Atanasoff–Berry dator
 Atanasoff–Berry datorreplika vid Durham Center, Iowa State University
| |
| Utvecklare | John Vincent Atanasoff med hjälp av doktoranden Clifford Berry |
|---|---|
| Utgivningsdatum | 1942 |
| Enheter sålda | 1 |
| CPU | Mer än 300 vakuumrör @ 60 Hz |
| Minne | 3000 bitar |
| Visa | Decimal, via en frontpaneldisplay |
| Inmatning | Decimal, via standard IBM 80-kolumns hålkort |
| Massa | 700 pund (320 kg) |
Atanasoff -Berry-datorn ( ABC ) var den första automatiska elektroniska digitala datorn . Begränsad av dagens teknik och utförande har enheten förblivit något obskyr. ABC:s prioritet diskuteras bland historiker inom datorteknik, eftersom den varken var programmerbar eller Turing-komplett . Konventionellt skulle ABC anses vara den första elektroniska ALU ( arithmetic logic unit ) – som är integrerad i varje modern processors design.
Dess unika bidrag var att göra beräkningen snabbare genom att vara först med att använda vakuumrör för att göra de aritmetiska beräkningarna. Dessförinnan användes långsammare elektromekaniska metoder av Konrad Zuses Z1- dator och den samtidigt utvecklade Harvard Mark I. Den första elektroniska, programmerbara, digitala maskinen, Colossus-datorn från 1943 till 1945, använde liknande rörbaserad teknik som ABC.
Översikt
Maskinen skapades 1937 och byggdes av Iowa State Colleges matematik- och fysikprofessor John Vincent Atanasoff med hjälp av doktoranden Clifford Berry . Den designades endast för att lösa system med linjära ekvationer och testades framgångsrikt 1942. Dess mekanism för lagring av mellanresultat, en skrivare/läsare för papperskort, var dock inte fulländad, och när John Vincent Atanasoff lämnade Iowa State College för uppdrag under andra världskriget , arbetet med maskinen avbröts. ABC var banbrytande för viktiga delar av modern datoranvändning, inklusive binära aritmetiska och elektroniska kopplingselement , men dess speciella karaktär och avsaknaden av ett föränderligt, lagrat program skiljer det från moderna datorer. Datorn utsågs till en IEEE Milestone 1990.
Atanasoff och Berrys datorarbete var inte allmänt känt förrän det återupptäcktes på 1960-talet, mitt i patenttvister om den första instansen av en elektronisk dator. Vid den tiden ENIAC , som hade skapats av John Mauchly och J. Presper Eckert , vara den första datorn i modern mening, [ citat behövs ] men 1973 ogiltigförklarade en amerikansk distriktsdomstol ENIAC-patentet och drog slutsatsen att ENIAC: uppfinnarna hade hämtat ämnet för den elektroniska digitala datorn från Atanasoff. När, i mitten av 1970-talet, hävdes hemlighetsmakeriet kring den brittiska utvecklingen av Colossus-datorerna från andra världskriget som föregick ENIAC och Colossus beskrevs vid en konferens i Los Alamos, New Mexico , i juni 1976, John Mauchly och Konrad Zuse rapporterades ha varit förvånad.
Design och konstruktion
Enligt Atanasoffs redogörelse, skapades flera nyckelprinciper för Atanasoff-Berry-datorn i en plötslig insikt efter en lång nattlig bilresa till Rock Island, Illinois , under vintern 1937–38. ABC-innovationerna inkluderade elektronisk beräkning, binär aritmetik, parallell bearbetning , regenerativt kondensatorminne och en separation av minne och beräkningsfunktioner. Den mekaniska och logiska designen utarbetades av Atanasoff under nästa år. En anslagsansökan för att bygga en proof of concept- prototyp lämnades in i mars 1939 till Agronomiavdelningen , som också var intresserad av att påskynda beräkningar för ekonomisk och forskningsanalys. 5 000 USD i ytterligare finansiering (motsvarande 97 000 USD 2021) för att färdigställa maskinen kom från den ideella Research Corporation i New York City . [ citat behövs ]
ABC:n byggdes av Atanasoff och Berry i källaren i fysikbyggnaden vid Iowa State College under 1939–1942. De första medlen släpptes i september och prototypen med 11 rör demonstrerades första gången i oktober 1939. En demonstration i december ledde till ett bidrag för konstruktion av fullskalig maskin. ABC byggdes och testades under de kommande två åren. Des Moines Register den 15 januari 1941 tillkännagav ABC som "en elektrisk datormaskin" med mer än 300 vakuumrör som skulle "beräkna komplicerade algebraiska ekvationer" (men gav ingen exakt teknisk beskrivning av datorn). Systemet vägde mer än sjuhundra pund (320 kg). Den innehöll ungefär 1 mil (1,6 km) tråd, 280 vakuumrör med dubbla trioder , 31 tyratroner och var ungefär lika stor som ett skrivbord.
Den var inte programmerbar, vilket skiljer den från mer allmänna maskiner från samma era, som Konrad Zuses 1941 Z3 (eller tidigare iterationer) och Colossus-datorerna 1943–1945. Inte heller implementerade den den lagrade programarkitekturen , som först implementerades i Manchester Baby 1948, som krävdes för praktiska datorer för helt allmänna ändamål.
Maskinen var dock den första att implementera:
- Använda vakuumrör, snarare än hjul, spärrhakar, mekaniska omkopplare eller telefonreläer, vilket möjliggör högre hastighet än tidigare datorer
- Använda kondensatorer för minne snarare än mekaniska komponenter, vilket möjliggör högre hastighet och densitet
Minnet av Atanasoff-Berry-datorn var ett system som kallas regenerativt kondensatorminne , som bestod av ett par trummor, som var och en innehöll 1600 kondensatorer som roterade på en gemensam axel en gång per sekund. Kondensatorerna på varje trumma var organiserade i 32 "band" om 50 (30 aktiva band och två reservdelar ifall en kondensator skulle fungera), vilket gav maskinen en hastighet på 30 additioner/subtraktioner per sekund. Data representerades som 50-bitars binära fastpunktsnummer . Elektroniken i minnes- och aritmetikenheterna kunde lagra och arbeta på 60 sådana tal åt gången (3000 bitar).
Växelströmsnätets frekvens på 60 Hz var den primära klockfrekvensen för de lägsta nivåerna .
De aritmetiska logikfunktionerna var helt elektroniska, implementerade med vakuumrör. Familjen av logiska grindar sträckte sig från växelriktare till två- och tre-ingångsgrindar. Ingångs- och utgångsnivåerna och driftspänningarna var kompatibla mellan de olika grindarna. Varje gate bestod av en inverterande vakuumrörsförstärkare, föregås av ett ingångsnätverk för motståndsdelare som definierade den logiska funktionen. Styrlogikfunktionerna, som bara behövde fungera en gång per trumrotation och därför inte krävde elektronisk hastighet, var elektromekaniska, implementerade med reläer .
ALU:n opererade endast på en bit av varje nummer åt gången; den höll bär/låna-biten i en kondensator för användning i nästa AC-cykel.
Även om Atanasoff–Berry-datorn var ett viktigt steg upp från tidigare kalkylmaskiner, kunde den inte köra helt automatiskt genom ett helt problem. En operatör behövdes för att manövrera kontrollomkopplarna för att ställa in dess funktioner, ungefär som dåtidens elektromekaniska miniräknare och enhetsregisterutrustning . Val av operation som ska utföras, läsning, skrivning, konvertering till eller från binär till decimal eller reducering av en uppsättning ekvationer gjordes av frontpanelsbrytare och, i vissa fall, byglar.
Det fanns två former av input och output: primär användares input och output och en mellanliggande resultat output och input. Lagringen av mellanresultat möjliggjorde operation på problem som var för stora för att kunna hanteras helt och hållet i det elektroniska minnet. (Det största problemet som kunde lösas utan användning av mellanutgången och ingången var två samtidiga ekvationer , ett trivialt problem.)
Mellanresultaten var binära, skrivna på pappersark genom att elektrostatiskt modifiera resistansen vid 1500 platser för att representera 30 av 50-bitarstalen (en ekvation). Varje blad kunde skrivas eller läsas på en sekund. Systemets tillförlitlighet var begränsad till cirka 1 fel i 100 000 beräkningar av dessa enheter, främst tillskrivet bristande kontroll av arkens materialegenskaper. I efterhand kunde en lösning ha varit att lägga till en paritetsbit till varje tal som skrivet. Detta problem var inte löst när Atanasoff lämnade universitetet för krigsrelaterat arbete.
Den primära användarinmatningen var decimal, via standard IBM 80-kolumns hålkort , och utdata var decimal, via en frontpaneldisplay.
Fungera
ABC designades för ett specifikt syfte - lösningen av system med samtidiga linjära ekvationer. Den kunde hantera system med upp till 29 ekvationer, ett svårt problem för tiden. Problem av denna skala började bli vanliga inom fysiken, avdelningen där John Atanasoff arbetade. Maskinen kunde matas med två linjära ekvationer med upp till 29 variabler och en konstant term och eliminera en av variablerna. Denna process skulle upprepas manuellt för var och en av ekvationerna, vilket skulle resultera i ett ekvationssystem med en variabel färre. Sedan skulle hela processen upprepas för att eliminera en annan variabel.
George W. Snedecor , chefen för Iowa State's Statistics Department, var med stor sannolikhet den förste användaren av en elektronisk digital dator som löste verkliga matematikproblem. Han överlämnade många av dessa problem till Atanasoff.
Patenttvist
Den 26 juni 1947 var J. Presper Eckert och John Mauchly de första som ansökte om patent på en digital datorenhet ( ENIAC ), till Atanasoffs stora förvåning. ABC hade granskats av John Mauchly i juni 1941, och Isaac Auerbach, en före detta student till Mauchly, påstod att den påverkade hans senare arbete med ENIAC, även om Mauchly förnekade detta. ENIAC-patentet utfärdades inte förrän 1964, och 1967 stämde Honeywell Sperry Rand i ett försök att bryta ENIAC-patenten, med argumentet att ABC utgjorde känd teknik . United States District Court för District of Minnesota släppte sin dom den 19 oktober 1973 och fann i Honeywell v. Sperry Rand att ENIAC-patentet var ett derivat av John Atanasoffs uppfinning.
Campbell-Kelly och Aspray avslutar:
I vilken utsträckning Mauchly drog på Atanasoffs idéer är fortfarande okänd, och bevisen är massiva och motstridiga. ABC var ganska blygsam teknik, och den var inte fullt implementerad. Åtminstone kan vi dra slutsatsen att Mauchly såg den potentiella betydelsen av ABC och att detta kan ha fått honom att föreslå en liknande elektronisk lösning.
Fallet löstes juridiskt den 19 oktober 1973, när den amerikanske distriktsdomaren Earl R. Larson höll ENIAC-patentet ogiltigt och slog fast att ENIAC härledde många grundläggande idéer från Atanasoff-Berry-datorn. Domare Larson sa uttryckligen:
Eckert och Mauchly uppfann inte själva först den automatiska elektroniska digitala datorn, utan hämtade istället ämnet från en Dr. John Vincent Atanasoff.
Herman Goldstine , en av de ursprungliga utvecklarna av ENIAC skrev:
Atanasoff övervägde att lagra koefficienterna för en ekvation i kondensatorer placerade på periferin av en cylinder. Han hade tydligen en prototyp av sin maskin som fungerade "tidigt 1940". Denna maskin var, bör det betonas, förmodligen den första användningen av vakuumrör för att göra digitala beräkningar och var en maskin för speciella ändamål. Denna maskin såg aldrig dagens ljus som ett seriöst verktyg för beräkning eftersom den var något för tidigt i sin tekniska uppfattning och begränsad i sin logiska. Ändå måste det ses som en stor pionjärinsats. Dess främsta betydelse var kanske att påverka tänkandet hos en annan fysiker som var mycket intresserad av beräkningsprocessen, John W. Mauchly. Under perioden av Atanasoffs arbete med sin linjära ekvationslösare, var Mauchly vid Ursinus College, en liten skola i Philadelphias omgivningar. På något sätt blev han medveten om Atanasoffs projekt och besökte honom under en vecka 1941. Under besöket gick de två männen tydligen in på Atanasoffs idéer i avsevärd detalj. Diskussionen påverkade Mauchly i hög grad och genom honom hela historien om elektroniska datorer.
Kopia
Den ursprungliga ABC:n demonterades så småningom 1948, när universitetet gjorde om källaren till klassrum, och alla dess delar utom en minnestrumma kasserades.
1997 färdigställde ett team av forskare under ledning av Dr. Delwyn Bluhm och John Gustafson från Ames Laboratory (beläget på Iowa State University campus) en fungerande replika av Atanasoff-Berry-datorn till en kostnad av 350 000 USD (motsvarande 591 000 USD 2021) ). Repliken ABC visades i lobbyn på första våningen i Durham Center for Computation and Communication vid Iowa State University och ställdes därefter ut på Computer History Museum .
Se även
Bibliografi
- Campbell-Kelly, Martin ; Aspray, William (1996), Computer: A History of the Information Machine , New York, NY: Basic Books , ISBN 0-465-02989-2
- Edwards, John (22 november 2010), "John Atanasoff och Clifford Berry: Inventing The ABC, A Benchmark Digital Computer" , Electronic Design , 58 (16): 58–59
- Mackintosh, Allan R. (augusti 1988), "Dr. Atanasoff's Computer" , Scientific American , vol. 259, nr. 2, s. 90–96, Bibcode : 1988SciAm.259b..90M , doi : 10.1038/scientificamerican0888-90 , arkiverad från originalet 2009-10-31
- O'Regan, Gerard (2012), A Brief History of Computing (2nd ed.), New York: Springer, ISBN 978-1-4471-2358-3
- Ralston, Anthony; Reilly, Edwin D., red. (1993), Encyclopedia of Computer Science (3:e upplagan), New York: Van Nostrand Reinhold, ISBN 0-442-27679-6