Под чьим руководством была создана тех

<< До этого: Колосс

Второму проекту по созданию электронного компьютера, появившемуся в результате войны, как и «Колоссу», требовалось множество умов и рук для плодотворного воплощения. Но, как и «Колосс», он никогда бы не появился, не будь один-единственный человек одержим электроникой. В данном случае его звали Джон Моучли.

История Моучли переплетается загадочными и подозрительными путями с историей Джона Атанасова. Как вы помните, мы оставили Атанасова и его помощника Клода Берри, в 1942 году. Они бросили работу над электронным компьютером и занялись другими военными проектами. У Моучли было много общего с Атанасовым: они оба были профессорами физики в малоизвестных институтах, не обладавших престижем и авторитетам в широких академических кругах. Моучли томился в изоляции в качестве учителя крохотного Колледжа Урсинус в пригороде Филадельфии, у которого не было даже такого скромного престижа, как у штата Айова, где работал Атанасов. Никто из них не сделал ничего, чтобы привлечь внимание своих более элитарных собратьев из, скажем, Чикагского университета. Однако обеих захватила эксцентричная идея: построить вычислительную машину из электронных компонентов, тех же самых частей, из которых делали радио и телефонные усилители.

Джон Моучли

Предсказывая погоду

Какое-то время у этих двух мужчин установилась определённая связь. Они встретились в конце 1940-х на конференции Американской ассоциации передовых наук (American Association for the Advancement Science, AAAS) в Филадельфии. Там Моучли выступал с презентацией своего исследования циклических закономерностей в погодных данных с использованием разработанного им самим электронного гармонического анализатора. Это был аналоговый компьютер (то есть, представлявший значения не в цифровом виде, а в виде физических величин, в данном случае, тока — чем больше тока, тем больше значение), схожий по работе с механическим предсказателем приливов, разработанным Уильямом Томсоном (позднее ставшим лордом Кельвином) в 1870-х.

Атанасов, сидевший в зале, знал, что нашёл товарища по одинокому путешествию в страну электронных вычислений, и не мешкая, подошёл к Моучли после его доклада, чтобы рассказать ему о машине, построенной им в Эймсе. Но чтобы понять, как вообще Моучли оказался на сцене со своей презентацией электронного погодного компьютера, необходимо вернуться к его корням.

Моучли родился в 1907-м в семье физика Себастьяна Моучли. Как и многие его современники, мальчиком он заинтересовался радио и электронными лампами, и колебался между карьерами инженера-электронщика и физика перед тем, как решил сконцентрироваться на метеорологии в Университете Джона Хопкинса. К несчастью, после выпуска он попал прямо в лапы Великой Депрессии, и был благодарен за получение работы в Урсинусе в 1934-м в качестве единственного члена физического факультета.

Колледж Урсинус в 1930-м

В Урсинусе он занялся проектом мечты — разгадать скрытые циклы глобальной природной машины, и научиться предсказывать погоду не на дни, а на месяцы и годы вперёд. Он был убеждён, что Солнце управляет погодным закономерностями, длящимися по нескольку лет, связанными с солнечной активностью и пятнам. Он хотел извлечь эти закономерность из огромного количества накопленных американским метеорологическим бюро данных при помощи студентов и набора настольных калькуляторов, приобретённых за гроши у обанкротившихся банков.

Вскоре стало ясно, что данных было слишком много. Машины не могли проводить вычисления достаточно быстро, а кроме того начали проявляться и человеческие ошибки при постоянном копировании промежуточных результатов машины на бумагу. Моучли начал думать над другим способом. Он знал о счётчиках на электронных лампах, впервые созданных Чарльзом Уинном-Уильямсом, которые его коллеги-физики использовали для подсчёта субатомных частиц. Учитывая, что электронные устройства очевидно могли записывать и накапливать числа, Моучли заинтересовался, почему бы им не выполнять более сложные вычисления? Несколько лет в своё свободное время он игрался с электронными компонентами: переключателями, счётчиками, машины для подстановочных шифров, использовавшие смесь из электронных и механических компонентов, и гармонический анализатор, применённый им для проекта предсказания погоды, извлекавший данные, похожие на многонедельные закономерности колебаний уровня осадков. Именно это открытие и привело Моучли на AAAS в 1940-м, а затем и Атанасова к Моучли.

Визит

Ключевое событие взаимоотношений Моучли и Атанасова произошло шесть месяцев спустя, в начале лета 1941. В Филадельфии Атанасов рассказал Моучли по поводу построенного им в Айове электронного компьютера, и упомянул, насколько дёшево он ему обошёлся. В их последующей переписке он продолжал делать интригующие намёки по поводу того, как он построил свой компьютер стоимостью не более $2 на один разряд. Моучли заинтересовался и был весьма удивлён таким достижением. К тому времени он уже вынашивал серьёзные планы по постройке электронного калькулятора, но без поддержки колледжа ему пришлось бы платить за всё оборудование из своего кармана. За одну лампу обычно просили $4, а для хранения одной двоичной цифры требовалось минимум две лампы. Как же, думал он, Атанасову удалось так неплохо сэкономить?

Через шесть месяцев у него, наконец, появилось время съездить на запад для удовлетворения своего любопытства. После полутора тысяч километров в автомобиле, в июне 1941 Моучли с сыном приехали в гости к Атанасову в Эймс. Моучли потом рассказывал, что уехал он разочарованным. Дешёвое хранилище данных Атанасова было совсем не электронным, а держалось при помощи электростатических зарядов на механическом барабане. Из-за этого и из-за других механических частей, как мы уже видели, он не мог проводить вычисления на скоростях, даже приближающихся к тем, о которых мечтал Моучли. Позже он назвал это «механической безделушкой, использовавшей несколько электронных ламп». Однако вскоре после визита он написал письмо, восхваляющее машину Атанасова, где писал, что она была «электронная по сути, и решала всего за несколько минут любую систему линейных уравнений, включавшую не более тридцати переменных». Он утверждал, что она могла бы быть быстрее и дешевле чем механический дифференциальный анализатор Буша.

Через тридцать лет отношения Моучли и Атанасова станут ключевыми в судебном споре Honeywell против Sperry Rand, в результате которого заявки на патенты на созданный Моучли электронный компьютер были аннулированы. Не говоря ничего о заслугах самого патента, несмотря на то, что Атанасов был более опытным инженером, и учитывая подозрительное мнение Моучли о компьютере Атанасова, высказанное задним числом, нет никаких причин подозревать, что Моучли узнал или скопировал что-то важное с работы Атанасова. Но что более важно, схема ENIAC не имеет ничего общего с компьютером Атанасова-Берри. Максимум, что можно заявить, это что Атанасов подстегнул уверенность Моучли, доказав возможность того, что электронный компьютер может работать.

Школа Мура и Абердин

А в это время Моучли оказался на том же месте, с которого и начинал. Не существовало волшебного фокуса для дешёвого электронного хранения, и пока он оставался в Урсинусе, у него не было средств воплотить электронную мечту в жизнь. И потом ему повезло. Тем же летом 1941 года он обучался на летнем курсе по электронике в Инженерной школе Мура при Пенсильванском университете. К тому времени Франция уже была оккупирована, Британия была в осаде, подводные лодки бороздили Атлантику, и отношения Америки с агрессивной экспансионистской Японией быстро ухудшались [а гитлеровская Германия напала на СССР / прим. перев.]. Несмотря на изоляционистские настроения среди населения, американская интервенция казалась возможной, а, вероятно, и неизбежной, элитарным группам из таких мест, как Пенсильванский университет. Школа Мура предлагала курс по повышению квалификации инженеров и учёных для ускорения подготовки к возможной военной работе, особенно по теме радарных технологий (у радара есть сходные с электронными вычислениями особенности: он использовал электронные лампы для создания и подсчёта количества высокочастотных импульсов и интервалов времени между ними; однако впоследствии Моучли отрицал наличие серьёзного влияния радаров на разработку ENIAC).

Инженерная школа Мура

Курс привёл к двум главным последствиям для Моучли: во-первых, связал его с Джоном Преспером Эккертом по прозвищу Прес, из местной семьи магнатов недвижимости, и молодого кудесника электроники, проводившего все свои дни в лаборатории телевизионного пионера Фило Фарнсуорта. Позже Эккерт разделит патент (который затем признают недействительным) на ENIAC с Моучли. Во-вторых, это обеспечило Моучли место в Школе Мура, закончив его долгую академическую изоляцию в болоте колледжа Урсинус. Это, судя по всему, произошло не из-за каких-то особых заслуг Моучли, но просто потому, что школа отчаянно нуждалась в людях на замену учёным, ушедшим работать над военными заказами.

Но к 1942-му году большая часть школы Мура сама стала работать над военным проектом: подсчётом баллистических траекторий при помощи механической и ручной работы. Этот проект органично вырос из существовавшей связи между школой и Абердинским испытательным полигоном, находившимся в 130 км дальше по побережью, в Мэриленде.

Полигон был создан во время Первой Мировой войны для проверки артиллерии, на замену предыдущего полигона в Сэнди-Хук, Нью-Джерси. Кроме непосредственных стрельб, его задача состояла в подсчёте огневых таблиц, используемых артиллерией в бою. Сопротивление воздуха не позволяло подсчитать место приземления снаряда, просто решив квадратное уравнение. Тем не менее высокая точность была чрезвычайно важна для артиллерийского огня, поскольку именно первые выстрелы заканчивались наибольшим поражением сил противника — после них противник быстро скрывался под землёй.

Для достижения такой точности современные армии составляли подробные таблицы, сообщавшие стрелкам, как далеко приземлится их снаряд после выстрела под определённым углом. Составители использовали начальную скорость и расположение снаряда для подсчёта его расположения и скорости через небольшой интервал времени, а потом повторяли те же подсчёты для следующего интервала, и так далее, сотни и тысячи раз. Для каждой комбинации пушки и снаряда такие расчёты нужно было проводить для всех возможных углов стрельбы, учитывая различные атмосферные условия. Счётная нагрузка была такой большой, что в Абердине закончили расчёты всех таблиц, начатые по завершению Первой Мировой, только к 1936-му году.

Очевидно, Абердину требовалось решение получше. В 1933 году он заключил договор со школой Мура: армия оплатит постройку двух дифференциальных анализаторов, аналоговых компьютеров, созданных по схеме из MIT под руководством Вэневара Буша. Один отправят в Абердин, а другой останется в распоряжении школы Мура и будет использоваться по усмотрению профессуры. Анализатор мог за пятнадцать минут построить траекторию, на подсчёты которой у человека ушло бы несколько дней, хотя точность расчётов компьютера была немного ниже.

Демонстрация гаубицы в Абердине, ок. 1942

Однако в 1940-м исследовательское подразделение, называвшееся теперь Баллистической исследовательской лабораторией (Ballistic Research Laboratory, BRL), затребовало свою машину, стоявшую в школе Мура, и начало расчёты артиллерийских таблиц для надвигающейся войны. Счётную группу школы также привлекли для поддержки машины при помощи людей-вычислителей. К 1942 году 100 женщин-вычислителей в школе работали по шесть дней в неделю, перемалывая расчёты для войны — среди них была и жена Моучли, Мэри, работавшая над огневыми таблицами Абердина. Моучли сделали начальником над другой группой вычислителей, работавшей над расчётами для радарных антенн.

Со дня прибытия в школу Мура, Моучли продвигал свою идею электронного компьютера по всему факультету. У него уже была значительная поддержка в лице Преспера Эккерта и Джона Брэйнерда, старшего члена факультета. Моучли предоставлял идею, Эккерт — инженерный подход, Брэйнерд — убедительность и законность. Весной 1943 эта тройка решила, что пришло время прорекламировать давно зревшую идею Моучли армейским чинам. Но загадкам климата, которые тот давно пытался разгадать, пришлось подождать. Новый компьютер должен был служить потребностям нового хозяина: отслеживать не вечные синусоиды глобальных температурных циклов, а баллистические траектории артиллерийских снарядов.

В апреле 1943 Моучли, Эккерт и Брэйнерд сделали черновик «Отчёта по электронному дифференциальному анализатору». Это привлекло в их ряды ещё одного союзника, Германа Голдстайна, математика и армейского офицера, служившего посредником между Абердином и школой Мура. С помощью Голдстайна группа представила идею комитету в BRL, и получила военный грант, с Брэйнердом в качестве научного руководителя проекта. Им нужно было закончить создание машины к сентябрю 1944 года с бюджетом в $150 000. Команда назвала проект ENIAC: Electronic Numerical Integrator, Analyzer and Computer (Электронный числовой интегратор и вычислитель).

Слева направо: Джулиан Бигелоу, Герман Голдстайн, Роберт Оппенгеймер, Джон фон Ньюман. Фото сделано в Принстонском институте передовых исследований после войны, с более поздней моделью компьютера

Как и в случае с «Колоссом» в Британии, авторитетное инженерное начальство в США, например, Комитет исследований по национальной обороне (National Defense Research Committee, NDRC) отнеслось к проекту ENIAC скептически. У школы Мура не было репутации элитного учебного заведения, однако же она предложила создать нечто неслыханное. Даже у таких индустриальных гигантов, как RCA, с трудом получалось создавать относительно простые электронные счётные схемы, не говоря уже о настраиваемом электронном компьютере. Джордж Стибиц, архитектор релейных компьютеров в лаборатории Белла, работавший тогда в проекте NDRC, считал, что на создание ENIAC уйдёт слишком много времени для того, чтобы он пригодился в войне.

В этом он оказался прав. На создание ENIAC уйдёт в два раза больше времени и в три раза больше средств, чем планировалось вначале. Он высосал основательную часть человеческих ресурсов школы Мура. На одну только разработку потребовалось привлечь ещё семерых человек, в дополнение к начальной группе Моучли, Эккерта и Брэйнерда. Как и «Колосс», ENIAC привлёк множество людей-вычислителей для помощи в настройке их электронной замены. Среди них были и жена Германа Голдстайна Адель, и Джин Дженнингс (позже Бартик), которым впоследствии предстоит важная работа по разработке компьютеров. Литеры NI в названии ENIAC предполагали, что школа Мура даёт армии цифровую, электронную версию дифференциального анализатора, который решал бы интегралы для траекторий быстрее и точнее своего аналогового механического предшественника. Но в результате у них получилось нечто гораздо большее.

Часть идей проекта могла быть позаимствована из предложения 1940 года, сделанного Ирвеном Трэвисом. Именно Трэвис участвовал в подписании договора на использование школой Мура анализатора в 1933 году, а в 1940-м он предложил улучшенную версию анализатора, хотя и не электронного, но работавшего на цифровом принципе. Он должен был использовать механические счётчики вместо аналоговых колёс. К 1943 году он ушёл из школы Мура и занял пост в руководстве флотом в Вашингтоне.

Основа возможностей ENIAC, опять-таки, как и у «Колосса», заключалась в разнообразии функциональных модулей. Чаще всего использовались аккумуляторы для сложения и подсчёта. Их схема была взята от электронных счётчиков Уинна-Уильямса, использовавшихся физиками, и они буквально занимались сложением при помощи счёта, так, как дошколята считают на пальцах. Другие функциональные модули включали умножители, генераторы функций, искавшими данные в таблицах, что заменяло подсчёт более сложных функций типа синуса и косинуса. Каждый модуль обладал собственными программными настройками, при помощи которых задавалась небольшая последовательность операций. Как и у «Колосса», программирование осуществлялось при помощи комбинации панели с переключателями и похожих на телефонные коммутаторы панели с гнёздами.

У ENIAC было несколько электромеханических частей, в частности, релейный регистр, служивший буфером между электронными аккумуляторами и перфораторными машинами от IBM, использовавшимися для ввода и вывода. Эта архитектура очень напоминала «Колосс». Сэм Уильямс из лабораторий Белла, сотрудничавший с Джорджом Стибицем на создании релейных компьютеров Белла, также построил регистр для ENIAC.

Ключевое отличие от «Колосса» сделало ENIAC более гибкой машиной: возможность программировать главные настройки. Главное программируемое устройство отправляло импульсы функциональным модулям, вызывавшие запуск предварительно установленных последовательностей, и получало ответные импульсы по завершению работы. Затем оно переходило на следующую операцию в главной управляющей последовательности, и выдавало нужные расчёты в виде функции множества более мелких последовательностей. Главное программируемое устройство могло принимать решения при помощи шагового двигателя: кольцевого счётчика, определявшего, на какую из шести выходных линий перенаправить импульс. Таким способом устройство могло выполнять до шести различных функциональных последовательностей в зависимости от текущего состояния шагового двигателя. Такая гибкость позволит ENIAC решать задачи, весьма далёкие от его первоначальной компетенции в области баллистики.

Настройка ENIAC при помощи переключателей и коммутаторов

Эккерт отвечал за то, чтобы вся электроника в этом чудовище жужжала и гудела, и он самостоятельно придумал те же самые основные хитрости, что и Флауэрс в Блетчли: лампы должны работать на токах, гораздо меньших штатных, и машину не надо выключать. Но из-за огромного количества используемых ламп требовалась ещё одна хитрость: подключаемые модули, на каждом из которых монтировалось несколько десятков ламп, можно было легко вынимать и заменять в случае их отказа. Затем обслуживающий персонал без спешки находил и заменял отказавшую лампу, а ENIAC был сразу готов к работе. И даже со всеми этими предосторожностями, учитывая огромное количество ламп в ENIAC, он не мог заниматься расчётами задачи все выходные или всю ночь, как это делали релейные компьютеры. В какой-то момент обязательно перегорала лампа.

Пример множества ламп в ENIAC

Отзывы об ENIAC часто упоминают его огромные размеры. Ряды стеллажей с лампами — всего их было 18 000 штук — переключателями и коммутаторами заняли бы типичный загородный дом и лужайку перед ним в придачу. Его размер был обусловлен не только его компонентами (лампы были относительно крупными), но и странной архитектурой. И хотя все компьютеры середины века по современным понятиям кажутся крупными, следующее поколение электронных компьютеров было гораздо меньше ENIAC, и обладало большими возможностями при использовании одной десятой части электронных компонентов.

Панорама ENIAC в школе Мура

Гротескный размер ENIAC проистекал из двух основных проектировочных решений. Первое стремилось увеличить потенциальную скорость за счёт стоимости и сложности. После этого практически все компьютеры хранили числа в регистрах, а обрабатывали их в отдельных арифметических модулях, снова сохраняя результаты в регистре. ENIAC не отделял модули хранения и обработки. Каждый модуль хранения чисел одновременно был и обрабатывающим модулем, способным складывать и вычитать, из-за чего требовал гораздо больше ламп. Его можно было рассматривать как сильно ускоренную версию отдела людей-вычислителей в школе Мура, поскольку «его вычислительная архитектура напоминала двадцать людей-вычислителей, работающих с десятизначными настольными калькуляторами, передающих результаты вычислений туда и сюда». В теории это позволяло ENIAC проводить параллельные вычисления на нескольких аккумуляторах, но эту возможность использовали мало, а в 1948 году и вовсе устранили.

Второе проектировочное решение оправдать сложнее. В отличие от ABC или релейных машин Белла, ENIAC не хранил числа в двоичном виде. Он переводил десятичные механические вычисления прямо в электронный вид, с десятью триггерами на каждую цифру — если горел первый, это был ноль, второй — 1, третий — 2, и т.п. Это был огромный расход дорогих электронных компонентов (к примеру, для представления числа 1000 в двоичном виде требуется 10 триггеров, по одному на двоичную цифру (1111101000); а в схеме ENIAC для этого требовалось 40 триггеров, по десять на десятичную цифру), который, судя по всему, был организован только из-за страха возможных сложностей преобразования между двоичной и десятичной системами. Однако же компьютер Атанасова-Берри, «Колосс», и релейные машины Белла и Цузе использовали двоичную систему, и у их разработчиков не было никаких сложностей с преобразованием между основаниями.

Такие дизайнерские решения повторять никто не будет. В этом смысле ENIAC был похож на ABC — уникальная диковинка, а не шаблон для всех современных компьютеров. Однако же его преимущество было в том, что он доказал, вне всяких сомнений, работоспособность электронных компьютеров, выполняя полезную работу, и решая реальные задачи с удивительной для окружающих скоростью.

Реабилитация

К ноябрю 1945 года ENIAC полностью функционировал. Он не мог похвастаться такой же надёжностью, как его электромеханические родственники, но он был достаточно надёжным для того, чтобы использовать своё преимущество в скорости в несколько сотен раз. Расчёт баллистической траектории, на который у дифференциального анализатора уходило пятнадцать минут, ENIAC мог провести за двадцать секунд — быстрее, чем летит сам снаряд. И в отличие от анализатора, он мог делать это с той же точностью, что и человек-вычислитель, использующий механический калькулятор.

Однако, как предсказывал Стибиц, ENIAC появился слишком поздно для того, чтобы помочь в войне, и расчёт таблиц уже не требовался так срочно. Но в Лос-Аламосе в Нью-Мексико шёл проект разработки секретного оружия, который продолжался и после войны. Там тоже требовалось много расчётов. Один из физиков Манхэттенского проекта, Эдвард Теллер, ещё в 1942 году загорелся идеей «супероружия»: гораздо более разрушительного, чем то, что позже сбрасывали на Японию, с энергией взрыва, поступавшей от атомного синтеза, а не от деления ядер. Теллер считал, что он сможет запустить цепную реакцию синтеза в смеси дейтерия (обычный водород с дополнительным нейтроном) и трития (обычный водород с двумя дополнительными нейтронами). Но для этого нужно было обойтись низким содержанием трития, поскольку он был чрезвычайно редким.

Поэтому учёный из Лос-Аламоса привёз в школу Мура подсчёты для проверки супероружия, в которых необходимо было рассчитывать дифференциальные уравнения, моделировавшие зажигание смеси дейтерия и трития для различных концентраций трития. Ни у кого в школе Мура не было разрешения на то, чтобы узнать, для чего велись эти расчёты, но они покорно ввели все данные и уравнения, привезённые учёным. Детали расчётов остаются секретными и по сей день (как и вся программа по постройке супероружия, сегодня более известного, как водородная бомба), хотя нам известно, что Теллер счёл полученный в феврале 1946 года результат расчётов подтверждением жизнеспособности его идеи.

В том же месяце школа Мура представила ENIAC общественности. Во время обряда открытия перед собравшимися важными шишками и прессой операторы притворились, что включают машину (хотя она, конечно, всегда была включена), провели на ней несколько церемониальных подсчётов, вычислив баллистическую траекторию, чтобы продемонстрировать небывалую скорость электронных компонентов. После этого работники раздали пробитые перфокарты с этих расчётов всем присутствующим.

ENIAC продолжал решать несколько более реальных проблем весь 1946-й год: набор подсчётов по потоку жидкостей (например, для обтекания крыла самолёта) для британского физика Дугласа Хартри, ещё один набор расчётов для моделирования имплозии ядерного оружия, подсчёты траекторий для новой девяностомиллиметровой пушки в Абердине. Затем он замолчал на полтора года. В конце 1946-го, по договору школы Мура с армией, BRL упаковал машину и перевёз её на полигон. Там она постоянно страдала от проблем с надёжностью, и команда BRL не смогла заставить её работать достаточно хорошо для того, чтобы она выполняла какую-то полезную работу, вплоть до крупной модернизации, закончившейся в марте 1948. О модернизации, полностью обновившей ENIAC, мы поговорим больше в следующей части.

Но это уже не имело значения. Никому не было дела до ENIAC. Уже шла гонка по созданию его преемника.

Что ещё почитать:

• Paul Ceruzzi, Reckoners (1983)
• Thomas Haigh, et. al., Eniac in Action (2016)
• David Ritchie, The Computer Pioneers (1986)

Далее: Электронная революция >>

ENIAC

Pennsylvania Historical Marker
Four ENIAC panels and one of its three function tables, on display at the School of Engineering and Applied Science at the University of Pennsylvania
Location	University of Pennsylvania Department of Computer and Information Science, 3330 Walnut Street, Philadelphia, Pennsylvania, U.S.
Coordinates	39°57′08″N 75°11′26″W / 39.9523°N 75.1906°WCoordinates: 39°57′08″N 75°11′26″W / 39.9523°N 75.1906°W
Built/founded	1945
PHMC dedicated	Thursday, June 15, 2000

ENIAC (; Electronic Numerical Integrator and Computer)^[1][2] was the first programmable, electronic, general-purpose digital computer, completed in 1945.^[3][4] There were other computers that had these features, but the ENIAC had all of them in one package. It was Turing-complete and able to solve «a large class of numerical problems» through reprogramming.^[5][6]

Although ENIAC was designed and primarily used to calculate artillery firing tables for the United States Army’s Ballistic Research Laboratory (which later became a part of the Army Research Laboratory),^[7][8] its first program was a study of the feasibility of the thermonuclear weapon.^[9][10]

ENIAC was completed in 1945 and first put to work for practical purposes on December 10, 1945.^[11]

ENIAC was formally dedicated at the University of Pennsylvania on February 15, 1946, having cost $487,000 (equivalent to $6,200,000 in 2021), and called a «Giant Brain» by the press.^{[citation needed]} It had a speed on the order of one thousand times faster than that of electro-mechanical machines; this computational power, coupled with general-purpose programmability, excited scientists and industrialists alike. The combination of speed and programmability allowed for thousands more calculations for problems.^[12]

ENIAC was formally accepted by the U.S. Army Ordnance Corps in July 1946. It was transferred to Aberdeen Proving Ground, Maryland in 1947, where it was in continuous operation until 1955.

Development and design[edit]

ENIAC’s design and construction was financed by the United States Army, Ordnance Corps, Research and Development Command, led by Major General Gladeon M. Barnes. The total cost was about $487,000, equivalent to $6,190,000 in 2021.^[13] The construction contract was signed on June 5, 1943; work on the computer began in secret at the University of Pennsylvania’s Moore School of Electrical Engineering^[14] the following month, under the code name «Project PX», with John Grist Brainerd as principal investigator. Herman H. Goldstine persuaded the Army to fund the project, which put him in charge to oversee it for them.^[15]

ENIAC was designed by Ursinus College physics professor John Mauchly and J. Presper Eckert of the University of Pennsylvania, U.S.^[16] The team of design engineers assisting the development included Robert F. Shaw (function tables), Jeffrey Chuan Chu (divider/square-rooter), Thomas Kite Sharpless (master programmer), Frank Mural (master programmer), Arthur Burks (multiplier), Harry Huskey (reader/printer) and Jack Davis (accumulators).^[17] Significant development work was undertaken by the female mathematicians who handled the bulk of the ENIAC programming: Jean Jennings, Marlyn Wescoff, Ruth Lichterman, Betty Snyder, Frances Bilas, and Kay McNulty.^[18] In 1946, the researchers resigned from the University of Pennsylvania and formed the Eckert–Mauchly Computer Corporation.

ENIAC was a large, modular computer, composed of individual panels to perform different functions. Twenty of these modules were accumulators that could not only add and subtract, but hold a ten-digit decimal number in memory. Numbers were passed between these units across several general-purpose buses (or trays, as they were called). In order to achieve its high speed, the panels had to send and receive numbers, compute, save the answer and trigger the next operation, all without any moving parts. Key to its versatility was the ability to branch; it could trigger different operations, depending on the sign of a computed result.

Components[edit]

By the end of its operation in 1956, ENIAC contained 18,000 vacuum tubes, 7,200 crystal diodes, 1,500 relays, 70,000 resistors, 10,000 capacitors, and approximately 5,000,000 hand-soldered joints. It weighed more than 30 short tons (27 t), was roughly 8 ft × 3 ft × 100 ft (2 m × 1 m × 30 m) in size, occupied 1,800 sq ft (170 m²) and consumed 150 kW of electricity.^[19][20] This power requirement led to the rumor that whenever the computer was switched on, lights in Philadelphia dimmed.^[21] Input was possible from an IBM card reader and an IBM card punch was used for output. These cards could be used to produce printed output offline using an IBM accounting machine, such as the IBM 405. While ENIAC had no system to store memory in its inception, these punch cards could be used for external memory storage.^[22] In 1953, a 100-word magnetic-core memory built by the Burroughs Corporation was added to ENIAC.^[23]

ENIAC used ten-position ring counters to store digits; each digit required 36 vacuum tubes, 10 of which were the dual triodes making up the flip-flops of the ring counter. Arithmetic was performed by «counting» pulses with the ring counters and generating carry pulses if the counter «wrapped around», the idea being to electronically emulate the operation of the digit wheels of a mechanical adding machine.^[24]

ENIAC had 20 ten-digit signed accumulators, which used ten’s complement representation and could perform 5,000 simple addition or subtraction operations between any of them and a source (e.g., another accumulator or a constant transmitter) per second. It was possible to connect several accumulators to run simultaneously, so the peak speed of operation was potentially much higher, due to parallel operation.^[25][26]

It was possible to wire the carry of one accumulator into another accumulator to perform arithmetic with double the precision, but the accumulator carry circuit timing prevented the wiring of three or more for even higher precision. ENIAC used four of the accumulators (controlled by a special multiplier unit) to perform up to 385 multiplication operations per second; five of the accumulators were controlled by a special divider/square-rooter unit to perform up to 40 division operations per second or three square root operations per second.

The other nine units in ENIAC were the initiating unit (started and stopped the machine), the cycling unit (used for synchronizing the other units), the master programmer (controlled loop sequencing), the reader (controlled an IBM punch-card reader), the printer (controlled an IBM card punch), the constant transmitter, and three function tables.^[28][29]

Operation times[edit]

The references by Rojas and Hashagen (or Wilkes)^[16] give more details about the times for operations, which differ somewhat from those stated above.

The basic machine cycle was 200 microseconds (20 cycles of the 100 kHz clock in the cycling unit), or 5,000 cycles per second for operations on the 10-digit numbers. In one of these cycles, ENIAC could write a number to a register, read a number from a register, or add/subtract two numbers.

A multiplication of a 10-digit number by a d-digit number (for d up to 10) took d+4 cycles, so a 10- by 10-digit multiplication took 14 cycles, or 2,800 microseconds—a rate of 357 per second. If one of the numbers had fewer than 10 digits, the operation was faster.

Division and square roots took 13(d+1) cycles, where d is the number of digits in the result (quotient or square root). So a division or square root took up to 143 cycles, or 28,600 microseconds—a rate of 35 per second. (Wilkes 1956:20^[16] states that a division with a 10 digit quotient required 6 milliseconds.) If the result had fewer than ten digits, it was obtained faster.

ENIAC is able to process about 500 FLOPS,^[30] compared to modern supercomputers’ petascale and exascale computing power.

Reliability[edit]

ENIAC used common octal-base radio tubes of the day; the decimal accumulators were made of 6SN7 flip-flops, while 6L7s, 6SJ7s, 6SA7s and 6AC7s were used in logic functions.^[31] Numerous 6L6s and 6V6s served as line drivers to drive pulses through cables between rack assemblies.

Several tubes burned out almost every day, leaving ENIAC nonfunctional about half the time. Special high-reliability tubes were not available until 1948. Most of these failures, however, occurred during the warm-up and cool-down periods, when the tube heaters and cathodes were under the most thermal stress. Engineers reduced ENIAC’s tube failures to the more acceptable rate of one tube every two days. According to an interview in 1989 with Eckert, «We had a tube fail about every two days and we could locate the problem within 15 minutes.»^[32]
In 1954, the longest continuous period of operation without a failure was 116 hours—close to five days.

Programming[edit]

ENIAC could be programmed to perform complex sequences of operations, including loops, branches, and subroutines. However, instead of the stored-program computers that exist today, ENIAC was just a large collection of arithmetic machines, which originally had programs set up into the machine^[33] by a combination of plugboard wiring and three portable function tables (containing 1,200 ten-way switches each).^[34] The task of taking a problem and mapping it onto the machine was complex, and usually took weeks. Due to the complexity of mapping programs onto the machine, programs were only changed after huge numbers of tests of the current program.^[35] After the program was figured out on paper, the process of getting the program into ENIAC by manipulating its switches and cables could take days. This was followed by a period of verification and debugging, aided by the ability to execute the program step by step. A programming tutorial for the modulo function using an ENIAC simulator gives an impression of what a program on the ENIAC looked like.^[36][37]

ENIAC’s six primary programmers, Kay McNulty, Betty Jennings, Betty Snyder, Marlyn Wescoff, Fran Bilas and Ruth Lichterman, not only determined how to input ENIAC programs, but also developed an understanding of ENIAC’s inner workings.^[38][39] The programmers were often able to narrow bugs down to an individual failed tube which could be pointed to for replacement by a technician.^[40]

Programmers[edit]

Kay McNulty, Betty Jennings, Betty Snyder, Marlyn Meltzer, Fran Bilas, and Ruth Lichterman were the first programmers of the ENIAC. They were not, as computer scientist and historian Kathryn Kleiman was once told, «refrigerator ladies», i.e., models posing in front of the machine for press photography.^[41] Nevertheless, some of the women did not receive recognition for their work on the ENIAC in their lifetimes.^[18] After the war ended, the women continued to work on the ENIAC. Their expertise made their positions difficult to replace with returning soldiers. The original programmers of the ENIAC were neither recognized for their efforts nor known to the public until the mid-1980s.^[42]

These early programmers were drawn from a group of about two hundred women employed as computers at the Moore School of Electrical Engineering at the University of Pennsylvania. The job of computers was to produce the numeric result of mathematical formulas needed for a scientific study, or an engineering project. They usually did so with a mechanical calculator. The women studied the machine’s logic, physical structure, operation, and circuitry in order to not only understand the mathematics of computing, but also the machine itself.^[18] This was one of the few technical job categories available to women at that time.^[43] Betty Holberton (née Snyder) continued on to help write the first generative programming system (SORT/MERGE) and help design the first commercial electronic computers, the UNIVAC and the BINAC, alongside Jean Jennings.^[44] McNulty developed the use of subroutines in order to help increase ENIAC’s computational capability.^[45]

Herman Goldstine selected the programmers, whom he called operators, from the computers who had been calculating ballistics tables with mechanical desk calculators, and a differential analyzer prior to and during the development of ENIAC.^[18] Under Herman and Adele Goldstine’s direction, the computers studied ENIAC’s blueprints and physical structure to determine how to manipulate its switches and cables, as programming languages did not yet exist. Though contemporaries considered programming a clerical task and did not publicly recognize the programmers’ effect on the successful operation and announcement of ENIAC,^[18] McNulty, Jennings, Snyder, Wescoff, Bilas, and Lichterman have since been recognized for their contributions to computing.^[46][47][48] Three of the current (2020) Army supercomputers Jean, Kay, and Betty are named for Jean Bartik (Betty Jennings), Kay McNulty, and Betty Snyder respectively.^[49]

The «programmer» and «operator» job titles were not originally considered professions suitable for women. The labor shortage created by World War II helped enable the entry of women into the field.^[18] However, the field was not viewed as prestigious, and bringing in women was viewed as a way to free men up for more skilled labor. Essentially, women were seen as meeting a need in a temporary crisis.^[18] For example, the National Advisory Committee for Aeronautics said in 1942, «It is felt that enough greater return is obtained by freeing the engineers from calculating detail to overcome any increased expenses in the computers’ salaries. The engineers admit themselves that the girl computers do the work more rapidly and accurately than they would. This is due in large measure to the feeling among the engineers that their college and industrial experience is being wasted and thwarted by mere repetitive calculation».^[18]

Following the initial six programmers, an expanded team of a hundred scientists was recruited to continue work on the ENIAC. Among these were several women, including Gloria Ruth Gordon.^[50] Adele Goldstine wrote the original technical description of the ENIAC.^[51]

Programming languages[edit]

Several language systems were developed to describe programs for the ENIAC, including:

Role in the hydrogen bomb[edit]

Although the Ballistic Research Laboratory was the sponsor of ENIAC, one year into this three-year project John von Neumann, a mathematician working on the hydrogen bomb at Los Alamos National Laboratory, became aware of this computer.^[54] Los Alamos subsequently became so involved with ENIAC that the first test problem run consisted of computations for the hydrogen bomb, not artillery tables.^[8] The input/output for this test was one million cards.^[55]

Role in development of the Monte Carlo methods[edit]

Related to ENIAC’s role in the hydrogen bomb was its role in the Monte Carlo method becoming popular. Scientists involved in the original nuclear bomb development used massive groups of people doing huge numbers of calculations («computers» in the terminology of the time) to investigate the distance that neutrons would likely travel through various materials. John von Neumann and Stanislaw Ulam realized the speed of ENIAC would allow these calculations to be done much more quickly.^[56] The success of this project showed the value of Monte Carlo methods in science.^[57]

Later developments[edit]

A press conference was held on February 1, 1946,^[18] and the completed machine was announced to the public the evening of February 14, 1946,^[58] featuring demonstrations of its capabilities. Elizabeth Snyder and Betty Jean Jennings were responsible for developing the demonstration trajectory program, although Herman and Adele Goldstine took credit for it.^[18] The machine was formally dedicated the next day^[59] at the University of Pennsylvania. None of the women involved in programming the machine or creating the demonstration were invited to the formal dedication nor to the celebratory dinner held afterwards.^[60]

The original contract amount was $61,700; the final cost was almost $500,000 (approximately equivalent to $8,000,000 in 2021). It was formally accepted by the U.S. Army Ordnance Corps in July 1946. ENIAC was shut down on November 9, 1946, for a refurbishment and a memory upgrade, and was transferred to Aberdeen Proving Ground, Maryland in 1947. There, on July 29, 1947, it was turned on and was in continuous operation until 11:45 p.m. on October 2, 1955.^[2]

Role in the development of the EDVAC[edit]

A few months after ENIAC’s unveiling in the summer of 1946, as part of «an extraordinary effort to jump-start research in the field»,^[61] the Pentagon invited «the top people in electronics and mathematics from the United States and Great Britain»^[61] to a series of forty-eight lectures given in Philadelphia, Pennsylvania; all together called The Theory and Techniques for Design of Digital Computers—more often named the Moore School Lectures.^[61] Half of these lectures were given by the inventors of ENIAC.^[62]

ENIAC was a one-of-a-kind design and was never repeated. The freeze on design in 1943 meant that it lacked some innovations that soon became well-developed, notably the ability to store a program. Eckert and Mauchly started work on a new design, to be later called the EDVAC, which would be both simpler and more powerful. In particular, in 1944 Eckert wrote his description of a memory unit (the mercury delay line) which would hold both the data and the program. John von Neumann, who was consulting for the Moore School on the EDVAC, sat in on the Moore School meetings at which the stored program concept was elaborated. Von Neumann wrote up an incomplete set of notes (First Draft of a Report on the EDVAC) which were intended to be used as an internal memorandum—describing, elaborating, and couching in formal logical language the ideas developed in the meetings. ENIAC administrator and security officer Herman Goldstine distributed copies of this First Draft to a number of government and educational institutions, spurring widespread interest in the construction of a new generation of electronic computing machines, including Electronic Delay Storage Automatic Calculator (EDSAC) at Cambridge University, England and SEAC at the U.S. Bureau of Standards.^[63]

Improvements[edit]

A number of improvements were made to ENIAC after 1947, including a primitive read-only stored programming mechanism using the function tables as program ROM,^[63][64][65] after which programming was done by setting the switches.^[66] The idea has been worked out in several variants by Richard Clippinger and his group, on the one hand, and the Goldstines, on the other,^[67] and it was included in the ENIAC patent.^[68] Clippinger consulted with von Neumann on what instruction set to implement.^[63][69][70] Clippinger had thought of a three-address architecture while von Neumann proposed a one-address architecture because it was simpler to implement. Three digits of one accumulator (#6) were used as the program counter, another accumulator (#15) was used as the main accumulator, a third accumulator (#8) was used as the address pointer for reading data from the function tables, and most of the other accumulators (1–5, 7, 9–14, 17–19) were used for data memory.

In March 1948 the converter unit was installed,^[71] which made possible programming through the reader from standard IBM cards.^[72][73] The «first production run» of the new coding techniques on the Monte Carlo problem followed in April.^[71][74] After ENIAC’s move to Aberdeen, a register panel for memory was also constructed, but it did not work. A small master control unit to turn the machine on and off was also added.^[75]

The programming of the stored program for ENIAC was done by Betty Jennings, Clippinger, Adele Goldstine and others.^[76][64][63] It was first demonstrated as a stored-program computer in April 1948,^[77] running a program by Adele Goldstine for John von Neumann. This modification reduced the speed of ENIAC by a factor of 6 and eliminated the ability of parallel computation, but as it also reduced the reprogramming time^[70][63] to hours instead of days, it was considered well worth the loss of performance. Also analysis had shown that due to differences between the electronic speed of computation and the electromechanical speed of input/output, almost any real-world problem was completely I/O bound, even without making use of the original machine’s parallelism. Most computations would still be I/O bound, even after the speed reduction imposed by this modification.

Early in 1952, a high-speed shifter was added, which improved the speed for shifting by a factor of five. In July 1953, a 100-word expansion core memory was added to the system, using binary-coded decimal, excess-3 number representation. To support this expansion memory, ENIAC was equipped with a new Function Table selector, a memory address selector, pulse-shaping circuits, and three new orders were added to the programming mechanism.^[63]

Comparison with other early computers[edit]

Mechanical computing machines have been around since Archimedes’ time (see: Antikythera mechanism), but the 1930s and 1940s are considered the beginning of the modern computer era.

ENIAC was, like the IBM Harvard Mark I and the German Z3, able to run an arbitrary sequence of mathematical operations, but did not read them from a tape. Like the British Colossus, it was programmed by plugboard and switches. ENIAC combined full, Turing-complete programmability with electronic speed. The Atanasoff–Berry Computer (ABC), ENIAC, and Colossus all used thermionic valves (vacuum tubes). ENIAC’s registers performed decimal arithmetic, rather than binary arithmetic like the Z3, the ABC and Colossus.

Like the Colossus, ENIAC required rewiring to reprogram until April 1948.^[78] In June 1948, the Manchester Baby ran its first program and earned the distinction of first electronic stored-program computer.^[79][80][81] Though the idea of a stored-program computer with combined memory for program and data was conceived during the development of ENIAC, it was not initially implemented in ENIAC because World War II priorities required the machine to be completed quickly, and ENIAC’s 20 storage locations would be too small to hold data and programs.

Public knowledge[edit]

The Z3 and Colossus were developed independently of each other, and of the ABC and ENIAC during World War II. Work on the ABC at Iowa State University was stopped in 1942 after John Atanasoff was called to Washington, D.C., to do physics research for the U.S. Navy, and it was subsequently dismantled.^[82] The Z3 was destroyed by the Allied bombing raids of Berlin in 1943. As the ten Colossus machines were part of the UK’s war effort their existence remained secret until the late 1970s, although knowledge of their capabilities remained among their UK staff and invited Americans. ENIAC, by contrast, was put through its paces for the press in 1946, «and captured the world’s imagination». Older histories of computing may therefore not be comprehensive in their coverage and analysis of this period. All but two of the Colossus machines were dismantled in 1945; the remaining two were used to decrypt Soviet messages by GCHQ until the 1960s.^[83][84] The public demonstration for ENIAC was developed by Snyder and Jennings who created a demo that would calculate the trajectory of a missile in 15 seconds, a task that would have taken several weeks for a human computer.^[45]

Patent[edit]

For a variety of reasons – including Mauchly’s June 1941 examination of the Atanasoff–Berry computer (ABC), prototyped in 1939 by John Atanasoff and Clifford Berry – U.S. Patent 3,120,606 for ENIAC, applied for in 1947 and granted in 1964, was voided by the 1973^[85] decision of the landmark federal court case Honeywell, Inc. v. Sperry Rand Corp.. The decision included: that the ENIAC inventors had derived the subject matter of the electronic digital computer from Atanasoff; gave legal recognition to Atanasoff as the inventor of the first electronic digital computer; and put the invention of the electronic digital computer in the public domain.

Main parts[edit]

The main parts were 40 panels and three portable function tables (named A, B, and C). The layout of the panels was (clockwise, starting with the left wall):

Left wall

• Initiating Unit
• Cycling Unit
• Master Programmer – panel 1 and 2
• Function Table 1 – panel 1 and 2
• Accumulator 1
• Accumulator 2
• Divider and Square Rooter
• Accumulator 3
• Accumulator 4
• Accumulator 5
• Accumulator 6
• Accumulator 7
• Accumulator 8
• Accumulator 9

Back wall

• Accumulator 10
• High-speed Multiplier – panel 1, 2, and 3
• Accumulator 11
• Accumulator 12
• Accumulator 13
• Accumulator 14

Right wall

• Accumulator 15
• Accumulator 16
• Accumulator 17
• Accumulator 18
• Function Table 2 – panel 1 and 2
• Function Table 3 – panel 1 and 2
• Accumulator 19
• Accumulator 20
• Constant Transmitter – panel 1, 2, and 3
• Printer – panel 1, 2, and 3

An IBM card reader was attached to Constant Transmitter panel 3 and an IBM card punch was attached to Printer Panel 2. The Portable Function Tables could be connected to Function Table 1, 2, and 3.^[86]

Parts on display[edit]

Pieces of ENIAC are held by the following institutions:

• The School of Engineering and Applied Science at the University of Pennsylvania has four of the original forty panels (Accumulator #18, Constant Transmitter Panel 2, Master Programmer Panel 2, and the Cycling Unit) and one of the three function tables (Function Table B) of ENIAC (on loan from the Smithsonian).^[86]
• The Smithsonian has five panels (Accumulators 2, 19, and 20; Constant Transmitter panels 1 and 3; Divider and Square Rooter; Function Table 2 panel 1; Function Table 3 panel 2; High-speed Multiplier panels 1 and 2; Printer panel 1; Initiating Unit)^[86] in the National Museum of American History in Washington, D.C.^[18] (but apparently not currently on display).
• The Science Museum in London has a receiver unit on display.
• The Computer History Museum in Mountain View, California has three panels (Accumulator #12, Function Table 2 panel 2, and Printer Panel 3) and portable function table C on display (on loan from the Smithsonian Institution).^[86]
• The University of Michigan in Ann Arbor has four panels (two accumulators, High-speed Multiplier panel 3, and Master Programmer panel 2),^[86] salvaged by Arthur Burks.
• The United States Army Ordnance Museum at Aberdeen Proving Ground, Maryland, where ENIAC was used, has Portable Function Table A.
• The U.S. Army Field Artillery Museum in Fort Sill, as of October 2014, obtained seven panels of ENIAC that were previously housed by The Perot Group in Plano, Texas.^[87] There are accumulators #7, #8, #11, and #17;^[88] panel #1 and #2 that connected to function table #1,^[86] and the back of a panel showing its tubes. A module of tubes is also on display.
• The United States Military Academy at West Point, New York, has one of the data entry terminals from the ENIAC.
• The Heinz Nixdorf Museum in Paderborn, Germany, has three panels (Printer panel 2 and High-speed Function Table)^[86] (on loan from the Smithsonian Institution). In 2014 the museum decided to rebuild one of the accumulator panels – reconstructed part has the look and feel of a simplified counterpart from the original machine.^[89][90]

Recognition[edit]

ENIAC was named an IEEE Milestone in 1987.^[91]

In 1996, in honor of the ENIAC’s 50th anniversary, The University of Pennsylvania sponsored a project named, «ENIAC-on-a-Chip«, where a very small silicon computer chip measuring 7.44 mm by 5.29 mm was built with the same functionality as ENIAC. Although this 20 MHz chip was many times faster than ENIAC, it had but a fraction of the speed of its contemporary microprocessors in the late 1990s.^[92][93][94]

In 1997, the six women who did most of the programming of ENIAC were inducted into the Technology International Hall of Fame.^[46][95] The role of the ENIAC programmers is treated in a 2010 documentary film titled Top Secret Rosies: The Female «Computers» of WWII by LeAnn Erickson.^[47] A 2014 documentary short, The Computers by Kate McMahon, tells of the story of the six programmers; this was the result of 20 years’ research by Kathryn Kleiman and her team as part of the ENIAC Programmers Project.^[48][96] In 2022 Grand Central Publishing released Proving Ground by Kathy Kleiman, a hardcover biography about the six ENIAC programmers and their efforts to translate block diagrams and electronic schematics of the ENIAC, then under construction, into programs that would be loaded into and run on ENIAC once it was available for use.^[97]

In 2011, in honor of the 65th anniversary of the ENIAC’s unveiling, the city of Philadelphia declared February 15 as ENIAC Day.^[98]

The ENIAC celebrated its 70th anniversary on February 15, 2016.^[99]

See also[edit]

• History of computing
• History of computing hardware
• Women in computing
• List of vacuum-tube computers
• Military computers
• Unisys
• Arthur Burks
• Betty Holberton
• Frances Bilas Spence
• John Mauchly
• J. Presper Eckert
• Jean Jennings Bartik
• Kathleen Antonelli (Kay McNulty)
• Marlyn Meltzer
• Ruth Lichterman Teitelbaum

Notes[edit]

References[edit]

Further reading[edit]

External links[edit]

• ENIAC simulation
• Another ENIAC simulation
• Pulse-level ENIAC simulator
• 3D printable model of the ENIAC
• Q&A: A lost interview with ENIAC co-inventor J. Presper Eckert
• Interview with Eckert Transcript of a video interview with Eckert by David Allison for the National Museum of American History, Smithsonian Institution on February 2, 1988. An in-depth, technical discussion on ENIAC, including the thought process behind the design.
• Oral history interview with J. Presper Eckert, Charles Babbage Institute, University of Minnesota. Eckert, a co-inventor of ENIAC, discusses its development at the University of Pennsylvania’s Moore School of Electrical Engineering; describes difficulties in securing patent rights for ENIAC and the problems posed by the circulation of John von Neumann’s 1945 First Draft of the Report on EDVAC, which placed the ENIAC inventions in the public domain. Interview by Nancy Stern, 28 October 1977.
• Oral history interview with Carl Chambers, Charles Babbage Institute, University of Minnesota. Chambers discusses the initiation and progress of the ENIAC project at the University of Pennsylvania Moore School of Electrical Engineering (1941–46). Oral history interview by Nancy B. Stern, 30 November 1977.
• Oral history interview with Irven A. Travis, Charles Babbage Institute, University of Minnesota. Travis describes the ENIAC project at the University of Pennsylvania (1941–46), the technical and leadership abilities of chief engineer Eckert, the working relations between John Mauchly and Eckert, the disputes over patent rights, and their resignation from the university. Oral history interview by Nancy B. Stern, 21 October 1977.
• Oral history interview with S. Reid Warren, Charles Babbage Institute, University of Minnesota. Warren served as supervisor of the EDVAC project; central to his discussion are J. Presper Eckert and John Mauchly and their disagreements with administrators over patent rights; discusses John von Neumann’s 1945 draft report on the EDVAC, and its lack of proper acknowledgment of all the EDVAC contributors.
• ENIAC Programmers Project
• The women of ENIAC
• Programming ENIAC
• How ENIAC took a Square Root
• Mike Muuss: Collected ENIAC documents
• ENIAC chapter in Karl Kempf, Electronic Computers Within The Ordnance Corps, November 1961
• The ENIAC Story, Martin H. Weik, Ordnance Ballistic Research Laboratories, 1961
• ENIAC museum at the University of Pennsylvania
• ENIAC specifications from Ballistic Research Laboratories Report No. 971 December 1955, (A Survey of Domestic Electronic Digital Computing Systems)
• A Computer Is Born, Michael Kanellos, 60th anniversary news story, CNet, February 13, 2006
• 1946 film restored, Computer History Archives Project

ENIAC

Pennsylvania Historical Marker
Four ENIAC panels and one of its three function tables, on display at the School of Engineering and Applied Science at the University of Pennsylvania
Location	University of Pennsylvania Department of Computer and Information Science, 3330 Walnut Street, Philadelphia, Pennsylvania, U.S.
Coordinates	39°57′08″N 75°11′26″W / 39.9523°N 75.1906°WCoordinates: 39°57′08″N 75°11′26″W / 39.9523°N 75.1906°W
Built/founded	1945
PHMC dedicated	Thursday, June 15, 2000

ENIAC (; Electronic Numerical Integrator and Computer)^[1][2] was the first programmable, electronic, general-purpose digital computer, completed in 1945.^[3][4] There were other computers that had these features, but the ENIAC had all of them in one package. It was Turing-complete and able to solve «a large class of numerical problems» through reprogramming.^[5][6]

Although ENIAC was designed and primarily used to calculate artillery firing tables for the United States Army’s Ballistic Research Laboratory (which later became a part of the Army Research Laboratory),^[7][8] its first program was a study of the feasibility of the thermonuclear weapon.^[9][10]

ENIAC was completed in 1945 and first put to work for practical purposes on December 10, 1945.^[11]

ENIAC was formally dedicated at the University of Pennsylvania on February 15, 1946, having cost $487,000 (equivalent to $6,200,000 in 2021), and called a «Giant Brain» by the press.^{[citation needed]} It had a speed on the order of one thousand times faster than that of electro-mechanical machines; this computational power, coupled with general-purpose programmability, excited scientists and industrialists alike. The combination of speed and programmability allowed for thousands more calculations for problems.^[12]

ENIAC was formally accepted by the U.S. Army Ordnance Corps in July 1946. It was transferred to Aberdeen Proving Ground, Maryland in 1947, where it was in continuous operation until 1955.

Development and design[edit]

ENIAC’s design and construction was financed by the United States Army, Ordnance Corps, Research and Development Command, led by Major General Gladeon M. Barnes. The total cost was about $487,000, equivalent to $6,190,000 in 2021.^[13] The construction contract was signed on June 5, 1943; work on the computer began in secret at the University of Pennsylvania’s Moore School of Electrical Engineering^[14] the following month, under the code name «Project PX», with John Grist Brainerd as principal investigator. Herman H. Goldstine persuaded the Army to fund the project, which put him in charge to oversee it for them.^[15]

ENIAC was designed by Ursinus College physics professor John Mauchly and J. Presper Eckert of the University of Pennsylvania, U.S.^[16] The team of design engineers assisting the development included Robert F. Shaw (function tables), Jeffrey Chuan Chu (divider/square-rooter), Thomas Kite Sharpless (master programmer), Frank Mural (master programmer), Arthur Burks (multiplier), Harry Huskey (reader/printer) and Jack Davis (accumulators).^[17] Significant development work was undertaken by the female mathematicians who handled the bulk of the ENIAC programming: Jean Jennings, Marlyn Wescoff, Ruth Lichterman, Betty Snyder, Frances Bilas, and Kay McNulty.^[18] In 1946, the researchers resigned from the University of Pennsylvania and formed the Eckert–Mauchly Computer Corporation.

ENIAC was a large, modular computer, composed of individual panels to perform different functions. Twenty of these modules were accumulators that could not only add and subtract, but hold a ten-digit decimal number in memory. Numbers were passed between these units across several general-purpose buses (or trays, as they were called). In order to achieve its high speed, the panels had to send and receive numbers, compute, save the answer and trigger the next operation, all without any moving parts. Key to its versatility was the ability to branch; it could trigger different operations, depending on the sign of a computed result.

Components[edit]

By the end of its operation in 1956, ENIAC contained 18,000 vacuum tubes, 7,200 crystal diodes, 1,500 relays, 70,000 resistors, 10,000 capacitors, and approximately 5,000,000 hand-soldered joints. It weighed more than 30 short tons (27 t), was roughly 8 ft × 3 ft × 100 ft (2 m × 1 m × 30 m) in size, occupied 1,800 sq ft (170 m²) and consumed 150 kW of electricity.^[19][20] This power requirement led to the rumor that whenever the computer was switched on, lights in Philadelphia dimmed.^[21] Input was possible from an IBM card reader and an IBM card punch was used for output. These cards could be used to produce printed output offline using an IBM accounting machine, such as the IBM 405. While ENIAC had no system to store memory in its inception, these punch cards could be used for external memory storage.^[22] In 1953, a 100-word magnetic-core memory built by the Burroughs Corporation was added to ENIAC.^[23]

ENIAC used ten-position ring counters to store digits; each digit required 36 vacuum tubes, 10 of which were the dual triodes making up the flip-flops of the ring counter. Arithmetic was performed by «counting» pulses with the ring counters and generating carry pulses if the counter «wrapped around», the idea being to electronically emulate the operation of the digit wheels of a mechanical adding machine.^[24]

ENIAC had 20 ten-digit signed accumulators, which used ten’s complement representation and could perform 5,000 simple addition or subtraction operations between any of them and a source (e.g., another accumulator or a constant transmitter) per second. It was possible to connect several accumulators to run simultaneously, so the peak speed of operation was potentially much higher, due to parallel operation.^[25][26]

It was possible to wire the carry of one accumulator into another accumulator to perform arithmetic with double the precision, but the accumulator carry circuit timing prevented the wiring of three or more for even higher precision. ENIAC used four of the accumulators (controlled by a special multiplier unit) to perform up to 385 multiplication operations per second; five of the accumulators were controlled by a special divider/square-rooter unit to perform up to 40 division operations per second or three square root operations per second.

The other nine units in ENIAC were the initiating unit (started and stopped the machine), the cycling unit (used for synchronizing the other units), the master programmer (controlled loop sequencing), the reader (controlled an IBM punch-card reader), the printer (controlled an IBM card punch), the constant transmitter, and three function tables.^[28][29]

Operation times[edit]

The references by Rojas and Hashagen (or Wilkes)^[16] give more details about the times for operations, which differ somewhat from those stated above.

The basic machine cycle was 200 microseconds (20 cycles of the 100 kHz clock in the cycling unit), or 5,000 cycles per second for operations on the 10-digit numbers. In one of these cycles, ENIAC could write a number to a register, read a number from a register, or add/subtract two numbers.

A multiplication of a 10-digit number by a d-digit number (for d up to 10) took d+4 cycles, so a 10- by 10-digit multiplication took 14 cycles, or 2,800 microseconds—a rate of 357 per second. If one of the numbers had fewer than 10 digits, the operation was faster.

Division and square roots took 13(d+1) cycles, where d is the number of digits in the result (quotient or square root). So a division or square root took up to 143 cycles, or 28,600 microseconds—a rate of 35 per second. (Wilkes 1956:20^[16] states that a division with a 10 digit quotient required 6 milliseconds.) If the result had fewer than ten digits, it was obtained faster.

ENIAC is able to process about 500 FLOPS,^[30] compared to modern supercomputers’ petascale and exascale computing power.

Reliability[edit]

ENIAC used common octal-base radio tubes of the day; the decimal accumulators were made of 6SN7 flip-flops, while 6L7s, 6SJ7s, 6SA7s and 6AC7s were used in logic functions.^[31] Numerous 6L6s and 6V6s served as line drivers to drive pulses through cables between rack assemblies.

Several tubes burned out almost every day, leaving ENIAC nonfunctional about half the time. Special high-reliability tubes were not available until 1948. Most of these failures, however, occurred during the warm-up and cool-down periods, when the tube heaters and cathodes were under the most thermal stress. Engineers reduced ENIAC’s tube failures to the more acceptable rate of one tube every two days. According to an interview in 1989 with Eckert, «We had a tube fail about every two days and we could locate the problem within 15 minutes.»^[32]
In 1954, the longest continuous period of operation without a failure was 116 hours—close to five days.

Programming[edit]

ENIAC could be programmed to perform complex sequences of operations, including loops, branches, and subroutines. However, instead of the stored-program computers that exist today, ENIAC was just a large collection of arithmetic machines, which originally had programs set up into the machine^[33] by a combination of plugboard wiring and three portable function tables (containing 1,200 ten-way switches each).^[34] The task of taking a problem and mapping it onto the machine was complex, and usually took weeks. Due to the complexity of mapping programs onto the machine, programs were only changed after huge numbers of tests of the current program.^[35] After the program was figured out on paper, the process of getting the program into ENIAC by manipulating its switches and cables could take days. This was followed by a period of verification and debugging, aided by the ability to execute the program step by step. A programming tutorial for the modulo function using an ENIAC simulator gives an impression of what a program on the ENIAC looked like.^[36][37]

ENIAC’s six primary programmers, Kay McNulty, Betty Jennings, Betty Snyder, Marlyn Wescoff, Fran Bilas and Ruth Lichterman, not only determined how to input ENIAC programs, but also developed an understanding of ENIAC’s inner workings.^[38][39] The programmers were often able to narrow bugs down to an individual failed tube which could be pointed to for replacement by a technician.^[40]

Programmers[edit]

Kay McNulty, Betty Jennings, Betty Snyder, Marlyn Meltzer, Fran Bilas, and Ruth Lichterman were the first programmers of the ENIAC. They were not, as computer scientist and historian Kathryn Kleiman was once told, «refrigerator ladies», i.e., models posing in front of the machine for press photography.^[41] Nevertheless, some of the women did not receive recognition for their work on the ENIAC in their lifetimes.^[18] After the war ended, the women continued to work on the ENIAC. Their expertise made their positions difficult to replace with returning soldiers. The original programmers of the ENIAC were neither recognized for their efforts nor known to the public until the mid-1980s.^[42]

These early programmers were drawn from a group of about two hundred women employed as computers at the Moore School of Electrical Engineering at the University of Pennsylvania. The job of computers was to produce the numeric result of mathematical formulas needed for a scientific study, or an engineering project. They usually did so with a mechanical calculator. The women studied the machine’s logic, physical structure, operation, and circuitry in order to not only understand the mathematics of computing, but also the machine itself.^[18] This was one of the few technical job categories available to women at that time.^[43] Betty Holberton (née Snyder) continued on to help write the first generative programming system (SORT/MERGE) and help design the first commercial electronic computers, the UNIVAC and the BINAC, alongside Jean Jennings.^[44] McNulty developed the use of subroutines in order to help increase ENIAC’s computational capability.^[45]

Herman Goldstine selected the programmers, whom he called operators, from the computers who had been calculating ballistics tables with mechanical desk calculators, and a differential analyzer prior to and during the development of ENIAC.^[18] Under Herman and Adele Goldstine’s direction, the computers studied ENIAC’s blueprints and physical structure to determine how to manipulate its switches and cables, as programming languages did not yet exist. Though contemporaries considered programming a clerical task and did not publicly recognize the programmers’ effect on the successful operation and announcement of ENIAC,^[18] McNulty, Jennings, Snyder, Wescoff, Bilas, and Lichterman have since been recognized for their contributions to computing.^[46][47][48] Three of the current (2020) Army supercomputers Jean, Kay, and Betty are named for Jean Bartik (Betty Jennings), Kay McNulty, and Betty Snyder respectively.^[49]

The «programmer» and «operator» job titles were not originally considered professions suitable for women. The labor shortage created by World War II helped enable the entry of women into the field.^[18] However, the field was not viewed as prestigious, and bringing in women was viewed as a way to free men up for more skilled labor. Essentially, women were seen as meeting a need in a temporary crisis.^[18] For example, the National Advisory Committee for Aeronautics said in 1942, «It is felt that enough greater return is obtained by freeing the engineers from calculating detail to overcome any increased expenses in the computers’ salaries. The engineers admit themselves that the girl computers do the work more rapidly and accurately than they would. This is due in large measure to the feeling among the engineers that their college and industrial experience is being wasted and thwarted by mere repetitive calculation».^[18]

Following the initial six programmers, an expanded team of a hundred scientists was recruited to continue work on the ENIAC. Among these were several women, including Gloria Ruth Gordon.^[50] Adele Goldstine wrote the original technical description of the ENIAC.^[51]

Programming languages[edit]

Several language systems were developed to describe programs for the ENIAC, including:

Role in the hydrogen bomb[edit]

Although the Ballistic Research Laboratory was the sponsor of ENIAC, one year into this three-year project John von Neumann, a mathematician working on the hydrogen bomb at Los Alamos National Laboratory, became aware of this computer.^[54] Los Alamos subsequently became so involved with ENIAC that the first test problem run consisted of computations for the hydrogen bomb, not artillery tables.^[8] The input/output for this test was one million cards.^[55]

Role in development of the Monte Carlo methods[edit]

Related to ENIAC’s role in the hydrogen bomb was its role in the Monte Carlo method becoming popular. Scientists involved in the original nuclear bomb development used massive groups of people doing huge numbers of calculations («computers» in the terminology of the time) to investigate the distance that neutrons would likely travel through various materials. John von Neumann and Stanislaw Ulam realized the speed of ENIAC would allow these calculations to be done much more quickly.^[56] The success of this project showed the value of Monte Carlo methods in science.^[57]

Later developments[edit]

A press conference was held on February 1, 1946,^[18] and the completed machine was announced to the public the evening of February 14, 1946,^[58] featuring demonstrations of its capabilities. Elizabeth Snyder and Betty Jean Jennings were responsible for developing the demonstration trajectory program, although Herman and Adele Goldstine took credit for it.^[18] The machine was formally dedicated the next day^[59] at the University of Pennsylvania. None of the women involved in programming the machine or creating the demonstration were invited to the formal dedication nor to the celebratory dinner held afterwards.^[60]

The original contract amount was $61,700; the final cost was almost $500,000 (approximately equivalent to $8,000,000 in 2021). It was formally accepted by the U.S. Army Ordnance Corps in July 1946. ENIAC was shut down on November 9, 1946, for a refurbishment and a memory upgrade, and was transferred to Aberdeen Proving Ground, Maryland in 1947. There, on July 29, 1947, it was turned on and was in continuous operation until 11:45 p.m. on October 2, 1955.^[2]

Role in the development of the EDVAC[edit]

A few months after ENIAC’s unveiling in the summer of 1946, as part of «an extraordinary effort to jump-start research in the field»,^[61] the Pentagon invited «the top people in electronics and mathematics from the United States and Great Britain»^[61] to a series of forty-eight lectures given in Philadelphia, Pennsylvania; all together called The Theory and Techniques for Design of Digital Computers—more often named the Moore School Lectures.^[61] Half of these lectures were given by the inventors of ENIAC.^[62]

ENIAC was a one-of-a-kind design and was never repeated. The freeze on design in 1943 meant that it lacked some innovations that soon became well-developed, notably the ability to store a program. Eckert and Mauchly started work on a new design, to be later called the EDVAC, which would be both simpler and more powerful. In particular, in 1944 Eckert wrote his description of a memory unit (the mercury delay line) which would hold both the data and the program. John von Neumann, who was consulting for the Moore School on the EDVAC, sat in on the Moore School meetings at which the stored program concept was elaborated. Von Neumann wrote up an incomplete set of notes (First Draft of a Report on the EDVAC) which were intended to be used as an internal memorandum—describing, elaborating, and couching in formal logical language the ideas developed in the meetings. ENIAC administrator and security officer Herman Goldstine distributed copies of this First Draft to a number of government and educational institutions, spurring widespread interest in the construction of a new generation of electronic computing machines, including Electronic Delay Storage Automatic Calculator (EDSAC) at Cambridge University, England and SEAC at the U.S. Bureau of Standards.^[63]

Improvements[edit]

A number of improvements were made to ENIAC after 1947, including a primitive read-only stored programming mechanism using the function tables as program ROM,^[63][64][65] after which programming was done by setting the switches.^[66] The idea has been worked out in several variants by Richard Clippinger and his group, on the one hand, and the Goldstines, on the other,^[67] and it was included in the ENIAC patent.^[68] Clippinger consulted with von Neumann on what instruction set to implement.^[63][69][70] Clippinger had thought of a three-address architecture while von Neumann proposed a one-address architecture because it was simpler to implement. Three digits of one accumulator (#6) were used as the program counter, another accumulator (#15) was used as the main accumulator, a third accumulator (#8) was used as the address pointer for reading data from the function tables, and most of the other accumulators (1–5, 7, 9–14, 17–19) were used for data memory.

In March 1948 the converter unit was installed,^[71] which made possible programming through the reader from standard IBM cards.^[72][73] The «first production run» of the new coding techniques on the Monte Carlo problem followed in April.^[71][74] After ENIAC’s move to Aberdeen, a register panel for memory was also constructed, but it did not work. A small master control unit to turn the machine on and off was also added.^[75]

The programming of the stored program for ENIAC was done by Betty Jennings, Clippinger, Adele Goldstine and others.^[76][64][63] It was first demonstrated as a stored-program computer in April 1948,^[77] running a program by Adele Goldstine for John von Neumann. This modification reduced the speed of ENIAC by a factor of 6 and eliminated the ability of parallel computation, but as it also reduced the reprogramming time^[70][63] to hours instead of days, it was considered well worth the loss of performance. Also analysis had shown that due to differences between the electronic speed of computation and the electromechanical speed of input/output, almost any real-world problem was completely I/O bound, even without making use of the original machine’s parallelism. Most computations would still be I/O bound, even after the speed reduction imposed by this modification.

Early in 1952, a high-speed shifter was added, which improved the speed for shifting by a factor of five. In July 1953, a 100-word expansion core memory was added to the system, using binary-coded decimal, excess-3 number representation. To support this expansion memory, ENIAC was equipped with a new Function Table selector, a memory address selector, pulse-shaping circuits, and three new orders were added to the programming mechanism.^[63]

Comparison with other early computers[edit]

Mechanical computing machines have been around since Archimedes’ time (see: Antikythera mechanism), but the 1930s and 1940s are considered the beginning of the modern computer era.

ENIAC was, like the IBM Harvard Mark I and the German Z3, able to run an arbitrary sequence of mathematical operations, but did not read them from a tape. Like the British Colossus, it was programmed by plugboard and switches. ENIAC combined full, Turing-complete programmability with electronic speed. The Atanasoff–Berry Computer (ABC), ENIAC, and Colossus all used thermionic valves (vacuum tubes). ENIAC’s registers performed decimal arithmetic, rather than binary arithmetic like the Z3, the ABC and Colossus.

Like the Colossus, ENIAC required rewiring to reprogram until April 1948.^[78] In June 1948, the Manchester Baby ran its first program and earned the distinction of first electronic stored-program computer.^[79][80][81] Though the idea of a stored-program computer with combined memory for program and data was conceived during the development of ENIAC, it was not initially implemented in ENIAC because World War II priorities required the machine to be completed quickly, and ENIAC’s 20 storage locations would be too small to hold data and programs.

Public knowledge[edit]

The Z3 and Colossus were developed independently of each other, and of the ABC and ENIAC during World War II. Work on the ABC at Iowa State University was stopped in 1942 after John Atanasoff was called to Washington, D.C., to do physics research for the U.S. Navy, and it was subsequently dismantled.^[82] The Z3 was destroyed by the Allied bombing raids of Berlin in 1943. As the ten Colossus machines were part of the UK’s war effort their existence remained secret until the late 1970s, although knowledge of their capabilities remained among their UK staff and invited Americans. ENIAC, by contrast, was put through its paces for the press in 1946, «and captured the world’s imagination». Older histories of computing may therefore not be comprehensive in their coverage and analysis of this period. All but two of the Colossus machines were dismantled in 1945; the remaining two were used to decrypt Soviet messages by GCHQ until the 1960s.^[83][84] The public demonstration for ENIAC was developed by Snyder and Jennings who created a demo that would calculate the trajectory of a missile in 15 seconds, a task that would have taken several weeks for a human computer.^[45]

Patent[edit]

For a variety of reasons – including Mauchly’s June 1941 examination of the Atanasoff–Berry computer (ABC), prototyped in 1939 by John Atanasoff and Clifford Berry – U.S. Patent 3,120,606 for ENIAC, applied for in 1947 and granted in 1964, was voided by the 1973^[85] decision of the landmark federal court case Honeywell, Inc. v. Sperry Rand Corp.. The decision included: that the ENIAC inventors had derived the subject matter of the electronic digital computer from Atanasoff; gave legal recognition to Atanasoff as the inventor of the first electronic digital computer; and put the invention of the electronic digital computer in the public domain.

Main parts[edit]

The main parts were 40 panels and three portable function tables (named A, B, and C). The layout of the panels was (clockwise, starting with the left wall):

Left wall

• Initiating Unit
• Cycling Unit
• Master Programmer – panel 1 and 2
• Function Table 1 – panel 1 and 2
• Accumulator 1
• Accumulator 2
• Divider and Square Rooter
• Accumulator 3
• Accumulator 4
• Accumulator 5
• Accumulator 6
• Accumulator 7
• Accumulator 8
• Accumulator 9

Back wall

• Accumulator 10
• High-speed Multiplier – panel 1, 2, and 3
• Accumulator 11
• Accumulator 12
• Accumulator 13
• Accumulator 14

Right wall

• Accumulator 15
• Accumulator 16
• Accumulator 17
• Accumulator 18
• Function Table 2 – panel 1 and 2
• Function Table 3 – panel 1 and 2
• Accumulator 19
• Accumulator 20
• Constant Transmitter – panel 1, 2, and 3
• Printer – panel 1, 2, and 3

An IBM card reader was attached to Constant Transmitter panel 3 and an IBM card punch was attached to Printer Panel 2. The Portable Function Tables could be connected to Function Table 1, 2, and 3.^[86]

Parts on display[edit]

Pieces of ENIAC are held by the following institutions:

• The School of Engineering and Applied Science at the University of Pennsylvania has four of the original forty panels (Accumulator #18, Constant Transmitter Panel 2, Master Programmer Panel 2, and the Cycling Unit) and one of the three function tables (Function Table B) of ENIAC (on loan from the Smithsonian).^[86]
• The Smithsonian has five panels (Accumulators 2, 19, and 20; Constant Transmitter panels 1 and 3; Divider and Square Rooter; Function Table 2 panel 1; Function Table 3 panel 2; High-speed Multiplier panels 1 and 2; Printer panel 1; Initiating Unit)^[86] in the National Museum of American History in Washington, D.C.^[18] (but apparently not currently on display).
• The Science Museum in London has a receiver unit on display.
• The Computer History Museum in Mountain View, California has three panels (Accumulator #12, Function Table 2 panel 2, and Printer Panel 3) and portable function table C on display (on loan from the Smithsonian Institution).^[86]
• The University of Michigan in Ann Arbor has four panels (two accumulators, High-speed Multiplier panel 3, and Master Programmer panel 2),^[86] salvaged by Arthur Burks.
• The United States Army Ordnance Museum at Aberdeen Proving Ground, Maryland, where ENIAC was used, has Portable Function Table A.
• The U.S. Army Field Artillery Museum in Fort Sill, as of October 2014, obtained seven panels of ENIAC that were previously housed by The Perot Group in Plano, Texas.^[87] There are accumulators #7, #8, #11, and #17;^[88] panel #1 and #2 that connected to function table #1,^[86] and the back of a panel showing its tubes. A module of tubes is also on display.
• The United States Military Academy at West Point, New York, has one of the data entry terminals from the ENIAC.
• The Heinz Nixdorf Museum in Paderborn, Germany, has three panels (Printer panel 2 and High-speed Function Table)^[86] (on loan from the Smithsonian Institution). In 2014 the museum decided to rebuild one of the accumulator panels – reconstructed part has the look and feel of a simplified counterpart from the original machine.^[89][90]

Recognition[edit]

ENIAC was named an IEEE Milestone in 1987.^[91]

In 1996, in honor of the ENIAC’s 50th anniversary, The University of Pennsylvania sponsored a project named, «ENIAC-on-a-Chip«, where a very small silicon computer chip measuring 7.44 mm by 5.29 mm was built with the same functionality as ENIAC. Although this 20 MHz chip was many times faster than ENIAC, it had but a fraction of the speed of its contemporary microprocessors in the late 1990s.^[92][93][94]

In 1997, the six women who did most of the programming of ENIAC were inducted into the Technology International Hall of Fame.^[46][95] The role of the ENIAC programmers is treated in a 2010 documentary film titled Top Secret Rosies: The Female «Computers» of WWII by LeAnn Erickson.^[47] A 2014 documentary short, The Computers by Kate McMahon, tells of the story of the six programmers; this was the result of 20 years’ research by Kathryn Kleiman and her team as part of the ENIAC Programmers Project.^[48][96] In 2022 Grand Central Publishing released Proving Ground by Kathy Kleiman, a hardcover biography about the six ENIAC programmers and their efforts to translate block diagrams and electronic schematics of the ENIAC, then under construction, into programs that would be loaded into and run on ENIAC once it was available for use.^[97]

In 2011, in honor of the 65th anniversary of the ENIAC’s unveiling, the city of Philadelphia declared February 15 as ENIAC Day.^[98]

The ENIAC celebrated its 70th anniversary on February 15, 2016.^[99]

See also[edit]

• History of computing
• History of computing hardware
• Women in computing
• List of vacuum-tube computers
• Military computers
• Unisys
• Arthur Burks
• Betty Holberton
• Frances Bilas Spence
• John Mauchly
• J. Presper Eckert
• Jean Jennings Bartik
• Kathleen Antonelli (Kay McNulty)
• Marlyn Meltzer
• Ruth Lichterman Teitelbaum

Notes[edit]

References[edit]

Further reading[edit]

External links[edit]

• ENIAC simulation
• Another ENIAC simulation
• Pulse-level ENIAC simulator
• 3D printable model of the ENIAC
• Q&A: A lost interview with ENIAC co-inventor J. Presper Eckert
• Interview with Eckert Transcript of a video interview with Eckert by David Allison for the National Museum of American History, Smithsonian Institution on February 2, 1988. An in-depth, technical discussion on ENIAC, including the thought process behind the design.
• Oral history interview with J. Presper Eckert, Charles Babbage Institute, University of Minnesota. Eckert, a co-inventor of ENIAC, discusses its development at the University of Pennsylvania’s Moore School of Electrical Engineering; describes difficulties in securing patent rights for ENIAC and the problems posed by the circulation of John von Neumann’s 1945 First Draft of the Report on EDVAC, which placed the ENIAC inventions in the public domain. Interview by Nancy Stern, 28 October 1977.
• Oral history interview with Carl Chambers, Charles Babbage Institute, University of Minnesota. Chambers discusses the initiation and progress of the ENIAC project at the University of Pennsylvania Moore School of Electrical Engineering (1941–46). Oral history interview by Nancy B. Stern, 30 November 1977.
• Oral history interview with Irven A. Travis, Charles Babbage Institute, University of Minnesota. Travis describes the ENIAC project at the University of Pennsylvania (1941–46), the technical and leadership abilities of chief engineer Eckert, the working relations between John Mauchly and Eckert, the disputes over patent rights, and their resignation from the university. Oral history interview by Nancy B. Stern, 21 October 1977.
• Oral history interview with S. Reid Warren, Charles Babbage Institute, University of Minnesota. Warren served as supervisor of the EDVAC project; central to his discussion are J. Presper Eckert and John Mauchly and their disagreements with administrators over patent rights; discusses John von Neumann’s 1945 draft report on the EDVAC, and its lack of proper acknowledgment of all the EDVAC contributors.
• ENIAC Programmers Project
• The women of ENIAC
• Programming ENIAC
• How ENIAC took a Square Root
• Mike Muuss: Collected ENIAC documents
• ENIAC chapter in Karl Kempf, Electronic Computers Within The Ordnance Corps, November 1961
• The ENIAC Story, Martin H. Weik, Ordnance Ballistic Research Laboratories, 1961
• ENIAC museum at the University of Pennsylvania
• ENIAC specifications from Ballistic Research Laboratories Report No. 971 December 1955, (A Survey of Domestic Electronic Digital Computing Systems)
• A Computer Is Born, Michael Kanellos, 60th anniversary news story, CNet, February 13, 2006
• 1946 film restored, Computer History Archives Project

Начиная с 1943 года группа специалистов под руководством Говарда Эйкена,
Дж. Моучли и П. Эккерта в США начала конструировать вычислительную машину на
основе электронных ламп, а не на электромагнитных реле. Эта машина была названа
ENIAC (Electronic Numeral Integrator And Computer) и работала она в тысячу раз
быстрее, чем «Марк-1». ENIAC содержал 18 тысяч вакуумных ламп, занимал площадь
9´15 метров, весил 30 тонн и потреблял мощность 150 киловатт. ENIAC имел и
существенный недостаток – управление им осуществлялось с помощью коммутационной
панели, у него отсутствовала память, и для того чтобы задать программу
приходилось в течение нескольких часов или даже дней подсоединять нужным
образом провода. Худшим из всех недостатков была ужасающая ненадежность
компьютера, так как за день работы успевало выйти из строя около десятка
вакуумных ламп.

Чтобы упростить процесс задания программ, Моучли и Эккерт стали
конструировать новую машину, которая могла бы хранить программу в своей памяти.
В 1945 году к работе был привлечен знаменитый математик Джон фон Нейман,
который подготовил доклад об этой машине. В этом докладе фон Нейман ясно и
просто сформулировал общие принципы функционирования универсальных
вычислительных устройств, т.е. компьютеров. Это первая действующая машина,
построенная на вакуумных лампах, официально была введена в эксплуатацию 15
февраля 1946 года. Эту машину пытались использовать для решения некоторых
задач, подготовленных фон Нейманом и связанных с проектом атомной бомбы. Затем
она была перевезена на Абердинский полигон, где работала до 1955 года.

ENIAC стал первым представителем 1-го поколения компьютеров. Любая
классификация условна, но большинство специалистов согласилось с тем, что
различать поколения следует исходя из той элементной базы, на основе которой
строятся машины. Таким образом, первое поколение представляется ламповыми
машинами.

Устройство и работа компьютера по «принципу фон Неймана»

Необходимо отметить огромную роль американского математика фон Неймана в
становлении техники первого поколения. Нужно было осмыслить сильные и слабые
стороны ENIAC и дать рекомендации для последующих разработок. В отчете фон
Неймана и его коллег Г. Голдстайна и А.Беркса (июнь 1946 года) были четко
сформулированы требования к структуре компьютеров. Отметим важнейшие из них:

·     машины на электронных элементах должны работать
не в десятичной, а в двоичной системе счисления;

·     программа, как и исходные данные, должна
размещаться в памяти машины;

·     программа, как и числа, должна записываться в
двоичном коде;

·     трудности физической реализации запоминающего
устройства, быстродействие которого соответствует скорости работы логических
схем, требуют иерархической организации памяти (то есть выделения оперативной,
промежуточной и долговременной памяти);

·     арифметическое устройство (процессор)
конструируется на основе схем, выполняющих операцию сложения; создание
специальных устройств для выполнения других арифметических и иных операций
нецелесообразно;

·     в машине используется параллельный принцип
организации вычислительного процесса (операции над числами производятся
одновременно по всем разрядам).

На следующем рисунке показано, каковы должны быть связи между устройствами
компьютера согласно принципам фон Неймана (одинарные линии показывают
управляющие связи, пунктир — информационные).

Аббревиатура ENIAC расшифровывается как «электронный числовой интегратор и вычислитель». Изначально это устройство было разработано в военных целях. При этом далеко не каждому известно, кто именно создал ЭНИАК в 1946 году. Авторами этого устройства стали Джон Эккерт и Джон Мокли. Машина была придумана для расчетов таблиц стрельбы, которые до этого выполнялись ручным способом при помощи арифмометров.

Что использовали американцы раньше

К моменту появления ENIAC большая часть бытовых и научных расчетов проводилась вручную. Это означает, что для этого не применяли умные технические устройства. В одном из интервью автор машины Джон Эккерт отмечал, что во времена его обучения в электротехнической школе Мура присутствовало два так называемых анализатора. Они представляли собой аналоги конструкции Вэнивара Буша из MIT.

Максимум на, что были способны эти конструкции, – решение линейных дифференциальных уравнений. Притом анализатор Буша представлял собой механическое устройство. Джон Эккерт ставил перед собой задачу создания электронной вычислительной машины. Потому он принял решение усовершенствовать анализатор Буша.

Для этого он решил использовать больше 400 ламп, что было весьма непросто. Впоследствии ученый захотел проверить, удастся ли превратить весь процесс вычислений в электронный. Он обсудил свою идею единомышленником – Джоном Мокли.

Результатом этих размышлений стало появление ENIAC. Устройство представляло собой первый электронный цифровой компьютер. Прибор мог складывать 2 10-значных числа всего за 0,0002 секунды, что было в 50 тысяч раз быстрее человека и 20 тысяч раз быстрее калькулятора. Для проведения специализированных научных расчетов устройство могло проводить вычисления еще быстрее. При этом ученые не имели безграничного запаса времени или права на ошибку.

Впоследствии Эккерт отмечал, что им удалось сделать машину, которая сразу не потерпела неудачу. Если бы ученым не удалось добиться желаемых результатов, исследования в этой сфере надолго бы остановились.

Повод для создания ENIAC

Работы по созданию компьютера ENIAC стали проводиться в 1942 году. Они осуществлялись в Электротехнической школе Мура, которая находилась в Пенсильвании. Считалось, что это поможет упростить работу женщинам, которым приходилось ручным способом проводить расчеты полета баллистических ракет и прочих снарядов. Им требовалось принимать во внимание много факторов. К ним относили расположение огнестрельного оружия, температурные показатели воздуха, силу ветра. Также женщины учитывали скорость полета снаряда и многие другие показатели.

Военные испытывали потребность в расчете 3 тысяч траекторий полета снарядов. Чтобы определить каждую из них, требовалось провести примерно 1 тысяч операций. На это женщине приходилось тратить 16 дней. По результатам расчетов составлялись таблицы стрельбы. Благодаря этому военным удавалось бить четко по военным целям врагов и добиваться решения своих задач.

Чтобы ускорить составление таких таблиц, и был создан компьютер ENIAC. Объяснить принципы работы этого устройства довольно сложно. Стоит отметить, что прибор весил 27 тонн. При этом его стоимость составляла 7,2 миллиона американских долларов.

Сооружение обладало U-образной формой и достигало по длине 24 метров. Вся эта конструкция занимала значительную площадь, которая составляла 167 квадратных метров. Оснащение устройства тоже было достаточно сложным. В конструкцию входило около 17,5 тысячи ламп, 7,2 тысячи кремниевых диодов, 10 тысяч конденсаторов и много других элементов. Сверху устройства располагалась вентиляционная система, которая предназначалась для отвода тепла.

Изобретение Эккерта

Компьютер ENIAC изобрел Джон Эккерт. К моменту начала работы над устройством ученому было всего 24 года. Стоит отметить, что на тот момент он занимал позицию ведущего инженера и был одним из немногих, кто трудился над созданием конструкции на полную ставку.

Впоследствии ученый вспоминал, что над сооружением первого компьютера работало примерно 50 человек. При этом среди них было 12 инженеров. Еще одним известным изобретателем этого устройства считается Джон Мокли. Он параллельно работал и над другими проектами.

Многих людей удивляет, что работу над такой сложной и важной конструкцией доверили 24-летнему парню. Сам Эккерт отмечал, что был отлично подготовлен к такой работе. Ученый рассказывал, что в этом ему пригодилось необыкновенное увлечение электротехникой. Будущий исследователь родился в Филадельфии. Во времена его молодости это место называли «Долиной электронных ламп». Именно там производили большую часть телевизоров и радиоприемников США.

Еще в подростковом возрасте будущий ученый начал трудиться над созданием простейшего телевизора. Он занимался этим в лаборатории Фарнсуорта, а затем вступил в Филадельфийский Клуб Инженеров. Повзрослев, парень увлекся проблемами радаров.

Первый патент на свою разработку Джон Эккерт получил в 21 год. Впоследствии ученый трудился еще над десятками проектов. Однако, несмотря на все свои заслуги, исследователь считал, что ENIAC могли бы создать и без него. Он отмечал, что каждый ученый выполняет свою работу на основании результатов, полученных другими изобретателями. Потому он уверен, что ENIAC мог бы создать и другой человек.

Факты и мифы об устройстве

Безусловно, в начале пятидесятых годов прошлого века никто не мог подумать, что будет изобретено множество компьютеров, которые смогут поместиться в руке. По словам Эккерта, Джон Мокли был уверен, что на весь мир потребуется максимум 6 компьютеров. Такое мнение не вызывает удивления, ведь ЭНИАК в рабочем виде занимал примерно 1800 квадратных футов, что соответствует 167 квадратным метрам площади. К тому же его масса составляла 27 тонн.

В ЭНИАК использовалось немногим меньше 18 тысяч электронных ламп. По словам Эккерта, в проекте были задействованы все лампы, которые они имели возможность получить у поставщиков. Исследователи применяли 10 видов ламп, хотя с технической точки зрения было бы достаточно и 4. Дело в том, что найти нужное количество просто не удалось.

Такое техническое решение было направлено на уменьшение риска поломки. Если рассматривать проект с технической точки зрения, ЭНИАК имел много точек отказа. По расчетам ученых, существовала вероятность 1,8 миллиарда отказов в течение секунды. Потому многие считали идею применения компьютера на практике нереальной. На самом деле, ЭНИАК выходил из строя сравнительно редко – 1 раз в 20 часов.

Поскольку в устройстве применялось очень много ламп, создание ENIAC было связано с различными мифами. К примеру, весьма распространена история о том, что при включении устройства выключался свет во всей Филадельфии. Но Эккерт в своих интервью развеял этот миф. Также бытовало мнение, что около машины должен был постоянно находиться человек с коробкой ламп и менять их каждые несколько минут. Но этот миф тоже был опровергнут.

Многие люди вообще не верили в функционал электронного компьютера. С этим связан миф, что устройство способно было выполнять исключительно простейшие арифметические операции. Тем не менее, этого было явно мало для значительного ускорения формирования таблиц стрельбы. В действительности компьютер был способен решать дифференциальные уравнения второго порядка. Аналогичной фантазией было преувеличенное почтительное отношение к устройству. Эккерт решительно опроверг тот факт, что военные отдавали честь устройству.

Также ученый отмечал, что роль Джона фон Неймана в создании ENIAC была существенно преувеличена. Однако появление разработки все же связано с интересными случаями. В частности, Эккерт отмечает, что так называемый мышиный тест был абсолютной правдой. Исследователи понимали, что мыши будут повреждать изоляцию проводов, потому взяли все образцы и поместили в клетку с грызунами. Таким образом ученым удалось выявить материалы, которые не заинтересовали зверьков.

Роль ЭНИАКа в истории компьютеров

Сложно переоценить тот факт, какую важную роль сыграл ENIAC в возникновении компьютеров. По сути, это устройство положило начало целому направлению в сфере IT. По значимости конструкцию можно сравнить с лампочкой Эдисона, которая послужила основой создания современных ламп.

Как закончилась эра устройства

Несмотря на значимость устройства для решения военных задач начала Холодной войны и последующего развития технологий, устройство ожидала не слишком завидная судьба. Компьютер полностью выключили 2 октября 1955 года. В результате прибор, по сути, сгнил на складах военных.

40 панелей устройства, каждая из которых весила 390 килограммов, были разделены. При этом часть из них попала в университеты. Устройства оказались в Смитсоновском Институте и в Университете Мичигана. Но другие приборы просто попали на склады. При этом система записи на них проводилась не слишком подробно. Как следствие, многие фрагменты первого компьютера были попросту утеряны.

Поисками остатков ENIAC занималась команда миллиардера Росса Перо. Он решил найти раритеты из сферы IT для оформления своего офисного помещения. В результате удалось установить, что часть панелей перевезли в Форт Силл в Оклахоме и поместили в военный музей полевой артиллерии.

Руководитель музея был шокирован, когда узнал, что в его заведении находилась крупнейший блок первого компьютера. Он включал 9 панелей, которые лежали в деревянных коробках без подписей. Представители музея заявили, что они не знают, каким образом к ним попала такая большая часть компьютера ENIAC.

В итоге Форт Силл отдал Перо панели, но взамен взял с миллиардера обещание, что остатки устройства восстановят. Когда инженеры начали работать, стало понятно, что восстановить функциональность компьютера не удастся. Для этого требовалось иметь как минимум все 40 панелей. К тому же были потеряны другие элементы и ценные знания.

Потому перед сотрудниками была поставлена задача отреставрировать уникальный компьютер хотя бы внешне. В результате панели были очищены от пыли и ржавчины. Их подвергли обработке пескоструйным устройством и снова обработали краской. После чего к прибору осторожно припаяли новые лампы. Некоторое время конструкция располагалась в Perot Systems. Но после слияния компании с Dell было принято решение возвратить восстановленные блоки в музей Форта Силл.

ЭНИАК считается первым в мире компьютером, который совершил настоящий переворот в сфере IT-технологий. Несмотря на то, что само устройство ждала не слишком завидная судьба, оно внесло весомый вклад в развитие технологий. На основе этой конструкции ученые разработали много других устройств, которые со временем трансформировались в современные компьютеры.

По статистике количество компьютеров на нашей планете превышает два миллиарда, и с каждым днем эта цифра увеличивается. Сейчас сложно представить современный мир без компьютеров и программируемых устройств. Ежедневно мы запускаем компьютер для работы, общения, развлечений, пользуемся смартфонами, планшетами и другими умными девайсами. Все эти устройства – результат непрерывного развития компьютерных технологий. А с чего все начиналось? Каким был самый первый компьютер в мире? В этой статье мы немного углубимся в историю вычислительной техники.

История самого первого в мире компьютера

ENIAC – первое электронное устройство, которое можно было программировать для решения математических задач. ENIAC был создан в 1943 году в Пенсильванском университете для армии США. Его разработкой занимались ученый в области компьютерной инженерии Джон Преспер Эккерт и физик-инженер Джон Уильям Мокли.

Главной задачей компьютера ENIAC были расчеты баллистических таблиц стрельбы, которые были крайне необходимы артиллеристам во время войны. Таблицы стрельбы содержали информацию о расстоянии к цели, поправках прицела и другие важные расчеты. До появления первого в мире компьютера, эти таблицы составляли клерки с помощью арифмометров. Один клерк, или “вычислитель”, мог составить подобную таблицу за 4(!) года.

Естественно, для решения такой задачи нужно было достаточно мощное устройство. В апреле 1943 года проект “Электронный дифф. анализатор”, в последующем – ENIAC, презентовали на конференции Баллистической Лаборатории. После одобрения проекта, на создания ENIAC выделили больше 60 тысяч долларов США.

С 1943 по 1945 год под командованием Экерта и Мокли шла активная разработка ENIAC. Разработка была завершена в 1945 году, когда надобность в артиллерийских таблицах исчезла, т.к. война была окончена. США решили применять ENIAC для расчетов при создании термоядерного оружия, авиации, и даже прогноза погоды. На создание ENIAC США потратило 486 тысяч долларов.

Технические характеристики

Этот “монстр” весил 27 тонн, потреблял 174 кВт энергии, мог производить 5 тысяч операций сложения, или 357 раз умножать числа в секунду. Работал на частоте 100 КГц и имел объем памяти 20 число-слотов. Стоит заметить, что компьютер работал в десятичной системе счисления.

ENIAC состоял из семнадцати тысяч вакуумных ламп, около семи тысяч диодов, 1 500 реле, 70 000 резисторов и десять тысяч конденсаторов. Поломка хотя бы одной лампы или диода означала поломку всей системы. Это устройство работало без транзисторов, т.к. на то время их еще не было.

Программирование такого компьютера было очень сложным занятием. Более недели инженеры могли разрабатывать расчеты, которые машина производила за 5 минут. Из-за частых поломок, перегорания ламп и перегрева, ENIAC мог работать не более 20 часов подряд, выполняя большой объем работы.

Итог

ENIAC – это компьютер, разработанный в военных целях, который сделал большой прорыв в компьютерной инженерии. Электроника и ЭВМ начали активно развиваться благодаря ENIAC. Сейчас мы сидим за небольшим ноутбуком, или держим в руках смартфон и даже не задумываемся, что “предком” этого девайса было устройство, которое занимало площадь 200 м² и весило как трамвай.

ЭНИАК (Электронный числовой интегратор и вычислитель — англ. ENIAC, сокр. от Electronic Numerical Integrator and Computer) — первый электронный цифровой вычислитель общего назначения, который можно было перепрограммировать для решения широкого спектра задач.

История компьютера ENIAC началась в 1930-х, когда американский профессор Джон Мокли захотел предсказывать погоду не на недели, а на годы вперёд. Он считал, что для этого нужно разгадать закономерности вспышек и пятен на Солнце.
У профессора были данные наблюдений метеорологов за много лет. Чтобы проанализировать их, он купил у банков списанные калькуляторы и усадил за работу студентов. Но вычисления шли медленно — информации было много, а студенты часто ошибались.
Мокли понял: чтобы ускорить работу, нужно мощное вычислительное устройство. Тогда он начал разрабатывать машину на радиолампах, которая выдавала бы результат сразу после ввода информации. Но собрать её изобретатель не мог — у него не хватало денег.

Часть идей проекта могла быть позаимствована из предложения 1940 года, сделанного Ирвеном Трэвисом. Именно Трэвис участвовал в подписании договора на использование школой Мура анализатора в 1933 году, а в 1940-м он предложил улучшенную версию анализатора, хотя и не электронного, но работавшего на цифровом принципе. Он должен был использовать механические счётчики вместо аналоговых колёс. К 1943 году он ушёл из школы Мура и занял пост в руководстве флотом в Вашингтоне.

В 1941 году Мокли начал преподавать в инженерной школе при университете. Там он познакомился с изобретателем Джоном Эккертом, которого тоже увлекла идея создать электронный компьютер.

Разработка компьютера ENIAC была начата в 1942 году, в Электротехнической школе Мура, штат Пенсильвания. Ожидалось, что он сможет облегчить работу женщинам, которые вручную рассчитывали траектории полета баллистических ракет и других снарядов. Им нужно было учитывать положение огнестрельного оружия, силу ветра, температуру воздуха, скорость снаряда и многие другие параметры. Военным нужно было знать около 3000 траекторий полета снаряда. На расчет каждой из траекторий требовалось выполнить около 1000 операций. На это у каждой женщины уходило около 16 дней. В результате этих вычислений составлялись так называемые таблицы стрельбы, при помощи которых военные могли точно попадать по вражеским целям.

В августе 1942 года Мокли написал 7-страничный документ «The Use of High-Speed Vacuum Tube Devices for Calculation», в котором предлагал Институту построить электронную вычислительную машину, основанную на электронных лампах. Руководство Института работу не оценило и сдало документ в архив, где он вообще был утерян.

В 1942 году союзники высадились в Северной Африке и артиллеристам понадобились баллистические таблицы под местный климат.

Один из физиков Манхэттенского проекта, Эдвард Теллер, ещё в 1942 году загорелся идеей «супероружия»: гораздо более разрушительного, чем то, что позже сбрасывали на Японию, с энергией взрыва, поступавшей от атомного синтеза, а не от деления ядер. Теллер считал, что он сможет запустить цепную реакцию синтеза в смеси дейтерия (обычный водород с дополнительным нейтроном) и трития (обычный водород с двумя дополнительными нейтронами). Но для этого нужно было обойтись низким содержанием трития, поскольку он был чрезвычайно редким.

Создание компьютера ENIAC было начато в 1942 году в одной из лабораторий Пенсильванского университета по заказу американского армейского Отдела артиллерии и Баллистической научно-исследовательской лаборатории в рамках проекта «Project PX».

Одна из первых вычислительных машин была создана в 1943, но задокументированно данное создание лишь после окончания военных действий в 1946 году.

В апреле 1943 Моучли, Эккерт и Брэйнерд сделали черновик «Отчёта по электронному дифференциальному анализатору». Это привлекло в их ряды ещё одного союзника, Германа Голдстайна, математика и армейского офицера, служившего посредником между Абердином и школой Мура. С помощью Голдстайна группа представила идею комитету в BRL, и получила военный грант, с Брэйнердом в качестве научного руководителя проекта. Им нужно было закончить создание машины к сентябрю 1944 года с бюджетом в $150 000. Команда назвала проект ENIAC: Electronic Numerical Integrator, Analyzer and Computer (Электронный числовой интегратор и вычислитель).

В апреле 1943 года Мокли по совету знакомых подал заявку на выделение средств напрямую в баллистическую лабораторию. Он обещал, что построенный компьютер будет вычислять одну траекторию за пять минут.

Лишь в начале 1943 года один из работников Института в случайной беседе сообщил Голдстайну об идее электронного вычислителя, с которой носился Мокли. Использование электронной вычислительной машины позволило бы лаборатории сократить время расчёта с нескольких месяцев до нескольких часов. Голдстайн встретился с Мокли и предложил ему обратиться с заявкой в лабораторию на выделение средств для постройки задуманной машины. Мокли по памяти восстановил утерянный 7-страничный документ с описанием проекта.

Архитектуру компьютера начали разрабатывать в 1943 году Джон Преспер Эккерт и Джон Уильям Мокли, учёные из Пенсильванского университета (Электротехническая школа Мура), по заказу Лаборатории баллистических исследований Армии США для расчётов таблиц стрельбы. В отличие от созданного в 1941 году немецким инженером Конрадом Цузе комплекса Z3, использовавшего механические реле, в ЭНИАКе в качестве основы элементной базы применялись электронные лампы.

Начиная с 1943 года группа специалистов под руководством Говарда Эйкена, Дж. Моучли и П. Эккерта в США начала конструировать вычислительную машину на основе электронных ламп, а не на электромагнитных реле. Эта машина была названа ENIAC (Electronic Numeral Integrator And Computer) и работала она в тысячу раз быстрее, чем «Марк-1». ENIAC содержал 18 тысяч вакуумных ламп, занимал площадь 9´15 метров, весил 30 тонн и потреблял мощность 150 киловатт. ENIAC имел и существенный недостаток – управление им осуществлялось с помощью коммутационной панели, у него отсутствовала память, и для того чтобы задать программу приходилось в течение нескольких часов или даже дней подсоединять нужным образом провода. Худшим из всех недостатков была ужасающая ненадежность компьютера, так как за день работы успевало выйти из строя около десятка вакуумных ламп.

9 апреля 1943 года проект был представлен Баллистической лаборатории на заседании Комиссии по науке. В проекте машина называлась «электронный дифф. анализатор» (electronic diff. analyzer). Это была уловка, чтобы новизна проекта не вызвала отторжения у военных. Все они были уже знакомы с дифференциальным анализатором, и проект в их представлении просто предлагал сделать его не механическим, а электрическим. Проект обещал, что построенный компьютер будет вычислять одну траекторию за 5 минут.

31 мая 1943 года военная комиссия начала работать над новым компьютером, Джон Мочли был главным консультантом, а Джон Эккерт Преспер был главным инженером.

В контракте под номером W-670-ORD-4926, заключенном 5 июня 1943 года, машина называлась «Electronic Numerical Integrator» («Электронный числовой интегратор»), позднее к названию было добавлено «and Computer» («и компьютер»), в результате чего получилась знаменитая аббревиатура ENIAC. Куратором проекта «Project PX» со стороны Армии США выступил опять-таки Герман Голдстайн.

В 1944 году все чертежи были готовы и группа инженеров под руководством Мокли и Эккерта начала строить компьютер. Начальником проекта стал Мокли, а главным конструктором — Эккерт. Позже в качестве научного консультанта к ним присоединился Джон фон Нейман.

В январе 1944 года Экерт сделал первый набросок второго компьютера с более совершенным дизайном, в котором программа хранилась в памяти компьютера, а не формировалась с помощью коммутаторов и перестановки блоков, как в ЭНИАКе.

Уже к февралю 1944 года теоретическая работа была завершена: продумана архитектура и прописаны электрические схемы. Началась работа по сборке 27-тонной машины, которая длилась полтора года. Увы, к несчастью для военных, Вторая мировая тогда уже завершилась, даже ядерное оружие было испытано. Однако это был первый настоящий компьютер, которому нашлось применение в расчетах термоядерной бомбы и таблиц стрельб ядерными боеприпасами. История сохранила нам имена шести девушек: Франсис Билас, Рут Лихтерман, Кэтлин Макналти, Франсис Снайдер, Бетти Дженнингс, Мерилин Мельцер. Так звали первых программистов первого компьютера.

К февралю 1944 года были готовы все схемы и чертежи будущего компьютера, и группа инженеров под руководством Эккерта и Мокли приступила к воплощению замысла в «железо». В группу вошли также:

Роберт Шоу (Robert F. Shaw) (функциональные таблицы)
Джеффри Чуан Чу (Jeffrey Chuan Chu) (модуль деления/извлечения квадратного корня)
Томас Кайт Шарплес (Thomas Kite Sharpless) (главный программист)
Артур Бёркс[en] (Arthur Burks) (модуль умножения)
Гарри Хаски (модуль чтения выходных данных)
Джек Дэви (Jack Davis) («аккумуляторы» — модули для сложения чисел)
Джон фон Нейман — присоединился к проекту в сентябре 1944 года в качестве научного консультанта. На основе анализа недостатков ЭНИАКа внёс существенные предложения по созданию новой более совершенной машины — EDVAC.

В середине июля 1944 года Мокли и Эккерт собрали два первых «аккумулятора» — модули, которые использовались для сложения чисел. Соединив их вместе, они перемножили два числа 5 и 1000 и получили верный результат. Этот результат был продемонстрирован руководству Института и Баллистической лаборатории и доказал всем скептикам, что электронный компьютер действительно может быть построен.

Летом 1944 года военный куратор проекта Герман Голдстайн случайно познакомился со знаменитым математиком фон Нейманом и привлёк его к работе над машиной. Фон Нейман внёс свой вклад в проект с точки зрения строгой теории. Так был создан теоретический и инженерный фундамент для следующей модели компьютера под названием EDVAC с хранимой в памяти программой. Контракт с Армией США на создание этой машины был подписан в апреле 1946 года.

В 1945 году к работе был привлечен знаменитый математик Джон фон Нейман, который подготовил доклад об этой машине. В этом докладе фон Нейман ясно и просто сформулировал общие принципы функционирования универсальных вычислительных устройств, т.е. компьютеров.

Научная работа фон Неймана «Первый проект отчёта о EDVAC», обнародованная 30 июня 1945 года, послужила толчком к созданию вычислительных машин в США (EDVAC, BINAC, UNIVAC I) и в Англии (EDSAC). Из-за огромного научного авторитета идея о компьютере с программой, хранимой в памяти, приписывается фон Нейману («архитектура фон Неймана»), хотя приоритет на самом деле принадлежит Экерту, предложившему использовать память на ртутных акустических линиях задержки. Фон Нейман подключился к проекту позднее и просто придал инженерным решениям Мокли и Экерта академический научный смысл.

К ноябрю 1945 года ENIAC полностью функционировал. Он не мог похвастаться такой же надёжностью, как его электромеханические родственники, но он был достаточно надёжным для того, чтобы использовать своё преимущество в скорости в несколько сотен раз. Расчёт баллистической траектории, на который у дифференциального анализатора уходило пятнадцать минут, ENIAC мог провести за двадцать секунд — быстрее, чем летит сам снаряд. И в отличие от анализатора, он мог делать это с той же точностью, что и человек-вычислитель, использующий механический калькулятор.

Осенью 1945 года компьютер построили. Его назвали ENIAC — электронным числовым интегратором и вычислителем. Машина получилась весом в 30 тонн и длиной в 30 метров, в ней было 17 000 радиоламп, 10 000 конденсаторов, 7000 резисторов, 15 000 реле и 6000 переключателей.

Компьютер был полностью готов лишь осенью 1945 года. Так как война к тому времени уже была закончена и острой необходимости в быстром расчёте таблиц стрельбы уже не было, военное ведомство США решило использовать ENIAC в расчётах по разработке термоядерного оружия.

Детали и результаты выполненных в ноябре-декабре 1945 года расчётов до сих пор засекречены. Перед ЭНИАКом была поставлена задача решить сложнейшее дифференциальное уравнение, для ввода исходных данных к которому понадобилось около миллиона перфокарт. Вводная задача была разбита на несколько частей, чтобы данные могли поместиться в память компьютера. Промежуточные результаты выводились на перфокарты и после перекоммутации снова заводились в машину.

14 февраля 1946 года ENIAC показали публике (этот день теперь считается Днём программиста). Сначала компьютер за одну секунду посчитал сумму 5000 чисел, а затем — вычислил траекторию полёта снаряда быстрее, чем тот долетает от орудия до цели.

Впервые о нем написали в газетах 15 февраля 1946 года.

Это первая действующая машина, построенная на вакуумных лампах, официально была введена в эксплуатацию 15 февраля 1946 года. Эту машину пытались использовать для решения некоторых задач, подготовленных фон Нейманом и связанных с проектом атомной бомбы.

Когда в феврале 1946 года компьютер ENIAC был представлен общественности, он выглядел гигантским электронным мозгом. Его создание тогда обошлось в 500 тысяч долларов, что по нынешним меркам эквивалентно 7,2 миллионам долларов. Оборудование компьютера весило… 27 тонн и оно занимало 167 квадратных метров площади! Потребляло 150 кВт электричества, которое приводило в действие 18 800 электронных ламп, самыми распространенными из которых являлись диоды и триоды.

Как уже упоминалось выше, в феврале 1946 года, точнее 15 февраля, компьютер ENIAC был представлен представителям прессы, которые снимали на фото и видео вспышки его электронных ламп. При этом, компьютер производил расчет траектории полета ракеты и справлялся с этим за двадцать секунд, за 10 секунд до того, как реальная ракета могла поразить цель. Для того чтобы сделать работу компьютера более красочной на его панелях было установлено большое количество неоновых ламп, спрятанных под рассеиватели, изготовленные из половинок шариков для пинг-понга. Именно благодаря этой уловке большинство последующих компьютеров уже имели на своих панелях массу лампочек, а потом и светодиодов, которые, перемигиваясь, отображали ход выполняемых компьютером вычислений.

В марте 1946 года Экерт и Мокли из-за споров с Пенсильванским университетом о патентах на ЭНИАК и на EDVAC, над которым они в то время работали, решили покинуть институт Мура и начать частный бизнес в области построения компьютеров, создав компанию Electronic Control Company, которая позднее была переименована в Eckert–Mauchly Computer Corporation. В качестве «прощального подарка» и по просьбе Армии США они прочитали в институте серию лекций о конструировании компьютеров под общим названием «Теория и методы разработки электронных цифровых компьютеров», опираясь на свой опыт построения ENIAC и проектирования EDVAC. Эти лекции вошли в историю как «Лекции школы Мура». Лекции — по сути первые в истории человечества компьютерные курсы — читались летом 1946 года с 8 июля по 31 августа только для узкого круга специалистов США и Великобритании, работавших над той же проблемой в разных правительственных ведомствах и научных институтах, всего 28 человек. Лекции послужили отправной точкой к созданию в 40-х и 50-х годах успешных вычислительных систем CALDIC, SEAC, SWAC, ILLIAC, машина Института перспективных исследований и компьютер Whirlwind, использовавшийся ВВС США в первой в мире компьютерной системе ПВО SAGE.

Британский физик Дуглас Хартри в апреле и июле 1946 года решал на ЭНИАКе проблему обтекания воздухом крыла самолета, движущегося быстрее скорости звука. ЭНИАК выдал ему результаты расчётов с точностью до седьмого знака. Об этом опыте работы Хартри написал в статье в сентябрьском выпуске журнала Nature за 1946 год.

ENIAC продолжал решать несколько более реальных проблем весь 1946-й год: набор подсчётов по потоку жидкостей (например, для обтекания крыла самолёта) для британского физика Дугласа Хартри, ещё один набор расчётов для моделирования имплозии ядерного оружия, подсчёты траекторий для новой девяностомиллиметровой пушки в Абердине. Затем он замолчал на полтора года. В конце 1946-го, по договору школы Мура с армией, BRL упаковал машину и перевёз её на полигон. Там она постоянно страдала от проблем с надёжностью, и команда BRL не смогла заставить её работать достаточно хорошо для того, чтобы она выполняла какую-то полезную работу, вплоть до крупной модернизации, закончившейся в марте 1948.

В отчете фон Неймана и его коллег Г. Голдстайна и А.Беркса (июнь 1946 года) были четко сформулированы требования к структуре компьютеров. Отметим важнейшие из них:
· машины на электронных элементах должны работать не в десятичной, а в двоичной системе счисления;
· программа, как и исходные данные, должна размещаться в памяти машины;
· программа, как и числа, должна записываться в двоичном коде;
· трудности физической реализации запоминающего устройства, быстродействие которого соответствует скорости работы логических схем, требуют иерархической организации памяти (то есть выделения оперативной, промежуточной и долговременной памяти);
· арифметическое устройство (процессор) конструируется на основе схем, выполняющих операцию сложения; создание специальных устройств для выполнения других арифметических и иных операций нецелесообразно;
· в машине используется параллельный принцип организации вычислительного процесса (операции над числами производятся одновременно по всем разрядам).

Через несколько месяцев — 9 ноября 1946 года — ENIAC был разобран и перевезён из Университета Пенсильвании в г. Абердин в Лабораторию баллистических исследований Армии США, где с 29 июля 1947 года он успешно проработал ещё много лет и был окончательно выключен 2 октября 1955 года в 23:45.

В 1946 году Джон Эккерт Преспер и Джон Мочли создали Eckert-Mauchly Computer Corporation.

С 16 сентября 1948 года ENIAC превратился в компьютер с хранимой программой (весьма примитивный). По предложению фон Неймана, высказанному в июне 1947 года, две функциональные таблицы были использованы для хранения всех команд ENIAСа, чтобы команды вызывались как подпрограммы во время исполнения кода. Компьютер стал работать несколько медленнее, но его программирование сильно упростилось. Старый метод перекоммутирования с тех пор больше не использовался.

До 1948 года для перепрограммирования ENIAC нужно было перекоммутировать его заново, в то время как Z3 умел считывать программы с перфорированной ленты. Программирование задачи на ЭНИАКе могло занимать до двух дней, а её решение — несколько минут. При перекоммутировании ЭНИАК превращался как бы в новый специализированный компьютер для решения специфической задачи. Ещё на этапе конструирования ЭНИАКа Экерт и Мокли понимали недостатки своего детища, но на этапе проектирования они не считались критическими, поскольку компьютер изначально предназначался для выполнения однотипных баллистических расчётов.

В 1949 году фон Нейман использовал ЭНИАК для расчёта чисел π и e с точностью до 2000 знаков после запятой. Фон Неймана интересовало статистическое распределение цифр в этих числах. Предполагалось, что цифры в этих числах появляются с равной вероятностью, а значит — компьютеры могут генерировать действительно случайные числа, которые можно использовать как вводные параметры для вычислений методом Монте-Карло. Вычисления для числа e были выполнены в июле 1949 года, а для числа π — за один день в начале сентября. Результаты показали, что «цифры в числе π идут в случайном порядке, а вот с числом e всё обстояло значительно хуже».

Первый компьютер, в котором были воплощены принципы фон Неймана, был построен в 1949 году английским исследователем Морисом Уилксом. С той поры компьютеры стали гораздо более мощными, но подавляющее большинство из них сделано в соответствии с теми принципами, которые изложил в своем докладе в 1945 года Джон фон Нейман.

В 1950 году Remington Rand Corporation купила Eckert-Mauchly Computer Corporation и изменила название на Univac. В этой компании был разработан компьютер UNIVAC (Universal Automatic Computer), который стал по сути, прототипом современных компьютеров.

На ЭНИАКе весной 1950 года был произведён первый успешный численный прогноз погоды командой американских метеорологов Жюлем Чарни, Филипом Томсоном, Ларри Гейтсом, норвежцем Рагнаром Фьюртофтом и математиком Джоном фон Нейманом. Они использовали упрощённые модели атмосферных потоков на основе уравнения вихря скорости для баротропного газа. Это упрощение понизило вычислительную сложность задачи и позволило произвести расчёты с использованием доступных в то время вычислительных мощностей. Расчёты велись начиная с 5 марта 1950 года в течение 5 недель, пять дней в неделю в три 8-часовые смены. Ещё несколько месяцев ушло на анализ и оценку результатов. Описание расчётов и анализ результатов были представлены в работе «Numerical Integration of Barotropic Vorticity Equation», опубликованной 1 ноября 1950 года в журнале Tellus. В статье упоминается, что прогноз погоды на следующие 24 часа на ЭНИАКе был выполнен за 24 часа, то есть прогноз едва успевал за реальностью. Большая часть времени уходила на распечатку перфокарт и их сортировку. Во время расчётов приходилось на ходу вносить изменения в программу и ждать замены перегоревших ламп. При должной оптимизации работы ЭНИАКа, говорилось в работе, расчёт можно было бы выполнить за 12 часов, а при использовании более совершенных машин — за 30 минут. Для прогноза использовались карты погоды над территорией США и Канады за 5, 30, 31 января и 13 февраля 1949 года. После расчётов прогнозные карты сравнивались с реальными для оценки качества прогноза.

В 1951 году заработала первая советская электронная вычислительная машина МЭСМ, площадью около 50 квадратных метров. МЭСМ имела 2 вида памяти: оперативное запоминающее устройство, в виде 4 панелей высотой в 3 метра и шириной 1 метр; и долговременная память в виде магнитного барабана объемом 5000 чисел. Всего в МЭСМ было 6000 электронных ламп, а работать с ними можно было только после 1,5-2 часов после включения машины. Ввод данных осуществлялся с помощью магнитной ленты, а вывод – цифропечатающим устройством сопряженным с памятью. МЭСМ могла выполнять 50 математических операций в секунду, запоминать в оперативной памяти 31 число и 63 команды (всего было 12 различных команд), и потребляла мощность равную 25 киловаттам.

В июле 1953 года к ЭНИАКу был подключен двоично-десятичный модуль памяти на магнитных сердечниках, увеличивший объём оперативной памяти компьютера с 20 до 120 число-слов.

ENIAC работал до 1955 года. Несмотря на то что компьютер много раз модернизировали, к этому времени он окончательно устарел. Его демонтировали, когда появились более совершенные и мощные ЭВМ.

И когда компьютер ENIAC, прошедший сквозь череду улучшений, был списан на покой в 1955 году, Джон Преспер Эккерт и Джон Уильям Мокли организовали компанию Eckert-Mauchly Computer Corporation (EMCC), которая создала компьютер Univac. Он произвел обработку данных переписи американского населения 1950 года и предсказал победителя выборов 1952 года.

В 1955 году Remington Rand слилась с корпорацией Sperry образовав Sperry-Rand. Эккерт остался в компании в качестве исполнительного директора и продолжал исследования. Позже Sperry-Rand слилась с Burroughs Corporation, и стала корпорацией Unisys.

После изобретения микросхемы развитие компьютерной техники резко ускорилось. Этот эмпирический факт, замеченный в 1965 году соучредителем компании Intel Гордоном Е. Муром, назвали по его имени Законом Мура. Столь же стремительно развивается и процесс миниатюризации компьютеров. ENIAC был огромным, весил тонны и занимал целые комнаты. В контрасте с этим, современные компьютеры – гораздо более мощные и компактные и гораздо менее дорогие – стали воистину вездесущими.

Джон Преспер Эккерт и Джон Мочли получили IEEE Computer Society Pioneer Award в 1980 году.

Научитесь: Профессия DevOps-инженер
Узнать больше