1 / 26

ENIAC

Vesa-Matti Mäkinen vesa-matti.makinen@helsinki.fi. ENIAC. Ennen toista maailmansotaa. Vuosi 1939, ennen toista maailmansotaa Yhdysvaltojen armeijan vahvuus vain 120 000 miestä

dewey
Download Presentation

ENIAC

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Vesa-Matti Mäkinen vesa-matti.makinen@helsinki.fi ENIAC

  2. Ennen toista maailmansotaa • Vuosi 1939, ennen toista maailmansotaa • Yhdysvaltojen armeijan vahvuus vain 120 000 miestä • Sotateknologia pääosin ikääntynyttä ->teknologisena kehityspisteenä ensimmäisen maailmansodan aikainen Aberdeen Proving Ground • Sodan uhan korostuessa Yhdysvalloilla kova kiire armeijan ja aseteknologian kehittämisessä

  3. Asetaulukkojen laskentaa 1/2 • Ilmavoimien ja pitkän kantamien aseiden kohdistus monimutkaista • Huomioitava: • aseen ja ammuksen ominaisuudet • tuuli • ilman kosteus • lämpötila • Uusien asetyyppien kohdistustaulukkojen laskennasta vastasi Ballistic Research Laboratory • Asevarustelun kiihtyessä taulukkojen tarve kasvoi merkittävästi

  4. Asetaulukkojen laskentaa 2/2 • Kohdistustaulukkojen laskenta pääosin henkilöstön ja pöytälaskinten varassa • Kokeneeltakin laskijalta saattoi mennä yhden taulukon laskentaan jopa 20 tuntia • Ballistic Research Laboratoryn käytössä yksi pöytälaskinta järeämpi apuväline: Bush Differential Analyzer

  5. Bush Differential Analyzer 1/3 • Analoginen tietokone • Laskenta tapahtui mekaanisesti rattaiden avulla • Suoritti pöytälaskimella 20 tuntia vieneen laskennan noin 15 minuutissa Kuva: http://tardis.union.edu/~hemmendd/Encyc/Articles/Difanal/difanal.html

  6. Kuva: http://tardis.union.edu/~hemmendd/Encyc/Articles/Difanal/difanal.html

  7. Bush Differential Analyzer 3/3 • Ongelmia: • Laskennassa tarvittavan mekaanisen voiman tuottaminen • Torque amplifier-komponentti (ks. kuva) vikaantumisherkkä Kuva: http://tardis.union.edu/~hemmendd/Encyc/Articles/Difanal/difanal.html

  8. Tarve tehokkaammille laskentamenetelmille • Vuonna 1940 armeijan käyttöön Moore School:n järeämpi Bush Differential Analyzer –kone • Moore School tukena Ballistic Research Laboratory:n henkilöstön koulutuksessa • 1942 asetaulukkojen tuottaminen ei pysynyt enää asekehityksen perässä – tarvittiin tehokkaampia laskumenetelmiä • Armeija valmis investoimaan myös kokeellisempiin projekteihin

  9. Idea • Digitaalinen tietokone • mekaaniset laskentaosat korvataan putkilla (vacuum tube) ja muilla elektronisilla komponenteilla • Ei mekaanisia rajoitteita laskennan vaativuuden suhteen • Mahdollisuus nopeuttaa laskentaa merkittävästi Kuva: http://www.pbs.org/transistor/science/events/vacuumt.html

  10. Riskejä • Luotettavuus • Putkiteknologiaa käytetty tyypillisesti huomattavasti yksinkertaisimmissa laitteissa • Putket vikaantumisherkkiä • Uutuus • Vastaavaa konetta ei rakennettu aiemmin

  11. Ajatuksia koneen toteuttamiskelpoisuudesta • National Defense Research Committee • Mukana useita analogiteknologian pioneereja • Hyvin vastahakoinen suhtautuminen (”gatekeepers”) • Taisteluvälineosasto kuitenkin valmis ottamaan riskejä, koska tarve tehokkaalle laskentavälineelle välitön

  12. John Mauchly • Tohtori, Moore School:n apulaisprofessori • Kiinnostunut elektronisesta laskennasta ja putkiteknologian hyödyntämisestä jo 1930-luvulla • Julkaisi raportin Use of High Speed Vacuum Tube Devices for Calculating vuonna 1942 • Tällöin raportista ei kiinnostuttu Moore School:n eikä armeijan taholla • Vastasi lopulta paljolti ENIAC-koneen arkkitehtuuritason suunnitelusta – principal consultant Kuva: http://web.mit.edu/invent/iow/mauchly-eckert.html

  13. John Presper Eckert Jr. • Toimi Moore School:ssa ohjaajana • Erityisesti tekninen asiantuntija, tunsi syvällisesti laskentaelektroniikan komponentit • Vastasi ENIAC-koneen useista teknisesti vaativista ja yksityiskohtaisista suunnittelutehtävistä – chief engineer Kuva: http://web.mit.edu/invent/iow/mauchly-eckert.html

  14. Herman H. Goldstein • Luutnantti, ansioitunut matemaatikko • Sai vakuutettua armeijan päättäjät idean toteuttamiskelpoisuudesta • Projektissa yhdyshenkilönä armeijan ja Moore School:n välillä • Osallistui vahvasti myös projektin teknisten ongelmien ratkomiseen

  15. ENIAC-sopimus • Allekirjoitettiin 7.6.1943 • Puolivuotisbudjetti $61 700 • Kokonaiskustannusarvio $150 000 • Laitteen nimeksi Electronic Numerical Integrator And Computer, ENIAC • Toteutus Moore School:n ja armeijan yhteisprojektina

  16. ENIAC • Yli 19 000 putkea ja 1500 relettä • Paino 30 tonnia • Virrankulutus 200kw • Lämmöntuotto vaati koneellisen ilmastoinnin • Normaalikäytössä 6 työntekijää / vuoro • Pöytälaskimen avulla 20 tuntia vaatinut laskenta 30 sekunnissa Kuva: http://www.computer.org/history/development/1946.htm

  17. ENIAC-koneen tekniikka • Useiden teknisten ratkaisujen pohjana olemassa olevat komponentit -> tavoitteena luotettavuus ja nopea käyttöönotto • Osa ideoista samankaltaisia kun John Atanasoff:n ja Clifford Berry:n ABC-koneessa

  18. Tiedon tallennus • Flip-flop –piiri • 2 putkea, virta kulkee toisen läpi – tilat 0 ja 1 • Rengaslaskuri • Kymmenen peräkkäistä flip flop –piiriä • Yksi kokonaisluku väliltä 0-9 Kuva: Nancy Stern: From ENIAC to UNIVAC, s. 25

  19. Ohjaus • Toiminta synkroonista • Kellojakson pituus 200 mikrosekuntia – sama kuin yhden yhteen- tai vähennyslaskuoperaation kesto • Synkronoinnista vastasi ohjaussignaaleja lähettämällä jaksotusyksikkö (cycling unit) • Suorituksen hallinnasta vastasi pääohjelmointiyksikkö (master programmer) • Myös suorituksen käynnistykselle oma yksikkönsä (initiation unit)

  20. Laskenta • Aritmeettiset laskentayksiköt (Accumulator) • Tallennukseen 10 peräkkäistä rengaslaskuria ja 1 lisälaskuri etumerkeille • ENIAC-koneessa yhteensä 20 aritmeettista laskentayksikköä • Yhteen ja vähennyslaskut suoritettiin suoraan näissä yksiköissä • Kertolasku • Sisäänrakennetut kertotaulut • Laskennan osittaminen osatuloiksi, ja näiden tuottamien tulosten yhteenlasku • Jakolasku ja neliöjuuri • Laskennan osittaminen yhteen ja vähennyslaskuiksi

  21. Syötteet ja tulosteet • Pysyvän tiedon esitys kytkentätaulujen avulla • Kytkinpaneeleja, jotka kytkettiin laskentayksiköihin koaksiaalikaapelein • IBM-reikäkorttilaitteet • Pitkien laskentojen väliaikaistuloksia voitiin tulostaa korteille ja syöttää jatkolaskentaa varten myöhemmin • Hitaita laitteita – valittiin yhteensopivuuden ja yksinkertaisuuden takia • ENIAC-koneen ja reikäkorttilaitteiden välistä nopeuseroa kompensoitiin erillisillä tietoa puskuroivilla komponenteilla • Constant transmitter • Printer Kuva: http://www.cs.umass.edu/~weems/CmpSci535/Discussion2.html

  22. ENIAC-ohjelmointi • Ohjelmointi todella työlästä • Alkutilan ja asetus kytkinten ja kaapelointien avulla • Yhteensä yli 3000 kytkintä • Monimutkaisen laskennan asettelu koneeseen saattoi viedä päiviä, jopa viikkoja • Ohjelmoinnin automatisointia harkittiin, mutta ideasta luovuttiin alun perin sen vaativuuden takia • Vuonna 1948 yksiköiden väliset kaapeloinnit muutettiin kiinteiksi – ohjelmointi helpottui merkittävästi

  23. Koneen elinkaari 1/2 • 1943 • Eniac-sopimus, kehitystyö alkaa • 1945 • Ensimmäinen testiajo: ydinaseen toteutuskelpoisuusarvioon liittyvien matemaattisten mallien ratkominen • Vaikea ja laaja ongelma: miljoona reikäkorttia välitallennuksille • Erinomaiset tulokset • 1946 • Asetaulukkojen laskentaa, ilmastoennustuksia, astronomista laskentaa, satunnaislukututkimuksia

  24. Koneen elinkaari 2/2 • 1947 • Koneen siirto Moore School:n tiloista taisteluvälineosaston tiloihin. Asetaulukkojen laskentaa. • Parannuksia ja laajennuksia koneen tekniikkaan. • Ohjelmoinnin automatisointi • Laskennan tehostaminen • 1955 • ENIAC-kone poistetaan käytöstä

  25. Patenttiepäselvyydet • Yhtäläisyydet Vincent Atanasoff:n ja Clifford Berryn ABC-koneeseen johtivat myöhemmin epäselvyyksiin ja oikeudenkäyntiin ENIAC-koneen patentointikelpoisuudesta • ABC-kone ei aidosti yleiskäyttöinen – ainoastaan lineaaristen yhtälöiden ratkomiseen • ABC-konetta ei myöskään koskaan rakennettu, ainoastaan luonnosteltiin ja tehtiin prototyyppejä • Tuomio vuonna 1973: ENIAC-kehitysryhmällä ei patentointioikeutta

  26. Kuva: http://www.luckbealady.com/eckertproject/accumulator_decade_plug.htm

More Related