15 فبراير: الكمبيوتر الرقمي الرقمي الأول للأغراض العامة في العالم مخصص في جامعة بنسلفانيا

2024 مؤلف: Sherilyn Boyd | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-16 09:38

هذا اليوم في التاريخ: 15 فبراير 1946

في هذا اليوم من التاريخ ، عام 1946 ، تم تخصيص أول كمبيوتر إلكتروني رقمي للأغراض العامة في جامعة بنسلفانيا. كان يسمى الجهاز ENIAC (التكامل العددي الإلكتروني والحاسوب). تكلف أكثر من 500،000 دولار (حوالي 6 ملايين دولار اليوم) ، وزنها حوالي 57،000 جنيه واستغرق 1800 قدم مربع. علاوة على ذلك ، كان يحتوي على 17،468 أنبوب تفريغ ، و 70000 مقاوم ، و 7200 ديود ، و 10،000 مكثف ، والأكثر إثارة للإعجاب على الإطلاق كان هناك حوالي 5 مليون مفصل تحتاج إلى أن تكون ملحومة باليد. من أجل تشغيل كل هذا ، استغرق الأمر 150 كيلوواط من الكهرباء. هذا يكفي لتشغيل حوالي 114 منزلاً في الولايات المتحدة.

كان ENIAC من بنات أفكار عدة أشخاص مختلفين ، أبرزهم جون Mauchly و J. Presper Eckert. قبل أربع سنوات من ظهور ENIAC الميمون ، كتب Mauchly مذكرة توضح السرعة المدهشة التي يمكن للمرء أن يحصل عليها ، بدلاً من الاعتماد على أجزاء ميكانيكية متحركة ، تم تصميم كمبيوتر لاستخدام الإلكترونيات الرقمية فقط. هذه المذكرة لفتت انتباه الملازم أول هيرمان جولدستين من الجيش الأمريكي ، الذي طلب بعد ذلك من ماكوتشلي أن يقدم مقترحًا رسميًا لـ Goldstine لتقديمه للجيش. قام ماوخلي بذلك وتعاقد الجيش معه وجيسبير إيكرت في 5 يونيو 1943 لإنشاء الآلة ، تحت اسم "مشروع PX".

كان هناك بالفعل في هذا الوقت العديد من أجهزة الكمبيوتر الأخرى المختلفة المتاحة ، ولكنها لم تكن مبنية لتكون "غرضًا عامًا" أو تعتمد على أجزاء كهروميكانيكية ، الأمر الذي أدى إلى انخفاض كبير في السرعة التي يمكن بها إجراء العمليات الحسابية. كان ENIAC غرضًا عامًا وكان جهازًا إلكترونيًا رقميًا بالكامل. واحدة من سماته الأكثر إثارة للإعجاب كانت قدرته على أداء حوالي 5000 إضافات في الثانية ، أو 357 مضاعفة في الثانية ، والتي كانت أسرع بنحو 1000 مرة من الآلات الأخرى في اليوم. على رأس حسابات الرياضيات الأساسية (إضافة / طرح / قسمة / متعددة / الجذر التربيعي) ، كان أيضًا قادرًا على القيام بالفروع المشروطة والحلقات والمدخلات / المخرجات. الأهم من ذلك ، أنها كانت آلة كاملة من تورينج ، مما يعني أنها قادرة على فعل أي شيء يمكن لآلة تورينغ النظرية أحادية الضغط القيام به. لأولئك الذين ليسوا مألوفين ، لماذا هذا مهم ، من الناحية العامة ، هو أنه يعني أنه يمكن استخدامه أساسا لحل أي مشكلة حسابية قابلة للحل (من الناحية النظرية ، وإن لم يكن في الواقع العملي بسبب حدود العالم الحقيقي على موارد النظام).

كانت مهمتها الأولى إجراء حسابات تساعد في تطوير القنبلة الهيدروجينية. تم إنتاج أكثر من مليون بطاقة إدخال / إخراج لهذه المهمة ، والتي أثبتت في نهاية المطاف أنها تجربة تجريبية ناجحة. تم تشغيل هذه المهمة بناء على طلب من عالم الرياضيات جون فون نيومان ، الذي كان يعمل في مشروع مانهاتن والذي قام لاحقا بطريق الخطأ بإقحام اسمه في "هندسة فون نيومان" لأجهزة الكمبيوتر التي ما زالت تستخدم اليوم.

استمر تشغيل ENIAC لمدة 9 أشهر على التوالي قبل إيقاف تشغيله للترقية إلى نظام الذاكرة. ثم تم نقله وإعادته معًا وتم تشغيله مرة أخرى بعد سبعة أشهر واستمر في العمل لمدة 8 سنوات ، حيث تم استخدامه بشكل مستمر ، حيث قام بتنفيذ مجموعة متنوعة من المهام ، مثل حساب جداول المدفعية للجيش وإجراء العديد من العمليات الحسابية للملاحة الجوية والأرصاد الجوية وما إلى ذلك

تجدر الإشارة إلى أن فون نيومان كان له بنية حاسوب معينة بشكل غير صحيح سميت بعد نفسه بسبب مذكرة كتبها المسودة الأولى لتقرير عن EDVAC في 30 يونيو 1945 (EDVAC كونها خليفة لـ ENIAC ، المصممة في نفس المدرسة حيث كان ENIAC في المراحل النهائية من الانتهاء ومع العديد من نفس الأشخاص الذين يعملون في المشروع كما كانوا يعملون على ENIAC ، بما في ذلك Eckert وماوخلي). كانت الورقة في الأساس عبارة عن ملخص ، مكتوبة باستخدام المنطق الرسمي ، توضح الأفكار التي ناقشتها المجموعة حول إنشاء كمبيوتر برنامج مُخزن للأغراض العامة. بما أنه كان من المفترض أن يكون أكثر من مذكرة ، وليس ورقة منشورة ، فإنه لم يذكر أبداً أسماء جميع الأشخاص الذين ساعدوا في تطوير العمارة ، وبالفعل ، قام بالفعل بغالبية التصميم قبل أن يصبح فون نيومان مستشارًا على المشروع (خاصة Eckert و Mauchly).

عندما أرسل يده ملاحظات مكتوبة إلى فيلادلفيا ، قام اللفتنانت هيرمان جولدستاين بطبعها وتوزيعها على 24 شخصًا مشاركًا في مشروع EDVAC ، مع إدراج فون نيومان كمؤلف وحيد ، حيث لم يكن الهدف من توزيعه يتجاوز عدد العاملين حول المشروع. ومع ذلك ، وبسبب الاهتمام الواسع النطاق بالتقرير ، قام بنسخها وإرسالها إلى مؤسسات تعليمية وحكومية أخرى مختلفة ، حيث تم نسخها ونشرها في جميع أنحاء العالم ، حيث انتهى المطاف بفون نيومان بالحصول على معظم الفضل ، رغم أنه لم يكن موجودًا. جزء كبير من هذا المشروع. على هذا النحو ، فإننا نسميها الآن "Von Neumann Architecture" ، على الرغم من أنه لم يكن تصميمه في الواقع ، وربما كان يُطلق عليه اسم هندسة Eckert-Mauchly.

هذا لا يأخذ شيئًا بعيدًا عن فون نيومان الذي كان حقا شخصًا رائعًا كان له تأثير كبير على مجموعة متنوعة من المجالات بما في ذلك ميكانيكا الكم وعلوم الكمبيوتر والاقتصاد والهندسة وغيرها الكثير. (القائمة الكاملة هي طويلة بشكل مثير للدهشة). كان واحدا من ألمع الناس في العالم ، وتحقيق مبلغ مذهل في 53 سنة عاشها. مات من السرطان ، ربما بسبب تعرضه للإشعاع أثناء العمل في مشروع مانهاتن. قال إيزريال هالبرين ، عالم رياضيات عمل معه ، "كان مواظبته مستحيلاً. كان الشعور بأنك كنت على دراجة ثلاثية العجلات تطارد سيارة سباقات ». كما قال أحد أساتذة فون نيومان ، جورج بوليا ، الذي كان لديه سيرة ذاتية رائعة:“كان جوني الطالب الوحيد الذي كنت أخاف منه. إذا تحدثت خلال محاضرة عن مشكلة لم يتم حلها. سيأتي إليّ في نهاية المحاضرة مع حل كامل مكتوب على ورقة."

كان لدى فون نيومان أيضًا ذاكرة تصوير حقيقية. كما لاحظت Goldstine:

“كان من قدراته الرائعة قوة استرجاعه المطلق. بقدر ما استطعت أن أقول ، كان فون نيومان قادرا على قراءة كتاب أو مقال مرة واحدة ليقتبس حرفيا. علاوة على ذلك ، يمكن أن يفعل ذلك بعد سنوات دون تردد. يمكنه أيضًا أن يترجمها دون أي نقص في السرعة من لغتها الأصلية إلى اللغة الإنجليزية. في إحدى المرات ، اختبرت قدرته بطلب منه أن يخبرني كيف بدأت قصة المدينتين. وعندها ، دون أي توقف ، بدأ على الفور في قراءة الفصل الأول واستمر حتى يطلب منه التوقف بعد حوالي عشر أو خمس عشرة دقيقة.

وعندما كان يموت في المستشفى ، كان فون نيومان قد أفاد أيضا الساعات مع شقيقه من خلال لعب لعبة من القراءة من الذاكرة في الأسطر القليلة الأولى من كل صفحة من المسرحية ، فاوست.

إذا كنت مهتمًا بالمزيد على فون نيومان ، فإنني أوصي بالتقاط سيرته الذاتية: جون فون نيومان: العبقري العلمي الذي كان رائد الكمبيوتر الحديث ، نظرية الألعاب ، الردع النووي ، وأكثر من ذلك بكثير ، من قبل نورمان ماكراي. إنها ليست أفضل سيرة ذاتية في العالم ، من حيث كيفية كتابة المؤلف لها ، ولكن قراءة رائعة ومع ذلك يمكن القول إن الكتاب الأكثر اكتمالا في فون نيومان.

حقائق المكافأة:

• أحد الأمثلة البسيطة على عبقرية فون نيومان هو عندما تم تقديمه للمشكلة التالية: "يبدأ اثنان من راكبي الدراجات الهوائية على بعد عشرين ميلًا ويتجهان نحو بعضهما البعض ، كل منهما بمعدل ثابت يبلغ 10 ميل في الساعة. وفي الوقت نفسه ، تبدأ الذبابة التي تتحرك بسرعة 15 ميل في الساعة من العجلة الأمامية للدراجة المتجهة جنوبًا وتطير إلى العجلة الأمامية للجزء الشمالي ، ثم تتحول وتطير إلى العجلات الأمامية للكرة الجنوبية مرة أخرى ، وتستمر بهذه الطريقة حتى يتم سحقه بين العجلات الأمامية. سؤال: ما هي المسافة الإجمالية التي غطتها الطائرة؟ هناك خدعة بسيطة لحل هذا ، لكن فون نيومان فعل ذلك بالطريقة المعقدة … في رأسه … في غضون ثوان. في الأساس ، حصل على مجموع السلسلة اللانهائية في رأسه وبصق الإجابة في غضون ثوان بعد طرح السؤال.
• إذا كنت فضوليًا ، فإن الإجابة البسيطة هي في الحقيقة بسيطة للغاية ، وأي شخص يرى الخدعة يجب أن يكون قادرًا على الإجابة عنها في غضون ثوان ، لا يحتاج إلى عبقرية … * مفسد للأمام *: الحل البسيط هو فقط لتحقيق ذلك تسافر الدراجتين لساعة واحدة بالضبط (على بعد عشرين ميلا ، يتجهان مباشرة إلى بعضهما البعض بمعدل 10 ميل في الساعة). وهكذا ، إذا كانت الذبابة تسافر ذهابًا وإيابًا بينهما بمعدل 15 ميلاً في الساعة ، فيجب أن تكون قد سافرت على بعد 15 ميلاً بالضبط في تلك الساعة. حقيقة أنها ذهبت ذهابا وإيابا غير منطقي. من الواضح أنه يمكن حلها أيضًا بالطريقة التي فعلها بها فون نيومان ، لكنني لا أعتقد أنني قابلت أي شخص يمكنه فعل ذلك في بضع ثوانٍ في رأسه ، وقد التقيت بالعديد من العباقرة الحقيقيين. على ما يبدو ، هناك عبقرية ، مقارنة بالناس العاديين ، ثم هناك عبقرية فون نيومان ، التي كانت عبقرية مقارنة بالعباقرة. 😉
• كما تمكن فون نيومان من الحصول على درجة علمية في الهندسة الكيميائية من المعهد الفيدرالي للتكنولوجيا في زيوريخ ودرجة الدكتوراه. في الرياضيات في جامعة بودابست … في نفس الوقت ، بدءا من سن 17 وتنتهي في سن 22 ، على الرغم من حقيقة أنه كان مجالين مختلفين والجامعات كانت حوالي 600 ميل بعيدا.
• وثمة واقعة أخرى مثيرة للاهتمام ، أقل إثارة للإغراء بعض الشيء عن فون نيومان هو أنه كان رجل السيدات تماما ، وليس دائما بطريقة جيدة. على سبيل المثال ، كان لديه عادة محاولة البحث عن تنانير العديد من الأمناء العاملين في لوس ألاموس خلال الحرب العالمية الثانية عندما كانوا يجلسون في مكاتبهم الأمامية المفتوحة. ونتيجة لذلك ، يضع الأمناء الورق المقوى في مكانهم لمنع فتح الفتحات في مكاتبهم. على ما يبدو كان هذا "الفتاة-gawking" عادة له منغمس في كثير من الأحيان.
• المجموعة التي تشارك في جعل EDVAC كان أكثر منزعج من قبل المسودة الأولى لتقرير عن EDVAC يجري إرسالها على نطاق واسع كمنشور رسمي لأن هذه الورقة الآن جعلت من ذلك أن تصميم EDVAC غير قابل للإلغاء. كما ساعد في النهاية على إلغاء صلاحية براءة ENIAC بعد مرور 27 عامًا ، حيث كانت هندسته المعمارية مشابهة جدًا لـ EDVAC. أظن أن Goldstine لم تكن العضو الأكثر شعبية في المجموعة بعد كتابة ملاحظات فون نيومان وتوزيعها.
• أحد الانتقادات الرئيسية لـ ENIAC عندما تم بناؤه جاء من المتشككين الذين شعروا أنه من الناحية النظرية كانت هذه فكرة رائعة ، لن يكون ذلك عمليًا لأن الأنابيب المفرغة سوف تنفجر باستمرار ، مما يجعلها مكلفة في الصيانة وتتطلب الجهاز غير متاح للحسابات لفترات طويلة من الوقت خلال النهار والليل في حين تم استبدال الأنابيب. في الواقع ، لم تكن هذه مشكلة في الحقيقة لأن معظم الأنابيب التي كانت ستخرج بسرعة تميل إلى القيام بذلك عندما تكون في وضع التشغيل أو الطاقة. للتغلب على هذه المشكلة ، ببساطة تركوا الكمبيوتر طوال الوقت. كانت هذه التكلفة باهظة الثمن (150 كيلو واط وكلها) ، ولكنها خفضت معدل فشل الأنبوب إلى 15 فقط في الشهر ، ولم يستغرق الأمر سوى 15 دقيقة فقط لتحديد موقع الأنبوب المعطل واستبداله. وبالنظر إلى عدد الحواسيب الموجودة في العالم والتي كانت واحدة من أسرع الحواسيب الموجودة في هذا الوقت ، كان هناك عمل دائم لذلك ، لذا لم يكن يجلس حول السكون ، ويهدر المال على الكهرباء.
• أطول فترة بين فشل الأنبوب المفرغ كانت 4 أيام و 20 ساعة.
• في المجموع ، استغرق الأمر حوالي 200،000 ساعة عمل لإنشاء ENIAC.
• إلى جانب المساعدة في تصميم ENIAC و EDVAC ، من بين أمور أخرى ، والمساعدة في تصميم أنجح معمارية حاسوبية للأغراض العامة حتى الآن (هندسة فون نيومان) ، أسس الدكتور Mauchly أيضاً جمعية الحاسبات الآلية (ACM) ، التي شارك فيها الكثيرون يجب أن يكون علوم الكمبيوتر مألوفًا ؛ كونها أكبر مجتمع حوسبة تعليمية في العالم اليوم. كما ساعد في تأسيس جمعية الرياضيات الصناعية والتطبيقية (SIAM).
• كما بدأ كل من الدكتور ماوخلي ودكتور إيكيرت أول شركة كمبيوتر تجارية في العالم ، وهي شركة إيكيرت ماوتشي للكمبيوتر.
• كانت عملية برمجة ENIAC طويلة ومملة ، ويتم ذلك بشكل أساسي من قبل ست نساء تم إدخالهن في وقت لاحق في قاعة الشهرة الدولية للنساء في التكنولوجيا. كان هؤلاء النساء: Kay McNulty و Betty Jennings و Betty Snyder و Marlyn Wescoff و Fran Bilas و Ruth Lichterman.
• أول مبرمج حاسوب على الإطلاق كان أيضاً من النساء ، Ada Lovelace. أصبحت أول مبرمج كمبيوتر في العالم قبل 104 سنوات من ظهور ENIAC لأول مرة. يمكنك قراءة المزيد عن هذا هنا: في عام 1842 ، كتبت Ada Lovelace أول برنامج كمبيوتر في العالم