ENIAC – jeden z pierwszych komputerów

Współcześnie ciężko wyobrazić sobie świat bez komputerów. Zanim jednak powstały znane nam komputer z mikroprocesorami, powstawały olbrzymie maszyny liczące, które zajmowały powierzchnię kilkudziesięciu albo i więcej metrów kwadratowych. Jedną z pierwszych takich maszyn (przez długi czas uważanych za pierwszą, ale obecnie za jedną z 4 najstarszych) był ENIAC skonstruowany w połowie lat 40.

Geneza

Rozwój przemysłu, systemów finansowych oraz uzbrojenia na początku XX wieku sprawił, że wzrosło zapotrzebowanie na wykonywanie skomplikowanych obliczeń matematycznych. Podczas I wojny światowej, rozwój artylerii sprawił, że możliwe było produkowanie dział dysponujących tak dużym zasięgiem, że tradycyjne metody wyliczania tzw. tabel strzelnicze (według których obliczano kąt podniesienia lufy, aby pocisk doleciał w wskazane miejsce) zaczynały zajmować zbyt dużo czasu.

W okresie międzywojennym problem ten został zepchnięty na dalszy plan, ale wraz z wybuchem II wojny światowej ponownie zaczął być bardzo dotkliwy. W 1940 roku w amerykańska armia zatrudniła setki matematyków, którzy pod kierownictwem Oswalda Veblena zaczęli przygotowywać stosowne tabele strzelnicze. Mimo zaangażowania tak wielkich sił oraz wsparcia w postaci urządzeń liczących, nakład pracy był tak duży, że zaczęto szukać sposobu na jego zautomatyzowanie.

W tym miejscu pojawili się J. P. Eckert, J. W. Mauchly oraz Herman H. Goldstine. Pierwszy z nich był wybitnym inżynierem i konstruktorem, drugi fizykiem a Goldstine matematykiem. Wspólnie zaczęli oni rozwijać koncepcję wykorzystania maszyny elektronicznej do wykonywania obliczeń matematycznych. Pomysł ten przedstawiono Veblenowi, który uznał go za bardzo obiecujący i wart realizacji. Po zabezpieczeniu funduszy na budowę maszyny, zespół powiększono, a 1 lipca 1943 roku rozpoczęto budowę komputera, który otrzymał nazwę ENIAC (ang. Electronic Numerical Integrator And Computer, pol. Elektroniczny, Numeryczny Integrator i Komputer).

ENIAC

Prace nad komputerem szły sprawnie, ale były na tyle czasochłonne, że po raz pierwszy zaprezentowano go 16 września 1945 roku, a pierwsze obliczenia wykonano w listopadzie. Cały projekt od początku był utrzymywany w całkowitej tajemnicy. Oficjalnie pierwsze praktycznie wyliczenia wykonano na nim 10 grudnia 1945 roku a oficjalna publiczna prezentacja miała miejsce 14 lutego 1946 roku. Po zakończeniu prób, maszyna została przekazana wojsku 30 czerwca 1946 roku, ale dopiero 29 lipca 1947 roku została ona oficjalnie uruchomiona (głównie z powodu potrzeby przeszkolenia obsługi).

ENIAC był bardzo duży, zajmował powierzchnię 140 m² i składał się z 40 szaf o wysokości 3 m, szerokości 60 cm i głębokości 30 cm. W każdej z nich znajdowało się 18 800 lamp elektronowych szesnastu rodzajów, 6000 komutatorów (przełączników), 1500 przekaźników i 50 000 oporników. Całość ważyła 27 ton. ENIAC pobierał 140 kW mocy. Dodatkowo w pomieszczeniu znajdowały się 3 przesuwne szafy, które służyły do programowania komputera (wyposażono je w czytnik i dziurkarki kart perforowanych.

Aby zapewnić odpowiednią temperaturę pracy i zapobiec przegrzaniu, zainstalowano dwa silniki Chryslera o mocy 24 KM, które zasilały wentylatory. Dodatkowo każda z szaf dysponowała termostatem, który wstrzymywał pracę komputera gdy temperatura podzespołów przekraczała 48 °C. Warto dodać, że lampy zainstalowane w komputerze przepalały się średnio co 2 dni, a znalezienie awarii zajmowało około 15 minut.

Koszt budowy ENIACa wyniósł około 500 000 dolarów (współcześnie około 7,2 mln dolarów).

Dzisiejsze komputery i oprogramowanie to już zupełnie co innego. Wystarczy spojrzeć i przetestować wersję demo systemu klasy ERP dla firm Comarch ERP Optima na stronie www.optima-demo.com.pl aby zrozumieć jak daleko poszła obecna technologia informatyczna.

Wykorzystanie

Obsługa ENIACa była wyjątkowo skomplikowana. Samo wprowadzenie danych początkowych wymagało nastawienia 4368 przełączników, każdy z 10 pozycjami. Komputer pracował w systemie dziesiętnym, operując liczbami dziesięciocyfrowymi, dodatnimi lub ujemnymi, z ustalonym położeniem przecinka dziesiętnego i mógł wykonać 5000 dodawań lub odejmowań takich liczb w ciągu sekundy, albo 400 mnożeń na sekundę, albo 50 dzieleń na sekundę.

Jak na tamte lata, ENIAC dysponował olbrzymią mocą obliczeniową. Mógł on obliczyć w 30 sekund trajektorię lotu pocisku, którą człowiek wyliczał w około 20 godzin. Tym samym mógł zastąpić 2400 matematyków.

Używano go więc bardzo intensywnie do obliczeń balistycznych, ale również w pracach nad bronią jądrową (głównie bombami wodorowymi), a także do prognozowania pogody, projektowania tuneli aerodynamicznych i badania promieniowania kosmicznego. ENIAC pozostawał w użyciu do 2 października 1955 roku, do godziny 23:45.

Podsumowanie

Po zakończeniu eksploatacji, ENIAC miał zostać zezłomowany, ale za sprawą naukowców i osób, które go obsługiwały, udało się zachować znaczną część jego podzespołów, które trafiły do muzeów. Przez lata ENIAC uznawany był za pierwszy komputer elektroniczny (wcześniej istniały jedynie komputery mechaniczne), jednak wraz z odtajnieniem brytyjskich dokumentów z czasów II wojny światowej pojawiły się wątpliwości co do tego faktu. Ostatecznie uznano, że ENIAC był obok brytyjskiego komputera Colossus, niemieckiego Z3 oraz amerykańskiego ABC jednym z czterech pierwszych komputerów elektronicznych jakie powstały.

Warto w tym miejscu dodać, że współcześnie, nawet smartfony dysponują większą mocą obliczeniową niż ENIAC. Ciężko nawet porównać współczesne komputery i superkomputery oraz ich moc obliczeniową do potencjału ENIACa ze względu na fakt, że obecnie używane urządzenia wykonują obliczenia na liczbach zmiennoprzecinkowych, a nie stałoprzecinkowych. Znacząco zwiększa to skomplikowanie obliczeń.