Se desarrolló con éxito la primera computadora electrónica moderna de uso general, ENIAC.
Atanasoff conoció a Mowgli (1902-1980) en la reunión anual de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia en febrero.
En ese momento, Mowgli enseñaba física en el Esnes College, en los suburbios de Filadelfia. Su padre era físico y se graduó en la Universidad Johns Hopkins. Sus estudios docentes examinan los efectos de los rayos cósmicos y las manchas solares en el clima de la Tierra. Para resolver los complejos problemas de cálculo de la investigación, se desarrolló una computadora analógica para el cálculo. En esta reunión, leyó un artículo sobre cómo comparar el clima y la actividad solar mediante cálculos por computadora. Al mismo tiempo, también propuso cómo mejorar los dispositivos informáticos y mejorar la eficiencia informática. Creía que el analizador diferencial de Bush que se usaba ampliamente en ese momento tenía limitaciones considerables y baja eficiencia al manejar una gran cantidad de problemas de cálculo, y la respuesta de las computadoras electromecánicas era lenta (nivel de milisegundos ms). Era aplicar circuitos electrónicos (el tiempo de respuesta es el nivel de picosegundos, donde 1 ms = 1000 microsegundos).
Atanasoff se emocionó mucho después de escuchar este informe. Después de la reunión, habló con Mowgli sobre su exitoso ordenador electrónico. Aunque Moakley mencionó la idea de construir una computadora a partir de circuitos electrónicos, todavía estaba en la etapa conceptual y se sorprendió cuando recibió la noticia. Por lo tanto, ante la cálida invitación de Atanasoff, Mowgli condujo hasta el Instituto de Investigación en Computación de la Universidad Estatal de Iowa, donde se encontraba Atanasoff en junio de 1941, para visitar esta computadora electrónica especial.
Atanasoff le mostró a Moakley el proceso de cálculo de la computadora ABC, presentó la estructura de la máquina y describió cómo usar tarjetas perforadas para ingresar datos de cálculo y cómo usar circuitos electrónicos para controlar los cálculos y la tecnología de perforación de arco. y tecnología de almacenamiento de capacitancia binaria. Aunque no entendía las ventajas de usar binarios para la representación y las operaciones de datos, Moakley estaba fascinado por la velocidad extremadamente rápida de la computadora. Estudió los principios de esta computadora durante el día y estudió cuidadosamente los materiales de solicitud de patente de Atanasoff por la noche. Es difícil encontrar un alma gemela. Atanasov explicó a Mowgli sin reservas todas las tecnologías básicas para fabricar ordenadores electrónicos.
Cinco días después, Mowgli se fue apurado porque iba a asistir a una clase de formación de posgrado en la Escuela Moore de Ingeniería Eléctrica de Penn State. Aunque tenía poco tiempo, conocía bien las tecnologías clave de ABC y decidió construir una computadora más perfecta.
En la clase de electrónica de la Clase de Entrenamiento de Defensa Nacional, Moakley conoció a Eckert (John Presper Eckert, 1919-1995), un estudiante de posgrado en Moore Electrical College. La familia adinerada de Eckert le proporcionó un garaje con un banco de trabajo. Ha estado obsesionado con los equipos electrónicos desde que era niño. Fabricó muchos equipos electrónicos en el garaje, lo que mejoró enormemente su capacidad práctica y acumuló una rica experiencia en la fabricación de electrodomésticos. Mowgli le contó a Eckert su idea de una computadora electrónica, y Eckert la aprobó y pensó que podría realizarse. Del 65438 al 0942, Mowgli se mudó a la Universidad Estatal de Pensilvania para enseñar. Después de enseñar, él y Eckert se dedicaron a la investigación y transformación de la computadora ABC. Ese mismo año, Mowgli escribió "El uso de equipos informáticos de alta velocidad", en el que expuso su plan para desarrollar una computadora.
En la Segunda Guerra Mundial, después de que Japón atacara Pearl Harbor, Estados Unidos y Japón entraron en guerra. El Laboratorio de Balística de Aberdeen requisó todos los analizadores diferenciales Bush de la Universidad Estatal de Pensilvania para realizar cálculos balísticos. A pesar de ello, el cálculo de trayectorias es todavía lento. El analizador diferencial mejorado de Goldstein responsable de calcular las trayectorias balísticas redujo el tiempo de cálculo de una trayectoria balística de 60 segundos a 20 minutos. Sin embargo, debido a la baja velocidad de la parte mecánica del analizador diferencial y la baja precisión de cálculo (1%), todavía es difícil calcular 6 medidores de fuego que contienen 900 trayectorias cada día.
Hay que mejorar los equipos informáticos, pero no hay talento relevante. Después de que Goldstein se enteró del plan informático de Mowgli, fue a ver a Mowgli para describirle sus necesidades y le sugirió que escribiera un informe sobre el desarrollo informático y lo presentara al ejército de los EE. UU. Después de una discusión, el informe fue aprobado por el ejército de los EE. UU. y se determinó que el nombre de la computadora que se construiría sería "Computadora e integrador numérico electrónico", abreviado como "Eniac", y la traducción al chino es ENIAC.
El proyecto se lanzó oficialmente en julio de 1943. El ejército estadounidense proporcionó 150.000 dólares para la investigación, que fueron utilizados por el Instituto de Ingeniería Eléctrica Moore para construir una computadora electrónica secundaria para completar los cálculos de la trayectoria balística y ayudar a calcular la potencia de fuego. mesa, mejorar la eficiencia.
Después del establecimiento del proyecto, Goldstein se desempeñó como representante militar para coordinar y gestionar la implementación del proyecto. Moakley se desempeñó como consultor y fue responsable del diseño general de Eckert como ingeniero jefe. para ayudar a Mokley a completar el diseño general y resolver el problema. Una serie de problemas técnicos difíciles y complejos en la fabricación. Moore College también convocó a un gran número de ingenieros superiores y otro personal técnico para participar en el diseño y la fabricación.
Una vez finalizado el diseño general y la preparación básica, comienza la fase de fabricación específica. Este proyecto no ha sido fácil. Eckert ha estado inmerso en el laboratorio, no sólo inspeccionando estrictamente los componentes electrónicos fabricados, sino también analizando en profundidad las dificultades encontradas durante el proceso de fabricación para encontrar soluciones.
En el verano de 1944, ENIAC entró en la etapa más crítica de su fabricación.
Una tarde, el capitán Goldstein regresó a una estación de tren de Filadelfia, la estación de Aberdeen, y se reunió en el laboratorio de balística con el ya mundialmente famoso matemático Dr. John von Neumann (1908-1957).
Von Neumann nació en Hungría en el seno de una familia judía. Su padre era banquero. A la edad de seis años, von Neumann aprendió a dividir mentalmente números de ocho dígitos y, a la edad de ocho, aprendió cálculo. A la edad de 17 años, von Neumann colaboró con su profesor para escribir su primer artículo matemático. En 1926, recibió un doctorado en matemáticas de la Universidad de Budapest, Hungría, y más tarde se dedicó a la investigación en física. En 1930, se había convertido en un erudito competente en química física y matemática y atrajo la atención mundial. Enseñó en las Universidades de Berlín y Hamburgo. El matemático estadounidense Profesor Weber reclutó personas talentosas y le dio a von Neumann la oportunidad de enseñar en la Universidad de Princeton. En 1933, von Neumann fue nombrado profesor titular en la Universidad de Princeton junto con Einstein, convirtiéndose en uno de los seis profesores fundadores del Instituto de Matemáticas e investigador principal de la Universidad de Princeton. Posteriormente, debido a la política de persecución de los judíos por parte de los nazis alemanes, se convirtió en ciudadano estadounidense. Después de la Segunda Guerra Mundial, von Neumann fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ciencias y miembro de la Comisión de Energía Atómica, y se convirtió en uno de los principales asesores científicos del gobierno de Estados Unidos. En ese momento, participaba en el "Proyecto Manhattan", el proyecto de desarrollo de la bomba atómica.
Goldstein se acercó para presentarse respetuosamente, pero von Neumann no se dio aires y las dos partes hablaron muy armoniosamente. Cuando Goldstein le presentó a von Neumann una computadora que él había ayudado a desarrollar y que podía calcular 333 multiplicaciones por segundo, von Neumann se interesó mucho y le hizo muchas preguntas. Resultó que el Proyecto Manhattan en el que participó von Neumann encontró un problema similar al que enfrentó el Laboratorio de Balística de Aberdeen: el Proyecto Manhattan necesitaba calcular el equivalente de fisión nuclear, que se estimaba excedía el total de cálculos conocidos en la historia, y no se pudo completar manualmente. Llamaron a la máquina de tarjetas de escritorio de IBM e invirtieron mucha mano de obra, pero el progreso fue lento; luego llamaron a la electromecánica Mark-I de la Universidad de Harvard para realizar cálculos, pero la velocidad de cálculo aún no era satisfactoria. La lenta velocidad de cálculo restringió gravemente el progreso del proyecto. ¿Cómo no emocionarnos cuando supimos que Moore College estaba desarrollando equipos informáticos de alta velocidad? Porque sabía que una vez que la máquina se desarrollara con éxito, sería posible resolver los problemas de cronograma del Proyecto Manhattan.
En agosto de 1944, von Neumann visitó el ENIAC en el Moore College. La primera pregunta que hizo fue sobre la estructura lógica del ENIAC y Eckert lo admiraba en secreto. Mockley y Eckert invitaron a von Neumann a unirse como asesor y brindar orientación y apoyo.
La incorporación de von Neumann jugó un gran papel en el proyecto. Por un lado, debido a su estatus especial, la confianza de los militares en el proyecto ha aumentado considerablemente y los fondos del proyecto también han aumentado de los 65.438 dólares iniciales + 0,5 millones de dólares a casi 500.000 dólares estadounidenses, lo que respalda en gran medida la financiación del proyecto. Necesidades de revisión continua de los planos debido a problemas. Por otro lado, el proyecto de talento técnico de von Neumann inyectó vitalidad. Después de su incorporación, participó en discusiones y análisis de problemas técnicos encontrados, especialmente problemas de almacenamiento. Siempre podemos proporcionar soluciones únicas a los problemas encontrados durante la depuración y la fabricación. Jugó un papel importante en el éxito del proyecto.
ENIAC fue desarrollado con éxito y puesto en funcionamiento en la primavera de 1945, cumpliendo básicamente con los requisitos de diseño. Una vez terminado, ENIAC parece un gigante, cubriendo un área de 168 metros cuadrados y ocupando toda la habitación. Tiene 2,5 metros de alto, 0,914 metros de ancho, 30,48 metros de largo y pesa 30 toneladas. Utiliza 188.000 tubos de 16 tipos diferentes, 1.500 relés, 70.000 resistencias y 18.000 condensadores. Los componentes están conectados mediante 50.000 cabezales de soldadura y 11,265 kilómetros de cable de cobre. El reloj de la máquina es 65430.
Utilizando esta computadora, el tiempo de cálculo para una trayectoria balística de 60 segundos se acortó de las 20 horas requeridas por el motor diferencial a 30 segundos, cumpliendo con los requisitos límite de tiempo para los cálculos de tablas de potencia de fuego militares. Posteriormente, ENIAC ayudó al Proyecto Manhattan a resolver con éxito el complejo problema de la ecuación de la fisión nuclear y aceleró el desarrollo de la primera bomba atómica.
El 10 de febrero de 1946, después de un año de funcionamiento a prueba, ENIAC conoció el mundo. El Departamento de Artillería del Ejército de EE. UU. y el Instituto de Ingeniería Eléctrica Moore celebraron conjuntamente una conferencia de prensa para anunciar que el Instituto de Ingeniería Eléctrica Moore desarrolló con éxito la primera computadora electrónica del mundo.
El exitoso desarrollo y funcionamiento de ENIAC marca que la humanidad ha entrado en una nueva era de la informática y ha abierto la puerta a la era de la información. Un periodista de la revista estadounidense "Time" escribió después de visitar la operación de ENIAC: "Su sabiduría electrónica abre un mundo nuevo".
Después de poner en funcionamiento la computadora ENIAC, fue transportada a la base de pruebas militar de Aberdeen en Maryland. Además de usarse para cálculos balísticos, también se usa para procesamiento de datos y cálculos en muchos proyectos de investigación científica. Los más famosos incluyen pruebas en túneles de viento, como pronóstico del tiempo y diseño de aeronaves, cálculos de energía nuclear, cálculos de rayos cósmicos y cálculos de pi. , etc. La primera computadora electrónica de uso general de la historia de la humanidad no fue dada de baja hasta el 2 de junio de 1955, con un tiempo de funcionamiento real de 80.223 horas.
Si observas atentamente la estructura lógica y el diseño de ENIAC, podrás ver que sus ideas de diseño son copias de las computadoras ABC. Pero, lamentablemente, Mocquery no se lo explicó al mundo.
En 1967, Honeywell y Sperry Rand Corporation, que compraron la patente de computadora ENIAC, entablaron una demanda por la patente ENIAC.
Finalmente, después de 6 años de recopilación de pruebas y 135 juicios judiciales, el tribunal finalmente dictaminó que Sperry Rand perdió el caso en 1973 y que la patente ENIAC no era válida. El veredicto decía: "Mockley y Eckert no inventaron primero la computadora electrónica automática, sino que obtuvieron materiales relevantes del invento del Dr. Atanasoff".
Aunque, durante todo el juicio, durante el proceso y después del veredicto, Mowgli Se negó a admitir que había obtenido información valiosa de Atanasoff, pero la gente se dio cuenta de la verdad a partir del veredicto. Atanasov es considerado el verdadero padre de las computadoras electrónicas.
En comparación con las computadoras anteriores, la computadora ENIAC tiene grandes ventajas:
1) Velocidad de cálculo rápida
2) Tiene capacidades de almacenamiento de memoria;
>3) Tener la capacidad de hacer juicios lógicos;
4) Los resultados del cálculo tienen alta precisión y credibilidad;
Por supuesto, también hay muchas deficiencias:
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1) Se utiliza el sistema decimal en lugar del sistema binario, lo que resulta en un diseño de unidad aritmética complejo
2) Sin capacidad de almacenamiento de programas
3; ) Pequeña capacidad de almacenamiento;
4) Alta tasa de fallas;
5) Alto consumo de energía
Las deficiencias de ENIAC se descubrieron durante el proceso de fabricación y depuración; . Von Neumann señaló las deficiencias de la suma post-decimal. La complejidad de los operadores dio como resultado una velocidad de multiplicación final de sólo 50 veces por segundo, que no alcanzó el objetivo esperado de 333 veces por segundo. Sin embargo, el proyecto ha completado su diseño inicial y sólo puede someterse a mantenimiento y reparaciones adecuados.
Consciente del impacto del diseño mejorado en el rendimiento de la máquina, von Neumann discutió la investigación con Moakley, Eckert y otros miembros del equipo del proyecto y formuló un plan de mejora.
En junio de 1945, von Neumann redactó un nuevo informe de diseño de computadoras: "Borrador sobre computadoras electrónicas automáticas variables discretas", que fue presentado al Departamento de Artillería del Ejército y aprobado para su uso en el desarrollo de nuevas computadoras. . En este informe de 101 páginas, von Neumann denominó a este nuevo tipo de computadora "Computadora electrónica automática de variable discreta", denominada "EDVAC", y la transliteración china es "Adafak".
La solución de diseño de EDVAC resuelve fundamentalmente las deficiencias de ENIAC en dos aspectos:
1) Reemplazar decimal por binario. En el estado binario, es más fácil expresar 0 y 1 utilizando los dos estados de desconexión y conexión del circuito electrónico, por otro lado, simplifica la operación; Sólo hay cuatro estados de operación de suma de unidades: 0, 1, 1, 1+1. La suma, resta, multiplicación y división se pueden implementar mediante el sumador, lo que simplifica la complejidad y velocidad de los componentes de operación.
2) Proponer el concepto de almacenamiento de programas en la memoria del ordenador. La memoria de la máquina EDVAC utiliza líneas de retardo de mercurio para almacenar instrucciones y está diseñada para tener 1024 bytes. Las instrucciones y los datos del programa se ingresaron mediante tarjetas perforadas. Después de leer esta información en la unidad de almacenamiento, la máquina puede realizar automáticamente tareas informáticas específicas. Si desea cambiar las tareas informáticas, puede completar automáticamente diferentes tareas informáticas leyendo tarjetas perforadas que representan diferentes significados, logrando versatilidad, evitando la intervención manual y mejorando la velocidad informática.
Tras estas dos mejoras, la composición de la máquina EDVAC se puede dividir en cinco partes:
1) Operadores
utilizados para operaciones aritméticas y lógicas, tales como como suma, resta, multiplicación y división.
2) Controlador lógico
Se utiliza para controlar automáticamente las instrucciones de la máquina y coordinar la ejecución automática de programas.
3) Memoria
Se utiliza para almacenar instrucciones y datos del programa.
4) Dispositivo de entrada
Lee las instrucciones y datos del programa y los envía a la memoria.
5) Dispositivo de salida
Envía los resultados de las operaciones del ordenador y los datos que necesitan las personas.
El diseño de la máquina EDVAC sentó la base estructural de las computadoras modernas y todavía se utiliza en la actualidad. Esta estructura del sistema se denomina "máquina de Von Neumann".