого было бы явно недостаточно для того, чтобы радикально ускорить составление таблиц стрельбы – на самом деле ENIAC мог решать дифференциальные уравнения второго порядка. Точно такой же выдумкой является и преувеличенно почтительное отношение к компьютеру – Эккерт в своём интервью категорически отрицает якобы «факт» того, что военные отдавали машине честь.
По мнению Джона Эккерта, роль Джона фон Неймана в разработке ENIAC тоже сильно преувеличена. Тем не менее, забавные случаи в истории ENIAC все-таки происходили. Например, чистой правдой Эккерт называет «мышиный тест»:
Мы знали, что мыши будут грызть изоляционный слой проводов, поэтому взяли все образцы проводов, которые могли найти, и положили их в клетку с мышами, чтобы посмотреть, какую изоляцию они не станут есть. Мы использовали только те провода, которые прошли «мышиный тест».
Что было после
ENIAC стал родоначальником целого направления в ИТ. По отношению к сегодняшним компьютерам он занимает примерно такое же место, как лампочка Эдисона – к современным лампам.
Несмотря на свою значимость для военных задач начала Холодной войны и для развития всей отрасли информационных технологий, ENIAC после окончания его работы (компьютер бы выключен 2 октября 1955 года) ждала незавидная судьба. Компьютер, представляющий историческую ценность, фактически сгнил на военных складах.
40 панелей компьютера, весом почти 390 килограмм каждая, после его торжественной остановки разделили. Часть панелей оказалась в руках университетов: одна была пожертвована Университету Мичигана, ещё пару приобрёл Смитсоновский Институт. Однако остальные панели просто отправили на склады – система записей на некоторых из них велась недостаточно тщательно, шли годы, и новое руководство, приходя к работе, уже не подозревало, что груда металла в том или ином ангаре представляет хоть какую-то ценность.
Поисками того, что осталось от ENIAC, занялась команда миллиардера Росса Перо, когда тот решил разыскать раритеты из мира технологий для декорирования своего офиса. Выяснилось, что часть панелей когда-то была перевезена с испытательного полигона в Абердине (штат Мериленд) в Форт Силл в Оклахоме в военный музей полевой артиллерии.
Куратор музея был в шоке, узнав, что в музее находился самый большой в мире блок ENIAC – в общей сложности девять панелей, все из которых хранились в безымянных деревянных ящиках, которые никто не открывал многие годы. Представители Форта Силл заявили, что им неизвестно, как у них оказалась практически четверть компьютера ENIAC.
Форт Силл согласился отдать Перо панели в обмен на обещание, что остатки ENIAC отреставрируют хотя бы внешне. Инженерам, которые взялись за дело, сразу стало ясно – в рабочее состояние компьютер привести не получится хотя бы потому, что для этого понадобились бы все 40 панелей, не говоря обо всех остальных компонентах и утраченных знаниях. Поэтому перед ними встала более простая задача: сделать то, что осталось от ENIAC, хотя бы внешне похожим на эпохальный компьютер в период его расцвета.
Панели очистили от пыли и ржавчины, обработали пескоструйным аппаратом и заново покрыли краской, после чего аккуратно припаяли к ним новые лампы (для вида, конечно). Какое-то время обновлённые панели находились в офисе Perot Systems, однако после её слияния с Dell руководство приняло решение вернуть отреставрированные блоки ENIAC в музей Форта Силл. К сожалению, от былого величия этого компьютера осталась только оболочка – да и та не полностью сохранилась.
Сотрудники Росса Перо сравнивают ENIAC с Ковчегом Завета из фильма об Индиане Джонсе – он точно так же оказался окончательно утрачен, несмотря на всю свою важность, потому что военные музеи и склады даже не подозревали о том, что именно столько лет хранилось в их запасниках. Тем не менее, несколько лет назад в Dell ещё говорили о попытках отыскать остальные не разрушившиеся окончательно панели ENIAC – остаётся надеяться, что они все ещё существуют.