Co musiało się wydarzyć, aby obliczenia zajmujące człowiekowi kilkadziesiąt godzin wykonać w kilkadziesiąt sekund? Odpowiedzią był ENIAC, pierwszy programowalny, elektroniczny komputer cyfrowy ogólnego przeznaczenia. Poniżej wyjaśniam, jak powstał, do czego go wykorzystywano, jak wyglądało programowanie bez klawiatury oraz dlaczego jego historia wciąż ma znaczenie.
Jedna maszyna otworzyła drogę do współczesnej informatyki
- Budowa rozpoczęła się w 1943 roku na Uniwersytecie Pensylwanii na zlecenie armii Stanów Zjednoczonych.
- Komputer ważył około 30 ton i zajmował mniej więcej 167 m² powierzchni.
- Wykorzystywał około 17 500 lamp elektronowych, tysiące przekaźników i miliony lutowanych połączeń.
- Wykonywał około 5000 dodawań na sekundę, wielokrotnie szybciej niż ówczesne maszyny elektromechaniczne.
- Programowało go sześć kobiet, które ustawiały przewody, przełączniki i logiczne połączenia.
Jak powstał komputer potrzebny armii
Historia tej maszyny zaczęła się od bardzo praktycznego problemu. Podczas II wojny światowej artyleria potrzebowała dokładnych tablic balistycznych, które pozwalały przewidywać tor lotu pocisku. Obliczenia wykonywały zespoły ludzkich „komputerów”, lecz rosła liczba danych, a każda pomyłka mogła oznaczać błędne wyznaczenie celu.
W 1943 roku armia zleciła opracowanie elektronicznego urządzenia Johnowi Mauchly’emu i J. Presperowi Eckertowi z Moore School of Electrical Engineering w Filadelfii. Ich pomysł był ryzykowny, ponieważ komputer miał korzystać z tysięcy lamp elektronowych, które uważano za delikatne i awaryjne. Eckert opracował jednak rozwiązania zwiększające niezawodność całego układu.
Maszynę ukończono pod koniec 1945 roku, a publicznie zaprezentowano ją w lutym 1946 roku. Wojna już się skończyła, ale urządzenie szybko znalazło zastosowania w obliczeniach wojskowych, fizyce, meteorologii i projektowaniu konstrukcji. Działało do 1955 roku, po czym zostało wyłączone i częściowo rozebrane.
Co potrafił olbrzym z lamp elektronowych
ENIAC nie przypominał komputera, który można postawić na biurku. Tworzyło go około 40 dużych paneli ustawionych w kształt litery U. Całość ważyła około 30 ton, zajmowała mniej więcej 1800 stóp kwadratowych, czyli około 167 m², i pobierała ogromną ilość energii.
| Parametr | Przybliżona wartość | Co to oznaczało w praktyce |
|---|---|---|
| Lampy elektronowe | około 17 500 | Tworzyły elektroniczne przełączniki odpowiedzialne za obliczenia. |
| Masa | około 30 ton | Urządzenie wymagało specjalnego pomieszczenia i solidnej instalacji. |
| Powierzchnia | około 167 m² | Komputer zajmował przestrzeń porównywalną z dużą salą. |
| Szybkość | około 5000 dodawań na sekundę | Najtrudniejsze obliczenia balistyczne wykonywano znacznie szybciej niż wcześniej. |
| System liczbowy | dziesiętny | W odróżnieniu od wielu późniejszych maszyn komputer nie używał wyłącznie systemu binarnego. |
Największe wrażenie robi porównanie z wcześniejszymi metodami. Trajektoria pocisku, która mogła wymagać około 20 godzin pracy człowieka, była obliczana przez maszynę w mniej więcej 30 sekund. Z dzisiejszej perspektywy wynik wydaje się skromny, ale wtedy oznaczał przełom, bo po raz pierwszy duży komputer elektroniczny wykonywał obliczenia na taką skalę.
Trzeba jednak uważać na popularne uproszczenie, według którego była to po prostu „pierwsza maszyna licząca”. Wcześniej istniały komputery mechaniczne, elektromechaniczne i wyspecjalizowane urządzenia elektroniczne. Wyjątkowość tego projektu polegała na połączeniu elektronicznego działania, programowalności, cyfrowego przetwarzania i ogólnego przeznaczenia.
Programowanie wymagało przewodów i cierpliwości
Dzisiejszy program zapisujemy w edytorze tekstu i uruchamiamy jednym poleceniem. W przypadku tego komputera programowanie oznaczało fizyczną zmianę konfiguracji urządzenia. Operatorzy łączyli moduły przewodami, ustawiali przełączniki i przygotowywali dane na kartach perforowanych.
Maszyna nie miała pamięci programu w takim sensie, jaki znamy z laptopa. Instrukcje nie były przechowywane razem z danymi, dlatego przejście do innego zadania mogło wymagać wielu godzin ręcznej pracy. To właśnie jedna z najważniejszych granic tej konstrukcji. Była programowalna, ale program nie był jeszcze wygodnym plikiem zapisanym w pamięci.
Za przygotowanie pierwszych programów odpowiadało sześć kobiet: Kathleen Antonelli, Jean Bartik, Frances Spence, Betty Holberton, Marlyn Meltzer i Ruth Teitelbaum. W tamtych czasach nazywano je „komputerami”, ponieważ zawód polegał na wykonywaniu skomplikowanych obliczeń matematycznych.
Ich praca obejmowała analizę problemu, rozpisanie kolejności działań, skonfigurowanie przewodów oraz sprawdzenie, czy urządzenie zadziała poprawnie. Z dzisiejszej perspektywy można powiedzieć, że wykonywały zadania z pogranicza programowania, inżynierii oprogramowania i testowania. Długo pomijano je w popularnych opowieściach, choć bez ich wiedzy maszyna nie byłaby praktycznie użyteczna.
Czym różnił się od innych komputerów swojej epoki
Określenie „pierwszy komputer” bywa mylące, bo zależy od przyjętego kryterium. Ja rozdzielam te urządzenia według tego, czy były elektroniczne, programowalne, uniwersalne i zdolne do samodzielnej pracy.
| Urządzenie | Najważniejsza cecha | Dlaczego nie jest tym samym co ENIAC |
|---|---|---|
| Maszyny Charlesa Babbage’a | Mechaniczne obliczenia ogólnego przeznaczenia | Nie zostały ukończone w formie działającego komputera na miarę późniejszych konstrukcji. |
| Z3 Konrada Zusego | Programowalny i automatyczny komputer elektromechaniczny | Używał przekaźników, więc nie był w pełni elektroniczny. |
| Colossus | Elektroniczne przetwarzanie danych podczas wojny | Był maszyną wyspecjalizowaną do łamania szyfrów, a nie komputerem ogólnego przeznaczenia. |
| EDVAC | Wczesny komputer z koncepcją programu przechowywanego w pamięci | Powstał później i rozwijał pomysły, których ograniczenia ujawniła wcześniejsza konstrukcja. |
Najuczciwiej mówić więc, że był pierwszym dużym, działającym, elektronicznym komputerem cyfrowym ogólnego przeznaczenia. Nie był pierwszym urządzeniem, które potrafiło wykonywać program, ani pierwszym komputerem wykorzystującym elektronikę w jakiejkolwiek formie. Taka precyzja nie odbiera mu znaczenia, tylko lepiej pokazuje, na czym polegał jego przełom.
Dlaczego nie przypominał jeszcze współczesnego komputera
Największą różnicą była architektura. ENIAC przechowywał liczby w elektronicznych układach, lecz nie przechowywał instrukcji w pamięci. Każda większa zmiana programu wymagała ingerencji w fizyczne połączenia, co ograniczało elastyczność i zwiększało ryzyko błędów.
Komputer pracował też w systemie dziesiętnym, a nie binarnym. Dla ludzi obsługujących obliczenia było to intuicyjne, lecz późniejsze konstrukcje binarne okazały się prostsze w projektowaniu i bardziej efektywne. Właśnie dlatego kolejne komputery nie kopiowały go bez zmian, ale rozwijały jego najważniejszą ideę, czyli użycie elektroniki do szybkiego przetwarzania informacji.
Nie można też oceniać go wyłącznie przez pryzmat awaryjności lamp. Przy takiej liczbie elementów usterki były realnym problemem, ale inżynierowie stworzyli system pozwalający szybko wykrywać uszkodzone moduły. Jak na eksperymentalną maszynę o bezprecedensowej skali osiągnięto zaskakująco dużą użyteczność, a nie tylko efektowny pokaz technologii.
Dziedzictwo, które widać w każdym komputerze
Najważniejszym skutkiem tego projektu nie była sama prędkość obliczeń, lecz dowód, że duży komputer elektroniczny może działać praktycznie. Po nim łatwiej było finansować kolejne konstrukcje, rozwijać pamięci operacyjne i projektować systemy zdolne do wykonywania coraz bardziej złożonych programów.
Doświadczenia zdobyte przy budowie maszyny wpłynęły między innymi na rozwój EDVAC, a później na komputery komercyjne, takie jak UNIVAC. Twórcy wcześniejszego projektu, Eckert i Mauchly, odegrali także ważną rolę w powstaniu pierwszej amerykańskiej firmy zajmującej się produkcją komputerów.
W historii tej maszyny szczególnie cenię połączenie wielkiej technologii z bardzo ręczną pracą. Za migającymi lampami i imponującymi parametrami stały setki godzin planowania, sprawdzania połączeń i poprawiania błędów. To przypomina, że przełom nie rodzi się wyłącznie z wynalazku, ale także z cierpliwości ludzi, którzy potrafią zamienić go w działające narzędzie.
Od sali pełnej lamp do komputera w kieszeni
W 1946 roku komputer zajmujący około 167 m² wykonywał kilka tysięcy prostych działań na sekundę. Dziś podobne obliczenia realizuje niewielki układ scalony, a telefon ma nieporównywalnie większą pamięć i moc obliczeniową. Ta różnica dobrze pokazuje tempo rozwoju, które uruchomiły pierwsze elektroniczne komputery.
Dziedzictwo ENIAC-a nie polega więc na tym, że był wygodny, mały czy energooszczędny. Jego znaczenie wynika z tego, że pokazał praktyczną drogę od ręcznych obliczeń do epoki programowalnych maszyn, z której korzystamy również wtedy, gdy komputer nosimy w kieszeni.
