ENIAC: تاریخچه اولین کامپیوتر الکترونیکی جهان و تاثیر آن بر محاسبات مدرن

در اوایل و اواسط قرن بیستم، با پیشرفت روزافزون فناوری، نیاز به سرعت محاسباتی بیشتر به شدت احساس می‌شد. دانشمندان و مهندسان در رشته‌های مختلف، از محاسبات ریاضی پیچیده گرفته تا شبیه‌سازی‌های علمی، با محدودیت‌های جدی روبرو بودند.

همین نیاز مبرم به ابزاری توانمندتر برای انجام محاسبات، انگیزه‌ای قوی برای ارتش آمریکا ایجاد کرد تا با سرمایه‌گذاری نیم میلیون دلاری، به دنبال ساخت یک ماشین محاسباتی ایده‌آل باشد. هدف، دستیابی به ابزاری بود که بتواند با سرعتی بی‌سابقه، محاسبات پیچیده را انجام داده و به پیشرفت در زمینه‌های مختلف علمی و نظامی کمک کند.

چه کسی ENIAC را اختراع کرد؟

پروژه ساخت ENIAC در 31 می 1943، با همکاری جان ماکلی به عنوان مشاور ارشد و جان پرسپر اکرت به عنوان مهندس ارشد، رسما آغاز شد. اکرت در آن زمان دانشجوی فارغ‌التحصیل دانشکده مهندسی برق مور دانشگاه پنسیلوانیا بود.

طراحی کامپیوتر ENIAC حدود یک سال و ساخت آن 18 ماه به طول انجامید و نیم میلیون دلار هزینه در برداشت. ENIAC در نوامبر 1945، پس از پایان جنگ جهانی دوم، رسماً روشن شد.

با وجود پایان جنگ، ارتش آمریکا از ENIAC برای اهداف دیگری بهره برد، از جمله:

• محاسبات مربوط به طراحی بمب هیدروژنی
• پیش‌بینی آب و هوا
• مطالعات پرتوهای کیهانی
• بررسی احتراق حرارتی
• مطالعات اعداد تصادفی
• طراحی تونل باد

ENIAC: یکپارچه‌ساز و ماشین حساب عددی الکترونیکی

در سال 1946، جان ماکلی و جان پرسپر اکرت ، ماشین حساب ENIAC (Electrical Numerical Integrator And Calculator) را توسعه دادند. ارتش آمریکا این تحقیق را حمایت مالی کرد، زیرا به کامپیوتری برای محاسبه جداول شلیک توپخانه نیاز داشت. این جداول، تنظیمات لازم برای سلاح‌های مختلف در شرایط گوناگون را برای دقت در هدف‌گیری ارائه می‌دادند.

آزمایشگاه تحقیقات بالستیک (BRL) که مسئول محاسبه این جداول بود، پس از اطلاع از تحقیقات ماکلی در دانشکده مور به این پروژه علاقه‌مند شد. ماکلی پیش‌تر چندین ماشین محاسباتی ساخته بود و در سال 1942، بر اساس کار جان آتاناسوف (مخترعی که از لامپ‌های خلاء برای افزایش سرعت محاسبات استفاده می‌کرد) طراحی ماشین محاسباتی بهتری را آغاز کرد.

حق ثبت اختراع ENIAC در سال 1947 ثبت شد. در بخشی از این اختراع‌نامه (U.S.#3,120,606) که در 26 ژوئن ثبت شده، آمده است: «با ظهور استفاده روزمره از محاسبات پیچیده، سرعت به حدی اهمیت یافته است که هیچ دستگاهی در بازار وجود ندارد که بتواند نیاز کامل روش‌های محاسباتی مدرن را برآورده کند.»

درون ENIAC چه خبر بود؟

ENIAC برای زمان خود، یک قطعه فناوری پیچیده و دقیق بود. این ماشین در 40 کابین به ارتفاع 9 فوت (حدود 2.7 متر) قرار داشت و شامل:

• 17,468 لامپ خلاء
• 70,000 مقاومت
• 10,000 خازن
• 1,500 رله
• 6,000 کلید دستی
• 5 میلیون اتصال لحیم‌کاری شده

ابعاد آن 1,800 فوت مربع (167 متر مربع) فضا را پوشش می‌داد و 30 تن وزن داشت. مصرف برق آن 160 کیلووات بود و دو دمنده 20 اسب بخاری هوای خنک را برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد دستگاه تامین می‌کردند.

مصرف انرژی بالای ENIAC باعث شد شایعه‌ای مبنی بر اینکه روشن کردن دستگاه باعث افت ولتاژ در شهر فیلادلفیا می‌شود، رواج پیدا کند. اما این داستان که اولین بار به اشتباه توسط فیلادلفیا بولتن در سال 1946 گزارش شد، از آن زمان به عنوان یک افسانه شهری رد شده است.

ENIAC (1000 برابر سریع‌تر از هر ماشین محاسباتی دیگر تا به امروز) در فقط یک ثانیه می‌توانست 5000 جمع، 357 ضرب یا 38 تقسیم انجام دهد. استفاده از لامپ‌های خلاء به جای کلیدها و رله‌ها منجر به افزایش سرعت شد، اما تغییر برنامه‌نویسی آن سریع نبود. تغییرات برنامه‌نویسی هفته‌ها طول می‌کشید و دستگاه همیشه به ساعات طولانی نگهداری نیاز داشت. تحقیقات روی ENIAC منجر به پیشرفت‌های زیادی در لامپ خلاء شد.

مشارکت‌های دکتر جان فون نویمان

در سال 1948، دکتر جان فون نویمان اصلاحات متعددی در ENIAC ایجاد کرد.

ENIAC به طور همزمان عملیات حسابی و انتقال داده را انجام می‌داد که باعث مشکلات برنامه‌نویسی می‌شد. فون نویمان پیشنهاد کرد که استفاده از سوئیچ‌ها برای کنترل انتخاب کد، باعث می‌شود اتصالات کابل‌های قابل جدا شدن ثابت بمانند. او یک کد تبدیل برای فعال کردن عملیات سریال اضافه کرد. این تغییرات به ساده‌سازی و بهبود برنامه‌نویسی ENIAC کمک کرد.

شرکت کامپیوتری اکرت-ماکلی

فعالیت‌های اکرت و ماکلی تنها به ENIAC محدود نشد. در سال 1946، آن‌ها شرکت کامپیوتری اکرت-ماکلی را تاسیس کردند.

در سال 1949، این شرکت BINAC (کامپیوتر اتوماتیک باینری) را عرضه کرد که از نوار مغناطیسی برای ذخیره داده‌ها استفاده می‌کرد.

در سال 1950، شرکت رمینگتون رند ، شرکت کامپیوتری اکرت-ماکلی را خرید و نام آن را به بخش یونیواک رمینگتون رند (Univac Division of Remington Rand) تغییر داد. تحقیقات آن‌ها منجر به ساخت UNIVAC (کامپیوتر اتوماتیک جهانی) شد که پیشروی مهمی برای کامپیوترهای امروزی بود.

در سال 1955، رمینگتون رند با شرکت اسپری ادغام شد و اسپری-رند (Sperry-Rand) را تشکیل داد. اکرت به عنوان یک مدیر اجرایی در این شرکت باقی ماند و هنگامی که بعداً با شرکت بوروز ادغام شد و به یونیسیس (Unisys) تبدیل شد، به کار خود ادامه داد. اکرت و ماکلی هر دو در سال 1980 جایزه پیشگام انجمن کامپیوتر IEEE را دریافت کردند.

پایان کار ENIAC

با وجود پیشرفت‌های چشمگیری که ENIAC در دهه 1940 در زمینه محاسبات ایجاد کرد، دوران فعالیت آن کوتاه بود. در 2 اکتبر 1955، در ساعت 11:45 شب، برق آن برای همیشه قطع شد و ENIAC بازنشسته شد.

در سال 1996، دقیقا 50 سال پس از آنکه ENIAC به طور علنی توسط دولت معرفی شد، این کامپیوتر عظیم جایگاه خود را در تاریخ پیدا کرد. به گفته موسسه اسمیتسونین ، ENIAC مرکز توجه شهر فیلادلفیا بود، زیرا آن‌ها زادگاه محاسبات بودن خود را جشن می‌گرفتند.

در نهایت ENIAC برچیده شد و بخش‌هایی از این ماشین بزرگ در دانشگاه پنسیلوانیا و موسسه اسمیتسونین به نمایش گذاشته شد.