انیاک؛ اولین کامپیوتر جهان با گنجایش یک اتوبوس - آوای وحش

چند ماه بعد روزنامه های آمریکایی از توسعه مغز غول پیکری خبر دادند که هزار برابر از ماشین های الکترومکانیکی سریعتر بود و کار 300 روز را در 24 ساعت انجام می داد. این ماشین به عنوان اولین کامپیوتر دنیا آغازگر عصر جدیدی در فناوری بود.

اختراع اولین کامپیوتر دنیا

ارتش ایالات متحده در گرماگرم جنگ دنیای دوم شدیدا به ابزاری برای برآورد دقیق و سریع محاسبات خود احتیاج داشت. مهمترین بخش این محاسبات به تخمین دقیق جداول شلیک توپ ها در شرایط اقلیمی و موقعیت های مختلف مربوط می شد.

محاسبه این جداول بر عهده آزمایشگاه تحقیقات بالستیک (BRL) قرار داشت و به همین دلیل آن ها از متخصصان و کارشناسان دانشگاهی برای همکاری در این زمینه دعوت کردند. بودجه اختصاص یافته برای توسعه این ماشین 500 هزار دلار آن موقع بود که با در نظر گرفتن تورم آمریکا تقریبا برابر با 6.3 میلیون دلار امروز است.

دریافت این بودجه کلان می توانست هر متخصصی را به مشارکت در این پروژه ترغیب کند. کمیسیون نظامی در 31 می 1943 یک فیزیکدان به نام جان ماکلی و مهندس الکترونیکی به نام جان پرسپر اکرت را به ترتیب به عنوان مشاور ارشد و مهندس ارشد پروژه توسعه کامپیوتر انتخاب کرد.

جان ماکلی از سال 1942 در زمینه توسعه ماشین های محاسباتی فعالیت داشت و چند دستگاه را نیز طراحی نموده بود. او در آخرین پروژه خود قصد داشت با استفاده از تئوری های جان وینسنت آتاناسف در خصوص بکارگیری لامپ های خلا، سرعت محاسبات را به حد جدیدی برساند.

اکرت و ماکلی در دانشکده مهندسی برق پنسیلوانیا با هم آشنا شده بودند. طراحی اولین کامپیوتر دنیا که بعدا انیاک نام گرفت حدود یکسال زمان برد و پس از آن هم 18 ماه را به توسعه ماشین اختصاص دادند.

نام انیاک (ENIAC) برگرفته از سرواژه های محاسبه گر و انتگرال گیر عددی الکترونیکی بود. این ماشین تا انتها جنگ دنیای دوم در سال 1945 به صورت رسمی راه اندازی نشد که علت دقیق آن مشخص نیست.

در این سال ارتش آمریکا محاسبات مربوط به طراحی بمب هیدروژنی، پیش بینی آب و هوا، مطالعات اشعه کیهانی، احتراق حرارتی، اعداد تصادفی و طراحی تونل باد را به این دستگاه سپرد. انیاک توانایی محاسبه 300 عمل ضرب در یک ثانیه را داشت که به معنی انجام کار دستی 300 روزه تنها در 24 ساعت بود.

به عبارت ساده تر ماشینی که می شد یک اتوبوس را در آن پارک کرد، از نظر پردازشی تنها گنجایش 20 عدد 10 رقمی را داشت. این رقم شاید امروز خنده دار به نظر برسد، اما در آن موقع قابلیت برنامه نویسی عمومی و محاسبه سریع عملیات های ابتدایی دانشمندان و صاحبان صنایع را هیجان زده نموده بود.

تجهیزات به کار رفته در انیاک

انیاک 64.8 متر مکعبی 30 تن وزن داشت و راه اندازی آن برابر با مصرف 167 کیلووات برق بود با این حال در زمان خودش پیشرفته ترین و پیچیده ترین دستگاه الکترونیکی دنیا محسوب می شد که با استفاده از انشعاب شرطی و زیر روال لانه ای تصمیم گیری می کرد.

این کامپیوتر ماژولار از 20 کابینت سه متری تشکیل شده بود. اعداد ورودی در این انباشتگر ها ذخیره، جمع، تفریق و ... می شد. به منظور انتقال سریع اعداد بین آن ها از بکارگیری قطعات مکانیکی خودداری شده و این مسئولیت به هاب های همه کاره سپرده شده بود.

در این ماشین از 17468 لامپ خلا، 70 هزار مقاومت، 10 هزار خازن، 1500 رله، 6 هزار سوییچ دستی و 5 میلیون اتصال لحیمی استفاده شده بود. مزیت لامپ خلا در این بود که با اعمال ولتاژ به الکترود های آن امکان کنترل الکترون ها در محیط شبه خلا و در نتیجه تقویت، تضعیف و یا قطع و وصل جریان الکتریکی فراهم می گردد.

اطلاعات با استفاده کارتخوان IBM به دستگاه وارد شده و خروجی هم روی کارت پانچ ارائه می شد. در این روش قدیمی ماشین IBM 405 سوراخ هایی کوچک در محل های از پیش مشخص شده بر روی یک کارت کاغذی ایجاد می کرد. ذخیره سازی اطلاعات به این روش از نظر سرعت و دقت هیچ مزیتی نسبت به روش دست نویس نداشت و تنها امکان خواندن و نوشتن داده ها را به ماشین می داد.

انیاک در ابتدا حافظه ذخیره سازی نداشت و اپراتور ها از کارت های پانچ استفاده می کردند، اما در سال 1953 حافظه ای با هسته مغناطیسی و حجم صد کلمه به آن اضافه شد که از نظر عملکرد به حافظه های امروزی بی شباهت نبود.

راه اندازی اولین کامپیوتر دنیا حرارت بسیار بالایی را فراوری می کرد و مهندسان برای کاهش دمای آن از دو دمنده 20 اسب بخاری بهره می بردند. مصرف شدید انرژی به وسیله انیاک باعث راه افتادن این شایعه در فیلادلفیا شد که خاموشی برق در بعضی ساعات به راه اندازی این غول آهنی ارتباط دارد.

انیاک در آن موقع از نزدیک ترین رقیبش 1000 برابر سریعتر بود و به لطف طراحی مدرن قادر به انجام 5000 هزار عمل جمع، 357 عمل ضرب یا 38 عمل تقسیم تنها در یک ثانیه بود. استفاده از لامپ های خلا به جای سوییچ و رله به افزایش سرعت انیاک انجامیده بود، اما برنامه نویسی دستگاه هفته ها وقت تکنسین ها را می گرفت و نگهداری از آن هم مستلزم صرف ساعت ها کار بی وقفه بود. در عین حال تحقیقات توسعه دهندگان آن به بهینه سازی های قابل توجهی در کارایی لامپ های خلا منجر شد.

بهینه سازی های دکتر فون نویمان

دکتر جان فون نویمان ریاضی دان و دانشمند آمریکایی که در توسعه بمب هم نقش داشت، اصلاحات قابل توجهی را در اولین کامپیوتر دنیا اعمال کرد. این ماشین بر اساس علم حساب اجرا می شد، اما اجرای همزمان عملیات در آن برنامه نویسی را سخت می کرد.

پیشنهاد فون نویمان مبنی بر کنترل انتخاب کد به وسیله سویچ ها احتیاج به تغییر مداوم اتصالات کابلی را از بین برد. او بعلاوه با اضافه نمودن یک کد مبدل امکان اجرای پشت سر هم عملیات محاسباتی را نیز به انیاک اضافه نمود.

انتها داستان انیاک

علی رغم پیشرفت های چشمگیر انیاک در زمینه محاسبات عمر اولین کامپیوتر دنیا دیری نپایید. راس ساعت 11:45 دوم اکتبر 1955 انیاک برای همواره خاموش شد. این ماشین تاریخی در مؤسسه اسمیتسونین به نمایش گذاشته شده، اما بخش های کوچکتری از آن به دانشگاه پنسیلوانیا و مراکز دیگر به امانت داده شده اند.

پ